Биологическая химия - Лелевич Владимир Валерьянович
В аномальных гемоглобинах изменения могут затрагивать аминокислоты:
1. находящиеся на поверхности белка;
2. участвующие в формировании активного центра;
3. аминокислоты, замена которых нарушает трехмерную конформацию молекулы;
4. аминокислоты, замена которых изменяет четвертичную структуру белка и его регуляторные свойства.
Аномальные гемоглобины отличаются от HbA по первичной структуре, форме, величине заряда. При этом изменяются такие свойства как сродство к кислороду, растворимость, устойчивость к денатурации и др.
Примеры.
1. Серповидноклеточная анемия. Наследственное заболевание, связанное с заменой глутаминовой кислоты в 6-м положении (с N-конца) на валин в β-цепях молекулы гемоглобина S. Растворимость дезоксигемоглобина S значительно снижена. Его молекулы начинают «слипаться», образуя волокнистый осадок, который деформирует эритроцит, придавая ему форму серпа (полумесяца). Такие эритроциты плохо проходят через капилляры тканей, закупоривают сосуды и создают локальную гипоксию. Они быстро разрушаются и возникает гемолитическая анемия. Дети, гомозиготные по мутантному гену, часто умирают в раннем возрасте. Болезнь распространена в странах Южной Америки, Африки и Юго-Восточной Азии.
2. Гемоглобин М – в результате мутации в гене происходит замена в α- или β-цепи гистидина (в 7-м или 8-м положении) на тирозин. В результате этого Fe2+ окисляется в Fe3+ и образуется метгемоглобин, не способный связывать кислород. Развивается цианоз и гипоксия тканей.
Талассемии
Талассемии – наследственные заболевания, связанные с нарушением синтеза α- или β-цепей.
β-талассемии развиваются в результате снижения синтеза β-цепей. Проявляется после рождения, при этом в крови наряду с НbА появляется до 15 % НbА2 и 15–60 % HbF. Болезнь характеризуется гиперплазией и разрушением костного мозга, поражением печени, селезенки и сопровождается гемолитической анемией.
α-талассемии возникают при нарушении синтеза α-цепей. При полном отсутствии α-цепей наступает внутриутробная гибель плода, так как не образуется HbF, а тетрамеры γ4 обладают высоким сродством к кислороду и не способны выполнять транспортную функцию, что ведет к развитию тканевой гипоксии и к смерти вскоре после рождения.
Обмен железа
В организме взрослого человека содержится 3–4 г железа, из этого количества около 3,5 г находится в плазме крови. Гемоглобин эритроцитов содержит примерно 68 % всего железа организма, ферритин – 27 % (резервное железо печени, селезенки, костного мозга), миоглобин (в мышцах) – 4 %, трансферрин (в плазме крови) – 0,1. На долю всех содержащих железо ферментов приходится примерно 1 % железа, имеющегося в организме.
Рис. 30.1. Обмен железа в организме человека.
В обмене железа принимает участие ряд белков.
Апоферритин. Белок связывает железо в эритроцитах и превращается в ферритин, который остается в энтероцитах. Таким способом регулируется поступление железа в капилляры крови из клеток кишечника. Когда потребность организма в железе невелика, скорость синтеза апоферритина повышается. При недостатке железа в организме апоферритин в энтероцитах почти не синтезируется.
Трансферрин. Это транспортный белок, относится к гликопротеинам, синтезируется в печени. Он имеет два центра связывания железа. Трансферрин транспортирует железо с током крови к местам депонирования и использования. В норме трансферрин насыщен железом приблизительно на 33 %.
Ферритин. Олигомерный белок с молекулярной массой 450 к Да. Он состоит из 24 идентичных протомеров, образующих полую сферу. Железо депонируется в ферритине в виде гидроксифосфата. Содержание железа в молекуле ферритина непостоянно. Функция ферритина – депонирование железа. Ферритин содержится почти во всех тканях, но в наибольшем количестве в печени, селезенке, костном мозге.
Железодефицитные анемии
Железодефицитные анемии развиваются в результате нарушения обмена железа. Встречаются чаще других форм анемий.
Основные причины:
1. хронические кровопотери;
2. нарушения всасывания железа в ЖКТ (язвы, опухоли после операций на ЖКТ);
3. повышенная потребность организма в железе (при беременности, у детей);
4. недостаток железа в пище (как правило у детей, получающих мало мясной пищи).
Характерные признаки железодефицитных анемий:
1. понижение концентрации гемоглобина (в единице объема крови) и числа эритроцитов в периферической крови;
2. снижение уровня сывороточного железа;
3. снижение насыщения трансферрина железом;
4. снижение концентрации ферритина;
5. повышение железосвязывающей способности сыворотки крови.
Железодефицитные анемии сопровождаются задержкой роста и развития (у детей), слабостью, снижением работоспособности, восприимчивостью к инфекциям.
Белки плазмы крови
Из 10 % сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится около 7 %. Плазма крови, лишенная фибриногена, называется сывороткой. Содержание белков в сыворотке крови в норме составляет 65–85 г/л.
Белки плазмы крови выполняют множество функций.
1. Транспортная (альбумины, трансферрин, транскортин и др.).
2. Защитная:
• белки системы свертывания крови способствуют сохранению постоянного количества крови в сосудистом русле при повреждениях;
• γ-глобулины обеспечивают иммунную защиту;
• белки системы комплемента.
3. Поддержание онкотического (коллоидно-осмотического) давления крови (альбумины).
4. Регуляция кислотно-основного равновесия (белковая буферная система).
5. Белки плазмы крови являются резервом аминокислот для организма.
Характеристика белков сыворотки крови
Белки системы комплемента – к этой системе относятся 20 белков, циркулирующих в крови в форме неактивных предшественников. Их активация происходит под действием специфических веществ, обладающих протеолитической активностью. Продукты протеолиза обладают высокой биологической активностью.
Биороль белков системы комплемента:
1. защитная функция, обеспечивают лизис бактериальных клеток;
2. регуляция проницаемости и тонуса сосудов;
3. обеспечивают хемотаксис клеток;
4. обеспечивают взаимодействие между клетками (реакции агрегации тромбоцитов).
Существует два пути активации белков системы комплемента:
1. классический – инициируется иммуноглобулинами и их комплексами с антигенами;
2. альтернативный – инициируется микробными полисахаридами и липополисахаридами бактериальных клеток.
Белки кининовой системы – кинины, биологически активные пептиды, сходные по происхождению, строению и биологическим свойствам. К ним относятся брадикинин и каллидин. Кинины образуются в тканях и в крови из неактивных белков-предшественников кининогенов, которые синтезируются в печени. Кининогены подвергаются ферментативному расщеплению под действием калликреинов, которые имеются в плазме, клетках крови и во многих органах. Тканевые калликреины освобождают из кининогенов каллидин (10 аминокислотных остатков), а плазменные калликреины – брадикинин (9 аминокислотных остатков).
