Министерство образования и науки Российской Федерации
Московская Государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова
Кафедра биотехнологии
Зачётная работа по курсу "Функции и строение белков"
Тема: "Гемоцианин. Описание"
Выполнила:
Группа:
БМ-59
Руководитель:
Есипова О.
Возможно вы искали - Реферат: Генетика
Москва 2007
Введение
Гемоцианин - дыхательный пигмент из группы хемопротеидов, способный легко присоединять и отдавать кислород, является медьсодержащим аналогом гемоглобина, и встречается в гемолимфе некоторых беспозвоночных (моллюсков (осьминоги, кальмары, улитки), членистоногих (раки и пауки)). В гемоцианине одна молекула кислорода связывается с двумя атомами меди. При этом белок окрашивается в голубой цвет Cu (ΙΙ) и наблюдается флуоресценция. С окисью углерода гемоцианин так же, как и гемоглобин, взаимодействует обратимо, образуя бесцветные соединения Cu (Ι).
Историческая справка
Гемоцианин был открыт в 60-х годах XIX в., когда биологи заметили, что кровь головоногих моллюсков при прохождении через жабры окрашивается в голубой цвет. А в 1878г. бельгийский физиолог Леон Фредерик доказал, что голубой цвет вызван реакцией кислорода с медьсодержащим белком, который он назвал гемоцианином (от греч. gemo - кровь и kianos - лазурный, голубой).
Строение и функции
Рисунок 1. Пространственная модель молекулы гемоцианина
Похожий материал - Реферат: Генетика и эволюция
Содержание меди в гемоцианине от 0.1 до 0.3% по весу (членистоногие - 0,178% меди, моллюски - 0,253%). Белки из разных природных источников встречаются в виде моно-, ди-, тетра - и октамеров. Мономер белка - октаэдр, состоящий из 6 субъединиц. Предлагаемая модель - субъединица гемоцианина весом до 75 кДа, которую иногда разделяют еще на две похожие, но не эквивалентные субъединицы (граница этого разделения проходит через металлсвязывающий центр).
|
Класс: преимущественно β Архитектура: сэндвич
Рисунок 3. Гемоцианин, цепь А, домен 2.
В отличие от гемоглобина, который включен в клетки крови, молекулы гемоцианина свободно "плавают" в крови. Благодаря этому гемоцианин имеет большую плотность по сравнению с гемоглобином, а, следовательно, может переносить большее количество кислорода, что важно для организмов, живущих в условиях с малым содержанием кислорода. Так, давление кислорода в жабрах лангуста составляет всего 7 мм рт. ст. (930 Па), а в тканях - 3 мм рт. ст.; причём концентрация этого газа в крови лангуста в 20 раз выше, чем в морской воде. С другой стороны, свободный гемоцианин увеличивает вязкость гемолимфы, что ведёт к увеличению энергетических затрат на перекачивание крови. Например, чтобы "зарядиться" энергией, кальмару требуется много кислорода - не менее 50л в час.
Ещё одна особенность гемоцианина - его молекулы имеют огромные даже для белков размеры. Его молекулярная масса у различных животных неодинакова и изменяется от 25 100 до 36 700. Мономеры гемоцианина способны образовывать субъединицы с молекулярной массой до 825 тыс. Таким образом, проявляются кооперативные, то есть объединяющие свойства, обеспечивающие более эффективное связывание кислорода. Веществом с самой большой молекулярной массой является гемоцианин улитки. Его молекулярная масса составляет 918 000 000 дальтон, что больше молекулярной массы даже ДНК.
Очень интересно - Реферат: Генетическая инженерия. Биотехнология.
Рисунок 4. Поверхность кристалла белка гемоцианин из лангуста Panulirus interruptus, молекулярный вес белка — 450 000. Электронный микроскоп, 250 000х
Из гемоцианина нетрудно полностью извлечь медь. Для этого достаточно обработать белок в отсутствии кислорода реактивом, который прочно связывается с ионами одновалентной меди. Таким же способом можно определить содержание меди в гемоцианине. Лишённый этого металла, он теряет способность переносить кислород. Но если потом ввести в раствор белка ионы меди, гемоцианин восстанавливает свою физиологическую активность. Так было доказано, что в отсутствие кислорода медь гемоцианина находится в степени окисления +1.
Применение
Ряд исследований посвящен применению в противоопухолевых вакцинах адъювантов на основе гемоцианина. Являясь иммуноактивной молекулой, гемоцианин при образовании коньюгатов с опухолевыми антигенами существенно повышает их иммуногенность. Показано, что эти адъюванты способствует преодолению иммунологической толерантности или усиливают иммунный ответ на ганглиозидные антигены (GM2, GD2, GD3). Обнаружен высокий уровень Т-клеточного иммунного ответа при использовании конъюгатов гемоцианина с муцином (MUC1). Они также могут применяться в технологии получения дендритных вакцин. Проводятся клинические исследования противоопухолевых вакцин с использованием этого адъюванта совместно с идиотипическими антителами при В-клеточной лимфоме и антиидиотипическими антителами при колоректальной карциноме.
Заключение
Следует отметить, что гемоглобин и гемоцианин - это очень важный таксономический признак. Их эволюция прослеживается на протяжении всего филогенетического развития организмов. Так фрагменты генов гемоцианина и его аналогов сейчас с успехом используются для уточнения таксономических субъединиц, последовательности филогенетического развития а также приблизительной оценки времени дивергенции родственных форм беспозвоночных. Гемоцианин - очень древний белок. Наиболее древний гемоцианин имел 6-единичную структуру. В процессе эволюции членистоногих (хелицеровых, паукообразных) происходило формирование мультимеров (2 х 6, 4 х 6, 8 х 6 -меров - 540 - 420 миллионов лет назад). До последнего времени считалось, что гемоцианин ракообразных (Crustacea) и гексамерин насекомых (Insecta) имеет общее происхождение, но гексамерин утратил способность связывать медь и превратился в запасной белок (предполагалось, что насекомые могут обходиться без специального белка-транспортера кислорода. Однако, недавно полученные данные показывают, что в организме некоторых насекомых все-таки может присутствовать гемоцианин. Причем обнаруженный гемоцианин имел 2-х субъединичную структуру (или 4 атома меди в молекуле).
Литературные источники
Вам будет интересно - Реферат: Генетическая регуляция развития
1. Использованы ресурсы Internet.
2. http://www.cathdb.info
3. http://www.maikonline.com
4. http://e-science. sources.ru
5. http://en. wikipedia.org
Похожий материал - Реферат: Генетически модифицированные продукты
6. http://scop. protres.ru
7. http://humbio.ru/humbio
8. http://molbiol.ru/pictures и др.