Hemoglobinas yra pagrindinis kraujo baltymas. Hemoglobino sandara ir funkcionavimas Kokios sandaros hemoglobinas?
![Hemoglobinas yra pagrindinis kraujo baltymas. Hemoglobino sandara ir funkcionavimas Kokios sandaros hemoglobinas?](https://i0.wp.com/konspekta.net/lektsianew/baza4/750112830072.files/image039.png)
Daugumą suaugusiųjų hemoglobino sudaro dvi alfa ir dvi beta globino grandinės (atitinkamai 141 ir 146 aminorūgštys). Kiekvienoje globino grandinėje yra įmontuota hemo molekulė; jame esantis geležies atomas suriša deguonį. Tik dvivalentė geležis gali pernešti deguonį.
Kiekvienoje hemoglobino molekulėje yra dvi alfa-globino ir dvi beta-globino grandinės, kurias koduoja alfa-globino klasterio genai ir beta-globino klasterio genai, esantys skirtingose žinduolių chromosomose.
Šie genai išsidėstę grupėmis: alfa grandines ir panašias dzeta grandines koduojantys genai yra 16 chromosomoje, o beta grandines ir panašias gama, delta ir epsilono grandines koduojantys genai yra 11 chromosomoje (107.2 pav.). Paprastai hemoglobinuose yra dvi grandinės iš pirmosios grupės (alfa arba zeta) ir dvi iš antrosios (beta, delta, epsilono arba gama).
Nuosekli skirtingų globino genų ekspresija ontogenezės metu lemia vyraujančio hemoglobino tipo pasikeitimą. Taigi gimimo metu vyrauja gama grandinių, o ne beta grandinių sintezė, kurios, susijungusios su alfa grandinėmis, sudaro hemoglobiną F (alpha2gamma2) Normalios globino genų aktyvavimosi tvarkos sutrikimas sergant kai kuriomis ligomis gali turėti diagnostikos. reikšmę.
Hemoglobinas sudaro apie 95% raudonųjų kraujo kūnelių baltymų. Hemoglobino molekulė yra tetrameras, susidedantis iš dviejų homologinių dimerų. Normalaus žmogaus hemoglobino sudėtyje yra 3 komponentai: hemoglobinas A (arba A1) – Hb A, hemoglobinas A2 (Hb A2), hemoglobinas A3 (Hb A3). Hemoglobinas A1 sudaro 90% viso hemoglobino, o hemoglobinas A2 - 2,5%. 7,5% yra komponentas A3, kuris, atrodo, yra hemoglobinas A, kuris pasikeitė dėl raudonųjų kraujo kūnelių senėjimo.
Gali keistis tiek atskirų grandinių, tiek visos molekulės konformacija, todėl gali susidaryti hemoglobino formos, turinčios skirtingą afinitetą deguoniui. Hemoglobino giminingumas deguoniui didėja, kai deguonis prisijungia prie molekulės hemų, todėl oksihemoglobino disociacijos kreivei suteikiama būdinga S forma (107.1 pav.). Šios kreivės padėtis priklauso nuo pH, PCO2, 2,3-DPG ir ATP koncentracijos, temperatūros ir globino grandinių defektų.
Taip pat yra beta grandinių homotetramerų – hemoglobino H ir panašių gama grandinių – hemoglobino Barto. Didelis jų kiekis susidaro tik esant alfa grandinės trūkumui (alfa talasemijai), o jų nustatymas yra svarbus diagnozei.
Daugeliui ligų gydyti svarbu suprasti globino grandinės genų nuoseklaus aktyvavimo mechanizmą atitinkamais ontogenezės momentais, tačiau mūsų žinių šioje srityje akivaizdžiai nepakanka. Yra žinoma, kad galingas stipriklis, esantis kiekvieno geno reguliavimo srityje, dalyvauja aktyvioje globino sintezėje, kai susidaro raudonieji kraujo kūneliai. Genų aktyvaciją sukelia transkripcijos faktorių prisijungimas prie jo promotoriaus. Kiekvienas genas turi tris egzonus ir du intronus. Sujungimo proceso metu iš transkripto pašalinamos sekos, atitinkančios intronus. Defektai, sukeliantys talasemiją, gali atsirasti bet kuriame sintezės etape – transkripcijos, sujungimo ar vertimo metu.
Hemoglobino A (Hb A) sudėtyje yra dvi alfa ir dvi beta grandinės, jo formulė yra A2B2. Hemoglobine A2 (Hb A2) vietoj beta grandinių yra labai panašios delta grandinės. Suaugusieji taip pat turi nedidelį kiekį vaisiaus hemoglobino (Hb F), kuris vietoj beta grandinių turi gama grandines.
Hemoglobino sintezė atliekama sinchroniškai formuojant hemo ir globino grandines ir jų derinį, kad susidarytų visiškai užbaigta molekulė. Globino grandinių aktyvumas skirtingose ontogenezės stadijose yra skirtingas. Žmogaus raidoje galima išskirti tris periodus, kuriems būdingas tam tikras eritropoezės tipas ir tam tikrų hemoglobinų funkcionavimas.
Ankstyviausiose stadijose, dviejų savaičių amžiaus embrionuose, eritopoezė atsiranda trynio maišelio mezenchime. Šiuo laikotarpiu aktyviai ekspresuojasi embrioninių alfa tipo zeta grandinių ir globinų beta tipo epsiloninių grandinių genai, taip pat sintetinama alfa ir nedidelis kiekis gama grandinių. Pagrindiniai megaloblastų hemoglobinai yra hemoglobinas Gower 1 (Hb Gower I), susidedantis iš dviejų epsilonų grandinių ir dviejų zeta grandinių, ir hemoglobinas Gower 2 (Hb Gower II), susidedantis iš dviejų epsilonų grandinių ir dviejų alfa grandinių, ir hemoglobinas Portland.
Šeštąją vystymosi savaitę prasideda antrasis eritopoezės laikotarpis, daugiausia vykstantis kepenyse. Zeta-globino grandinės visiškai pakeičiamos alfa globino grandinėmis, prasideda gama ir beta grandinių sintezė, o epsilonų grandinių sintezė smarkiai sumažėja. Septintą vaisiaus vystymosi savaitę epsilonų grandinių lygis nukrenta iki fono lygio ir visiškai išnyksta aštuntą savaitę. Per šį laiką beta grandinių lygis ir toliau palaipsniui didėja ir dešimtą vystymosi savaitę pasiekia 10%. Žymiai sumažėja gama grandinių sintezė ir kartu padidėja beta grandinių sintezė likus kelioms savaitėms iki vaiko gimimo. Po gimimo šis procesas tęsiasi ir ketvirtą mėnesį vaiko įvairių formų hemoglobino kiekis atitinka jų santykinį kiekį suaugusiems.
Kiekvieno protomero viduje yra hidrofobinė „kišenė“, kurioje yra hemas, galintis prijungti deguonį.
Pagrindinė hemoglobino funkcija– deguonies pernešimas iš plaučių į periferinius audinius. Pirmoji deguonies molekulė pakeičia protomero, prie kurio ji yra prijungta, konformaciją. Kadangi šis protomeras daugeliu ryšių yra sujungtas su kitais protomerais, kitų protomerų konformacija ir afinitetas ligandams keičiasi. Šis reiškinys vadinamas protomero konformacijos pokyčių kooperatyvumas. Konformacijos pokyčiai yra tokie, kad padidėja hemoglobino afinitetas 2-ajai deguonies molekulei. Savo ruožtu, 2-osios ir 3-osios deguonies molekulės pridėjimas taip pat keičia konformaciją ir palengvina vėlesnių deguonies molekulių pridėjimą. Hemoglobino afinitetas 4-ajai deguonies molekulei yra maždaug 300 kartų didesnis nei 1-ajai.
Hemoglobino molekulės modelis. Hemoglobino ir deguonies sąveikos modelis.
Be deguonies, hemoglobino molekulė gali būti susijusi su kitais ligandais. Pavyzdžiui, kai Hb susijungia su anglies monoksidu (II) (anglies monoksidu CO), jis susidaro karboksihemoglobinas (HbCO). Be to, hemoglobinas turi didesnį afinitetą anglies monoksidui nei deguoniui. Todėl jei ore yra anglies monoksido, hemoglobinas prie jo jungiasi lengviau ir praranda gebėjimą surišti deguonį. Mirtis įvyksta nuo uždusimo, dėl nepakankamo audinių aprūpinimo deguonimi.
Galimas kito hemoglobino darinio susidarymas - karbhemoglobinas kai hemoglobinas jungiasi su CO2. Tačiau CO2 nesijungia su hemo, o prisijungia prie globino NH2 grupių. Karbhemoglobino susidarymas naudojamas CO2 pašalinimui iš audinių į plaučius. Tokiu būdu pašalinama 10-15% CO2.
Hemoglobino tipai.
Hemoglobinai gali skirtis savo baltymine dalimi. Išskirti fiziologinis Ir nenormalus hemoglobino tipai. Fiziologiniai tipai susidaro skirtinguose normalaus organizmo vystymosi etapuose, o nenormalūs susidaro dėl aminorūgščių sekos pažeidimo fiziologinių hemoglobino tipų globino baltyme.
Fiziologiniai hemoglobino tipai skiriasi viena nuo kitos polipeptidinių grandinių ar subvienetų rinkiniu, susidariusiu skirtinguose žmogaus organizmo vystymosi etapuose – nuo embrioninės iki suaugusiojo būsenos. Išskiriami šie fiziologiniai hemoglobino tipai:
A) Primityvus HBP, atsiranda ankstyviausiose embriono vystymosi stadijose (1 - 2 sav.) Embrioninis hemoglobinas - tetrameras (2α,2ε);
b) Vaisiaus hemoglobinas HbF(iš lot. Fetus – vaisius). HbF yra pagrindinis vaisiaus hemoglobino tipas ir sudaro 70% viso hemoglobino gimimo metu – tai tetrameras (2α, 2γ);
V) Suaugusiųjų hemoglobino HbA, HvA2, HvA3 (iš lot. Adultus – suaugęs). HbA atsiranda vėlesniuose vaisiaus vystymosi etapuose; suaugusio žmogaus kraujyje maždaug 95–96% HbA yra tetrameras (2α, 2β). Hemoglobinas A2 yra tetrameras (2α, 2σ). Suaugusio žmogaus raudonuosiuose kraujo kūneliuose jo kiekis yra 2%.
Nenormalus hemoglobino kiekis. Jų buvo atrasta daugiau nei 200 ir skiriasi grandinių sudėtimi arba aminorūgščių pakeitimu polipeptidinėse grandinėse. Iš nenormalių hemoglobinų dažnai randama HbS arba pjautuvo ląstelių Hb. Jis randamas pacientams, sergantiems pjautuvine anemija. Tai plačiai paplitusi liga Pietų Amerikoje, Afrikoje ir Pietryčių Azijoje. Esant šiai patologijai, raudonieji kraujo kūneliai, esant žemam daliniam deguonies slėgiui, įgauna pjautuvo formą. Hemoglobinas S nuo įprasto hemoglobino skiriasi daugybe savybių. Po deguonies išsiskyrimo audiniuose jis virsta blogai tirpia forma ir pradeda kauptis verpstės formos kristaloidų pavidalu. Pastarieji deformuoja ląstelę ir sukelia masinę hemolizę.
Cheminis pjautuvo pavidalo ląstelių anemijos defektas susideda iš vienos baltymo aminorūgšties pakeitimo kita. Paprastai hemoglobino tetramerinės struktūros - subvienetai yra šeštoje padėtyje nuo N galo glutamo aminorūgštis, kurios šoninė grupė turi neigiamą krūvį ir pasižymi dideliu hidrofiliškumu. Sergant pjautuvo pavidalo ląstelių anemija, glutamino aminorūgštis pakeičiama hidrofobine aminorūgštimi. valinas. Tačiau vien šio pakeitimo pakako ne tik raudonųjų kraujo kūnelių formai sutrikdyti, bet ir ligai išsivystyti.
Mioglobinas taip pat reiškia chromoproteinus. Tai tretinės struktūros baltymas. Antrinės ir tretinės mioglobino ir hemoglobino protomerų struktūros yra labai panašios. Mioglobino ir hemoglobino funkcijos yra vienodos. Abu baltymai dalyvauja deguonies pernešime. Hemoglobinas prijungia deguonį iš alveolių oro ir tiekia jį į audinius. Mioglobinas prijungia hemoglobino tiekiamą deguonį ir tarnauja kaip tarpinis produktas pernešant deguonį ląstelėje į mitochondrijas, taip pat kaupiant deguonį audiniuose, sukuriant deguonies rezervą, kuris naudojamas pagal poreikį. Intensyvaus raumenų darbo sąlygomis, nukritus daliniam deguonies slėgiui audiniuose, deguonis išsiskiria iš komplekso su mioglobinu ir panaudojamas ląstelių mitochondrijose raumenų darbui reikalingai energijai gauti.
4. Hemoglobinas, struktūra, savybės, biologinis vaidmuo
Suaugusiųjų hemoglobinas yra tetrameras, susidedantis iš dviejų α ir dviejų β subvienetų, kurių molekulinė masė yra maždaug 16 kDa. α ir β grandinės skiriasi aminorūgščių seka, bet turi panašias konformacijas. Kiekvienas subvienetas turi hemo grupę, kurios centre yra geležies jonas. Hb kiekis kraujyje yra 140-180 g/l vyrų ir 120-160 g/l moterų, t.y. dvigubai didesnis nei plazmos baltymų (50-80 g/l). Todėl Hb labiausiai prisideda prie kraujo pH buferinio pajėgumo formavimo.
Hemoglobino sudėtyje yra globino kaip baltyminio komponento, o hemo kaip nebaltyminio komponento. Hemoglobino rūšių skirtumai atsiranda dėl globino, o hemas yra vienodas visų tipų hemoglobino. Daugumos hemo turinčių baltymų protezinės grupės struktūros pagrindas yra porfirino žiedas, kuris savo ruožtu yra tetrapirolio junginio porfirino darinys.
Geležies atomas yra hemo pigmento centre, kuris suteikia kraujui būdingą raudoną spalvą. Kiekviena iš 4 hemo molekulių yra „apvyniota“ viena polipeptido grandine. Suaugusiųjų hemoglobino molekulėje HbA yra keturios polipeptidinės grandinės, kurios kartu sudaro baltyminę molekulės dalį – globiną. Dvi iš jų, vadinamos α-grandinėmis, turi tą pačią pirminę struktūrą ir kiekvienas turi 141 aminorūgšties liekaną. Kitos dvi, žymimos β grandinės, taip pat yra identiškos ir turi po 146 aminorūgščių liekanas. Taigi visa hemoglobino baltyminės dalies molekulė susideda iš 574 aminorūgščių. Daugelyje padėčių α ir β grandinės turi skirtingas aminorūgščių sekas, nors jų erdvinės struktūros yra beveik vienodos. Gauta įrodymų, kad daugiau nei 20 gyvūnų rūšių hemoglobinų struktūroje 9 aminorūgštys sekoje pasirodė esančios identiškos, konservatyvios (kintamos), lemiančios hemoglobinų funkcijas; kai kurie iš jų yra šalia hemo, kaip deguonies surišimo vietos dalis, kiti - kaip nepolinės vidinės rutulio struktūros dalis.
2α grandinės ir 2β grandinės - 96%
3. Eritrocitų sandaros, vystymosi ir metabolizmo ypatumai.
Raudonieji kraujo kūneliai yra labai specializuotos ląstelės, pernešančios deguonį iš plaučių į audinius ir anglies dioksidą, susidarantį metabolizmo metu, iš audinių į plaučių alveoles. O2 ir CO2 pernešimą šiose ląstelėse vykdo hemoglobinas, kuris sudaro 95% jų sausųjų liekanų.
Raudonųjų kraujo kūnelių diferenciacija – raudonieji kraujo kūneliai ruošiasi tapti savimi 2 savaites.
Interleukinas-3 sintetina T-limfocitai, taip pat kaulų čiulpų ląstelės. Tai mažos molekulinės masės citokinų grupės baltymas – ląstelių augimo ir diferenciacijos reguliatorius.
Tolesnį unipotentinių eritroidinių ląstelių dauginimąsi ir diferenciaciją reguliuoja inkstuose sintetinamas hormonas eritropoetinas.
Diferenciacijos procese eritroblastų stadijoje vyksta intensyvi hemoglobino sintezė, chromatino kondensacija, branduolio dydžio sumažėjimas ir jo pašalinimas. Gautame retikulocite vis dar yra globino mRNR ir jis aktyviai sintetina hemoglobiną. Kraujyje cirkuliuojantys retikulocitai netenka ribosomų, ER, mitochondrijų ir per dvi dienas virsta eritrocitais.
Struktūra. Spektrino (A), gretimos membranos baltymų komplekso (B) ir eritrocitų citoskeleto (C) struktūra. Kiekvienas spektrino dimeras susideda iš dviejų antilygiagrečių, nekovalentiškai sujungtų α- ir β-polipeptidinių grandinių (A). 4.1 juostos baltymas sudaro „mazginį kompleksą“ su stetrinu ir aktinu, kuris per 4.1 juostos baltymą jungiasi su glikoforino citoplazminiu domenu. Ankirinas jungia spektrą su pagrindiniu integraliu plazmos membranos baltymu – 3 juostos baltymu (B). Ant citoplazminio eritrocitų membranos paviršiaus yra lanksti tinklinė struktūra, susidedanti iš baltymų ir užtikrinanti eritrocito plastiškumą jam pereinant per mažus kapiliarus (B).
Svarbu: integruotas glikoproteinas glikoforinas yra tik raudonųjų kraujo kūnelių plazminėje membranoje. Prie N-galinės baltymo dalies, esančios išoriniame membranos paviršiuje, yra prijungta apie 20 oligosacharidų grandinių. Glikoforino oligosacharidai - antigeniniai ABO kraujo grupių sistemos determinantai.
Spektrinas- periferinės membranos baltymas, nekovalentiškai susietas su membranos lipidinio dvigubo sluoksnio citoplazminiu paviršiumi , yra pagrindinis eritrocitų citoskeleto baltymas. Spektrinas susideda iš α- ir β-polipeptidinių grandinių su domeno struktūra; Dimero α ir β grandinės yra antilygiagrečios, susisukusios viena su kita ir daugelyje taškų sąveikauja nekovalentiškai. Spektrinas taip pat gali prisijungti prie membranos baltymo pagalba ankyrina. Šis didelis baltymas jungiasi prie spektro β grandinės ir integruoto membraninio baltymo citoplazminio domeno. voverės juostelės 3(C1 ir HCO3 jonų baltymų nešiklis per eritrocitų plazminę membraną pasyvaus antiporto mechanizmu) . Ankirinas yra ne tik fiksuoja spektrą ant membranos, bet ir sumažina 3 juostos baltymo difuzijos greitį lipidų sluoksnyje.
Metabolizmas
Gliukozės metabolizmas
Raudonieji kraujo kūneliai neturi mitochondrijų, todėl jie gali naudoti tik gliukozę kaip energiją. Gliukozė patenka į raudonuosius kraujo kūnelius per palengvintą difuziją su GLUT-2 pagalba. Apie 90 % gaunamos gliukozės panaudojama anaerobinei glikolizei, o likę 10 % – pentozės fosfato keliui.
Svarbus eritrocitų anaerobinės glikolizės požymis, palyginti su kitomis ląstelėmis, yra fermento bisfosfoglicerato mutazės buvimas. Bisfosfoglicerato mutazė katalizuoja 2,3-bisfosfoglicerato (veikia kaip svarbus allosterinis deguonies prisijungimo prie hemoglobino reguliatorius) susidarymą iš 1,3-bisfosfoglicerato.
Gliukozė eritrocituose taip pat naudojama pentozės fosfato kelyje, kurio oksidacijos stadijoje susidaro kofermentas NADPH, būtinas glutationo redukcijai.
Deguonies neutralizavimas
Didelis deguonies kiekis eritrocituose lemia didelį superoksido anijonų radikalo (O2-), vandenilio peroksido (H2O2) ir hidroksilo radikalo (OH.) susidarymo greitį. Raudonieji kraujo kūneliai turi fermentinę sistemą, kuri apsaugo nuo toksinio reaktyviųjų deguonies rūšių poveikio ir raudonųjų kraujo kūnelių membranų sunaikinimo. Nuolatinis reaktyviųjų deguonies rūšių šaltinis eritrocituose yra nefermentinė hemoglobino oksidacija į methemoglobiną:
Methemoglobino reduktazės sistema susideda iš citochromas B5 ir flavoproteinų citochromo b5 reduktazė, kurio vandenilio donoras yra NADH, susidarantis glikolizės gliceraldehido dehidrogenazės reakcijoje
Citochromas B5 sumažina methemoglobino Fe3+ iki Fe2+:
Hb-Fe3+ + cit. b5 atkurtas → HbFe2+ + cit. b5 gerai. .
Citata B5 gerai + NADH → cit. B5 atkūrimas +NAD+.
Superoksido anijonas paverčiamas vandenilio peroksidu, veikiant superoksido cismutazei:
O2- + O2- + H+ → H2O2 + O2.
Vandenilio peroksidą skaido katalazė ir seleno turintis fermentas glutationo peroksidazė. Šioje reakcijoje vandenilio donoras yra glutationas – tripeptidas glutamilcisteinilglicinas (GSH) (žr. 12 skyrių).
2H2O → 2H2O + O2; 2GSH + 2H2O2 → GSSG + 2H2O.
Oksiduotą glutationą (GSSG) sumažina nuo NADPH priklausoma glutationo reduktazė. Šios reakcijos NADP redukciją užtikrina pentozės fosfato kelio oksidacinės reakcijos (žr. 7 skyrių).
Hemoglobinas yra baltymų hemoproteinų grupės dalis, kurie patys yra chromoproteinų potipis ir skirstomi į nefermentinis baltymai (hemoglobinas, mioglobinas) ir fermentai (citochromai, katalazė, peroksidazė). Jų nebaltyminė dalis yra hemas – struktūra, kurią sudaro porfirino žiedas (sudarytas iš 4 pirolio žiedų) ir Fe 2+ jonas. Geležis prie porfirino žiedo jungiasi dviem koordinaciniais ir dviem kovalentiniais ryšiais.
Hemoglobino struktūra
Hemoglobino A struktūra
Hemoglobinas yra baltymas, susidedantis iš 4 hemo turinčių baltymų subvienetų. Protomerai yra sujungti vienas su kitu hidrofobiniais, joniniais ir vandeniliniais ryšiais ir sąveikauja ne savavališkai, o per tam tikrą sritį – kontaktinį paviršių. Šis procesas yra labai specifinis, kontaktas vienu metu vyksta dešimtyse taškų pagal papildomumo principą. Sąveiką vykdo priešingai įkrautos grupės, hidrofobinės sritys ir baltymo paviršiaus nelygumai.
Baltymų subvienetai normaliame hemoglobine gali būti pavaizduoti įvairių tipų polipeptidinėmis grandinėmis: α, β, γ, δ, ε, ξ (atitinkamai, graikiškai – alfa, beta, gama, delta, epsilonas, xi). Hemoglobino molekulėje yra: du grandines du skirtingi tipai.
Hemas jungiasi su baltymo subvienetu, pirma, per likutį histidinas geležies koordinavimo jungtis, antra, per hidrofobiniai ryšiai pirolio žiedai ir hidrofobinės aminorūgštys. Hemas yra tarsi jo grandinės „kišenėje“ ir susidaro hemo turintis protomeras.
Normalios hemoglobino formos
Yra keletas normalių hemoglobino variantų:
- HbР – primityvus hemoglobinas, turintis 2ξ ir 2ε grandines, randamas embrione 7–12 gyvenimo savaičių,
- HbF – vaisiaus hemoglobinas, turintis 2α ir 2γ grandines, atsiranda po 12 intrauterinio vystymosi savaičių ir yra pagrindinis po 3 mėn.
- HbA – suaugusiųjų hemoglobinas, dalis 98%, turi 2α ir 2β grandines, atsiranda vaisiui po 3 gyvenimo mėnesių ir gimus sudaro 80% viso hemoglobino.
- HbA 2 – suaugusiųjų hemoglobinas, dalis 2%, turi 2α ir 2δ grandines,
- HbO 2 – oksihemoglobinas, susidaro jungiantis deguoniui plaučiuose, plaučių venose sudaro 94-98% viso hemoglobino kiekio,
- HbCO 2 – karbohemoglobinas, susidaro audiniuose jungiantis anglies dioksidui, veniniame kraujyje jis sudaro 15-20% viso hemoglobino kiekio.
Patologinės hemoglobino formos
HbS – pjautuvinių ląstelių hemoglobinas.
MetHb – methemoglobinas, hemoglobino forma, kurioje vietoj geležies jonų yra geležies jonas. Ši forma susidaro spontaniškai, O 2 molekulės ir hemo Fe 2+ sąveikos metu, tačiau dažniausiai jai atstatyti pakanka ląstelės fermentinės galios. Vartojant sulfonamidus, vartojant natrio nitritą ir nitratus maisto produktuose bei esant nepakankamam askorbo rūgšties kiekiui, paspartėja Fe 2+ perėjimas prie Fe3+. Susidaręs metHb nesugeba surišti deguonies ir atsiranda audinių hipoksija. Norint sumažinti Fe3+ iki Fe2+, klinikoje naudojama askorbo rūgštis ir metileno mėlynasis.
Pagrindinis raudonųjų kraujo kūnelių baltymas yra hemoglobino(Hb), tai apima hemas su geležies katijonu, o jo globine yra 4 polipeptidinės grandinės.
Tarp globino aminorūgščių vyrauja leucinas, valinas ir lizinas (jie sudaro iki 1/3 visų monomerų). Įprastai vyrų Hb kiekis kraujyje yra 130-160 g/l, moterų – 120-140 g/l. Skirtingais embriono ir vaiko gyvenimo laikotarpiais aktyviai veikia įvairūs genai, atsakingi už kelių globino polipeptidinių grandinių sintezę. Yra 6 subvienetai: α, β, γ, δ, ε, ζ (atitinkamai alfa, beta, gama, delta, epsilonas, zeta). Pirmajame ir paskutiniame iš jų yra 141, o likusiuose - 146 aminorūgščių liekanos. Jie skiriasi vienas nuo kito ne tik monomerų skaičiumi, bet ir sudėtimi. Antrinės struktūros formavimo principas visoms grandinėms yra vienodas: dėl vandenilinių ryšių jos yra stipriai (iki 75% ilgio) spiralinės. Kompaktiškas tokio darinio išdėstymas erdvėje lemia tretinės struktūros atsiradimą; Be to, tai sukuria kišenę, į kurią įkišamas hemas. Gautas kompleksas palaikomas maždaug 60 hidrofobinių sąveikų tarp baltymo ir protezų grupės. Panašus rutuliukas susijungia su 3 panašiais subvienetais ir sudaro ketvirtinę struktūrą. Rezultatas yra baltymas, sudarytas iš 4 polipeptidinių grandinių (heterogeninio tetramero) tetraedro pavidalu. Didelis Hb tirpumas išlaikomas tik esant skirtingoms grandinių poroms. Jei susijungia panašūs, vyksta greita denatūracija, sutrumpinant raudonųjų kraujo kūnelių gyvenimą.
Atsižvelgiant į įtrauktų protomerų pobūdį, išskiriami šie: rūšys normalus hemoglobinas. Per pirmąsias 20 embriono egzistavimo dienų susidaro retikulocitai Hb P(Primityvus) dviejų variantų forma: Hb Gower 1, susidedanti iš zeta ir epsilono grandinių, sujungtų poromis, ir Hb Gower 2 , kuriame zeta sekos jau buvo pakeistos alfa. Vieno tipo struktūros genezės pakeitimas į kitą vyksta lėtai: pirmiausia atsiranda atskiros ląstelės, kurios gamina skirtingą variantą. Jie stimuliuoja naujų ląstelių, kurios sintezuoja kitokio tipo polipeptidus, klonus. Vėliau pradeda vyrauti eritroblastai, kurie pamažu pakeičia senuosius. 8-ąją vaisiaus gyvenimo savaitę prasideda hemoglobino sintezė F=α 2 γ 2, artėjant gimimo aktui, atsiranda retikulocitų, kuriuose yra HbA=α 2 β 2. Naujagimiams jis sudaro 20–30%, sveiko suaugusio žmogaus – 96–98% visos šio baltymo masės. Be to, atskiruose raudonuosiuose kraujo kūneliuose yra hemoglobino HbA2 =α 2 δ 2 (1,5 – 3%) ir vaisiaus HbF(dažniausiai ne daugiau kaip 2 proc.). Tačiau kai kuriuose regionuose, įskaitant Užbaikalės vietinius gyventojus, pastarųjų rūšių koncentracija padidinama iki 4% (normalus).
Hemoglobino formos
Apibūdinamos šios hemoproteino formos, atsirandančios po sąveikos, pirmiausia su dujomis ir kitais junginiais.
Deoksihemoglobinas – baltymų forma be dujų.
Oksihemoglobinas - deguonies įtraukimo į baltymo molekulę produktas. Viena Hb molekulė gali išlaikyti 4 dujų molekules.
Karbhemoglobinas pašalina CO 2 iš audinių, susijungusių su šio baltymo lizinu.
Anglies monoksidas, prasiskverbęs į plaučius su atmosferos oru, greitai įveikia alveolių-kapiliarų membraną, ištirpsta kraujo plazmoje, difunduoja į eritrocitus ir sąveikauja su deoksi- ir (arba) oksi-Hb:
Susiformavo karboksihemoglobinas nesugeba prie savęs prijungti deguonies, o anglies monoksidas gali surišti 4 molekules.
Svarbus Hb darinys yra methemoglobinas , kurios molekulėje geležies atomas yra oksidacijos būsenos 3+. Ši hemoproteino forma susidaro veikiant įvairiems oksiduojantiems agentams (azoto oksidams, nitrobenzenui, nitroglicerinui, chloratams, metileno mėlynajam), todėl kraujyje sumažėja funkciškai svarbaus oksiHb kiekis, o tai sutrikdo deguonies tiekimą į audiniuose, sukeldamas juose hipoksiją.
Galinės aminorūgštys globino grandinėse leidžia joms reaguoti su monosacharidais, pirmiausia su gliukoze. Šiuo metu išskiriami keli Hb A potipiai (nuo 0 iki 1c), kuriuose prie beta grandinių valino prisijungia oligosacharidai. Ypač lengvai reaguoja paskutinis hemoproteino potipis. Gautoje formoje nedalyvaujant fermentui glikozilintas hemoglobinas keičia savo afinitetą deguoniui. Paprastai ši Hb forma sudaro ne daugiau kaip 5% viso jo kiekio. Sergant cukriniu diabetu, jo koncentracija padidėja 2-3 kartus, o tai skatina audinių hipoksijos atsiradimą.
Hemoglobino savybės
Visi žinomi hemoproteinai (I skyrius) savo struktūra yra panašūs ne tik į protezų grupę, bet ir į apoproteiną. Tam tikras erdvinio išdėstymo panašumas lemia ir veikimo panašumą – sąveiką su dujomis, daugiausia deguonimi, CO 2, CO, NO. Pagrindinė hemoglobino savybė yra gebėjimas grįžtamai susijungti plaučiuose (iki 94%) ir efektyviai išleisti jį į audinius. deguonies. Tačiau išties unikalus šiam baltymui yra deguonies surišimo stiprumo esant didelei dalinei įtampai ir šio komplekso lengvumo disociacijos žemo slėgio srityje derinys. Be to, oksihemoglobino skilimo greitis priklauso nuo aplinkos temperatūros ir pH. Kai kaupiasi anglies dioksidas, laktatas ir kiti rūgštiniai produktai, deguonis išsiskiria greičiau ( Boro efektas). Karščiavimas taip pat veikia. Esant alkalozei ir hipotermijai, atsiranda atvirkštinis poslinkis, pagerėja sąlygos Hb prisotinti deguonimi plaučiuose, tačiau mažėja dujų išsiskyrimo į audinį išsamumas. Panašus reiškinys stebimas hiperventiliacijos, užšalimo ir kt. Ūminės hipoksijos sąlygomis raudonieji kraujo kūneliai suaktyvina glikolizę, kurią lydi 2,3-DPHA kiekio padidėjimas, dėl kurio sumažėja hemoproteino afinitetas deguoniui ir suaktyvėja kraujo deoksigenacija audiniuose. Įdomu tai, kad vaisiaus hemoglobinas nesąveikauja su DFHA, todėl išlaikomas padidėjęs afinitetas deguoniui tiek arteriniame, tiek veniniame kraujyje.
Hemoglobino susidarymo etapai
Hemoglobino, kaip ir bet kurio kito baltymo, sintezei reikalinga matrica (mRNR), kuri susidaro branduolyje. Raudonieji kraujo kūneliai, kaip žinoma, neturi organelių; todėl hemo baltymų susidarymas galimas tik pirmtakų ląstelėse (eritroblastuose, baigiantis retikulocitais). Šis procesas embrionuose vyksta kepenyse, blužnyje ir suaugusiųjų plokščiųjų kaulų čiulpuose, kuriuose kraujodaros kamieninės ląstelės nuolat dauginasi ir generuoja visų tipų kraujo ląstelių (eritrocitų, leukocitų, trombocitų) pirmtakus. Pirmųjų formavimasis reguliuojamas eritropoetinas inkstas Lygiagrečiai su globino geneze susidaro hemas, kurio privalomas komponentas yra geležies katijonai.