БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984
ТОМ 1
ЧАСТЬ I. КОНФОРМАЦИЯ И ДИНАМИКА
ГЛАВА 4. ГЕМОГЛОБИН: АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЙ БЕЛОК
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
1. Как повлияет каждое из перечисленных воздействий на сродство гемоглобина А к кислороду in vitro:
а) увеличение pH от 7,2 до 7,4;
б) увеличение рСO2 с 10 до 40 торр;
в) увеличение [БФГ] с 2 • 10-4 до 8 • 10-4 М;
г) диссоциация α2β2 на мономерные субъединицы?
2. Как повлияют следующие воздействия на количество ионов Н+, связываемых гемоглобином A in vitro:
а) увеличение рO2 с 20 до 100 торр (при постоянных pH и рСO2) ;
б) реакция гемоглобина с избытком цианата (при постоянном pH)?
3. В эритроцитах птиц и черепах содержится регуляторное соединение, отличное от БФГ. Это соединение способно также снижать сродство к кислороду человеческого гемоглобина, освобожденного от БФГ. Какое из нижеперечисленных веществ может быть, по вашему мнению, наиболее эффективным в этом качестве:
а) глюкозо-6-фосфат;
б) инозитолгексафосфат;
в) НРО42-;
г) малонат;
д) аргинин;
е) лактат?
4. Кривая диссоциации кислорода для гемоглобина описывается с хорошей степенью приближения следующим эмпирически найденным уравнением; где n — 2,8. Вывод этого уравнения был описан в разд. 4.2.
а) Количество транспортированного кислорода пропорционально разнице в степени насыщения ∆ Г. Рассчитайте ∆У для молекулы гемоглобина, прошедшего путь от легкого до работающей мышцы. Пусть P50 = 26 торр, Рлегкое = 100 торр, Рмышца= 20 торр.
б) Допустим, что связывание кислорода гемоглобином происходит некооперативно, но Р50 остается равным 26 торр. Чему будет равно АУ для такого некооперативного переносчика кислорода?
5. рК кислоты зависит частично от окружающей ее среды. Какое влияние на рК боковой цепи глутаминовой кислоты окажут следующие факторы?
а) тесное сближение с боковой цепью лизина;
б) тесное сближение с концевой карбоксильной группой белка;
в) перемещение боковой цепи глутаминовой кислоты с поверхности белковой молекулы во внутренний неполярный участок?
6. Было измерено сродство к кислороду «огороженных» заместителями железопорфиринов с различными основаниями в пятом координационном положении. С 1 -метилимидазолом Р50 оказалась равным 0,49 торр, тогда как с 1,2-диметилимидазолом - 38 торр. Почему одна дополнительная метильная группа так сильно снижает сродство к кислороду?
7. Представление об образовании связи лежит в основе понимания многих биохимических процессов. Рассмотрим белок Р, который способен присоединять вещества А и В вместе или порознь:
Константы диссоциации этих равновесных процессов определяются следующим образом:
а) Допустим, что КА = 5 • 10-4М, Кв = 10-3 М, КВа = 10-5 М. Можно ли на этом основании высчитать четвертую константу диссоциации КАВ? Если да, то чему она равна?
б) Как влияет А на связывание В? Как влияет В на связывание А?
8. При присоединении к гемоглобину оксида углерода образуется СО-гемоглобин. Кристаллы СО-гемо- глобина изоморфны кристаллам оксигемоглобина. Каждый гем в гемоглобине способен связать одну молекулу оксида углерода, но не может связать одновременно СО и О2. Сродство связывания СО примерно в 200 раз выше, чем сродство связывания О2. В результате вдыхания в течение 1 ч воздуха, содержащего 0,1% СО, примерно половина гемов в гемоглобине оказывается связана с СО, что нередко приводит к летальному исходу. Холдейн и Пристли (Haldane, Priestly) в 1935 г. поставили (и частично разрешили) интересный вопрос:
«Если бы действие СО состояло только в уменьшении способности гемоглобина к переносу кислорода и не влияло на другие его свойства, то симптомы отравления угарным газом трудно было бы объяснить в свете имеющихся данных. Так, как мы только что видели, при полунасьщении крови оксидом углерода больной практически безнадежен; с другой стороны, если у человека содержание гемоглобина просто уменьшается в два раза вследствие анемии, то такой больной может продолжать работать как обычно».
Как объяснить этот кажущийся парадокс?
9. Белок Р способен обратимо
связывать низкомолекулярное соединение L. Константа диссоциации К для равновесного процесса
Р + L ⇄ PL
составляет
Белок Р переносит это соединение из области высокой концентрации [LА] в область низкой концентрации [Lв]. Допустим, что концентрация соединения L в свободной форме остается постоянной. Белок Р циркулирует между А и В.
а) Пусть [LA] = 10-4 М и [Lв] = 10-6 М. При каком значении К транспорт L окажется максимальным? Для решения задачи составьте уравнение для ∆ У, т. е. для изменения степени насыщения, связывающего лиганд участка при переходе от А к В. Далее выразите К через ∆К.
б) Рассмотрите аналогичным образом перенос кислорода гемоглобином. При какой величине Р50 окажется максимальной ∆У? Примем, что Р в легких равно 100 торр, Р в капиллярах тканей - 20 торр. Сравните полученную вами величину Р50 с физиологическим значением, равным 26 торр.