4 Глобулы плотно соединяются и образуют четвертичную структуру молекулы. Между одноименными субъединицами связь ионная, между разноименными субъединицами – гидрофобная.

Гемнаходится в особых гидрофобных карманах, образованных петлями полипептидных цепей. Гидрофобной частью погружен в карман, а гидрофильная наружу.

Производные гемоглобина: гемоглобин не связанный с кислородом называется дезоксигемоглобин или восстановленный гемоглобин (Fe³⁺), в присутствии кислорода одна из связей с гистидином разрывается и к ней присоединяется молекула кислорода, образуется оксигемоглобин (Fe²⁺) – это не истинное окисление, т.к. валентность железа не изменяется (это процесс называется оксигенация. Вместо кислорода к железу может присоединиться СО и такие производное называется карбоксигемоглобин (Fе²⁺). Но срадство гемоглобина к СО в 300 раз больше, чем к кислороду. К гемоглобину сможет присоединится СО2 и такие производное называется карбгемоглобин. Присоединение СО2 происходит не к железу, а остаткам лизина в глобине (Fе²⁺).

При действии сильных окислителей (К3Fe(CN)6, мителеновая синь) происходит окисление Fe²⁺ в Fe³⁺ и образуется производное метгемоглобин. Он не может присоединить кислород.

Гетерогенность гемоглобина: существует три вида:

1. эмбриональная,

2. связанная с наличием минорных компонентов.

3. генетическая.

1. эмбриональная гетерогенность: в крови эмбриона и плода имеется разный гемоглобин. В первой недели развития у эмбриона синтезируется гемоглобин Р. Приметивный, состоит из 4-ех цепей (ξξξξ эпсилон), называется говер I, когда эмбрион достигает 2,5 месяцев 2ξ цепи заменяется на α-цепи (ααξξ) говер II. В 3 месяца ξ-цепи заменяются на γ-цепи и образуется гемоглобин f – fetal – плодный (ααγγ).

γ-цепи отличаются от β-цепей 37 остаткамиаминокислот, но гемоглобин f имеет очень большое сродство к кислороду и поэтому он может забирать кислород из крови матери.

К моменту рождения у ребенка 70% составляет гемоглобин f, а 30% - гемоглобин А – adult – взрослый.

2. связанная с наличием минорных компонентов: 95-96% в крови составляет гемоглобин А, кроме него имеются минорные гемоглобины (гемоглобин А2 – 2,5% (ααδδ), его роль не известна, δ-цепи отличаются 10 аминокислотами.

3. генетическая: связана с точечными мутациями в генах ДНК ответственных за синтез α, β, δ, γ цепи гемоглобина. Известно около 300 вариантов гемоглобина человека. Изменение аминокислотного состава приводит к изменению физико-химических свойств (растворимости, сродство к кислороду).

Такие гемоглобины называются анамальными и наиболее изучены из них гемоглобин S. У этого гемоглобина в β-цепях остаток глу в 6-ом положении замещен на остаток Валина. При деоксигенации такой гемоглобин выпадает в виде кристаллов в эритроцитах.

Эритроцит изменяет форму на форму серпа. Такой эритроцит застревает в капиллярах и погибает. Развивается серповидноклеточная анемия.

Гемоглобин S широко распространен у африканского населения.

Синтез гемоглобина: синтез белковой части идет в рибосомах, синтез происходит в печени, селезенке и костном мозге.

Синтез гемма осуществляется из глицина и сукцинилкофермента А в митохондриях.

δ-аминолевулиновая кислота

Две молекулы левулиновой кислоты соединяются ферментом порфобилиногенсинтаза и образуется порфобилиноген, 4 порфобилиногена образуют протопорферин.

Распад гемоглобина: продолжительность жизни эритроцитов 120 дней. Их распад происходит в печени, селезенке и красном костном мозге. При этом освобождается гемоглобин, который должен разрушаться в этих органах.

Гемоглобин

↓ оксидаза .

ведроглобин

↓ → Fe, глобин .

биливердин

↓ +2Н

билирубин (свободный непрямой) моно и ди пирролы

↓

печень

билирубин

↓ + УДФ-глюкуронат мезобилиноген.

диглюкуронид

билирубина

(связанняй, прямой)

Тонкий

кишечник

глюкуроновая кислота ← ↓ +2Н .

мезобилирубин

↓ +2Н v.porta

мезобилиноген ––––––––––––––––

(уробилиноген)

↓

Толстый кишечник

стеркобилиноген

↓ + О2

стеркобилин → почки

↓

стеркобилиноген (моча)

1. распад начинается с разрыва метилового мостика между первым и вторым пирольными кольцами ферментом оксидазой с образованием пигмента зеленого цвета (вердоглобин).

2. от вердоглобина отщепляется железо и глобин и образуется биливердин. Железо транспортируется в депо, а глобин распадается.

3. в биливердине происходит восстановление метилового мостика между третим и четвертым пирольными кольцами и образуется билирубин. Этот билирубин называется свободным и он не растворим в воде и поэтому не дает реакцию с деазореактивом Эрлиха (реакция Ван-ден-Берга). Эта реакция идет после прибавления спирта и поэтому называется непрямая. Это билирубин адсорбируется на альбуминах плазмы крови и они доставляют его в печень.

4. в печени билирубин связывается с УДФ-глюкуроновой кислотой (после отщепления от альбумина), образуется диглюкуронид билирубина, который хорошо растворим в воде и дает прямую реакцию Ван-ден-Берга, поэтому этито билирубин называется связанный, прямой, т.к. деглюкуронидбилирубин хорошо растворим в воде он с желчью из печени поступает в тонкий кишечник.

5. здесь от билирубина отщепляется глюкуроновая кислота и происходит восстановление метилового мостика между первым и четвертым и вторым и третьим кольцами и образуется мезобилирубин.

6. в мезобилирубине происходит восстановление венильных радикалов и образуется мезобилиноген. Мезобилиноген называют иногда уробилиноген. Часть мезобилиногена по системе v/ porta всасывается из кишечника и переносится в печень, где распадается на моно и ди пирролы. Большая часть мезобилиногена поступает в толстый кишечник и восстанавливается в стеркобилиноген (двойные связи в кольцах). Основная часть стеркобилиногена выводится с содержимым кишечника, окисляется кислородом воздуха в стеркобилин. Он обуславливает окраску содержимого кишечника. Небольшая часть стеркобилдиногена всасывается и по геморроидальным венам доставляется в почки и выводится с мочой (окрашивает мочу).

Определение прямого и непрямого билирубина в крови имеет важное значение в диагностике заболеваний печени – желтуха.

Различают три вида желтух:

1. гемолитическая в следствии усиленного гемолиза эритроцитов в крови содержится большое количество непрямого билирубина. Печень усиленно его перерабатывает и с мочой выводится повышенное количество стеркобилиногена, а с калом – стеркобилин (это надпочечная желтуха).

2. паренхиматозная – инфекционный гепатит, печеночная желтуха. В печени вирусом повреждены гепатоциты и поэтому происходит соединение кровеносной системы с системой желчных капилляров. Поэтому в кровь поступают желчные пигменты и повышается содержание прямого билирубина, т.к. гепатоциты повреждены, онине успевают конъюгировать свободный билирубин с глюкуроновой кислотой ион потупает в кровь. Вмочу фильтруется растворимый в воде прямой билирубин и мезобилиноген, поэтому моча интенсивно окрашена (цвет пива). Т.к. в кишечник из печени поступает мало пигментов кал слабо окрашен или белый.

3. обтурационная: закупорка желчного протока камнем (или рак панкреас). Нарушается выведение желчи из желчного пузыря и печени. В кровь поступает прямой билирубин и не прямой билирубин, т.к. в следствии застоя желчив печени нарушается коньюгирование непрямого билирубина. Прямой билирубин фильтруется в мочу и она сильно окрашена. В укишечник не поступает пигмент – ахолия и кал белого цвета. Это подпеченочная желтуха (тоже появляется моча цвета пива).

Общего билирубина 8,55 – 20,5 мкмоль/л.

	гемолитическая	паренхиматозная	Обтурационная
кровь	Увеличение непрямого билирубина	Увеличение прямого билирубина, увеличение непрямого билирубина, мезобилиноген	Увеличение прямого билирубина, увеличение не прямого билирубина
моча	Увеличение стеркобилиногена	Увеличение билирубина, мезобилиногена	Увеличение прямого билирубина
кал	Увеличение стеркобилина	Уменьшение стеркобилина, уменьшение стеркобилиногена	Ахолия, уменьшение стеркобилиногена

Обмен железа: всего в организме взрослого человека содержится от 3-5г железа, в основном все связано с белками. эти железо содержашие белки делят на 2 группы:

1. гемосодержащий – гемоглобин, миоглобин, цитохромы, каталаза, пероксидаза.

2. не содержащие гемма – трансферрин, ферритин, железосерные белки.

Основное количество железасодержится в гемоглобине (1,5-3г) и 1-1,5 г в ферритине. С пищей к нам поступает трех валентное железо, а всасывается двух валентное железо. В желудке в кислой среде происходит восстановление железа с помощью витамина С или SH-группы. Всасывание двухвалентного железа происходит в двенадцатиперстной кишке в клетках слизистой. Здесь имеется белок похожий на трансферрин крови. Он присоединяет два атома железа и передает трансферрину плазмы крови. Трансферрин плазмы крови синтезируется в печени.

Молекулярная масса около 86000. связывает 2 атома трехвалентного железа и и транспортирует их их к органам где железо депонируется, т.е. в печень. Селезенку и красный костный мозг.

В этих тканях трансферрин отдает железо белку ферритину. Белковая часть его называется аппоферритин. Ферритин – крупный белок с молекулярной массой 450000. состоит из протомеров, которые образуют шар. В полость шара ведут 6 каналов. По которым атомы железа проходят внутрь и откладывается там от 2500 до 45000 атомов железа. Поэтому белок и эти органы имеют ржаво-красный цвет. При передаче атомов железа с белка на белок каждый раз происходит восстановление трехвалентного железа в двухвалентное для его освобождения. Выделяется железо с содержимым кишечника (с желчью через печень приблизительно 1 мг в сутки). При распаде гемоглобина и других белков железо не выводится, а связывается с белками плазмы крови гаптоглобинами и снова депонируются в ферритине, в печени, селезенке, костном мозге. Железо поступает в организм с яблоками, печенью, гречкой, фасолью.

Смуточная потребность: 1 мг. Но чтобы он 1 мг всасался нужно поступление 13-15 мг.

Обмен меди: всего в организме взрослого человека содержится приблизительно 100 мг меди.

Суточная потребность: 2 мг содержится в печни, мясе, овощах, орехах, морских продуктах.

Обычно поступает достаточное количество меди всасывается в тонком кишечнике. Ворганизме содержится во всех органах и в основном связано с белками: гемокупренил содержится в эритроцитах, гепатокупренил содержится в печени (депонирукет медь).

Транспорт в крови осуществляется белком церрулоплазмином.

Биологическая роль:

1. активатор ферментов.

2. составная часть ферментов: цитохром оксидаза, тирозиназа, лизилоксидаза, т.е. в окислительных ферментах.

3. содержится в пигментированных волосах и коже.

Обмен цинка: в организме здорового человека содержится около 0,5 г. Содержится во всех органах, особенно много в гипофизе, панкреас, печени, мужчких половых железах, мышечной ткани.

Транспортируется глобулинами плазмы крови (с α1 связан прочно. А с β не прояно).

Суточная потребность: у взрослого 12-16 мг, у детей 4-6 мг.

Роль: является актватором ферментов и входит в состав карбоангидразы, карбоксипептидазы, глютамат ДГ, инсулин.

Выделяется через кишечник и в небольшом количестве с мочой.

Обмен воды: вода самое распростаненное соединение в организмах. Выделяют ряд важных функций благодаря ее физико-химическим свойствам: (большая теплопроводность, большая удельная теплоемкость, большая теплота испарения, большое поверхностное натяжение).

Молекула воды представляет собой диполь, у которой положительный и отрицательный заряд в пространстве разделены, поэтому между ними могут возникать водородные связи. Эти связи слабые, но их много и поэтому вода является устойчивой жидкостью. t = ½ этих связей маленький очень = 1*10^-9 сек и поэтому вода подвижная жидкость. А не вязкая. На разрыв этих связей надо потратить большое количество энергии, поэтому у воды высокая температура кипения, большое поверхностное натяжение. Большая теплота испарения.

Функции воды:

1. вода растворитель кристаллических солей, органических веществ.

2. структурная: вода способствует образованию липидного бислоя мембран.

3. вода способствует созданию внутриклеточного давления и формы клеток.

4. терморегуляторная: вода поддерживает постоянную температуру тела благодаря большой удельной теплоемкости (в 4 раза больше, чем воздуха), теплота испарения воды предохраняет организм от перегревания, тюк. На испарения 1 мл воды с поверхности тела нудно 2,26 кДж. Вода имеет большую теплопроводность (в 2-4 раза больше, чем у других жидкостей)., поэтому не происходит местных перегревов тканей.

5. транспортная: благодаря большой текучести воды, поэтому в организме быстро перемешиваются разные вещества.

6. смачивающая: т.е. вода смачивает трущиеся поверхности и способствует их скольжению.

7. метаболическая: вода является средой, где происходят химические реакцтт и сама учасивует в реакциях гидролизаЮ, гидротации, дегидротации, реакциях синтеза, является конечным продуктов дыхательной цепи.

Классификация воды: всего в организме животных и человека вода составляет 65-70% от массы тела.

По локализации она делится на внутриклеточную. Внеклеточную. Внеклеточная вода делится на внутрисосудистую и интерстициальную.

Вода (65-70%

Внутриклеточная (45-50%) внеклеточная (20-25%)

внутрисосудистая (5-6%) интерстициальная жидкость

это плазма крови (15-20%)

межклеточная, лимфа,

спинномозговая жидкость,

жидкость суставов.

Кроме этого вода делится по подвижности в зависимости от способности перемещаться, на свободную и иммобилизированную (связанную). Свободная вода – это свободно перемещающаяся в организме (плазма крови, лимфа. Спинномозговая жидкость, пищеварительные соки. Моча, пот). Эта вода поддерживает гемостаз.

Иммибилизованная вода: не может свободно двигаться в организме, т.к. связана с молекулами полимеров (белки, гликонен, ДНК, РНК) или в мембранах – это гидротация.

Вода обеспечивает форму тканей (тургор).

Имеются возрастные различия в содержании воды: у детей воды больше. Это связано с гидратациооной способностью белков. 100 г белков могут связать 50 г воды. С возрастам такие способности уменьшаются и ткани сморщиваются.

Органное различие: разные ткани содержат разное количество воды:

Серое вещество мозга 84%

Почки 81%

Сердце 78%

Печень и мышцы 75%

Костная ткань 20-40%

Жировая ткань 25%

Половые различия: содержание воды у мужчина на 10 % больше, чем у женщин.

Суточная потребность: 2-2,5 л (40г на кг).

Выделение воды: ежедневно 1,5-2 л из них 0,5-1,5 л с мочой, приблизительно 0,4 л с воздухом, приблизительно 0,6 л с потом.

Поступившая в организм вода находится 9-10 суток.

Регуляция объема внеклеточной жидкости: объем внеклеточной жидкости зависит от осмотического давления и главным образом от содержание натрия хлорида в организме.

В регуляции обмена участвует:

1. вазопрессин: при повышении осмотического давления в крови более чем на 2% раздражаются осморецепторы в сосудах, импульсы с осморецепторов поступают в гипоталамус, где вырабатывается вазопрессин. Он поступает в заднюю долю гипофиза и секретируется в кровь. Мишенью для него является почечные канальцы. По аденилатциклазному механизму он вызывает фосфорелирование белков мембраны почечных канальцев и активацию гиалуронидазы. Увеличивается проницаемость мембран почечных канальцев и происходит реабсорбция воды. Объем увеличивается внеклеточной воды и снижается осмотическое давление, осморецепторы тормозятся.

2. минералькортикоиды, в основном альдостерон: секретируется в ответ на снижение концентрации натрия, хлора в крови, что вызывает снижение осмотического давления. Снижение обмена внеклеточной воды и следовательно снижение АД.

Снижение АД воспринимается клетками югстогломерулярного аппарата – это гладкомышечные клетки, которые окружают приносящую артериолу. Эти клетки являются анализаторами давления крови на стенку артериолы.

При уменьшении давления клетки ЮГА выделяют в кровь протолитический фермент ренин, который расщепляет белок ангиотензиноген (синтезируется в печени) от ангиотензиногена отщепляется с N-конца декапептид и образуется ангиотенин I. На него действует ангиотензин превращающийфермент, который с С-конца отщепляет две аминокислоты и образуется ангиотензин II – самое сильное сосудосуживающее редство в организме.

Ангиотензин II действует на гладкие мышцы сосудов. Они сокращаются, повышается АД и тормозятся клетки ЮГА.

Под действием фермента аминопептидазы с N-конца от ангиотензина II отщепляется 1 аминокислота и образуется ангиотензин III.

Ангиотензин II и IIIвырабатываются с соотношением 5:1.

Эти вещества действуют на рецепторы клубочковой зоны коры надпочечников, которая вырабатывает альдостерон. Он усиливает реабсорбцию натрия, хлора, HCO3^- и способствует выведению калия и протонов, увеличивается осмотическое давление.

Ангиотензин II стимулирует также секрецию вазопрессина, который задерживает воду. Увеличивается объем внеклеточной воды. Увеличение объема и осмотического давления тормозят клетки ЮГА.

Сам альдостерон так же тормозит клетки ЮГА.

Ангиотензин II и III разрушаются ангиотензиназой до аминокислот.

3. увеличение объема внеклеточной воды (плазма крови) раздражаются клетки предсердия, которые вырабатывают атриальный натрийуретический фактор – это пептид действующий по гуанилатциклазному механизму. В почечных канальцах тормозит реабсорбцию натрия, хлора и воды. Т.е. способтвует их выведению.

Минеральный обмен: это совокупность процессов всасывания, распределения, превращения и выведения веществ, которые в организме находятся в основном в форме неорганических соединений. К минеральным веществам относятся вода, разные катионы и анионы неорганических кислот.

76 из 106 элементов найдены в живых организмах, но содержаться в разных количествах.

Na,K,Ca,P,Mg,Cl,S – содержаться в больших количествах (макроэлементы) от 3 до 1200г (10^-2%) другие элементы Со, Мn,F,Br,Cu,J в меньших колочествах (от 10^-2 до 10^-3)и их называют микроэлементами.

Их функции:

1. структурная: построение костной ткани, образование комплексов металлов с макромолекулами.

2. Регуляция физико-химических процессов (создание осмотического давления во всех жидкостях, поддержание постоянства рН в крови и тканях).

3. Регуляция проницаемости мембран.

4. Участие в ферментативном катализе и регуляции активности ферментов.

5. Биоэлектрическая: образование разности потенциалов на клеточной мембране.

Таким образом, основное значение их кроме структурной функции заключается в регуляции физико-химических процессов.

Обмен кальция и фосфора: общее содержание кальция 1000-1200г.

Фосфора – 500-900г.

Содержание кальция в крови 2,05-2,8 ммоль/л.

Фосфора 0,8-2 ммоль/л

Суточная потребность: кальция для взрослого человека 800 мг, для детей, подростков, беременных женщин 1200мг, фосфора 1500 мг.

Источники: кальция – молочные продукты, орехи, зерна злаков, фасоль, горох, бобы, соя. Фосфора: молочные продукты, рыба.

Кальций в основном поступает в виде фосфорно-кислых солей и на всасывание кальция влияет: 1) соотношение кальция и фосфора в пище. Она болжна быть 1:2. такое соотношение есть в молоке.

2) наличие жирной пищи, т.к. кальций с жирными кислотами образует нерастворимые соли (кальциевое мыло).

Функция кальция: 1) формирование костного скелета.

2) регуляция активности ферментов.

3) участие в свертывании крови.

4) участие в мышечном сокращении.

5) регуляция проницаемости мембран.

6) посредник в действии гормонов на проницаемость в клетку.

7) стимуляция секреции экзокринных эндокринных желез.

8) Участие в контактном узнавании клеток.

Выведение кальция: через кишечник 500-800 мг, с мочой 100-300 мг.

Функция фосфора: 1) формирование костного скелета.

2) структурный компонент органических содинений ( нуклеиновыен кисолты, фосфолипиды, кофактор ферментов,

3) образование буферной системы)

4) участие в регуляции активности ферментов путем фосфорелирования – дефосфорелирования.

5) энергетическая – образование макроэргическх соединений.

Регуляция фосфорно-кальциевого обмена осуществляется 3 ферментами:

1 – паратгормон.

2 – кальцитонин.

3 – кальцитриол.

Обмен натрия и калия: общее содержание натрия в организме приблизительно 105 г, калия приблизительно 245 г.

Суточная потребность натрия 4,5-5 г, калия 2-6г.

Источники натрия – соль (8-10г).

Калия – картофель, помидоры, томатный сок, бананы, сухофрукты, лимоны.

Содержаниен атрия в крови 135-150 ммоль/л. Натрий – это катион внеклеточной жидкости, а калий внутриклеточный катион.

Депонируется натрий в коже, подкожной клетчатке, хрящах, калий в мышечной ткани.

Их функции:

1. электрическая активность клетки в результате разности концентрация натрия и калия по сторонам мембраны.

2. поддержание рН (бикарбонатно-фосфорная буфермена система).

3. создание осматического давления в клетках и внеклеток.

Обмен натрия, калия тесно связан с обменом воды, регулируется вазопрессином, альдостероном, натрийуретическим фактором.

Прри недостатке калия: отсутствие аппетита, мышечная слабость, дегенеративное изменение миокарда, нарушение функции почек.

Обмен магния: в организме человека приблизительно 25 г. Большая часть которого в костях.

Суточная потребность приблизитольно равна 700 мг (– 10 мг на кг массы тела).

Откладыватся в костной и мышечной ткани.

Его функции:

1 активатор ферментов, входит в АТФ-азу, входит в состав фосфотаз, холинэстеразы, активирует пируваткарбоксилазу, входит в состав хлорофилла. Парат гормон способствует поступлению магния в кость уменьшая его содержание в крови.

При длительном введении магния усиливается выведение кальция.