Kooperativität

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Kooperativität eine Begriff aus der Biochemie charakterisiert Funktion von Carrier - Proteinen (darunter Rezeptoren ) und von Enzymen die aus mehreren Untereinheiten bestehen (so " oligomere Proteine")

Definition

Proteine aus mehreren ähnlichen Untereinheiten zeigen das Phänomen der Kooperativität: die Bindungsstärke eines Liganden hängt davon ab wie viele der Untereinheiten bereits einen Liganden tragen. Wird die zunehmend stärker ergibt sich das gut untersuchte der positiven Kooperativität . Behindern sich die Liganden gegenseitig so die letzten Bindungsplätze mit niedriger Affinität eingenommen werden folgt das weniger bekannte ebenso häufige) Phänomen der negativen Kooperativität . Der erste Fall wirkt wie ein (Proteine mit und ohne Liganden beherrschen die teilgesättigte Proteine sind unterrepräsentiert). Der zweite Fall den Bindungsgrad unempfindlich gegen Schwankungen in der

Prototyp eines allosterischen Proteins mit positiver Kooperativität ist das vier Untereinheiten bestehende ( tetramere ) Hämoglobin . Im Unterschied zum monomeren Sauerstoff -Trägerprotein Myoglobin bindet Hämoglobin außer Sauerstoff (O ₂) noch Protonen (H ⁺) Kohlendioxid (CO ₂) und Chloridionen . Die Bindungseigenschaften von Sauerstoff an das (das in der Abbildung vereinfachend als Dimer wird) werden vielfältig moduliert:

Die Bindung von O ₂ begünstigt die Bindung weiterer O ₂-Moleküle an dasselbe Hämoglobinmolekül;
die Bindungsstärke des O ₂ ist pH-abhängig. Neben einer steigenden Wasserstoffionenkonzentration auch eine steigende CO ₂ Konzentration die O ₂-Abgabe. Genau diese Signale verwendet der Muskel seinen Sauerstoffbedarf zu signalisieren
schließlich wird die Abgabe von Sauerstoff durch ein spezielles Regulatormolekül - im Menschen dies 2.3-Bisphosphoglycerat (2.3-BPG; Kreis auf der T-Zustand ) - gefördert. Die Regulierung der Sauerstoffversorgung 2.3-BPG ist für die Versorgung eines Fötus und für die Versorgung des Menschen den Bedingungen großer Höhen (Bergsteiger!) von herausragender

So erzwingen alle genannten Liganden (bis O ₂ selbst) die Abgabe von Sauerstoff das den Übergang der hochaffinen R-Konformation in die T-Konformation. Die nachfolgende Abbildung zeigt das Prinzip Regulation: der Konformationsübergang von T zu R wird dadurch dass der Sauerstoff das zentrale Eisenatom (Fe ⁺⁺ brauner Kreis) im Häm (roter Balken) die Ebene zieht. Andere Proteingruppen Aminosäurereste folgen Bewegung wodurch Wasserstoffbrücken gebrochen und die sog. (H ⁺) sowie CO ₂ freigesetzt werden.

Nachweis und Beschreibung

Kooperativ bindende Proteine (Carrier Rezeptoren Enzyme) nicht dem Prinzip der Sättigungshyperbel: sie weisen ein "sigmoides" (positive Kooperativität) oder ein "pseudohyperboles" (negative Kooperativität) auf. Nur aufgrund der unauffälligen Hyperbel ähnelnden Charakteristik wurde und wird die Kooperativität häufig übersehen.

Eindeutige Hinweise auf Kooperativität findet man man die Bindungskurven den unter " Enzymkinetik " beschriebenen "Linearisierungsverfahren" unterwirft: hier ergeben sich Abweichungen von einer Geraden - besonders augenfällig Falle des Scatchard-Diagramms. Diese Abweichungen werden am im [[Hill Diagramm"]]" nivelliert das aber End-Äste 45° (Steigung = 1) aufweisen würde wenn oberen und unteren Bereich der Substratkonzentrationen genügend vorlägen. Nur im Falle n _H = n (maximale Kooperativität) würden diese

der Hill-Koeffizient n _H beschreibt das Maß der Kooperativität und die Zahl der interagierenden Untereinheiten (n) nicht Für Hämoglobin (n = 4) beträgt n _H = 2 9 abgeleitet aus der am Nulldurchgang.
für negative Kooperativität liegt n _H < 1

Die beste Bestimmung der Kooperativitätsparameter erfolgt auf dem Wege der "nichtlinearen Regression" unter Verwendung

der Hill-Gleichung d.h. einer erweiterten Michaelis-Menten Gleichung : Parameter n _H und K ₅₀ (Substratkonzentration an der 50% Sättigung erreicht
der Adair-Gleichung: Parameter K _T und K _R (Dissoziationskonstanten für den "T" und den Die Beispiele der nachfolgenden Sättigungsfunktionen wurden für Werte

K _T = 15 K _R = 1 errechnet:

Weblink

Allosterie und Kooperativität

Bücher zum Thema Kooperativität

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