результате к уже описанным конформационным изменениям (гл. 4, разд. Д, 5) [10]j Правда, при таком рассмотрении недостаточно внимания уделяется изменениям в распределении электронов, о котором говорилось в предыдущем параграфе. Во всяком случае, замечательно, насколько эффективно природа воспользовалась небольшими различиями в свойствах железа, индуцированными изменением в распределении электронов по rf-орбиталям этого переходного металла. Следует иметь в виду возможность того, что и в других биохимических структурах ионы переходных металлов могут индуцировать подобные же конформационные измерения.

Переносчиком кислорода в нескольких группах беспозвоночных, например в плодовых червях Sipunculidoidea, служит белок, содержащий негемовое железо, гемэритрин [На]. Субъединицы этого белка, содержащие около 113 аминокислотных остатков, часто образуют октамеры q симметрией С4. В каждом мономере имеется активный центр, содержащий два атома Fe(II) на расстоянии 0,34 нм друг от друга. Считается, что молекула кислорода располагается между атомами железа, как указано на представленной ниже схеме (взятой из работы Клотца и др. [Па]):

His-54 His-25, /

\ "'Tyr-109

OR

/ ^Tyr-67 Fe3+"'

His-lOl"

His-73

Полагают, что молекула ОГ принимает два электрона, окисляя оба атома железа до состояния Ке(III), а сама превращается в перекисный дианион 01". Процесс полностью обратим. Превращение кислорода в связанный перекисный ион подтверждается изучением резонансных спектров комбинационного рассеяния (см. гл. 13, разд. Б, 3,6).

Подобным же образом и голубой медьсодержащий гемоцианин многих беспозвоночных связывает одну молекулу ОГ на два атома Cu(I). Вероятно, кислород образует мостик между двумя атомами меди. Поскольку СО с этим белком не связывается (как это имеет место в случае железа гемоглобина), Ингрэм [4] предложил для комплекса

Си+—02 I

Си+

нелинейную конфигурацию. Оксигенированное соединение имеет яркий голубой цвет и поглощает свет в 5—10 раз сильнее, чем другие известные комплексы одновалентной меди. Исходя из этого, считают, что часть атомов меди при связывании кислорода может менять состояние окисления. Дальнейшим подтверждением этой идеи послужило наблюдение, показавшее, что обра0в*&$^оксигенированног© гемоцианина ледяной уксусной кислотой приводит к образованию ионов одновалентной и двухвалентной меди в эквивалентных количествах:

(Cu02Cu)2+ -f- Н+ *? Сц2+ + Си+ + НОг. (10-3}

Еще одним продуктом, как полагают, является гидроперекисный радикал. Гемоцианины представляют собой крупные олигомерные молекулы, имеющие очень интересный вид под электронным микроскопом [lib, 11с]

Многие железосодержащие и медьсодержащие белки связывают 02 подобно гемоглобину, миоглобину и гемоцианину, однако затем кислород «активируется» и вступает в дальнейшие реакции. Мы рассмотрим далее и эти ферменты, но сначала рассмотрим группу гемсодержащих ферментов, выполняющих функции переносчиков электронов.

Дополнение 10-А

Глутатионпероксидаза и аномалии эритроцитов

Процессы, благодаря которым гемоглобин поддерживается в Fe (II)-состоянии и нормально функционирует в интакт-ных эритроцитах, имеют решающее значение для нашего здоровья. Многочисленные наследственные нарушения, приводящие к развитию анемии, помогли выяснить приведенную схему биохимических процессов3.

Около 90% глюкозы, усваиваемой эритроцитами, превращается в процессе гликолиза в лактат, но ~10% окисляется (через образование глюкозо-6-фосфата) в б-фосфоглюконат. Это окисление (реакция а) катализируется глюкозо-6-фос-фат — дегидрогеназой [уравнение (8-42)] с участием NADP+. Именно эта реакция в основном обеспечивает эритроциты необходимым количеством NADPH, используемым для восстановления глутатиона (дополнение 7-Ж) в ходе реакции б. Глюкозо-6-фосфат—дегидрогеназа имеет очень важное значение, и все же свыше 100 млн. человек, особенно в тропических и средиземноморских странах, имеют наследственный недостаток этого фермента. Как оказалось, генетически эти нарушения весьма разнородны — обнаружено уже по меньшей мере 22 типа такого рода нарушений. Установлено, что отсутствие этого фермента приводит к весьма серьезным последствиям: при некоторых заболеваниях, а также в ответ на введение определенных лекарственных препаратов наблюдается разрушение большого количества эритроцитов. Выживаемость дефектных генов, как и в случае серповидноклеточ-ной анемии (дополнение 4-Г), по-видимому, обусловлена повышенной сопротивляемос!ью людей, имеющих такие гены, к малярии.

Другие дефекты эритроцитов, обусловливающие повышен-> ную чувствительность к лекарственным препаратам, связаны с недостатком глутатиона (из-за снижения скорости его синтеза) или с недостатком глутатионредуктазы (реакция б). Как выяснилось, в этих случаях причиной нарушений, вызываемых введением лекарств, является образование Н2О2 (реакция г). Согласно существующим в настоящее время представлениям, функция глутатиона и ферментов, катализирующих реакции а, б и в, состоит в разрушении перекиси водо