Дыхательный пигмент

— Дыхательный пигмент металлопротеин , выполняющий множество важных функций, основная из которых — _{О 2 .} транспорт ^[1] Другие выполняемые функции включают _{O 2} хранение _{, транспортировку CO 2} и транспортировку веществ, отличных от дыхательных газов. Существует четыре основные классификации дыхательных пигментов: гемоглобин , гемоцианин , эритрокруорин- хлоркруорин и гемеритрин . Гемсодержащий глобин ^[а] является наиболее часто встречающимся респираторным пигментом, встречающимся как минимум у 9 различных типов животных. ^[2]

Сравнение респираторных пигментов


Металлопротеин	Глобины		гемоцианин	Гемеритрин
Металлопротеин	Гемоглобин ^[б]	Эритрокруорин и хлоркруорин	гемоцианин	Гемеритрин
O ₂ Связующий материал	Железо ^[3]	Железо ^[4]	Медь ^[3]	Железо ^[3]
Расположение	Внутриклеточный ^[2]	внеклеточный ^[5]	внеклеточный ^[2]	Внутриклеточный ^[2]
Организм-источник	Почти все позвоночные ^[2]	Аннелиды и членистоногие Хлорокруорин: 4 семейства морских полихет. ^[6]	Членистоногие и моллюски ^[2]	Sipuncula , priapulida , некоторые брахиоподы и один кольчатых червей . род ^[3]
Кислородный цвет	Ярко-красный ^[1]	Эритрокруорин: ярко-красный. Хлорокруорин: зеленый в разбавленном виде, красный в концентрированном. ^[5]	Синий ^[1]	Фиолетовый ^[1]
Дезоксигенированный цвет	малиновый ^[1]	Эритрокруорин: темно-красный. Хлорокруорин: зеленый в разбавленном виде, коричнево-красный в концентрированном виде.	Бесцветный ^[1]	Бесцветный ^[1]

Гемоглобин, эритрокруорин и хлоркруорин представляют собой глобины , железо-гемовые белки с общим ядром. Их цвет определяется спектрами поглощения гема с Fe. ²⁺. Эритрокруорин и хлоркруорин — это близкородственные гигантские глобины, используемые некоторыми беспозвоночными. Хлорокруорин имеет особую гемовую группу, придающую ему разные цвета.

Любой из конъюгированных белков разного цвета, например гемоглобин, встречается в живых организмах и участвует в переносе кислорода при клеточном дыхании. ^{[ нужна ссылка ]}

Глобины

Глобин считается очень древней молекулой, действующей даже как своего рода молекулярные часы. Его даже использовали для определения даты разделения позвоночных и беспозвоночных более 1 миллиарда лет назад. Глобин имеет широкое биологическое распространение: он встречается не только среди более чем 9 различных типов животных, но также встречается в некоторых грибах и бактериях и даже обнаруживается в азотфиксирующих клубеньках на корнях некоторых бобовых растений. Выделение гена глобина из клеток корней растений позволило предположить, что гены глобина, унаследованные от общего предка, общего как у растений, так и у животных, могут присутствовать во всех растениях. ^[7]

Гемоглобин позвоночных

Позвоночные животные используют для дыхания тетрамерный гемоглобин, содержащийся в эритроцитах. Только в организме человека обнаружено несколько типов гемоглобина. Гемоглобин А — это «нормальный» гемоглобин, вариант гемоглобина, который наиболее распространен после рождения. Гемоглобин А2 является второстепенным компонентом гемоглобина, обнаруженного в эритроцитах. Гемоглобин А2 составляет менее 3% от общего гемоглобина эритроцитов. Гемоглобин F обычно обнаруживается только на стадии развития плода. Хотя гемоглобин F резко падает после рождения, у некоторых людей возможно вырабатывать определенный уровень гемоглобина F на протяжении всей жизни. ^[8]

Другие животные гемоглобины

Животные используют для дыхания самые разнообразные глобины. По структуре их можно разделить на: ^[9]^{: Рис. 1}

Внутриклеточный Hbs. Эти глобины находятся внутри клетки, подобно гемоглобину позвоночных.
Мультисубъединичный Hbs. Эти глобины образуют комплексы и работают вне клетки.
Мультидоменный, мультисубъединичный Hbs. Эти глобины образуют комплексы, работают вне клетки и имеют несколько глобиновых доменов на пептидную цепь.

Эритрокруорин и хлоркруорин относятся к мультисубъединичным Hbs, в частности к 12-додекамерному типу.

Леггемоглобин

Леггемоглобин — это молекула, похожая по структуре на миоглобин, который в настоящее время используется в искусственных мясных продуктах, таких как « Невозможный бургер» , для имитации цвета и вкуса мяса. ^[10] По функциям леггемоглобин аналогичен гемоглобину и содержит следовые количества железа, но в основном он содержится в корнях растений. ^[11]

гемоцианин

Гемоцианин — это дыхательный пигмент, в котором в качестве молекулы, связывающей кислород, используется медь, в отличие от железа с гемоглобином. Гемоцианин обнаружен как у членистоногих , так и у моллюсков , однако считается, что молекула эволюционировала независимо в обоих типах. У членистоногих и моллюсков существует несколько других молекул, которые по структуре похожи на гемоцианин, но служат совершенно другим целям. Например, существуют медьсодержащие тирозиназы, играющие значительную роль в иммунной защите, заживлении ран и кутикулы членистоногих. Молекулы, сходные с гемоцианином по структуре, группируются в суперсемейство гемоцианинов. ^[12]

Примечания

^ также известный как «гемоглобин», в широком смысле слова
^ в строгом смысле слова для тетрамерной формы

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Урих, Клаус (1994), Урих, Клаус (редактор), «Дыхательные пигменты» , Сравнительная биохимия животных , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 249–287, номер документа : 10.1007/978-3-662-06303-3_7 , ISBN 978-3-662-06303-3 , получено 21 ноября 2020 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Хилл, Ричард В.; Вайз, Гордон А.; Андерсон, Маргарет (5 октября 2017 г.). Транспорт кислорода и углекислого газа в жидкостях организма (с введением в кислотно-щелочную физиологию) . Синауэр Ассошиэйтс. ISBN 978-1605357379 . Проверено 10 ноября 2020 г. {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Лами, Джин; Трюшо, Ж.-П; Жиль, Р; Международный союз биологических наук; Секция сравнительной физиологии и биохимии; Международный конгресс сравнительной физиологии и биохимии, ред. (1985). Дыхательные пигменты животных: связь, структура-функция . Берлин; Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-15629-3 . OCLC 12558726 .
^ Фокс, Х. Манро (1949). «О хлорокруорине и гемоглобине» . Труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 136 (884): 378–388. Бибкод : 1949РСПСБ.136..378Ф . дои : 10.1098/rspb.1949.0031 . ISSN 0080-4649 . JSTOR 82565 . ПМИД 18143368 . S2CID 6133526 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Фокс, Гарольд Манро; Гардинер, Джон Стэнли (1 сентября 1932 г.). «Сродство хлоркруорина к кислороду» . Труды Лондонского королевского общества. Серия Б, содержащая статьи биологического характера . 111 (772): 356–363. дои : 10.1098/rspb.1932.0060 .
^ Имаи, Киёхиро; Ёсикава, Шинья (1985). «Кислородсвязывающие характеристики хлоркруорина Potamilla». Европейский журнал биохимии . 147 (3): 453–463. дои : 10.1111/j.0014-2956.1985.00453.x . ISSN 1432-1033 . ПМИД 3979380 .
^ Гломски, Честер; Тамбурлин, Юдит (1989). «Филогенетическая одиссея эритроцита. I Гемоглобин: универсальный дыхательный пигмент» (PDF) . Гистол Гистопат . 4 (4): 509–514. ПМИД 2520483 .
^ «Гемоглобинопатии» . Sickle.bwh.harvard.edu . Проверено 21 ноября 2020 г.
^ Вебер Р.Э., Виноградов С.Н. (апрель 2001 г.). «Гемоглобины беспозвоночных: функции и молекулярные адаптации». Физиологические обзоры . 81 (2): 569–628. дои : 10.1152/physrev.2001.81.2.569 . ПМИД 11274340 . S2CID 10863037 .
^ Ли, Хён Чжон; Ён, Хэ Ин; Ким, Минсу; Чой, Юн-Сан; Джо, Чорун (октябрь 2020 г.). «Состояние альтернатив мясу и их потенциальная роль на будущем мясном рынке — обзор» . Азиатско-Австралазийский журнал наук о животных . 33 (10): 1533–1543. дои : 10.5713/ajas.20.0419 . ISSN 1011-2367 . ПМЦ 7463075 . ПМИД 32819080 .
^ Зеехафер А. и Бартельс М. (2019). Мясо 2.0: нормативная база растительного и культивированного мяса. Обзор европейского законодательства в области пищевых продуктов и кормов (EFFL), 14(4), 323-331.
^ Бурместер, Торстен (1 февраля 2001 г.). «Молекулярная эволюция суперсемейства гемоцианинов членистоногих» . Молекулярная биология и эволюция . 18 (2): 184–195. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003792 . ISSN 0737-4038 . ПМИД 11158377 .

Дальнейшее чтение

Коутс, CJ; Декер, Х. (январь 2017 г.). «Иммунологические свойства белков-переносчиков кислорода: гемоглобина, гемоцианина и гемеритрина» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 74 (2): 293–317. дои : 10.1007/s00018-016-2326-7 . ПМК 5219038 . ПМИД 27518203 .

Внешние ссылки

Генная онтология — GO:0005344: активность переносчика кислорода.

[2] также известный как «гемоглобин», в широком смысле слова

[4] в строгом смысле слова для тетрамерной формы

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Урих, Клаус (1994), Урих, Клаус (редактор), «Дыхательные пигменты» , Сравнительная биохимия животных , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 249–287, номер документа : 10.1007/978-3-662-06303-3_7 , ISBN 978-3-662-06303-3 , получено 21 ноября 2020 г.

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Хилл, Ричард В.; Вайз, Гордон А.; Андерсон, Маргарет (5 октября 2017 г.). Транспорт кислорода и углекислого газа в жидкостях организма (с введением в кислотно-щелочную физиологию) . Синауэр Ассошиэйтс. ISBN 978-1605357379 . Проверено 10 ноября 2020 г. {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )

[:2-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Лами, Джин; Трюшо, Ж.-П; Жиль, Р; Международный союз биологических наук; Секция сравнительной физиологии и биохимии; Международный конгресс сравнительной физиологии и биохимии, ред. (1985). Дыхательные пигменты животных: связь, структура-функция . Берлин; Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-15629-3 . OCLC 12558726 .

[6] Фокс, Х. Манро (1949). «О хлорокруорине и гемоглобине» . Труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 136 (884): 378–388. Бибкод : 1949РСПСБ.136..378Ф . дои : 10.1098/rspb.1949.0031 . ISSN 0080-4649 . JSTOR 82565 . ПМИД 18143368 . S2CID 6133526 .

[:3-7] Перейти обратно: ^а ^б Фокс, Гарольд Манро; Гардинер, Джон Стэнли (1 сентября 1932 г.). «Сродство хлоркруорина к кислороду» . Труды Лондонского королевского общества. Серия Б, содержащая статьи биологического характера . 111 (772): 356–363. дои : 10.1098/rspb.1932.0060 .

[8] Имаи, Киёхиро; Ёсикава, Шинья (1985). «Кислородсвязывающие характеристики хлоркруорина Potamilla». Европейский журнал биохимии . 147 (3): 453–463. дои : 10.1111/j.0014-2956.1985.00453.x . ISSN 1432-1033 . ПМИД 3979380 .

[9] Гломски, Честер; Тамбурлин, Юдит (1989). «Филогенетическая одиссея эритроцита. I Гемоглобин: универсальный дыхательный пигмент» (PDF) . Гистол Гистопат . 4 (4): 509–514. ПМИД 2520483 .

[10] «Гемоглобинопатии» . Sickle.bwh.harvard.edu . Проверено 21 ноября 2020 г.

[Weber2001-11] Вебер Р.Э., Виноградов С.Н. (апрель 2001 г.). «Гемоглобины беспозвоночных: функции и молекулярные адаптации». Физиологические обзоры . 81 (2): 569–628. дои : 10.1152/physrev.2001.81.2.569 . ПМИД 11274340 . S2CID 10863037 .

[12] Ли, Хён Чжон; Ён, Хэ Ин; Ким, Минсу; Чой, Юн-Сан; Джо, Чорун (октябрь 2020 г.). «Состояние альтернатив мясу и их потенциальная роль на будущем мясном рынке — обзор» . Азиатско-Австралазийский журнал наук о животных . 33 (10): 1533–1543. дои : 10.5713/ajas.20.0419 . ISSN 1011-2367 . ПМЦ 7463075 . ПМИД 32819080 .

[13] Зеехафер А. и Бартельс М. (2019). Мясо 2.0: нормативная база растительного и культивированного мяса. Обзор европейского законодательства в области пищевых продуктов и кормов (EFFL), 14(4), 323-331.

[14] Бурместер, Торстен (1 февраля 2001 г.). «Молекулярная эволюция суперсемейства гемоцианинов членистоногих» . Молекулярная биология и эволюция . 18 (2): 184–195. doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003792 . ISSN 0737-4038 . ПМИД 11158377 .

[1]

[а]

[2]

[б]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]