Химическое строение

Химическое строение. Химически гемоглобин относится к группе хромопротеидов. Его простетическая группа представляет собой ферросоединение протопорфирина IХ, с молекулярным составом С34Н32О4N4Fe и носит название гем рис.1. Она придает соединению окраску.

Белковый компонент гемоглобина называется глобином. Гемоглобиновая молекула содержит 4 гема и 1 глобин. Аминокислоты расположены в глобине в виде четырех полипептидных цепочек две из них идентичны по структуре, и их обозначают как альфа-цепочки две другие тоже идентичны между собой и их обозначают как бета-цепочки. Следовательно, формулу глобина можно выразить как альфа-альфабета-бета или альфа2бета2. альфа-полипептидная цепь состоит из 141, бета-полипептидная цепь - из 146 аминокислот.

Аминокислотный состав и последовательность секвенция альфа- и бета-цепей показаны на рис. 93. альфа-полипептидная цепь заканчивается комбинацией аминокислот валина-лейцина, а бета-полипептидная цепь - комбинацией валина-гистидина-лейцина. альфа- и бета-полипептидные цепи в гемоглобиновой молекуле не расположены линейно, как это выглядит на первый взгляд из данных первичная структура на рис. 2. По причине существования интрамолекулярных сил, полипептидные цепи скручиваются в форме типичной для белков альфа-геликсовой спирали вторичная структура. Сама альфа-геликсовая спираль на каждую альфа- и бета-полипептидную цепь огибается пространственно, образуя сплетения овоидной формы третичная структура.

На рис. 2 показано третичное сгибание полипептидных геликсовых спиралей в пространстве. Отдельные части альфа-геликсовых спиралей полипептидных цепей отмечают латинскими буквами от А до Н рис. 2 и рис. 3 Все четыре третично изогнутые альфа- и бета-полипептидные цепи располагаются пространственно в определенном соотношении кватернерная структура, что показано схематически на рис. 4. Они связаны между собой не настоящими химическими связями, а межмолекулярными силами.

Четыре гема гемоглобиновой молекулы расположены в форме дисков меду складками четырех альфа соответственно бета-полипептидных цепей рис. 3, причем каждый гем связан с одной полипептидной цепью посредством координационной связи между Fe-атомом гема и гистидиновым остатком полипептидной цепи рис. 5. Комплекс, составленный из одного гема и одной альфа респ. бета-полипептидной цепи, называется Сведберговой единицей.

Очевидно гемоглобиновая молекула состоит из четырех Сведберговых единиц. В настоящее время принято считать, что молекулярный вес гемоглобина равен 64458, т.е. на один атом железа, соответственно приблизительно на Сведбергову единицу полагается по 16115. Кроме координационной связи, существующей между полипептидными цепями глобина, Fe атом гема располагает еще тремя координационными связями рис. 5 Две из них связаны двумя азотными атомами порфиринового кольца, а третья, в среде с низким парциальным давлением кислорода венозная кровь, связана с одной молекулой воды редуцированный гемоглобин. В среде с высоким парциальным давлением кислорода артериальная кровь, третья координационная связь соединена с одной молекулой кислорода, причем получается соединение - оксигемоглобин. Путем непрерывного превращения оксигемоглобина в редуцированный гемоглобин и обратно, осуществляется перенос кислорода из легких к тканям. 2