Gemoglobin asosiy qon oqsilidir. Gemoglobinning tuzilishi va faoliyati Gemoglobin qanday tuzilishga ega?
![Gemoglobin asosiy qon oqsilidir. Gemoglobinning tuzilishi va faoliyati Gemoglobin qanday tuzilishga ega?](https://i0.wp.com/konspekta.net/lektsianew/baza4/750112830072.files/image039.png)
Kattalardagi gemoglobinning ko'pchiligi ikkita alfa va ikkita beta globin zanjiridan iborat (har biri mos ravishda 141 va 146 aminokislota). Har bir globin zanjirida gem molekulasi o'rnatilgan; uning tarkibidagi temir atomi kislorodni bog'laydi. Faqat ikki valentli temir kislorodni olib yurishi mumkin.
Har bir gemoglobin molekulasida alfa-globin klaster genlari va sut emizuvchilarning turli xromosomalarida joylashgan beta-globin klaster genlari tomonidan kodlangan ikkita alfa-globin va ikkita beta-globin zanjiri mavjud.
Bu genlar klasterlarda joylashgan: alfa zanjirlarini va shunga o'xshash zeta zanjirlarini kodlovchi genlar 16-xromosomada, beta zanjirlarini va shunga o'xshash gamma, delta va epsilon zanjirlarini kodlovchi genlar 11-xromosomada joylashgan (107.2-rasm). Odatda, gemoglobinlar birinchi guruhdan ikkita zanjir (alfa yoki zeta) va ikkinchidan ikkita (beta, delta, epsilon yoki gamma) o'z ichiga oladi.
Ontogenez davrida turli globin genlarining ketma-ket ifodalanishi gemoglobinning ustun turini o'zgarishiga olib keladi. Shunday qilib, tug'ilish vaqtida beta-zanjirlardan ko'ra gamma-zanjirlarning sintezi ustunlik qiladi, ular alfa zanjirlari bilan birlashganda gemoglobin F (alpha2gamma2) ni hosil qiladi.Ba'zi kasalliklarda globin genlarini faollashtirishning normal tartibini buzish diagnostik bo'lishi mumkin. ahamiyati.
Gemoglobin qizil qon tanachalaridagi oqsillarning taxminan 95% ni tashkil qiladi. Gemoglobin molekulasi ikkita gomologik dimerdan tashkil topgan tetramerdir. Oddiy odamning gemoglobinida 3 ta komponent mavjud: gemoglobin A (yoki A1) - Hb A, gemoglobin A2 (Hb A2), gemoglobin A3 (Hb A3). Gemoglobin A1 barcha gemoglobinning 90% ni, gemoglobin A2 esa 2,5% ni tashkil qiladi. 7,5% A3 komponentidir, bu qizil qon hujayralarining qarishi tufayli o'zgargan gemoglobin A kabi ko'rinadi.
Ayrim zanjirlarning ham, umuman molekulaning ham konformatsiyasi o'zgarishi mumkin, bu kislorodga turli xil yaqinliklarga ega bo'lgan gemoglobin shakllarining shakllanishiga olib keladi. Gemoglobinning kislorodga yaqinligi kislorod molekula gemlariga birikishi bilan ortadi, bu esa oksigemoglobinning dissotsilanish egri chizig'iga xos S-shaklini beradi (107.1-rasm). Ushbu egri chiziqning joylashuvi pH, PCO2, 2,3-DPG va ATP kontsentratsiyasi, harorat va globin zanjirlaridagi nuqsonlarga bog'liq.
Shuningdek, beta zanjirlarining gomotetramerlari - gemoglobin H va shunga o'xshash gamma zanjirlari - gemoglobin Bart mavjud. Ular faqat alfa zanjiri etishmovchiligi (alfa talassemiya) holatlarida sezilarli miqdorda shakllanadi va ularni aniqlash diagnostika uchun muhimdir.
Ko'pgina kasalliklarni davolash uchun ontogenezning tegishli momentlarida globin zanjiri genlarini ketma-ket faollashtirish mexanizmini tushunish muhimdir, ammo bu sohadagi bilimlarimiz aniq etarli emas. Ma'lumki, har bir genning tartibga soluvchi hududida joylashgan kuchli kuchaytirgich qizil qon hujayralari shakllanishi jarayonida globinning faol sintezida ishtirok etadi. Genning faollashishi transkripsiya omillarining uning promotoriga bog'lanishi natijasida yuzaga keladi. Har bir genda uchta ekzon va ikkita intron mavjud. Birlashtirish jarayonida intronlarga mos keladigan ketma-ketliklar transkriptdan chiqariladi. Talassemiyaga olib keladigan nuqsonlar sintezning har qanday bosqichida - transkripsiya, splays yoki translatsiya paytida paydo bo'lishi mumkin.
Gemoglobin A (Hb A) ikkita alfa va ikkita beta zanjirini o'z ichiga oladi, uning formulasi A2B2. Gemoglobin A2 (Hb A2) da beta zanjirlar o'rniga juda o'xshash delta zanjirlar mavjud. Kattalar ham oz miqdorda xomilalik gemoglobinga (Hb F) ega bo'lib, beta zanjirlar o'rniga gamma zanjirlari mavjud.
Gemoglobin sintezi gem va globin zanjirlarining sinxron hosil bo'lishi va ularning kombinatsiyasi to'liq tugallangan molekula hosil qilish orqali amalga oshiriladi. Ontogenezning turli bosqichlarida globin zanjirlarining faolligi har xil. Inson rivojlanishida eritropoezning ma'lum bir turi va ma'lum gemoglobinlarning ishlashi bilan tavsiflangan uchta davrni ajratish mumkin.
Dastlabki bosqichlarda, ikki haftalik embrionlarda, sariq qopning mezenximasida eritopoez sodir bo'ladi. Bu davrda embrionning alfa-simon zeta zanjirlari va globinlarning beta-simon epsilon zanjirlari genlari faol ravishda ifodalanadi, alfa va oz miqdordagi gamma zanjirlari ham sintezlanadi. Megaloblastlarning asosiy gemoglobinlari ikkita epsilon zanjiri va ikkita zeta zanjiridan iborat gemoglobin Gower 1 (Hb Gower I) va ikkita epsilon zanjiri va ikkita alfa zanjiridan iborat gemoglobin Gower 2 (Hb Gower II) va gemoglobin Portlenddir.
Rivojlanishning oltinchi haftasida eritropoezning ikkinchi davri boshlanadi, asosan jigarda sodir bo'ladi. Zeta-globin zanjirlari butunlay alfa-globin zanjirlari bilan almashtiriladi, gamma va beta zanjirlarining sintezi boshlanadi va epsilon zanjirlarining sintezi keskin kamayadi. Homila rivojlanishining ettinchi haftasida epsilon zanjirlari darajasi fon darajasiga tushadi va sakkizinchi haftada butunlay yo'qoladi. Bu vaqt ichida beta-zanjirlar darajasi asta-sekin o'sib boraveradi va rivojlanishning o'ninchi haftasiga kelib 10% ga etadi. Gamma-zanjirlar sintezining sezilarli pasayishi va beta-zanjirlar sintezining bir vaqtning o'zida o'sishi bola tug'ilishidan bir necha hafta oldin sodir bo'ladi. Tug'ilgandan keyin bu jarayon davom etadi va to'rtinchi oyda bolada gemoglobinning turli shakllarining tarkibi kattalardagi nisbiy tarkibga mos keladi.
Har bir protomer ichida kislorodni biriktirishga qodir bo'lgan gem joylashgan hidrofobik "cho'ntak" mavjud.
Gemoglobinning asosiy vazifasi- kislorodni o'pkadan periferik to'qimalarga o'tkazish. Birinchi kislorod molekulasi u biriktirilgan protomerning konformatsiyasini o'zgartiradi. Ushbu protomer boshqa protomerlar bilan ko'plab bog'lar bilan bog'langanligi sababli, boshqa protomerlarning ligandlar uchun konformatsiyasi va yaqinligi o'zgaradi. Bu hodisa deyiladi protomer konformatsiyasidagi o'zgarishlarning kooperativligi. Konformatsiyaning o'zgarishi shundayki, gemoglobinning 2-kislorod molekulasiga yaqinligi ortadi. O'z navbatida, 2-chi, keyin esa 3-kislorod molekulasining qo'shilishi ham konformatsiyani o'zgartiradi va keyingi kislorod molekulalarini qo'shishni osonlashtiradi. Gemoglobinning 4-kislorod molekulasiga yaqinligi 1-molekulaga nisbatan taxminan 300 baravar yuqori.
Gemoglobin molekulasi modeli. Gemoglobinning kislorod bilan o'zaro ta'siri modeli.
Kisloroddan tashqari gemoglobin molekulasi boshqa ligandlar bilan bog'lanishi mumkin. Masalan, Hb uglerod oksidi (II) (karbon monoksit CO) bilan birlashganda, u hosil qiladi. karboksigemoglobin (HbCO). Bundan tashqari, gemoglobin kislorodga qaraganda uglerod oksidiga ko'proq yaqinroqdir. Shuning uchun, agar havoda uglerod oksidi bo'lsa, gemoglobin unga osonroq bog'lanadi va kislorodni bog'lash qobiliyatini yo'qotadi. O'lim bo'g'ilishdan, to'qimalarga kislorod yetishmasligidan kelib chiqadi.
Boshqa gemoglobin hosilasi hosil bo'lishi mumkin - karbgemoglobin gemoglobin CO2 bilan bog'langanda. Biroq, CO2 gem bilan bog'lanmaydi, lekin globinning NH2 guruhlariga birikadi. Karbgemoglobin hosil bo'lishi CO2 ni to'qimalardan o'pkaga olib tashlash uchun ishlatiladi. 10-15% CO2 shu tarzda chiqariladi.
Gemoglobinlarning turlari.
Gemoglobinlar oqsil qismida farq qilishi mumkin. Farqlash fiziologik Va g'ayritabiiy gemoglobin turlari. Fiziologik tiplar organizmning normal rivojlanishining turli bosqichlarida, g'ayritabiiy turlari esa gemoglobinning fiziologik turlarining globin oqsilidagi aminokislotalar ketma-ketligining buzilishi natijasida hosil bo'ladi.
Gemoglobinlarning fiziologik turlari inson tanasi rivojlanishining turli bosqichlarida - embriondan kattalar holatiga qadar hosil bo'lgan polipeptid zanjirlari yoki subbirliklari to'plamida bir-biridan farq qiladi. Gemoglobinlarning quyidagi fiziologik turlari ajratiladi:
A) Ibtidoiy HBP, embrion rivojlanishining eng dastlabki bosqichlarida paydo bo'ladi (1 - 2 hafta) Embrion gemoglobin - tetramer (2a,2e);
b) Xomilalik gemoglobin HbF(lot. Fetus dan - meva). HbF xomilalik gemoglobinning asosiy turi bo'lib, tug'ilishda barcha gemoglobinning 70% ni tashkil qiladi - bu tetramer (2a, 2g);
V) Katta yoshli gemoglobin HbA, HvA2, HvA3 (lotincha Adultus - kattalar). HbA homila rivojlanishining keyingi bosqichlarida paydo bo'ladi; kattalar qonida HbA ning taxminan 95-96% tetramer (2a, 2b). Gemoglobin A2 tetramer (2a, 2s). Katta yoshdagi qizil qon hujayralarida uning miqdori 2% ni tashkil qiladi.
Anormal gemoglobinlar. Ularning 200 dan ortig'i kashf etilgan va ular zanjirlar tarkibida yoki polipeptid zanjirlarida aminokislotalarni almashtirishda farqlanadi. Anormal gemoglobinlardan ko'pincha topiladi HbS yoki o'roqsimon hujayrali Hb. O'roqsimon hujayrali anemiya bilan og'rigan bemorlarda uchraydi. Bu Janubiy Amerika, Afrika va Janubi-Sharqiy Osiyoda keng tarqalgan kasallikdir. Ushbu patologiya bilan qizil qon tanachalari kislorodning past qisman bosimi sharoitida o'roq shaklini oladi. Gemoglobin S bir qator xossalari bilan oddiy gemoglobindan farq qiladi. To'qimalarda kislorod chiqarilgandan so'ng, u yomon eriydigan shaklga aylanadi va shpindel shaklidagi kristalloidlar shaklida cho'kma boshlaydi. Ikkinchisi hujayrani deformatsiya qiladi va massiv gemolizga olib keladi.
O'roqsimon hujayrali anemiyadagi kimyoviy nuqson oqsil tarkibidagi bir aminokislotaning boshqasi bilan almashinishiga olib keladi. Odatda gemoglobinning tetramer strukturasining - bo'linmalari N - uchidan oltinchi o'rinda joylashgan. glutamik aminokislota, yon guruhi manfiy zaryadga ega va yuqori gidrofilligi bilan ajralib turadi. O'roqsimon hujayrali anemiyada glutamin aminokislotasi gidrofobik aminokislota bilan almashtiriladi - valin. Biroq, bu almashtirishning o'zi nafaqat qizil qon hujayralarining shaklini buzish, balki kasallikning rivojlanishi uchun ham etarli edi.
miyoglobin xromoproteinlarga ham tegishli. Bu uchinchi darajali tuzilishga ega bo'lgan oqsildir. Mioglobin va gemoglobin protomerlarining ikkilamchi va uchinchi darajali tuzilmalari juda o'xshash. Mioglobin va gemoglobinning vazifalari bir xil. Ikkala oqsil ham kislorodni tashishda ishtirok etadi. Gemoglobin alveolyar havodan kislorodni biriktiradi va uni to'qimalarga etkazib beradi. Mioglobin gemoglobin tomonidan etkazib beriladigan kislorodni biriktiradi va hujayra ichidagi kislorodni mitoxondriyalarga tashishda oraliq vosita bo'lib xizmat qiladi, shuningdek to'qimalarda kislorodni saqlash uchun zarur bo'lgan kislorod zaxirasini yaratadi. Kuchli mushak ishi sharoitida to'qimalarda kislorodning qisman bosimi pasayganda, kislorod miyoglobin bilan kompleksdan ajralib chiqadi va mushak ishi uchun zarur bo'lgan energiyani olish uchun hujayralar mitoxondriyalarida ishlatiladi.
4. Gemoglobin, tuzilishi, xossalari, biologik roli
Voyaga etgan gemoglobin molekulyar massalari taxminan 16 kDa bo'lgan ikkita a va ikkita b bo'linmalaridan tashkil topgan tetramerdir. a va b zanjirlari aminokislotalar ketma-ketligida farq qiladi, lekin bir xil konformatsiyaga ega. Har bir bo'linma markazida temir ioni bo'lgan gem guruhini olib yuradi. Qonda Hb miqdori erkaklarda 140-180 g / l, ayollarda 120-160 g / l, ya'ni plazma oqsillaridan ikki baravar yuqori (50-80 g / l). Shuning uchun Hb qonning pH-bufer qobiliyatini shakllantirishga eng katta hissa qo'shadi.
Gemoglobin oqsil komponenti sifatida globinni, oqsil bo'lmagan komponent sifatida gemni o'z ichiga oladi. Gemoglobindagi turlar farqi globinga bog'liq, gemoglobinning barcha turlarida gem bir xil. Ko'pgina gem o'z ichiga olgan oqsillarning protez guruhining tuzilishining asosini porfirin halqasi tashkil etadi, u o'z navbatida tetrapirol birikmasi porfirinning hosilasi hisoblanadi.
Temir atomi gem pigmentining markazida joylashgan bo'lib, qonga o'ziga xos qizil rang beradi. 4 gem molekulasining har biri bitta polipeptid zanjiri bilan "o'ralgan". Katta yoshdagi gemoglobin molekulasi HbA tarkibida to'rtta polipeptid zanjiri mavjud bo'lib, ular birgalikda molekulaning oqsil qismini - globinni tashkil qiladi. Ulardan a-zanjirlar deb ataladigan ikkitasi bir xil asosiy tuzilishga ega va har birida 141 ta aminokislota qoldig'i mavjud. Boshqa ikkitasi, belgilangan b-zanjirlari ham xuddi shunday tuzilgan va har birida 146 ta aminokislota qoldiqlari mavjud. Shunday qilib, gemoglobinning oqsil qismining butun molekulasi 574 aminokislotadan iborat. Ko'pgina pozitsiyalarda a va b zanjirlari deyarli bir xil fazoviy tuzilishga ega bo'lsa-da, turli xil aminokislotalar ketma-ketligini o'z ichiga oladi. 20 dan ortiq hayvon turlarining gemoglobinlari tarkibida 9 ta aminokislotalar ketma-ketlikda bir xil, konservativ (invariant) bo'lib, gemoglobinlarning funktsiyalarini aniqlaganligi haqida dalillar olingan; ularning ba'zilari gem yaqinida, kislorodni bog'lash joyining bir qismi sifatida, boshqalari - globulaning qutbsiz ichki tuzilishining bir qismi sifatida joylashgan.
2a zanjirlar va 2b zanjirlar-96%
3.Eritrotsitlarning tuzilishi, rivojlanishi va almashinuvi xususiyatlari.
Qizil qon hujayralari kislorodni o'pkadan to'qimalarga va metabolizm jarayonida hosil bo'lgan karbonat angidridni to'qimalardan o'pka alveolalariga olib boradigan yuqori darajada maxsus hujayralardir. Bu hujayralardagi O2 va CO2 ning tashilishi gemoglobin tomonidan amalga oshiriladi, bu ularning quruq qoldig'ining 95% ni tashkil qiladi.
Qizil qon hujayralarining differentsiatsiyasi - qizil qon tanachalari 2 hafta davomida o'z-o'zidan bo'lishga tayyorlanadi.
Interleykin-3 T-limfotsitlar, shuningdek, suyak iligi hujayralari tomonidan sintezlanadi. Bu sitokinlar guruhining past molekulyar oqsili - hujayra o'sishi va differentsiatsiyasining regulyatorlari.
Unipotent eritroid hujayralarining keyingi ko'payishi va differentsiatsiyasi buyraklarda sintez qilingan gormon tomonidan tartibga solinadi. eritropoetin.
Eritroblast bosqichida differentsiatsiya jarayonida gemoglobinning intensiv sintezi, xromatin kondensatsiyasi, yadro hajmining qisqarishi va uning olib tashlanishi sodir bo'ladi. Olingan retikulotsit hali ham globin mRNKni o'z ichiga oladi va gemoglobinni faol ravishda sintez qiladi. Qonda aylanib yuruvchi retikulotsitlar ribosomalar, ER, mitoxondriyalardan mahrum bo'lib, ikki kun ichida eritrotsitlarga aylanadi.
Tuzilishi. Spektrin tuzilishi (A), jukstamembran oqsil kompleksi (B) va eritrotsitlar sitoskeleti (C). Har bir spektrli dimer ikkita antiparallel, kovalent bog'lanmagan a- va b-polipeptid zanjirlaridan (A) iborat. 4.1-band oqsili stetrin va aktin bilan "tugun kompleksi" hosil qiladi, u 4.1-band oqsili orqali glikoforinning sitoplazmatik sohasiga bog'lanadi. Ankirin spektrni plazma membranasining asosiy integral oqsili - 3-band oqsili (B) bilan bog'laydi. Eritrotsitlar membranasining sitoplazmatik yuzasida oqsillardan tashkil topgan va mayda kapillyarlar (B) orqali o'tayotganda eritrotsitning plastikligini ta'minlaydigan egiluvchan tarmoqqa o'xshash struktura mavjud.
Muhim: Integral glikoprotein glikoforin faqat qizil qon hujayralarining plazma membranasida mavjud. Membrananing tashqi yuzasida joylashgan oqsilning N-terminal qismiga 20 ga yaqin oligosakkarid zanjiri biriktirilgan. Glikoforin oligosakkaridlari - ABO qon guruhi tizimining antijenik determinantlari.
Spektrin- membrananing lipid ikki qavatining sitoplazmatik yuzasi bilan kovalent bo'lmagan periferik membrana oqsili , eritrotsitlar sitoskeletining asosiy oqsilidir. Spektrin domen tuzilishiga ega a- va b-polipeptid zanjirlaridan iborat; Dimerning a va b zanjirlari antiparallel bo'lib, bir-biri bilan o'ralgan va ko'p nuqtalarda nokovalent ta'sir qiladi. Spektrin oqsil yordamida membranaga ham yopishishi mumkin ankirina. Bu katta protein spektrin b zanjiri va integral membrana oqsilining sitoplazmatik sohasi bilan bog'lanadi - sincap chiziqlari 3(passiv antiport mexanizmi orqali eritrotsitlarning plazma membranasi orqali C1- va HCO3- ionlarining oqsil tashuvchisi.) . Ankirin nafaqat membranada spektrni mahkamlaydi, Biroq shu bilan birga 3-band oqsilining diffuziya tezligini pasaytiradi lipid qatlamida.
Metabolizm
Glyukoza almashinuvi
Qizil qon hujayralarida mitoxondriya yo'q, shuning uchun ular faqat energiya materiali sifatida glyukozadan foydalanishlari mumkin. Glyukoza qizil qon hujayralariga GLUT-2 yordamida osonlashtirilgan diffuziya orqali kiradi. Kiruvchi glyukozaning 90% ga yaqini anaerob glikolizda, qolgan 10% esa pentozafosfat yoʻlida ishlatiladi.
Eritrositlarda anaerob glikolizning boshqa hujayralarga nisbatan muhim xususiyati bifosfogliserat mutaza fermentining mavjudligidir. Bifosfogliserat mutazasi 1,3-bifosfogliseratdan 2,3-bifosfogliserat (kislorodni gemoglobin bilan bog‘lashning muhim allosterik regulyatori bo‘lib xizmat qiladi) hosil bo‘lishini katalizlaydi.
Eritrositlardagi glyukoza pentozafosfat yo'lida ham qo'llaniladi, uning oksidlanish bosqichi glutationni kamaytirish uchun zarur bo'lgan NADPH koenzimining shakllanishini ta'minlaydi.
Kislorodni neytrallash
Eritrositlarda kislorodning yuqori miqdori superoksid anion radikali (O2-), vodorod peroksid (H2O2) va gidroksil radikali (OH.) shakllanishining yuqori tezligini belgilaydi. Qizil qon hujayralarida reaktiv kislorod turlarining toksik ta'sirini va qizil qon hujayralari membranalarini yo'q qilishni oldini oluvchi enzimatik tizim mavjud. Eritrositlardagi reaktiv kislorod turlarining doimiy manbai gemoglobinning methemoglobinga fermentativ bo'lmagan oksidlanishidir:
Methemoglobin reduktaza tizimi quyidagilardan iborat sitoxrom B5 va flavoprotein sitoxrom b5 reduktaza, glikolizning glitseraldegiddehidrogenaza reaktsiyasida hosil bo'lgan vodorod donori NADH
Sitokrom B5 methemoglobinning Fe3+ ni Fe2+ ga kamaytiradi:
Hb-Fe3+ + sit. b5 tiklandi → HbFe2+ + sit. b5 yaxshi. .
Iqtibos B5 ok + NADH → cit. B5 tiklash +NAD+.
Superoksid anioni superoksid sismutaza fermenti tomonidan vodorod peroksidga aylanadi:
O2- + O2- + H+ → H2O2 + O2.
Vodorod peroksid katalaza va selen o'z ichiga olgan glutation peroksidaza fermenti tomonidan parchalanadi. Ushbu reaktsiyadagi vodorod donori glutation - tripeptid glutamilsisteinilglitsin (GSH) (12-bo'limga qarang).
2H2O → 2H2O + O2; 2GSH + 2H2O2 → GSSG + 2H2O.
Oksidlangan glutation (GSSG) NADPHga bog'liq glutation reduktaza tomonidan kamayadi. Ushbu reaktsiya uchun NADPning kamayishi pentoza fosfat yo'lining oksidlanish reaktsiyalari bilan ta'minlanadi (7-bo'limga qarang).
Gemoglobin gemoproteinlar oqsillari guruhiga kiradi, ular o'zlari xromoproteinlarning kichik turi bo'lib, quyidagilarga bo'linadi. fermentativ bo'lmagan oqsillar (gemoglobin, miyoglobin) va fermentlar (sitoxromlar, katalaza, peroksidaza). Ularning oqsil bo'lmagan qismi gem - porfirin halqasi (4 ta pirrol halqasidan iborat) va Fe 2+ ionini o'z ichiga olgan strukturadir. Temir porfirin halqasi bilan ikkita koordinatsion va ikkita kovalent aloqa bilan bog'lanadi.
Gemoglobinning tuzilishi
Gemoglobin A ning tuzilishi
Gemoglobin 4 ta gem o'z ichiga olgan oqsil bo'linmalaridan tashkil topgan oqsildir. Protomerlar bir-biri bilan hidrofobik, ionli va vodorod bog'lari orqali bog'langan bo'lib, ular o'zboshimchalik bilan emas, balki ma'lum bir soha - aloqa yuzasi orqali o'zaro ta'sir qiladi. Bu jarayon juda o'ziga xosdir, aloqa bir vaqtning o'zida o'nlab nuqtalarda sodir bo'ladi bir-birini to'ldirish tamoyiliga ko'ra. O'zaro ta'sir qarama-qarshi zaryadlangan guruhlar, hidrofobik hududlar va oqsil yuzasida tartibsizliklar tomonidan amalga oshiriladi.
Oddiy gemoglobindagi oqsil bo'linmalari turli xil polipeptid zanjirlari bilan ifodalanishi mumkin: a, b, g, d, e, p (mos ravishda, yunoncha - alfa, beta, gamma, delta, epsilon, xi). Gemoglobin molekulasi quyidagilarni o'z ichiga oladi: ikki zanjirlar ikki turli xil turlari.
Gem oqsil subunitiga, birinchi navbatda, qoldiq orqali bog'lanadi histidin temirning koordinatsion aloqasi, ikkinchidan, orqali hidrofobik aloqalar pirrol halqalari va hidrofobik aminokislotalar. Gem, xuddi o'z zanjirining "cho'ntagida" joylashgan va gem o'z ichiga olgan protomer hosil bo'ladi.
Gemoglobinning normal shakllari
Gemoglobinning bir nechta normal variantlari mavjud:
- HbR - ibtidoiy gemoglobin, 2p- va 2e-zanjirlarni o'z ichiga oladi, embrionda hayotning 7-12 xaftalari orasida topiladi;
- HbF - xomilalik gemoglobin, 2a- va 2g-zanjirlarini o'z ichiga oladi, intrauterin rivojlanishning 12 xaftasidan keyin paydo bo'ladi va 3 oydan keyin asosiy hisoblanadi;
- HbA - kattalardagi gemoglobin, ulushi 98% ni tashkil qiladi, 2a- va 2b-zanjirlarni o'z ichiga oladi, homilada 3 oylik hayotdan keyin paydo bo'ladi va tug'ilishda barcha gemoglobinning 80% ni tashkil qiladi;
- HbA 2 - kattalardagi gemoglobin, ulushi 2%, 2a- va 2d-zanjirlarni o'z ichiga oladi;
- HbO 2 - oksigemoglobin, kislorod o'pkada bog'langanda hosil bo'ladi; o'pka tomirlarida gemoglobinning umumiy miqdorining 94-98% ni tashkil qiladi;
- HbCO 2 - karbonat angidridning to'qimalarda bog'lanishi natijasida hosil bo'lgan karbogemoglobin, venoz qonda gemoglobinning umumiy miqdorining 15-20% ni tashkil qiladi.
Gemoglobinning patologik shakllari
HbS - o'roqsimon hujayrali gemoglobin.
MetHb - methemoglobin, temir o'rniga temir ionini o'z ichiga olgan gemoglobin shakli. Bu shakl o'z-o'zidan, O 2 molekulasi va gem Fe 2+ ning o'zaro ta'sirida hosil bo'ladi, lekin odatda hujayraning fermentativ kuchi uni tiklash uchun etarli. Sulfanilamidlardan foydalanganda, oziq-ovqat mahsulotlarida natriy nitrit va nitratlar iste'mol qilinganda va askorbin kislotasi etishmovchiligi bilan Fe 2+ ning Fe3+ ga o'tishi tezlashadi. Olingan metHb kislorodni bog'lashga qodir emas va to'qima gipoksiyasi paydo bo'ladi. Fe3+ ni Fe2+ ga kamaytirish uchun klinikada askorbin kislota va metilen ko‘k ishlatiladi.
Qizil qon hujayralarining asosiy oqsili gemoglobin(Hb), o'z ichiga oladi ham temir kationi bilan va uning globinida 4 ta polipeptid zanjiri mavjud.
Globin aminokislotalari orasida leysin, valin va lizin ustunlik qiladi (ular barcha monomerlarning 1/3 qismini tashkil qiladi). Odatda, erkaklarda qondagi Hb darajasi 130-160 g / l, ayollarda - 120-140 g / l. Embrion va bola hayotining turli davrlarida globinning bir nechta polipeptid zanjirlarini sintez qilish uchun mas'ul bo'lgan turli xil genlar faol ishlaydi. 6 ta subbirlik mavjud: a, b, g, d, e, z (mos ravishda alfa, beta, gamma, delta, epsilon, zeta). Ularning birinchi va oxirgisida 141 ta, qolganlarida esa 146 ta aminokislota qoldiqlari mavjud. Ular bir-biridan faqat monomerlar soni bilan emas, balki tarkibi bilan ham farqlanadi. Ikkilamchi strukturaning hosil bo'lish printsipi barcha zanjirlar uchun bir xil: ular vodorod aloqalari tufayli kuchli (uzunlikning 75% gacha) spiraldir. Bunday shakllanishning kosmosda ixcham joylashishi uchinchi darajali strukturaning paydo bo'lishiga olib keladi; Bundan tashqari, bu gem kiritilgan cho'ntak hosil qiladi. Olingan kompleks oqsil va protez guruhi o'rtasidagi taxminan 60 ta hidrofobik o'zaro ta'sir orqali saqlanadi. Shunga o'xshash globula 3 ta o'xshash bo'linma bilan birlashib, to'rtlamchi tuzilishni hosil qiladi. Natijada tetraedr shaklidagi 4 ta polipeptid zanjiridan (heterojen tetramer) tashkil topgan oqsil hosil bo'ladi. Hb ning yuqori eruvchanligi faqat turli juft zanjirlar mavjud bo'lganda saqlanadi. Agar shunga o'xshashlar birlashsa, qizil qon hujayralarining umrini qisqartiradigan tez denatürasyon sodir bo'ladi.
Kiritilgan protomerlarning tabiatiga qarab, quyidagilar ajralib turadi: turlari normal gemoglobinlar. Embrion mavjudligining dastlabki 20 kunida retikulotsitlar hosil bo'ladi Hb P(ibtidoiy) ikkita variant shaklida: Hb Gower 1, juft-juft tutashgan zeta va epsilon zanjirlaridan iborat va Hb Gower 2 , unda zeta ketma-ketliklari allaqachon alfa bilan almashtirilgan. Bir turdagi strukturaning geneziyasini boshqasiga o'tkazish asta-sekin sodir bo'ladi: birinchi navbatda, boshqa variantni ishlab chiqaradigan alohida hujayralar paydo bo'ladi. Ular boshqa turdagi polipeptidlarni sintez qiladigan yangi hujayralar klonlarini rag'batlantiradilar. Keyinchalik eritroblastlar ustunlik qila boshlaydi va asta-sekin eskilarini almashtiradi. Homila hayotining 8-haftasida gemoglobin sintezi boshlanadi F=a 2 g 2, tug'ilish akti yaqinlashganda, o'z ichiga olgan retikulotsitlar paydo bo'ladi HbA=a 2 b 2. Yangi tug'ilgan chaqaloqlarda u 20-30% ni tashkil qiladi, sog'lom kattalarda esa ushbu oqsilning umumiy massasining 96-98% ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, alohida qizil qon hujayralari gemoglobinlarni o'z ichiga oladi HbA2 =a 2 d 2 (1,5 - 3%) va homila HbF(odatda 2% dan ko'p emas). Biroq, ba'zi hududlarda, shu jumladan Transbaikaliyaning mahalliy aholisi orasida, oxirgi turlarning kontsentratsiyasi 4% ga (normal) ko'tariladi.
Gemoglobin shakllari
Bu gemoproteinning quyidagi shakllari tasvirlangan bo'lib, natijada o'zaro ta'sirdan keyin, birinchi navbatda, gazlar va boshqa birikmalar bilan.
Deoksigemoglobin - oqsilning gazsiz shakli.
Oksigemoglobin - oqsil molekulasiga kislorod qo'shilishi mahsuloti. Bitta Hb molekulasi 4 ta gaz molekulasini ushlab turishga qodir.
Karbgemoglobin bu oqsilning liziniga bog'langan to'qimalardan CO 2 ni olib tashlaydi.
Atmosfera havosi bilan o'pkaga kirib boradigan uglerod oksidi tezda alveolyar-kapillyar membranani yengib chiqadi, qon plazmasida eriydi, eritrotsitlarga tarqaladi va deoksi- va/yoki oksi-Hb bilan o'zaro ta'sir qiladi:
Shakllangan karboksigemoglobin kislorodni o'ziga biriktira olmaydi va uglerod oksidi 4 molekulani bog'lashi mumkin.
Hb ning muhim hosilasi hisoblanadi methemoglobin , molekulasida temir atomi oksidlanish holatida 3+. Gemoproteinning bu shakli turli oksidlovchi moddalar (azot oksidi, nitrobenzol, nitrogliserin, xloratlar, metilen ko'k) ta'sirida hosil bo'ladi, natijada qonda funktsional ahamiyatga ega bo'lgan oksiHb miqdori kamayadi, bu esa kislorodni kislorodga etkazib berishni buzadi. to'qimalar, ularda gipoksiya rivojlanishiga sabab bo'ladi.
Globin zanjirlaridagi terminal aminokislotalar ularga monosaxaridlar, birinchi navbatda glyukoza bilan reaksiyaga kirishish imkonini beradi. Hozirgi vaqtda Hb A ning bir nechta kichik turlari (0 dan 1c gacha) ajralib turadi, ularda oligosakkaridlar beta zanjirlarining valiniga biriktirilgan. Gemoproteinning oxirgi kichik turi ayniqsa oson reaksiyaga kirishadi. Olingan shaklda ferment ishtirokisiz glikozillangan gemoglobin kislorodga yaqinligini o'zgartiradi. Odatda, Hb ning bu shakli uning umumiy miqdorining 5% dan ko'p bo'lmagan qismini tashkil qiladi. Qandli diabetda uning konsentratsiyasi 2-3 baravar ortadi, bu esa to'qimalarning gipoksiyasining paydo bo'lishiga yordam beradi.
Gemoglobinning xossalari
Barcha ma'lum bo'lgan gemoproteinlar (I bo'lim) tuzilishi jihatidan nafaqat protez guruhiga, balki apoproteinga ham o'xshashdir. Fazoviy joylashuvdagi ma'lum bir o'xshashlik, shuningdek, ishlashdagi o'xshashlikni aniqlaydi - gazlar, asosan kislorod, CO 2, CO, NO bilan o'zaro ta'sir. Gemoglobinning asosiy xususiyati o'pkada teskari bog'lanish (94% gacha) va uni to'qimalarga samarali chiqarish qobiliyatidir. kislorod. Ammo bu protein uchun haqiqatan ham noyob narsa - bu yuqori qisman kuchlanishlarda kislorodni bog'lash kuchi va past bosim mintaqasida ushbu kompleksning ajralish qulayligi. Bundan tashqari, oksigemoglobinning parchalanish tezligi atrof-muhitning harorati va pH darajasiga bog'liq. Karbonat angidrid, laktat va boshqa kislotali mahsulotlarning to'planishi bilan kislorod tezroq chiqariladi ( Bor effekti). Isitma ham ishlaydi. Alkaloz va gipotermiya bilan teskari siljish kuzatiladi, o'pkada Hb ni kislorod bilan to'yintirish shartlari yaxshilanadi, ammo to'qimalarga gazning to'liq chiqishi kamayadi. Shunga o'xshash hodisa giperventilatsiya, muzlash va hokazolarda kuzatiladi. O'tkir gipoksiya sharoitlariga duchor bo'lganda, qizil qon tanachalari glikolizni faollashtiradi, bu 2,3-DPHA tarkibining ko'payishi bilan birga keladi, bu gemoproteinning kislorodga yaqinligini pasaytiradi va to'qimalarda qonning deoksigenatsiyasini faollashtiradi. Qizig'i shundaki, xomilalik gemoglobin DFHA bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, shuning uchun ham arterial, ham venoz qonda kislorodga yuqori yaqinlikni saqlaydi.
Gemoglobin hosil bo'lish bosqichlari
Gemoglobinning sintezi, boshqa har qanday oqsil kabi, yadroda ishlab chiqariladigan matritsa (mRNK) mavjudligini talab qiladi. Qizil qon hujayrasi, ma'lumki, hech qanday organellalarga ega emas; shuning uchun gem oqsillarining hosil bo'lishi faqat prekursor hujayralarida mumkin (eritroblastlar, retikulotsitlar bilan tugaydi). Embrionlarda bu jarayon jigarda, taloqda, kattalarda esa yassi suyaklarning suyak iligida amalga oshiriladi, bunda gematopoetik ildiz hujayralari doimiy ravishda ko'payib boradi va barcha turdagi qon hujayralari (eritrotsitlar, leykotsitlar, trombotsitlar) prekursorlarini hosil qiladi. Birinchisining shakllanishi tartibga solinadi eritropoetin buyrak Globin genezisiga parallel ravishda gem hosil bo'ladi, uning majburiy komponenti temir kationlaridir.