Характеристика мембран эритроцитов.
Мембрана Э состоит из следующих слоев:
- наружный слой- гликопротеидов
-средний двойной фосфолипиный слой
- внутренний слой представлен белками. Т.е. всего 4 слоя.
Распределение основных компонентов мембраны Э следующее: - белок-49%; липиды-44%; углеводы-1%.
Фосфолипидный состав представлен: фосфоглицеридами - 60%,; на долю фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина сфингомиелина приходится 15% холестерина-25%; гликолипидов-5-10%; фосфатидилсерина- 7%.
ФЛ расположены в мембране ассиметрично, неравномерно: 2/3 фосфатидилэтаноламинов находится на наружной поверхности мембраны, 80-85% сфингомиелинов также на наружной певерхности а 80-90% фосф.серина на внутренней поверхности мембраны. Мембрана Э содержит большой спектр белков: интегральные белки( осуществляют транспортную функцию); структурные белки( анкерин, спектрин). Структурные белки, находящиеся в контакте сметаболическими путями наз-ся метаболонами. К системе структурных белков относят натрий- калий- АТФ-азу( работает как осмометр,т.к. за счет белков образуются поры для транспорта воды).
Гликофорин входит в состав некоторых ферментов гликолиза,и его высокая эффективность структурно и функционально связана с гликолизом. Гликопротеиды несут детерминанты Э, и определяют их видовую специфичность.
Минеральный состав эритроцитов
Основной элемент внутри Э это калий -[К+]. Его концентрация равна 80-100 ммоль/л: а плазме-4 ммоль/л. Это градиент порядка 20 раз. Любое увеличение [К+ ] в плазме ведет к снижению этого градиента, снижению мембранного потенциала, и нарушению мембранного транспорта.
Натрия в эритроците-10-15 ммоль/л; в плазме 140-15- моль/л. Градиент порядка 15 раз. При снижении [Na+] вплазме снижается и этот градиент, снижается МП, и также нарушается мембранный транспорт. Поэтому и почки, должны поддерживать систему электролитного баланса на должном уровне. Кроме натрия и калия в Э есть:
[ Са++] = 10-5-10-6 ммоль/л; [ Мg++] -2.4-2.8 ммоль/л; [ Fe++ ] = 18.5 ммоль/л;
[ Сl- ] = 40-50 ммоль/л.
Строение гемоглобина.
Hb относится к группе хромопротеидов ( гемопротеидов). В эту же группу входит и миоглобин, хлорофиллсодержащие белки и ферменты( вся цитохромная система, каталаза, перосидаза) Все они содержат структурно-сходные Fe или Mg порфирины, но разные по составу и структуре белки, и поэтому имеют разные биологические функции. Hb в качестве белкового компонента содержит глобин, а небелкового- гем. Видовые различия обусловлены глобином., в то же время гем одинаков у всех видов Hb.
Гем- сложное соединение с чередование двойных и и одинарных связей, исключительно устойчивое соединение, высоко фоточувствительно, принимает участие в фотосинтезе, обладает способностью регулировать О/В, способен катализировать Н2О2, при обработки ран ( при реакции происходит выделение атомарного кислорода.) В основе структуры гема лежит порфириновое кольцо, являющегося в свою очередь производным тетрапирольного соединения- порфирина.
В молекуле гема порфирин представлен в виде протопорфирина IX, содержащего 4 метильные, 2 винильные и 2 остатка пропионовой кислоты, протопорфирины присоединяют Fе, превращаясь в гем. Железо связано с 2-мя остатками азота- ковалентными связями, а с -2мя другими- координационными. Белковая часть Г зависит от разновидности гемоглобина. В HbА1-( гемоглобин взрослых) содержатся 4 ПП цепи, каждая из которых опутывает 1 молекулу гема, вместе они составляют- глобин. « цепи-альфа содержат по 141 аминокислоте, и 2 бета- цепи по 146 ам.о.Вся молекула содержит 574 а/к. Продолжительность жиз Э определяется продолжительностью жизни Hb ( 110-125).дней.
На протяжении жизни происходит генетически детерминированное изменение структуры Hb.
Наличие ß- субъединицы создает большое сродство Hb к О2. В организме человека образуется 3 разновидности Hb.. гемоглобин взрослых- HbА1( см выше).
HbР- примитивный- содержит 2альфа и 2έ цепи.; Hb- фетальный- содержит 2 альфа и 2 γ цепи. Два последних вида обладают высоким сродствомк О2, благодаря чему плод
( Fetus)н испытывает недостатка О2, хотя и находится в анаэробных условиях. Кровь новорожденного содержит до 80% HbF, но к 1 году жизни почти целиком заменяется на HbA. В крови взрослого человека HbF составляет 1.5%.
В крови человека выявлено более 150 различных типов мутантных Hb,Появляются они вследствие мутации генов, и отличаются: по форме, величине заряда, хим.составу, электрофоретической подвижности.Эти изменения передаются по наследству, и чаще всего яв-ся результатом мутации единственного триплета,приводящей к замене какой-то одной аминокислоте на другую, чаще кислой на основную. Замена происходит либо в обеих цепях, либо в одной.
Различают следующие основные виды аномальных Hb
HbS. Встречается у больных серповидно- клеточной анемией. Причиной дефекта яв-ся замена ГЛУ на ВАЛ в 6 положении ß- цепи. Происходит замена гидрофильного соединения на гидрофобное. Все остальные компоненты как в HbА1.Серповидноклеточная анемия отмечается при низком рО2 ( при плавании, подъеме в горы, беге.).
HbC – 2 альфа и 2 бета цепи, но в 6 положении ГЛУ заменяется на ЛИЗ( СОО- -NH3 ), и это более легкая форма анемии.
HbH –все 4 ПП цепи представленны ß- цепями., идентичными по структуре HbA,
При угнетении синтеза бета или альфа- цепей возникают альфа-, или бета- талассемии.
Физиологическими производными Hb являются:
HbO2. Кислород присоединен за счет координационных связей железа, причем валентность последнего не изменяется. Это оксигенированный гемоглобин и он легко распадается.
HbCO. Карбоксигемоглобин- соединении СО с Г. Угарный газ блокирует Г , и он теряет способность связывать О2( реальная угроза смерти).
HbOH.- метгемоглобин- образуется под влиянием различных окислителей, которые окисляют Fe++ до Fe+++.
Миоглобин (М) в отличие от Hb яв-ся мономером, т.е. состоит из одной ПП цепи и одного гема. Он яв-ся эволюционным предшественником гемоглобина. Миоглобин (М) обладает большим сродством к О2, чем Hb, поэтому процент насыщения М кислородом выше. На этом основана способность МHb депонировать О2 в покоящейся мышце. МHb связывает до 14% поступившего О2.
Дыхательная функция крови
Функции переносчика кислорода в организме выполняет гемоглобин. Эту же функцию частично берет на себя и плазма, где кислород содержится в растворенном состоянии , но его очень мало ( 0.3%). Поэтому при расчете кислородной емкости крови этой величиной можно пренебречь. Каждый грамм Hb может связать 1.34 мл О2. Содержание гемоглобина в крови составляет 13-14 г га 100 мл. Следовательно при рО2 =80-96 мм.рт.ст, когда Hbна 96% насыщен кислородом, в крови содержится 19-20% О2 ( это артериальная кровь). В венозной крови рО2= 40мм.рт.ст. и в этих условиях Hb насыщен О2 лишь не 7072%, т.е содержание О2 в венозной рови не превышает 14%. От объема. Т.о. артериовенозная разница по кислороду будет равна примерно 6 об.%( но в разных органах разная): миокард-12 об %: созг-6: почки-1.5 об.%.
Зависимость мужду степенью насыщения HbО2 и рО2можно выразить в виде кривой насыщения HbО2, или кривой диссоциации окси Hb, которая имеет S- форму и характеризует сродство Hb к О2. При снижении содержания О2 в крови включается Шунт Раппопорта.
В качестве гетеротропных эффекторов гемоглобинов выступают СO2 и Н+-ионы и в особенности метаболит эритроцитов 2,3-дифосфоглицерат [ДФГ (BPG)]. ДФГ синтезируется из 1,3-дифосфоглицерата (1), промежуточного продукта гликолиза ДФГ может снова участвовать в гликолизе, превращаясь в 2-фосфоглицерат, при этом напрасно пропадает АТФ. ДФГ избирательно связывается с дезокси-Hb и увеличивает вследствие этого его равновесную долю в паре Hb/дезокси-Hb. Результатом является повышенное высвобождение O2 при постоянстве рO2. На диаграмме это соответствует смещению кривой насыщения вправо (2, кривая 3). Аналогично ДФГ действуют CO2 и H+-ионы. Такое влияние на положение кривой долгое время было известно под названием эффект Бора. Действия СO2 и ДФГ являются аддитивными. В присутствии обоих эффекторов кривая насыщения изолированного Hb похожа на кривую, полученную для нативной крови (2, кривая 4).
