Гемоглобин
Наиболее важным внутриклеточным белком для транспорта 02 и С02 является гемоглобин (НЬ). Каждая молекула гемоглобина состоит из белка глобина и гема, представляющего собой комплексное соединение железа и порфирина.
Глобин представляет собой тетрамер полипептидной цени. Гемоглобин Л (НЬА), основной гемоглобин взрослых, содержит две а- и две р^цепи и обозначается как а2(32. Неосновной гемоглобин взрослых, ПЬЛ2, содержит две а- и две дельта (8)-цеии.
Первичную структуру белковой молекулы определяет последовательность аминокислот глобиновых цепей, спиральное расположение цепей придает белкам вторичную структуру. Каждая а-субъедипица НЬА содержит 141 аминокислоту, уложенную в 8 спиралей. Каждая (3-цепь состоит из 196 аминокислот, составляющих 7 спиралей.
Укладывание протеиновых спиралей в трехмерную форму придает белкам третичную структуру — состояние, которое энергетически наиболее выгодно и максимально стабильно. Третичная структура определяется гидрофобным взаимодействием между углеводородными фрагментами боковых цепей полипептидов.
Четвертичная глобиновая структура - конечный уровень организации молекулы гемоглобина - очень сложна. Она определяется прежде всего нековалентны-ми связями между полипептидиыми цепями. Четвертичная структура молекулы подвержена значительным конформационным сдвигам во время выполнения эритроцитом своих функций, включая связывание 02.
Другой компонент гемоглобина, гем, состоит из одного иона железа (Fe2f), встроенного в порфириновое кольцо (иротоиорфирип IX). Кислород связывается непосредственно с половиной тема, встроенной в спиральную структуру каждой глобиновой полипептидной цепи. Ион железа тема обратимо присоединяет одну молекулу 02. С одной молекулой гемоглобина связываются максимально четыре молекулы 02. Гемоглобин, полностью загруженный 02, называется оксигемо/лоби-ном, а гемоглобин без 02 или присоединивший менее четырех молекул 02 — деок-сигенированным гемоглобином.
Уникальное расположение тема и молекул протеина в гемоглобине человека имеет решающее значение для обратимого связывания 02. В изолированной ионной форме железосодержащий гем связывает 02 необратимо, образуя окисленный гем (Feu), который не освобождает кислород на тканевом уровне. В интактной молекуле гемоглобина связывание вызывает значительные коифор-мационные изменения как третичной, так и четвертичной структуры глобина, предотвращающие образование Fe'*f ионов. В результате происходит обратимое связывание 02 гемоглобином, что имеет важное значение для высвобождения кислорода, его поглощения и утилизации в периферических тканях.