Биохимические подходы к анализу нарушений обмена гемоглобина

Материалы / Биохимические подходы к анализу нарушений обмена гемоглобина. Биохимия и патобиохимия печени / Биохимические подходы к анализу нарушений обмена гемоглобина

Страница 1

Гемоглобин – олигомерный белок, ставший первым объектом рентгеноструктурного анализа. М.в.=66000. Это сложный белок, относящийся к группе хромопротеидов. Хромопротеиды состоят из простого белка и связанного с ним окрашенного небелкового компонента. Последний называют простетической группой. Он, как правило, прочно связан с белковой молекулой. Содержит 4 полипептидные цепи и 4 простетические группы, в которых атомы железа находятся в закисной форме. Белковая часть (96%) глобин, 4% -гем. Глобин состоит из 2 альфа- и 3 β-цепей. Среди хромопротеидов различают гемопротеиды – они содержат в качестве простетической группы железо. Хромопротеиды наделены рядом уникальных биологических функций – они участвуют в таких фундаментальных процессах жизнедеятельности как дыхание клеток и целостного организма, транспорт кислорода и углекислоты.

Таким образом, хромопротеиды играют исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности. Достаточно, например, подавить дыхательную функцию гемоглобина путем введения окиси углерода или подавить утилизацию (потребление) кислорода в тканях введением синильной кислоты или ее солей (цианидов), ингибирующих ферментные системы клеточного дыхания, как моментально наступает смерть организма.

В организме человека содержится 5-6 л крови, в ней имеется 4,5-5г железа. Почти половина объема крови приходится на эритроциты, которые взвешены в богатой белками плазме крови. Кровь переносит от легких к тканям около 600л кислорода. Почти весь переносимый кровью кислород связан с гемоглобином эритроцитов. Гемоглобин, содержащийся в 100 мл крови связывает около 20 мл газообразного кислорода. Содержание гемоглобина в цельной крови зависит от количества эритроцитов. Эритроциты представляют собой двояковыпуклые диски, в них нет ни ядра, ни митохондрий и каких-либо других органелл. Эритроциты образуются из клеток предшественников- ретикулоцитов. Кроме переноса кислорода от легких к тканям, гемоглобин осуществляет перенос двух конечных продуктов тканевого дыхания, водорода и углекислого газа, доставляемых из ткани к легким и почкам.

Таким образом, кровь осуществляет свою дыхательную функцию благодаря наличию в ней гемоглобина. Физиологическая функция гемоглобина как переносчика кислорода основана на способности обратимо связывать кислород в зависимости от его напряжения в крови. Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови кислородом, а в тканевых капиллярах, где парциальное давление кислорода резко снижено, осуществляется отдача кислорода тканям. В состоянии покоя ткани и органы человека потребляют около 20 мл кислорода в минуту. При тяжелой физической работе количество потребляемого тканями кислорода возрастает в 10 раз. Гипоксия - кислородное голодание - состояние, возникающее при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушением его утилизации в процессе биологического окисления. Количество эритроцитов в крови при гипоксии уменьшается, а при гипероксии - увеличивается. В соответствии с этим содержание гемоглобина в цельной крови при гипоксии возрастает, а при гипероксии снижается.

К группе гемопротеидов относится гемоглобин и его производные, миоглобин. Все они содержат в качестве небелкового компонента железо-порфирины и различные по составу и структуре белки, обеспечивая тем самым разнообразие их биологических функции. Гемоглобин в качестве белкового компонента содержит глобин, а небелкового – гем. Видовые различия гемоглобина обуславливаются глобином.

Содержание железа в организме человека и животных регулируется интенсивностью всасывания пищевого железа в кишечнике. Избыток его просто не всасывается. Потребность в железе резко возрастает при анемиях различного происхождения. Недостаток железа в организме может вызвать нарушение последнего этапа синтеза гема - превращение протопорфирина в гем. Пищевое железо всасывается в кишечнике в виде неорганического двухвалентного железа после освобождения его из комплексов с белками. В клетках слизистой оболочки кишечника железо уже трехвалентное и соединяется с белком с образованием стабильного комплекса ферритина. В цельной крови железо содержится в основном в эритроцитах (18,5 ммоль/л), в плазме его концентрация составляет в среднем 0,02 ммоль/л. Ежедневно в процессе распада гемоглобина эритроцитов в селезенке и печени освобождается около 25 мг железа и столько же потребляется при синтезе гемоглобина в клетках кроветворных тканей. В костном мозге имеется лабильный запас железа, превыщающий в 5 раз суточную его потребность. Повышение содержания железа наблюдается при ослаблении синтеза гемоглобина или усиленном распаде эритроцитов.