А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Ефект - бор

Ефект Бора, властивий нь, але не Mb, складається в залежності спорідненості НЬ до 02 від рН середовища.

Криві насичення молекулярним киснем міо-глобііа (1 і гемоглобіну (2. | Залежність спорідненості НЬ до О2 від рН. Ефект Бора, властивий гемоглобіну, але не міоглобіну, полягає в тому, що спорідненість НЬ до Оа залежить від рН середовища. По -видимому, ефект Бора визначається декількома амінокислотними залишками, рК яких змінюється разом зі зміною оточення, яке супроводжує R - Т - перехід. До цих залишків відносяться аргінін НСЗ і валін NA1 в а-ланцюга, а також гістидин НСЗ в (5-ланцюга. Подібно гем-гемного взаємодії ефект Бора виникає в результаті зміни четвертичной структури молекули гемоглобіну в процесах дизельні і дезоксігенірованія. Механізм цього явища показаний на стор.

Сигмоїдальні характер кривої і ефект Бора в разі гемоглобіну особливо яскраво виражені при низьких значеннях рН середовища. Гемерітрін зазвичай знаходиться в головній порожнини організму і служить в основному депо кисню, тоді як гемоглобін знаходиться в постійно циркулює системі і виконує головним чином функцію переносника кисню.

Графік Хілла для насичення гемоглобіну коні киснем. Рівняння зв'язку добре описують ефект Бора.

Протилежне вплив рН, що спостерігається в області рН 6 (кислотний ефект Бора), можливо, не має фізіологічного значення. Інші реагенти, які можуть впливати на Pi /2 - це органічні фосфати, наприклад 2 3-дифосфоглицерата (ДФГ), який міститься в еритроцитах людини і багатьох тварин. Він зв'язується з залізом, стабілізуя дезокси - або Реп-форму гемоглобіну. Внаслідок того що цей реагент полегшує звільнення кисню, він сприяє швидкій адаптації до різко мінливих умов, наприклад при втраті крові або при підйомі на велику висоту.

Пауере (ПП) встановив, що гемоглобіни без ефекту Бора відрізняються від звичайних кінцевими амінокислотами ос - і Р - ланцюгів. Відомо, що у ссавців за ефект Бора відповідальні головним чином С-кінцеві залишки гістидину в р-ланцюгах і вільні N-кінцеві аміногрупи а-це-пий. В одному гемоглобіні риб, які не що виявляє ефекту Бора, С-кінцевий амінокислотою Р - ланцюгів виявився не гистидин і, крім того, N-кінцеві групи - ланцюгів були блоковані.

У деяких особливо активних риб були знайдені варіанти гемоглобіну, які не виявляють ефекту Бора. Ці нечутливі до Н варіанти зазвичай складають лише невелику частку всіх молекул гемоглобіну. Однак вони, мабуть, служать для системи транспорту О2 важливим аварійним резервом, який може бути використаний в будь-якому випадку, коли основні форми гемоглобіну будуть відчувати сильну негативну модуляцію в результаті метаболічного ацидозу.

Підвищуючи рН венозної крові і тим самим збільшуючи її здатність поглинати бікарбонат, ефект Бора забезпечує головний механізм зворотного транспорту СО2 з тканин до легким.

Схема конформаційних змін в а-цеіях гемоглобіну при оксигенації. Подальші подробиці можна знайти в оригінальній статті Перутца[23], В якій розглянуто також кислотний ефект Бора.

Вважаючи, що на кожен тим в нь доводиться два кислотних центру, відповідальних за ефект Бора і іонізующей незалежно один від одного, отримаємо поліном для нь. Він повинен виражатися твором двох поліномів - одного четвертого ступеня по р (активність О2) і восьмий по Н (активність Н) і іншого ступеня (q - 8) за Н, де q - загальне число іонізуемих груп в молекулі.

Метод пов'язаних функцій встановлює загальний термодинамічний сенс кооперативності поведінки нь, конкурентних взаємодій лігандів і ефекту Бора.

Міоглсбіни ссавців виявляють лише дуже незначний ефект Бора, тому до останнього часу вважали, що ефект Бора обов'язково пов'язаний з змінами четвертичной структури білка, як, наприклад, в тетрамерная гемоглобіну ссавців. Однак нещодавно добре виражений ефект Бора був виявлений у двох мономірних гемоглобинов Chir-onotnus. Таким чином, гетеротропное взаємодія мсжет бути пов'язане зі змінами тільки третинної структури або зі змінами третинної і четвертинної структур однонременко.

Як зазначалося вище, іони водню мають тенденцію заміщати кисень в молекулі гемоглобіну, чим пояснюється ефект Бора.

Рівноважні криві оксигенації гемоглобіну вівці при 19 С і рН 7 1 (верхня шкала і рН 9 1 (нижня шкала. Взаємодія між зв'язуванням кисню і зв'язуванням зовнішніх реагентів іноді називають гепгеротропним взаємодією, а специфічне вплив рН - ефектом Бора. Якщо поглинання кисню описується S- подібною кривою, як на рис. 31 то це вказує на залежність константи рівноваги від ступеня оксигенації білка в цілому і на те, що між окремими іонами перехідного металу є деяка взаємодія (розд. Ці взаємодії іноді називають гомотропнимі або кооперативними взаємодіями або, як у випадку железопорфірі-нів в гемоглобіні, гем-гемов взаємодіями.

У інших амфібій як ювенилов-ним, так і дорослим гемоглобіну властива кооперативна кінетика зв'язування кисню, а проте у цих видів ефект Бора виявляє тільки гемоглобін дорослого типу. Висока кооперативность зв'язування 02 і виражена залежність спорідненості до кисню від рН дозволяють гемоглобіну дорослих амфібій вивільняти значну частину кисню проти крутого концентраційного градієнта в інтенсивно дихаючих тканинах.

Було, однак, ідентифіковано підставу - гістидин G2 яке, за даними про вплив рН та оксигенації на спектри ЯМР, визначає ефект Бора.

Дисоціація кисню гемоглобіну Н і нормального гемоглобіну. НЬА - один з тетрамерная гемоглобйнов ссавців, які проявляють кооперативне взаємодія субодиниць, що знаходить своє відображення в S-образному характер кривої титрування. Ефект Бора (зрушення положення кривої титрування уздовж горизонтальної осі при зміні рН, який вказує на іонізацію амінокислотних залишків, що беруть участь в оксигенації) представлений двома кривими титрування для НЬА.

У тих тканинах, де рН нижче, ніж рН крові, кисень переходить з крові в тканину. Ефект Бора пояснюється зниженням рКа залишків гістидину при окисленні гемоглобіну. У миоглобине і в гемоглобіні Н, що складається з чотирьох р-ланцюгів, ефект Бора практично не спостерігається. Очевидно, для ефекту Бора необхідна взаємодія а - і р-ланцюгів. Дані рентгено-структурного аналізу вказують, що основні зміни при окисленні гемоглобіну полягають у зміні відстані між р-ланцюгами.

Позитивна кореляція між ступенем кооперативне зв'язування 02 і загальною активністю тваринного зустрічається не тільки у амфібій, але і в інших хребетних. У більш активних форм ефект Бора зазвичай виражений сильніше.

Криві дисоціації оксигемоглобіну при різних парціальних тисках діоксиду вуглецю, що ілюструють ефект Бора. А в організмі це якраз відповідає умовам максимальної потреби в кисні. Значить, фізіологічна користь ефекту Бора в тому, що при накопиченні СО2 оксигемоглобін легше віддає кисень саме там, де він найбільше потрібен.

Пауере (ПП) встановив, що гемоглобіни без ефекту Бора відрізняються від звичайних кінцевими амінокислотами ос - і Р - ланцюгів. Відомо, що у ссавців за ефект Бора відповідальні головним чином С-кінцеві залишки гістидину в р-ланцюгах і вільні N-кінцеві аміногрупи а-це-пий. В одному гемоглобіні риб, які не що виявляє ефекту Бора, С-кінцевий амінокислотою Р - ланцюгів виявився не гистидин і, крім того, N-кінцеві групи - ланцюгів були блоковані.

Останній співмножник у правій частині (728) дає нахил кривої титрування гемоглобіну при ступеня оксигенації У. Досвід показує, що дійсно немає розбіжності між ефектом Бора, виміряним як зміна спорідненості до О.

А малі концентрації 02 полегшують приєднання протонів до нь. Підвищуючи рН венозної: крові і тим самим збільшуючи її здатність поглинати бікарбонат, ефект Бора забезпечує головний механізм зворотного транспорту С02 від тканин до легким.

Вплив рН на криву насичення гемоглобіну киснем. При низькому значенні рН, характерному для тканин (рН 7 2 кисень звільняється легше, ніж при більш високому значенні (рН 7 6 характерному для легких, де кисень легше зв'язується. І навпаки, в легеневих капілярах виділення СО2 і супутнє йому підвищення рН крові призводить до збільшення спорідненості гемоглобіну до кисню. Це вплив величини рН і концентрації СО2 на зв'язування і звільнення кисню гемоглобіном називають ефектом Бора в честь датського фізіолога Християна Бора, що вперше відкрив цей ефект.
 Криві кисневого равнове - насичення гемоглобіну киснем-ся крові у риб (по н.с. Строганова, будинок при різних його парціаль-1962. Вих тисках, у наземних поз. Цей процес може залежати від умов, в яких відбувається газообмін, зокрема від температури. велике значення має рН крові: при підвищенні кислотності крива сдви - гается вправо - ефект Бора. Цей ефект має значення при газообміні в тканинах: саме там в кров надходить велика кількість СС', рН знижується і гемоглобін починає легше віддавати кисень.

При рН вище 6 0 гемоглобін приєднує протони (з середовища) і звільняє кисень. Ефект Бора грає в організмі двояку роль. При звільненні кисню в тканинах гемоглобін нейтралізує протони, які утворюються в крові при поглинанні СО2 ніж полегшується транспорт СО2 з тканин в легені.

Криві насичення киснем. | Вплив рН на спорідненість кисню до гемоглобіну. 1 - рН 7 6. 2 - рН 7 4. 3 - рН 7 2 (при рН 7 2 характерному для тканин, спорідненість кисню до гемоглобіну помітно менше, ніж в легенях, для яких рН дорівнює 7 6. Здатність гемоглобіну зв'язувати кисень залежить від ряду факторів. У тканинах, де значення рН дещо менше в порівнянні з легкими, а концентрація С02 досить висока, спорідненість гемоглобіну до кисню знижується, кисень відділяється, а С02 і протон водню приєднуються до гемоглобіну. Цей феномен називається ефектом Бора в честь вченого, що вперше відкрив це явище. У реалізації даного ефекту крім гемоглобіну і кисню беруть участь С02 і протон водню. Дезоксігемоглобін є прото-лося форму пігменту.

Хоча гемоглобін при високому тиску кисню майже так само добре пов'язує його, як і міоглобін, при низькому тиску він пов'язує 02 значно гірше міоглобіну і тому передає його міоглобіну в м'язах, як це і потрібно. Діоксид вуглецю знижує рН, а це ще більше збільшує здатність гемоглобіну передавати кисень міоглобіну. Вплив рй, так званий ефект Бора, а також прогресивне збільшення констант зв'язування кіслородд в гемоглобіні обумовлені специфічними взаємодіями між субодиницями. Міоглобін поводиться простіше, оскільки він складається тільки з однієї субодиниці.

Інша важлива особливість гемоглобіну полягає в тому, що при зв'язуванні чотирьох молекул кисню він стає сильнішою кислотою і віддає протони. Навпаки, в більш основний середовищі рівновага зміщується в бік окси-форми. Це явище, відоме як ефект Бора, обумовлює здатність дезоксігемогло-біна пов'язувати СО2 в венах і віддавати його в легенях. Точний механізм також ще не ясний.

Пауере (ПП) встановив, що гемоглобіни без ефекту Бора відрізняються від звичайних кінцевими амінокислотами ос - і Р - ланцюгів. Відомо, що у ссавців за ефект Бора відповідальні головним чином С-кінцеві залишки гістидину в р-ланцюгах і вільні N-кінцеві аміногрупи а-це-пий. В одному гемоглобіні риб, які не що виявляє ефекту Бора, С-кінцевий амінокислотою Р - ланцюгів виявився не гистидин і, крім того, N-кінцеві групи - ланцюгів були блоковані.

Хоча при високій інтенсивності обміну організму вигідно мати гемоглобін з сильно вираженим ефектом Бора, можливі випадки, коли надмірна чутливість нь до негативної модуляції іонами водню виявляється невигідною. У деяких дуже активних риб під час напруженої роботи м'язів в крові створюються надзвичайно високі концентрації лактату. У цих умовах рН крові може настільки знизитися, що ефект Бора буде сильно пригнічувати зв'язування О2 гемоглобіном в зябрах. Відомо, що риби іноді гинуть від явного задухи під час або після напруженої м'язової активності.

У тих тканинах, де рН нижче, ніж рН крові, кисень переходить з крові в тканину. Ефект Бора пояснюється зниженням рКа залишків гістидину при окисленні гемоглобіну. У миоглобине і в гемоглобіні Н, що складається з чотирьох р-ланцюгів, ефект Бора практично не спостерігається. Очевидно, для ефекту Бора необхідна взаємодія а - і р-ланцюгів. Дані рентгено-структурного аналізу вказують, що основні зміни при окисленні гемоглобіну полягають у зміні відстані між р-ланцюгами.

& В едШіц7В результаті молекула окси-темоглобіна набуває дещо більш компактну структуру в порівнянні з дезоксигемоглобином, і центральна порожнина зменшується. Геми двох р-ланцюгів зближуються один з одним, а теми двох ос-ланцюгів розсуваються, що і призводить до сиг мойдной формі кривої насичення киснем. Внаслідок цих змін амінокислотні залишки в а - і р-ланцюгах, що зв'язують іони Н, переміщаються з відносно гидрофильного оточення в більш гидрофобное, що полегшує відщеплення іонів Н від протоніро-ванних груп; інакше кажучи, при Оксиген-нації гемоглобіну протоновані групи набувають властивостей більш сильних кислот, чим і пояснюється ефект Бора.

У тих тканинах, де рН нижче, ніж рН крові, кисень переходить з крові в тканину. Ефект Бора пояснюється зниженням рКа залишків гістидину при окисленні гемоглобіну. У миоглобине і в гемоглобіні Н, що складається з чотирьох р-ланцюгів, ефект Бора практично не спостерігається. Очевидно, для ефекту Бора необхідна взаємодія а - і р-ланцюгів. Дані рентгено-структурного аналізу вказують, що основні зміни при окисленні гемоглобіну полягають у зміні відстані між р-ланцюгами.

Фізіологічний сенс S-подібної форми кривої на Мал. 31 полягає в тому, щоб допомогти гемоглобіну звільнитися від кисню в процесі перенесення його в клітини тканини там і тоді, де і коли кисень більш необхідний, а саме там, де парціальний тиск кисню мінімально. Більшість типових гемоглобинов виявляє і інші незвичайні варіації Р, які також виконують певну фізіологічну функцію. Вище рН 6 (лужний ефект Бора) підвищення рН призводить до зростання спорідненості гемоглобіну до кисню, і, навпаки, приєднання кисню супроводжується звільненням протона. Лужний ефект Бора виконує дві фізіологічні функції.

Гліколіз є анаеробний процес, що приводить до утворення молочної кислоти і діоксиду вуглецю. Обидва ці сполуки мають тенденцію до зниження рН і сприяють вивільненню кисню з оксигемоглобіну там, де в цьому є необхідність, В дезоксіге-моглобіне, навпаки, містяться трохи більше основні, ніж у оксигемоглобина, групи (азот імідазолу His-146 в р-ланцюгах і His-122 в а-ланцюгах, а також аминогрупп Val-1 в а-ланцюгах), в силу чого дезоксігемоглобін пов'язує протон після вивільнення кисню що важливо для зворотного транспорту діоксиду вуглецю до легким. Карбоангидраза каталізує утворення бікарбонату в еритроцитах з діоксиду вуглецю і води, і іони бікарбонату можуть зв'язуватися з протонированная групами дезокси-гемоглобіну. У легких дезоксігемоглобін перезаряджається киснем, ефект Бора викликає вивільнення бікарбонату, з якого під дією карбоангідрази утворюється діоксид вуглецю, який потім видихається. Хоча оксигемоглобін також пов'язує діоксид вуглецю, у дезоксігемо-глобіну ця здатність вище зважаючи більшої доступності аминогрупп.

Тривимірна модель молекули гемоглобіну. Найважливішою функцією гемоглобіну є перенесення кисню від легенів до різних тканин. Ця функція заснована на унікальній властивості гемоглобіну - здатності оборотно з'єднуватися з киснем. Такими механизом мами є гем-гемного взаємодія і ефект Бора.

Фізіологічний сенс S-подібної кривої Y (p) для нь полягає в зменшенні спорідненості НЬ до 02 в міру відщеплення 02 - Зміни парціального тиску 02 в тканинах невеликі. Якби для нь була характерна гіперболічна крива Y (p) (672), то лише мала частка переноситься 02 отщепляют б в тканинах. Ефективність дихального транспорту регулюється крім того присутністю кофактора - 2 3-ді-фосфогліцерата (ДФГ), що знижує спорідненість НЬ до 02 і ефектом Бора.

Фізіологічний сенс S-подібної форми кривої на рис. 31 полягає в тому, щоб допомогти гемоглобіну звільнитися від кисню в процесі перенесення його в клітини тканини там і тоді, де і коли кисень більш необхідний, а саме там, де парціальний тиск кисню мінімально. Більшість типових гемоглобинов виявляє і інші незвичайні варіації Р, які також виконують певну фізіологічну функцію. Вище рН 6 (лужний ефект Бора) підвищення рН призводить до зростання спорідненості гемоглобіну до кисню, і, навпаки, приєднання кисню супроводжується звільненням протона. Лужний ефект Бора виконує дві фізіологічні функції.

Фізіологічний сенс S-образності кривої Y (p) для нь полягає в падінні спорідненості гемоглобіну до кисню в міру відщеплення його молекул. Зміни парціального тиску О2 в тканинах повинні бути невеликі. Якби для гемоглобіну була характерна гіперболічна крива Y (p), подібна кривої Y (p) для міогло-біна, то лише мала частка переноситься О2 отщепляют б в тканинах. Ефективність дихального транспорту ще більше підвищується 2 3-дифосфоглицерата (ДФГ) і внаслідок ефекту Бора; перший фактор знижує спорідненість НЬ до О2 а другий збільшує його.

Завдання (Р 5 і разрядное (Pso напруга кисню у екологічно отлвчавояпвс видів риб, кПа (по Н.С. Строганова, 1962. Екологія і фізіологія дихання тісно взаємопов'язані. Як правило, мешканці добре аерованих водойм високоподвіжни. При цьому виправдано властиве їм більш низьке спорідненість гемоглобіну до кисню: при цьому кисень легше віддається тканинам. Риби з водойм з низьким вмістом кисню в воді, навпаки, зазвичай ведуть малорухливий спосіб життя, чим забезпечується менша потреба в кисні. Таким видам властиво більш високу спорідненість гемоглобіну до кисню, що дозволяє витягувати його з води при малому напрузі; у них же зазвичай добре виражений ефект Бора, який полегшує тканинної газообмін.