7 Вопрос Хромопротеиды и их физиологическая функция.
Окрашенные белки (гемоглобин) в эритроцитах (красные кровяные тельца). В организме человека 5-6 л крови, где ½ ~1/3 эритроциты, во взвешенном состоянии в плазме крови, которая ежедневно переносит 600 л кислорода.
Нормальные эритроциты двояковыпуклые, 6-9 мкм, без ядер, митохондрий. Образуется из клеток – предшественников ретикулоцитов в костном мозге, которые не самовоспроизводятся. Эритроциты живут 120 дней. Функция: перенос гемоглобина (содержание гемоглобина 34 %).
Гемоглобин в артериальной крови насыщен кислородом на 96 %, а в венозной на 64 %. Гемоглобин – сложный белок. Белковая часть – глобин, небелковая часть – гемм.
Глобин состоит из 4-х попарно одинаковых полипептидных цепей (α-2, β-2). Одна цепь из 146 β аминокислотных остатка, другая из 141 α.
Гемм– ароматическая плоская структура, содержащаяFe, который связан 6 координационными связями с одной стороны с глобином, с другой с атомами азота пирральных колец гемма, 1-с атомом азота гистидина, 1 – с молекулой кислорода.
Оксигемоглобин = гемоглобин + О2. Координационная связь с кислородом, валентность железа не меняется (II). Неустойчив. Эта связь образуется в результате повышения парциального давления кислорода в легких. При этом меняется трепичная структура глобина. Он становится удобным для удержания кислорода:
Гемоглобин – переносчик протонов и углекислого газа. В котором в 19 г обнаружено: на связывание кислорода с гемоглобином влияет рН среды и концентрация CO2. Присоединение СО2 и Н+ к Hb снижает его способность связывать кислород. В периферических тканях с понижением рН и повышением концентрации СО2, сродство Hb к О2 падает по мере связывания СО2 и протонов. В легочных капиллярах выделяется СО2 и повышается рН среды в крови, следовательно повышается сродство Hb к О2 (эффект Бора).
Протоны присоединяются к радикалам гистидина в 146 положении β-цепи и к другим гистидинам в α-цепи. СО2присоединяется к кольцевой α-аминогруппе каждой полипептидной цепи.Hbможет связывать малые молекулыCNиCO. С оксидом углерода (II) связывается легче чем с кислородом и образуется карбоксигемоглобин. При действии некоторых отравляющих окислителей ( переводомFe2+→Fe3+) происходит окислениеHbв метгемоглобин. Цвет крови изменяется в коричневый, он не переносит кислород, при его повышении наблюдается одышка, легкая утомляемость, резкая головная боль, рвота, потеря сознания, увеличивается печень, серо-синяя окраска слизистых и кожи. Окислители: нитросоединения, органические нитросоединения, аминосоединения (анилин, аминофенолы, аминогидрозин и их производные: вакса, краски), хлораты, нафталин, феноны. Окислительно-восстановительные краски: метиленовый, синий. Лекарства: новокаин, аспирин, барбитураты.
Лечение.Введение антидотов – восстановителей: глюкоза, сульгидрильные соединения (β – меркаптоэтилаланин, кислородная компрессия (кислородная подушка)).
Это может быть наследственным заболеванием. Происходит если в одной из α цепей глобина в 58 положении вместо гистидина тирозин. Тирозин способствует образованию ковалентной связи вместо координатной и фиксируется степень окисления Fe3+.
У людей ~150 видов мутантных гемоглобинов. Аномалия встречается у 1 из 10000 человек. Выясняется это методом ферментов. У нормальных Hbизменяется после гидролиза 26 разных фрагментов, которые на хроматограмме и электрофонограмме находятся на своем месте, если нет – аномалия.
В начале 20 века изучена серповидноклеточная анемия (аномалия Hb). Это наследственное заболевание, связанное с генетической аномалией. Под влиянием физических нагрузок возникает одышка, таксикардия, .. в сердце. Содержание Hb в крови уменьшается. Возникают попутные заболевания (почки, сердце, печень). Эритроциты в форме серпов. Они становятся ломкими и быстро выходят из строя, забивают капилляры. Передается детям. Если болеет лишь 1 из родителей, ребенок – носитель (1%), а если гомозиготные, то 50 % эритроцитов. У африканцев 20 % - носители.
Эндемическое заболевания африканцев – малярия, удобные для вируса лишь круглые => основное население вымерло. 8 % негритянского населения – носители гена. В β – цепи в 6 положение вместо глутаминовой кислоты (полярная группа) находится валин (неполярная группа). Валин – липкий участок, к которому присоединяются другие липкие участки → деформирование эритроцитов. За функцию белка не отвечают.