Hemoglobin er det viktigste blodproteinet. Hemoglobinets struktur og funksjon Hvilken struktur har hemoglobin?
![Hemoglobin er det viktigste blodproteinet. Hemoglobinets struktur og funksjon Hvilken struktur har hemoglobin?](https://i0.wp.com/konspekta.net/lektsianew/baza4/750112830072.files/image039.png)
Mest hemoglobin hos voksne består av to alfa- og to beta-globinkjeder (henholdsvis 141 og 146 aminosyrer hver). Hver globinkjede har et heme-molekyl innebygd; jernatomet i det binder oksygen. Bare toverdig jern kan bære oksygen.
Hvert hemoglobinmolekyl inneholder to kjeder av alfa-globin og to beta-globin, som er kodet av alfa-globin klyngenene og beta-globin klyngenene, lokalisert på forskjellige kromosomer hos pattedyr.
Disse genene er lokalisert i klynger: gener som koder for alfa-kjeder og lignende zeta-kjeder er på kromosom 16, og gener som koder for beta-kjeder og lignende gamma-, delta- og epsilon-kjeder er på kromosom 11. kromosom (fig. 107.2). Normalt inneholder hemoglobiner to kjeder fra den første gruppen (alfa eller zeta) og to fra den andre (beta, delta, epsilon eller gamma).
Det sekvensielle uttrykket av forskjellige globin-gener under ontogeni fører til en endring i den dominerende typen hemoglobin. På fødselstidspunktet dominerer syntesen av gammakjeder i stedet for beta-kjeder, som, kombinert med alfa-kjeder, danner hemoglobin F (alpha2gamma2) Forstyrrelse av normal rekkefølge for aktivering av globin-gener i noen sykdommer kan ha diagnostisk betydning.
Hemoglobin utgjør omtrent 95 % av proteinene i røde blodlegemer. Hemoglobinmolekylet er en tetramer som består av to homologe dimerer. En normal persons hemoglobin inneholder 3 komponenter: hemoglobin A (eller A1) - Hb A, hemoglobin A2 (Hb A2), hemoglobin A3 (Hb A3). Hemoglobin A1 utgjør 90 % av alt hemoglobin, mens hemoglobin A2 står for 2,5 %. 7,5 % er komponent A3, som ser ut til å være hemoglobin A som har endret seg på grunn av aldring av de røde blodcellene.
Konformasjonen av både individuelle kjeder og molekylet som helhet kan endres, noe som fører til dannelse av former for hemoglobin med forskjellige affiniteter for oksygen. Hemoglobinets affinitet for oksygen øker når oksygen tilsettes til hemene i molekylet, noe som gir dissosiasjonskurven til oksyhemoglobin en karakteristisk S-form (fig. 107.1). Posisjonen til denne kurven avhenger av pH, PCO2, konsentrasjoner av 2,3-DPG og ATP, temperatur og defekter i globinkjeder.
Det finnes også homotetramerer av beta-kjeder - hemoglobin H og lignende gamma-kjeder - hemoglobin Bart. De dannes i betydelige mengder bare i tilfeller av alfa-kjedemangel (alfa-thalassemi), og deres identifikasjon er viktig for diagnosen.
For behandling av mange sykdommer er det viktig å forstå mekanismen for sekvensiell aktivering av globinkjedegener ved passende øyeblikk av ontogenese, men vår kunnskap på dette området er tydeligvis utilstrekkelig. Det er kjent at en kraftig forsterker lokalisert i den regulatoriske regionen til hvert gen er involvert i den aktive syntesen av globin under dannelsen av røde blodceller. Genaktivering er forårsaket av bindingen av transkripsjonsfaktorer til dens promotor. Hvert gen inneholder tre eksoner og to introner. Under spleiseprosessen fjernes sekvenser som tilsvarer introner fra transkripsjonen. Defekter som fører til talassemi kan oppstå på alle stadier av syntese - under transkripsjon, skjøting eller oversettelse.
Hemoglobin A (Hb A) inneholder to alfa- og to beta-kjeder, formelen er A2B2. I hemoglobin A2 (Hb A2), i stedet for beta-kjeder, er det svært like delta-kjeder. Voksne har også en liten mengde føtalt hemoglobin (Hb F), som har gamma-kjeder i stedet for beta-kjeder.
Hemoglobinsyntese utføres ved synkron dannelse av hem- og globinkjeder og deres kombinasjon for å danne et fullstendig komplett molekyl. Aktiviteten til globinkjeder på forskjellige stadier av ontogenese er forskjellig. I menneskelig utvikling kan tre perioder skilles, preget av en viss type erytropoese og funksjonen til visse hemoglobiner.
På de tidligste stadiene, i to uker gamle embryoer, oppstår erythopoiesis i mesenkymet i plommesekken. I løpet av denne perioden blir genene til embryonale alfa-lignende zeta-kjeder og beta-lignende epsilon-kjeder av globiner aktivt uttrykt, og alfa og en liten mengde gamma-kjeder syntetiseres også. De viktigste hemoglobinene til megaloblaster er hemoglobin Gower 1 (Hb Gower I), bestående av to epsilonkjeder og to zetakjeder og hemoglobin Gower 2 (Hb Gower II), bestående av to epsilonkjeder og to alfakjeder, og hemoglobin Portland.
Ved den sjette utviklingsuken begynner den andre perioden med erythopoiesis, hovedsakelig i leveren. Zeta-globin-kjeder er fullstendig erstattet av alfa-globin-kjeder, syntesen av gamma- og beta-kjeder begynner, og syntesen av epsilon-kjeder avtar kraftig. I løpet av den syvende uken av fosterutviklingen synker nivået av epsilonkjeder til bakgrunnsnivåer og forsvinner fullstendig innen den åttende uken. I løpet av denne tiden fortsetter nivået av beta-kjeder å øke gradvis, og når 10 % innen den tiende uken med utvikling. En betydelig reduksjon i syntesen av gammakjeder og en samtidig økning i syntesen av betakjeder skjer flere uker før barnets fødsel. Etter fødselen fortsetter denne prosessen, og innen den fjerde måneden tilsvarer innholdet av ulike former for hemoglobin hos et barn deres relative innhold hos en voksen.
Inne i hver protomer er det en hydrofob "lomme" der hem er plassert, i stand til å feste oksygen.
Hovedfunksjonen til hemoglobin– overføring av oksygen fra lungene til perifert vev. Det første oksygenmolekylet endrer konformasjonen til protomeren som den er festet til. Siden denne protomeren er forbundet med mange bindinger til andre protomerer, endres konformasjonen og affiniteten til andre protomerer for ligander. Dette fenomenet kalles samarbeid mellom endringer i protomerkonformasjon. Konformasjonsendringene er slik at hemoglobinets affinitet for det andre oksygenmolekylet øker. I sin tur endrer tillegget av det andre og deretter det tredje oksygenmolekylet også konformasjonen og letter tilsetningen av påfølgende oksygenmolekyler. Affiniteten til hemoglobin for det fjerde oksygenmolekylet er omtrent 300 ganger større enn for det første.
Modell av et hemoglobinmolekyl. Modell for interaksjon av hemoglobin med oksygen.
I tillegg til oksygen kan hemoglobinmolekylet assosieres med andre ligander. For eksempel, når Hb kombineres med karbonmonoksid (II) (karbonmonoksid CO), dannes det karboksyhemoglobin (HbCO). Dessuten har hemoglobin en større affinitet for karbonmonoksid enn for oksygen. Derfor, hvis luften inneholder karbonmonoksid, binder hemoglobin seg lettere til den og mister evnen til å binde oksygen. Døden oppstår fra kvelning, fra utilstrekkelig oksygentilførsel til vev.
Dannelsen av et annet hemoglobinderivat er mulig - karbohemoglobin når hemoglobin binder seg til CO2. CO2 binder seg imidlertid ikke til hem, men fester seg til NH2-gruppene til globin. Dannelsen av karbohemoglobin brukes til å fjerne CO2 fra vev til lungene. 10-15 % av CO2 fjernes på denne måten.
Typer hemoglobiner.
Hemoglobiner kan variere i proteindelen. Skille fysiologisk Og unormal typer hemoglobiner. Fysiologiske typer dannes på forskjellige stadier av normal utvikling av kroppen, og unormale dannes på grunn av brudd på sekvensen av aminosyrer i globinproteinet til fysiologiske typer hemoglobin.
Fysiologiske typer hemoglobiner skiller seg fra hverandre i settet med polypeptidkjeder eller underenheter dannet på forskjellige stadier av utviklingen av menneskekroppen - fra embryonal til voksen tilstand. Følgende fysiologiske typer hemoglobiner skilles ut:
EN) Primitiv HBP, vises på de tidligste stadier av embryoutvikling (1 - 2 uker) Embryonalt hemoglobin - tetramer (2α,2ε);
b) Fosterets hemoglobin HbF(fra lat. Fetus - frukt). HbF er hovedtypen føtalt hemoglobin og utgjør 70 % av alt hemoglobin ved fødselen - det er en tetramer (2α, 2γ);
V) Voksen hemoglobin HbA, HvA2, HvA3 (fra latin Adultus - voksen). HbA vises på senere stadier av fosterutviklingen; i blodet til en voksen er omtrent 95–96 % av HbA en tetramer (2α, 2β). Hemoglobin A2 er en tetramer (2α, 2σ). Innholdet i de røde blodcellene til en voksen er 2%.
Unormale hemoglobiner. Mer enn 200 av dem er oppdaget og de er forskjellige i sammensetningen av kjedene eller erstatningen av aminosyrer i polypeptidkjedene. Av de unormale hemoglobinene er det ofte funnet HbS eller sigdcelle Hb. Det finnes hos pasienter med sigdcelleanemi. Dette er en utbredt sykdom i Sør-Amerika, Afrika og Sørøst-Asia. Med denne patologien får røde blodlegemer, under forhold med lavt partialtrykk av oksygen, form av en sigd. Hemoglobin S skiller seg i en rekke egenskaper fra normalt hemoglobin. Etter frigjøring av oksygen i vevene, blir det en dårlig løselig form og begynner å utfelles i form av spindelformede krystalloider. Sistnevnte deformerer cellen og fører til massiv hemolyse.
Den kjemiske defekten i sigdcelleanemi koker ned til erstatning av en aminosyre i proteinet med en annen. Normalt er - underenhetene til den tetramere strukturen til hemoglobin plassert i den sjette posisjonen fra N - enden glutaminsyre, hvis sidegruppe har en negativ ladning og er preget av høy hydrofilisitet. Ved sigdcelleanemi erstattes glutaminaminosyren med en hydrofob aminosyre - valin. Denne erstatningen alene var imidlertid nok ikke bare til å forstyrre formen på de røde blodcellene, men også til å utvikle sykdommen.
Myoglobin refererer også til kromoproteiner. Dette er et protein med tertiær struktur. De sekundære og tertiære strukturene til myoglobin- og hemoglobinprotomerer er svært like. Funksjonene til myoglobin og hemoglobin er de samme. Begge proteinene er involvert i oksygentransport. Hemoglobin fester oksygen fra alveolærluften og leverer det til vevet. Myoglobin fester oksygen levert av hemoglobin og fungerer som et mellomprodukt i transporten av oksygen i cellen til mitokondriene, samt for å lagre oksygen i vev, og skaper en oksygenreserve som brukes etter behov. Under forhold med intenst muskelarbeid, når partialtrykket av oksygen i vevet faller, frigjøres oksygen fra komplekset med myoglobin og brukes i mitokondriene til cellene for å oppnå energien som er nødvendig for muskelarbeid.
4. Hemoglobin, struktur, egenskaper, biologisk rolle
Voksenhemoglobin er en tetramer som består av to α- og to β-underenheter med molekylmasser på omtrent 16 kDa. α- og β-kjedene er forskjellige i aminosyresekvens, men har lignende konformasjoner. Hver underenhet bærer en hemgruppe med et jernholdig ion i sentrum. Hb-innholdet i blodet er 140-180 g/l hos menn og 120-160 g/l hos kvinner, det vil si dobbelt så høyt som plasmaproteiner (50-80 g/l). Derfor gir Hb det største bidraget til dannelsen av pH-bufferkapasiteten til blodet.
Hemoglobin inneholder globin som en proteinkomponent, og hem som en ikke-proteinkomponent. Artsforskjeller i hemoglobin skyldes globin, mens hem er det samme i alle typer hemoglobin. Grunnlaget for strukturen til protesegruppen til de fleste hemholdige proteiner er porfyrinringen, som igjen er et derivat av tetrapyrrolforbindelsen, porfyrin.
Jernatomet ligger i midten av hempigmentet, som gir blodet dens karakteristiske røde farge. Hvert av de 4 hem-molekylene er "viklet inn" av en polypeptidkjede. Det voksne hemoglobinmolekylet HbA inneholder fire polypeptidkjeder, som til sammen utgjør proteindelen av molekylet – globin. To av dem, kalt α-kjeder, har samme primærstruktur og har hver 141 aminosyrerester. De to andre, betegnet β-kjeder, er også identisk konstruert og inneholder 146 aminosyrerester hver. Dermed består hele molekylet til proteindelen av hemoglobin av 574 aminosyrer. I mange posisjoner inneholder α- og β-kjedene forskjellige aminosyresekvenser, selv om de har nesten samme romlige strukturer. Det ble oppnådd bevis på at i strukturen til hemoglobiner fra mer enn 20 dyrearter, viste 9 aminosyrer i sekvensen seg å være identiske, konservative (invariante), og bestemmer funksjonene til hemoglobiner; noen av dem er lokalisert nær hemen, som en del av oksygenbindingsstedet, andre - som en del av den ikke-polare indre strukturen til kulen.
2α-kjeder og 2β-kjeder-96 %
3. Funksjoner av strukturen, utviklingen og metabolismen til erytrocytten.
Røde blodlegemer er høyt spesialiserte celler som frakter oksygen fra lungene til vevet og karbondioksid som produseres under metabolisme fra vevet til lungenes alveoler. Transport av O2 og CO2 i disse cellene utføres av hemoglobin, som utgjør 95 % av deres tørre rester.
Differensiering av røde blodceller - den røde blodcellen forbereder seg på å bli seg selv i 2 uker.
Interleukin-3 syntetisert av T-lymfocytter, samt benmargsceller. Dette er et lavmolekylært protein fra gruppen av cytokiner - regulatorer av cellevekst og differensiering.
Videre spredning og differensiering av unipotente erytroide celler reguleres av et hormon syntetisert i nyrene erytropoietin.
Under prosessen med differensiering på erytroblaststadiet oppstår intens hemoglobinsyntese, kromatinkondensering, reduksjon i kjernefysisk størrelse og fjerning av den. Den resulterende retikulocytten inneholder fortsatt globin-mRNA og syntetiserer aktivt hemoglobin. Retikulocytter som sirkulerer i blodet blir fratatt ribosomer, ER, mitokondrier og blir til erytrocytter i løpet av to dager.
Struktur. Strukturen til spektrin (A), det juxtamembrane proteinkomplekset (B) og cytoskjelettet til erytrocytter (C). Hver spektrindimer består av to antiparallelle, ikke-kovalent koblede α- og β-polypeptidkjeder (A). Bånd 4.1-proteinet danner et "nodalkompleks" med stetrin og aktin, som binder seg til det cytoplasmatiske domenet til glykoforin gjennom bånd 4.1-proteinet. Ankyrin forbinder spektrin med det viktigste integrerte proteinet i plasmamembranen - bånd 3-protein (B). På den cytoplasmatiske overflaten av erytrocyttmembranen er det en fleksibel nettverkslignende struktur som består av proteiner og sikrer plastisiteten til erytrocytten når den passerer gjennom små kapillærer (B).
Viktig: Integrert glykoprotein glykoforin finnes bare i plasmamembranen til røde blodlegemer. Omtrent 20 oligosakkaridkjeder er festet til den N-terminale delen av proteinet, lokalisert på den ytre overflaten av membranen. Glykoforin-oligosakkarider - antigene determinanter av ABO-blodgruppesystemet.
Spectrin- perifert membranprotein som ikke er kovalent assosiert med den cytoplasmatiske overflaten av lipid-dobbeltlaget i membranen , er hovedproteinet i cytoskjelettet til erytrocytter. Spektrin består av α- og β-polypeptidkjeder med en domenestruktur; α- og β-kjedene til dimeren er antiparallelle, vridd med hverandre og samhandler ikke-kovalent på mange punkter. Spektrin kan også feste seg til membranen ved hjelp av et protein ankyrina. Dette store proteinet binder seg til spektrin-β-kjeden og det cytoplasmatiske domenet til det integrerte membranproteinet - ekorn striper 3(proteinbærer av C1- og HCO3-ioner gjennom plasmamembranen til erytrocytter ved mekanismen til passiv antiport) . Ankirin er ikke bare fikserer spektrin på membranen, men også reduserer diffusjonshastigheten til bånd 3-protein i lipidlaget.
Metabolisme
Glukosemetabolisme
Røde blodlegemer mangler mitokondrier, så de kan bare bruke glukose som energimateriale. Glukose kommer inn i røde blodceller gjennom tilrettelagt diffusjon ved hjelp av GLUT-2. Omtrent 90 % av den innkommende glukosen brukes i anaerob glykolyse, og de resterende 10 % brukes i pentosefosfatbanen.
Et viktig trekk ved anaerob glykolyse i erytrocytter sammenlignet med andre celler er tilstedeværelsen av enzymet bisfosfoglyseratmutase. Bisfosfoglyseratmutase katalyserer dannelsen av 2,3-bisfosfoglyserat (tjener som en viktig allosterisk regulator for oksygenbinding til hemoglobin) fra 1,3-bisfosfoglyserat.
Glukose i erytrocytter brukes også i pentosefosfatveien, hvor det oksidative stadiet gir dannelsen av koenzymet NADPH, nødvendig for reduksjon av glutation.
Oksygennøytralisering
Det høye oksygeninnholdet i erytrocytter bestemmer den høye dannelseshastigheten av superoksidanionradikal (O2-), hydrogenperoksid (H2O2) og hydroksylradikal (OH.). Røde blodlegemer inneholder et enzymatisk system som forhindrer toksiske effekter av reaktive oksygenarter og ødeleggelse av røde blodlegemer. En konstant kilde til reaktive oksygenarter i erytrocytter er den ikke-enzymatiske oksidasjonen av hemoglobin til methemoglobin:
Methemoglobinreduktasesystemet består av cytokrom B5 og flavoprotein cytokrom b5 reduktase, hydrogendonoren som er NADH, dannet i glyctil glykolyse
Cytokrom B5 reduserer Fe3+ av methemoglobin til Fe2+:
Hb-Fe3+ + cit. b5 gjenopprettet → HbFe2+ + cit. b5 ok. .
Sitat B5 ok + NADH → cit. B5 gjenoppretting +NAD+.
Superoksidanionet omdannes til hydrogenperoksid av enzymet superoksid cismutase:
O2- + O2- + H+ → H2O2 + O2.
Hydrogenperoksid brytes ned av katalase og det selenholdige enzymet glutationperoksidase. Hydrogendonoren i denne reaksjonen er glutation - tripeptidet glutamylcysteinylglycin (GSH) (se avsnitt 12).
2H20 → 2H20 + O2; 2GSH + 2H2O2 → GSSG + 2H2O.
Oksidert glutation (GSSG) reduseres av NADPH-avhengig glutationreduktase. Reduksjonen av NADP for denne reaksjonen er gitt av de oksidative reaksjonene til pentosefosfatveien (se avsnitt 7).
Hemoglobin er en del av gruppen av proteiner hemoproteiner, som i seg selv er en undertype av kromoproteiner og er delt inn i ikke-enzymatisk proteiner (hemoglobin, myoglobin) og enzymer (cytokromer, katalase, peroksidase). Deres ikke-protein del er hemen - en struktur som inkluderer en porfyrinring (bestående av 4 pyrrolringer) og et Fe 2+ ion. Jern binder seg til porfyrinringen med to koordinasjons- og to kovalente bindinger.
Strukturen til hemoglobin
Strukturen til hemoglobin A
Hemoglobin er et protein som består av 4 hemholdige proteinunderenheter. Protomerene er koblet til hverandre ved hjelp av hydrofobe, ioniske og hydrogenbindinger, og de interagerer ikke vilkårlig, men gjennom et spesifikt område - kontaktflaten. Denne prosessen er svært spesifikk, kontakt skjer samtidig på dusinvis av punkter etter komplementaritetsprinsippet. Interaksjonen utføres av motsatt ladede grupper, hydrofobe områder og uregelmessigheter på overflaten av proteinet.
Proteinunderenheter i normalt hemoglobin kan representeres av forskjellige typer polypeptidkjeder: α, β, γ, δ, ε, ξ (henholdsvis gresk - alfa, beta, gamma, delta, epsilon, xi). Hemoglobinmolekylet inneholder: to kjeder to forskjellige typer.
Hem binder seg til proteinunderenheten, for det første gjennom resten histidin koordinasjonsbinding av jern, for det andre gjennom hydrofobe bindinger pyrrolringer og hydrofobe aminosyrer. Heme ligger, som det var, "i en lomme" av kjeden, og en hem-holdig protomer dannes.
Normale former for hemoglobin
Det finnes flere normale varianter av hemoglobin:
- HbР – primitivt hemoglobin, inneholder 2ξ- og 2ε-kjeder, finnes i embryoet mellom 7-12 leveuker,
- HbF – føtalt hemoglobin, inneholder 2α- og 2γ-kjeder, vises etter 12 ukers intrauterin utvikling og er den viktigste etter 3 måneder,
- HbA – voksent hemoglobin, andelen er 98 %, inneholder 2α- og 2β-kjeder, vises i fosteret etter 3 måneders levetid og utgjør ved fødsel 80 % av alt hemoglobin,
- HbA 2 - hemoglobin hos voksne, andelen er 2%, inneholder 2α- og 2δ-kjeder,
- HbO 2 - oksyhemoglobin, dannes når oksygen binder seg i lungene; i lungevenene er det 94-98% av den totale mengden hemoglobin,
- HbCO 2 - karbohemoglobin, dannes ved binding av karbondioksid i vev; i venøst blod utgjør det 15-20% av den totale mengden hemoglobin.
Patologiske former for hemoglobin
HbS – sigdcellehemoglobin.
MetHb – methemoglobin, en form for hemoglobin som inkluderer et jern-ion i stedet for et jernholdig. Denne formen dannes spontant, under interaksjonen mellom et O 2 -molekyl og hem Fe 2+, men vanligvis er den enzymatiske kraften til cellen nok til å gjenopprette den. Ved bruk av sulfonamider, inntak av natriumnitritt og nitrater i matvarer, og med mangel på askorbinsyre, akselereres overgangen av Fe 2+ til Fe3+. Den resulterende metHb er ikke i stand til å binde oksygen og vevshypoksi oppstår. For å redusere Fe3+ til Fe2+ bruker klinikken askorbinsyre og metylenblått.
Hovedproteinet i røde blodceller er hemoglobin(Hb), inkluderer det heme med et jernkation, og dets globin inneholder 4 polypeptidkjeder.
Blant aminosyrene til globin dominerer leucin, valin og lysin (de står for opptil 1/3 av alle monomerer). Normalt er nivået av Hb i blodet hos menn 130-160 g/l, hos kvinner - 120-140 g/l. I forskjellige perioder av embryoet og barnets liv, jobber forskjellige gener som er ansvarlige for syntesen av flere polypeptidkjeder av globin aktivt. Det er 6 underenheter: α, β, γ, δ, ε, ζ (henholdsvis alfa, beta, gamma, delta, epsilon, zeta). Den første og siste av dem inneholder 141, og resten 146 aminosyrerester. De skiller seg fra hverandre ikke bare i antall monomerer, men også i deres sammensetning. Prinsippet for dannelse av sekundærstrukturen er det samme for alle kjeder: de er sterkt (opptil 75% av lengden) spiralformede på grunn av hydrogenbindinger. Kompakt plassering i rommet av en slik formasjon fører til fremveksten av en tertiær struktur; Dessuten skaper dette en lomme der hemen settes inn. Det resulterende komplekset opprettholdes gjennom omtrent 60 hydrofobe interaksjoner mellom proteinet og protesegruppen. En lignende kule kombineres med 3 lignende underenheter for å danne en kvartær struktur. Resultatet er et protein sammensatt av 4 polypeptidkjeder (heterogen tetramer) i form av et tetraeder. Den høye løseligheten av Hb opprettholdes bare i nærvær av forskjellige par av kjeder. Hvis lignende kombineres, følger rask denaturering, som forkorter levetiden til de røde blodcellene.
Avhengig av arten av de inkluderte protomerene, skilles følgende: slag normale hemoglobiner. I løpet av de første 20 dagene av embryoets eksistens dannes retikulocytter Hb P(Primitiv) i form av to alternativer: Hb Gower 1, bestående av zeta- og epsilon-kjeder koblet sammen i par, og Hb Gower 2 , der zeta-sekvenser allerede er erstattet av alfa. Å bytte tilblivelsen av en type struktur til en annen skjer sakte: Først dukker det opp individuelle celler som produserer en annen variant. De stimulerer kloner av nye celler som syntetiserer en annen type polypeptid. Senere begynner erytroblaster å dominere og erstatter gradvis de gamle. Ved den 8. uken av fosterlivet begynner hemoglobinsyntesen F=α 2 γ 2, når fødselshandlingen nærmer seg, vises retikulocytter inneholdende HbA=α 2 β 2. Hos nyfødte utgjør den 20-30 %, hos en frisk voksen er dens bidrag 96-98 % av den totale massen til dette proteinet. I tillegg inneholder individuelle røde blodlegemer hemoglobiner HbA2 =α 2 δ 2 (1,5 – 3%) og foster HbF(vanligvis ikke mer enn 2%). Imidlertid, i noen regioner, inkludert blant de innfødte i Transbaikalia, økes konsentrasjonen av sistnevnte art til 4% (normalt).
Former for hemoglobin
Følgende former for dette hemoproteinet er beskrevet, resulterende etter interaksjon, først av alt, med gasser og andre forbindelser.
Deoksyhemoglobin – en gassfri form for protein.
Oksyhemoglobin - et produkt av inkludering av oksygen i et proteinmolekyl. Ett Hb-molekyl er i stand til å holde 4 gassmolekyler.
Karbhemoglobin fjerner CO 2 fra vev bundet til lysinet til dette proteinet.
Karbonmonoksid, som trenger inn i lungene med atmosfærisk luft, overvinner raskt den alveolære-kapillære membranen, løses opp i blodplasmaet, diffunderer inn i erytrocytter og interagerer med deoksy- og/eller oksy-Hb:
Dannet karboksyhemoglobin er ikke i stand til å feste oksygen til seg selv, og karbonmonoksid kan binde 4 molekyler.
Et viktig derivat av Hb er methemoglobin , i molekylet hvor jernatomet er i oksidasjonstilstand 3+. Denne formen for hemoprotein dannes under påvirkning av forskjellige oksidasjonsmidler (nitrogenoksider, nitrobenzen, nitroglyserin, klorater, metylenblått), som et resultat avtar mengden funksjonelt viktig oxyHb i blodet, noe som forstyrrer tilførselen av oksygen til vev, forårsaker utvikling av hypoksi i dem.
De terminale aminosyrene i globinkjedene lar dem reagere med monosakkarider, først og fremst glukose. For tiden skilles det ut flere undertyper av Hb A (fra 0 til 1c), der oligosakkarider er festet til valinet til beta-kjedene. Den siste undertypen av hemoprotein reagerer spesielt lett. I den resulterende formen uten deltakelse av et enzym glykosylert hemoglobin endrer sin affinitet for oksygen. Normalt utgjør denne formen for Hb ikke mer enn 5 % av den totale mengden. Ved diabetes mellitus øker konsentrasjonen 2-3 ganger, noe som favoriserer forekomsten av vevshypoksi.
Egenskaper til hemoglobin
Alle kjente hemoproteiner (seksjon I) ligner i struktur ikke bare på protesegruppen, men også på apoproteinet. En viss likhet i romlig ordning bestemmer også likheten i funksjon - interaksjon med gasser, hovedsakelig oksygen, CO 2, CO, NO. Hovedegenskapen til hemoglobin er evnen til å binde seg reversibelt i lungene (opptil 94%) og effektivt frigjøre det til vevet oksygen. Men virkelig unik for det proteinet er kombinasjonen av styrken til oksygenbinding ved høye partielle spenninger og den enkle dissosiasjonen av dette komplekset i området med lavt trykk. I tillegg avhenger hastigheten for nedbrytning av oksyhemoglobin av temperatur og pH i miljøet. Med akkumulering av karbondioksid, laktat og andre sure produkter frigjøres oksygen raskere ( Bohr-effekt). Feber virker også. Med alkalose og hypotermi følger et omvendt skift, betingelsene for metning av Hb med oksygen i lungene forbedres, men fullstendigheten av gassutgivelsen i vevet avtar. Et lignende fenomen observeres under hyperventilering, frysing, etc. Når de utsettes for tilstander med akutt hypoksi, aktiverer røde blodlegemer glykolyse, som er ledsaget av en økning i innholdet av 2,3-DPHA, som reduserer hemoproteinets affinitet for oksygen og aktiverer deoksygenering av blod i vevet. Interessant nok interagerer ikke føtalt hemoglobin med DFHA, og opprettholder derfor en økt affinitet for oksygen i både arterielt og venøst blod.
Stadier av hemoglobindannelse
Syntesen av hemoglobin, som alle andre proteiner, krever tilstedeværelse av en matrise (mRNA), som produseres i kjernen. De røde blodcellene har som kjent ingen organeller; derfor er dannelsen av hemeproteiner bare mulig i forløperceller (erytroblaster, ender i retikulocytter). Denne prosessen i embryoer utføres i leveren, milten og hos voksne i benmargen til flate bein, der hematopoetiske stamceller kontinuerlig formerer seg og genererer forløpere for alle typer blodceller (erytrocytter, leukocytter, blodplater). Dannelsen av førstnevnte er regulert erytropoietin nyre Parallelt med tilblivelsen av globin dannes hem, hvis obligatoriske komponent er jernkationer.