ГЕМОПРОТЕИНЫ — МИОГЛОБИН И ГЕМОГЛОБИН

На примере миоглобина и гемоглобина очень четко прослеживается связь между структурой и функцией белков вообще и глобулярных белков в особенности. Эти два сложных белка содержат в качестве простетической группы тем — циклический тетрапиррол, присутствием которого объясняется и красный цвет этих белков, и их способность запасать кислород (миоглобин) и обеспечивать его транспорт (гемоглобин). Тетрапирролы состоят из четырех молекул пиррола (рис. 6.1), связанных четырьмя а-метиленовыми мостиками с образованием плоской кольцевой структуры. Что при этом образуется - гем или какое-то родственное соединение — зависит от природы - заместителей в пиррольных кольцах. Замещающими группами в геме являются метальная (М), винильная (V) и пропионатная группы, расположенные в таком порядке: (рис. 6.2). В центре плоского кольца находится один атом железа в ферро-состоянии Тетрапиррольные простетические группы и связанные с ними ионы металлов содержат и другие белки: цитохромы некоторые ферменты, например каталаза, триптофанпирролаза, и хлорофиллсодержащие белки . В цитохромах происходит попеременное окисление и восстановление атома железа, играющее определяющую роль в их функционировании (транспорт электронов; см. гл. 12). Напротив, в миоглобине и гемоглобине окисление приводит к потере их биологической активности.

Рис. 6.1. Пиррол. Атомы а-углерода соединены метиленовыми мостиками с образованием тетрапиррола. При атомах Р-углерода находятся заместители, характерные для того или иного тетрапиррола, в частности гема.

Рис. 6.2. Гем. Пиррольные кольца и атомы углерода, участвующие в образовании метиленовых мостиков, находятся в одной плоскости; почти не выходит из этой плоскости и атом железа Пятое и шестое координационные положения находятся выше и ниже плоскости гемового кольца на линии, перпендикулярной плоскости. Обратите внимание на природу заместителей при Р-атомах углерода пиррольных колец: полярная часть гема в молекуле миоглобина обращена в сторону ее поверхности (на рисунке — слева внизу).