Задача:
(ответ ниже)
Аэробное окисление источников энергии требует адекватной доставки кислорода. Для тканей одинаково губительны его избыток (кислород — сильный окислитель, может повреждать структуры клеток) и недостаток (снижение выработки энергии и, как следствие, повреждение клеточных структур). Потребность в кислороде зависит от многих параметров, в частности от функционального состояния человека (сон, бодрствование, работа, интенсивная физическая работа). Каким образом регулируется количество кислорода, поставляемое в ткани в точном соответствии с их потребностями? При ответе:
а) назовите белок, обеспечивающий транспорт кислорода в ткани, опишите особенности его строения, изобразите схему строения его активного центра;
б) укажите продукты метаболизма, влияющие на сродство транспортного белка к кислороду, объясните снижение сродства этого белка к кислороду при интенсивной мышечной работе и биологическое значение этого явления;
в) нарисуйте схему, отражающую связь между метаболической активностью тканей и количеством доставляемого в них кислорода, объясните термин «эффект Бора».
Ответ:
1) Белок, обеспечивающий транспорт кислорода в ткани – гемоглобин. Гемоглобин является сложным белком, то есть в качестве простетической группы здесь выступает гем —содержащий железо. Гемоглобин человека является тетрамером, то есть состоит из 4 протомеров. У взрослого человека они представлены полипептидными цепями α1, α2, β1 и β2. Субъединицы соединены друг с другом с помощью гидрофобных взаимодействий. И α-, и β-цепи относятся к α-спиральному структурному классу, так как содержат исключительно α-спирали. Каждая цепь содержит восемь спиральных участков, обозначаемых буквами от A до H (от N-конца к C-концу). Строение гема: основу гема составляют 4 пиррольных кольца, соединенных метильными остатками. В центре расположен атом Fe(+3), соединенный с атомами азота перрольных колец четырьмя координационными связями. Также в АЦ Hb есть остатки двух аминокислот с гидрофильными радикалами – ГИС Е7 (отвечает за ориентацию О2) и ГИС F8 (образует координационную связь с железом и фиксирует гем в АЦ).
2) СО2 и Н+ уменьшают сродство гемоглобина к кислороду. Так как при интенсивной мышечной работе ускоряется катаболизм и выделяется большое количество СО2 и Н, снижается сродство гемоглобина к О2.
3) Схема: зависимость сродства гемоглобина к О2 от концентрации СО2 и протонов.
