Физико-химические свойства нативной молекулы гемоглобина

Гемоглобин хорошо растворим в воде и нерастворим в спирте, эфире и хлороформе. В эритроцитах гемоглобин находится в растворенном состоянии, несмотря на то, что его содержание составляет более 30%. При изменении аминокислотного состава глобина может произойти и изменение его растворимости, как у HbS.

Спектр поглощения гемоглобина (в оксиформе) состоит из трех главных полос: 414 нм (полоса Сорэ), 576—578 нм (a-полоса) и 542—544 нм ((3-полоса). Интенсивность полосы Сорэ значительно выше, чем оси (3-полос.

В спектре поглощения дезоксигемоглобина полоса Сорэ соответствует 429 нм, а следующий единственный максимум регистрируется при 556 нм.

Спектрофотометрическое отличие оксигемоглобина от карбоксигемоглобина состоит в пике поглощения при 920 нм, а также в том, что полоса Сорэ для карбоксигемоглобина сдвинута к 422 нм, а пики, а и (3 фиксируются при 570 и 540 нм. Интенсивность максимумов поглощения не зависит от типовых принадлежностей гемоглобина.

Молекулярная масса основных типов гемоглобина колеблется в пределах 64 500—68 000 Д. Молярная масса гемоглобина, растворенного в плазме, может доходить до 3 000 000 Д. Молекулярная масса различных протомеров колеблется от 16 000 до 17 000 Д.

Размер НЬ составляет 6,8 нм; размер миоглобина — 3,6 нм.

Белковая часть НЬ характеризуется очень высоким содержанием остатков гистидина. Это придает ему значительную буферную емкость при pH около 7, что весьма важно для той роли, которую играют эритроциты в переносе кровью дыхательных газов.

Изоэлектрическая точка различных типов гемоглобина колеблется от 6,8 до 7,18.

Растворимость гемоглобина в водных растворах определяется соотношением гидрофильных и гидрофобных аминокислотных остатков на поверхности тетрамера.

Поскольку конформация и число гидрофильных участков на поверхности меняются в процессе оксигенации, следовательно, растворимость оксигемоглобина в воде в два раза выше, чем дезоксигемоглобина.

Так как простетическая группа гема входит в состав целой группы ферментов, гемоглобины проявляют оксидазные свойства, характерные для этих ферментов, в частности: каталазную и пероксидазную активность. Причем пероксидазная активность отдельных типов гемоглобина может быть различна.

Диссоциация гемоглобина представляет обратимый динамический процесс, равновесие которого зависит от концентрации белка. При высокой концентрации гемоглобина (физиологические условия) равновесие сильно сдвинуто в сторону образования тетрамера, так как субъединицы НЬ имеют высокое сродство друг к другу. Поэтому при нормальных условиях концентрация мономеров относительно мала или они вообще отсутствуют.

При снижении концентрации гемоглобина до 10~⁵—10~⁷ М и ниже равновесие смещается в сторону образования димеров и в меньшей степени мономеров.

Так как наиболее прочные межмолекулярные взаимодействия имеются между —(3_: и а₂—|3₂-глобулами (см. четвертичную структуру НЬ), в молекуле гемоглобина выделяются димеры ocj—3j и а₂—(3₂. Между этими димерами в тетрамерной структуре НЬ возникают полярные (ионные и водородные) связи. Поэтому при изменении pH среды в кислую или щелочную сторону, в первую очередь, разрушаются связи между этими димерами.