Главная / Молекулы и клетки / Биохимия меди / Выяснение расположения меди в организме человека

Выяснение расположения меди в организме человека

Где и в каких именно белках присутствует медь, сказать очень трудно. С железом было легче: большая часть железа в организме находится в составе так называемых порфиринов; эти соединения составляют основу структуры красного белка крови гемоглобина и красных цитохромов — важных белков дыхательной системы.

Порфирины — достаточно сложные соединения, но биохимики сумели провести их анализ и выяснили их подробную химическую структуру. С медью дело обстоит сложнее. Она почти никогда не встречается в составе биологических соединений менее сложных, чем белки. Единственный известный медный порфирин — это ярко-красный пигмент турацин, обнаруженный только в крыльях красивой африканской птицы турако. Любопытно, что этот пигмент легко смывается с перьев водой, но перья у турако расположены таким образом, что пигмент защищен от дождя и крылья сохраняют свою окраску.

Впервые в живых организмах медь была обнаружена в составе дыхательных белков крови. Было известно, что некоторые моллюски (улитки, «осьминоги) и некоторые членистоногие (мечехвосты, скорпионы) выделяются среди прочих животных голубым цветом крови. (Стало быть, вот у кого действительно голубая кровь!) В XIX в. исследователи установили, что голубой цвет крови объясняется присутствием в ней медьсодержащего белка, который служит переносчиком кислорода, заменяя привычный для нас гемоглобин (смотрите рисунок ниже).

Способность связывать кислород у гемоглобина (сплошная кривая) меньше,
чем у медьсодержащего белка гемоцианина (прерывистая кривая)

Способность связывать кислород у гемоглобина (сплошная кривая) меньше, чем у медьсодержащего белка гемоцианина (прерывистая кривая)

Гемоцианин служит переносчиком кислорода в крови некоторых членистоногих и моллюсков; кровь этих животных голубого цвета. Поскольку концентрация пигмента в крови этих животных ниже, чем у животных с красной кровью, в пересчете на всю кровь способность связывать кислород у животных с красной кровью выше.

Французский биолог Л. Фредерик назвал его гемоцианином (название несколько неудачное, так как в действительности гема в гемоцианине нет).

Гемоцианин довольно легко выделить, и он уже давно является объектом интенсивного изучения. Тем не менее химическая структура этого белка до сих пор неясна. Отчасти дело здесь в том, что гемоцианины относятся к разряду наиболее крупных белков. Молекулярный вес гемоцианинов может составлять от 450 000 до 6 680 000. Естественно, определить структуру такой громоздкой и сложной молекулы очень трудно и тем более нелегко узнать, где в ней расположена медь. Было установлено, что в гемоцианине моллюсков один атом меди приходится на каждые 250 аминокислот, а у членистоногих — на каждые 370 аминокислот.

Чтобы кислород удерживался столь же прочно, как в гемоглобине, в гемоцианине атомы меди должны размещаться парами. Вероятнее всего, медь связана с какими-то определенными аминокислотами, возможно с гистидином, поскольку к гистидину медь имеет сильно выраженное сродство. По-видимому, медь, связанная с белком, может находиться как в одновалентном, так и в двухвалентном состоянии, но получить прямые доказательства этого очень трудно; например, попытки непосредственно обнаружить присутствие неспаренных электронов успеха не дали.

«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка

Популярные статьи раздела