Миооглобин

Миоглобин (Mb) – мономерный белок, содержится в красных мышцах.

Участвует в создании запасов О2.

Содержит белковую часть – апопротеин апоMb и небелковую – гем. Апо Mb состоит из153 остатков аминокислот.

Вторичная структура образована 8 α-спиралями (содержащих от 7 до 23 остатков аминокислот) и обозначаемыми латинскими буквами от A до Н.

Основная функция гемоглобина - транспорт О2 из легких в ткани.

В отличие от мономерного миоглобина, имеющего очень высокое сродство к О2 и выполняющего функцию запасания кислорода в красных мышцах, олигомерная структура гемоглобина обеспечивает:

1.Быстрое насыщение Нb кислородам легких;

2.Способность Нb отдавать кислород в тканях при относительно высоком парциальном давлении О2 (20-40 мм рт.ст.);

3.Возможность регуляции сродства Нb к О2.

Кооперативные изменения конформации протомеров гемоглобина ускоряют связывание О2 в легких и отдачу его в ткани.

молекула О2 присоединяется к Нb в 300 раз легче, чем первая.

В тканях каждая следующая молекула О2 отщепляется легче, чем предыдущая, также за счет кооперативных изменений конформаци протомеров.

СО2 и Н+, образующиеся при катаболизме органических веществ, уменьшают сродство гемоглобина к О2 пропорционально их концентрации.

СО2 образующийся в процессах катаболизма в клетках тканей органов диффузией попадает в кровь и в эритроциты, где под действием фермента карбоангидразы превращается в угольную кислоту. Эта слаба кислота диссоциирует на протон и бикарбонат ион:

СО2 + Н2О → Н2СО3 → Н + + НСО3-

Н+ присоединяются к свободным радикалам остатков аминокислоты гистидин и снижают сродство оксиНb к О2 . И О2 поступает в ткани, а оксиНb превращается в дезоксиНb .

Увеличение количества освобожденного кислорода в зависимости от увеличения концентрации Н+ в эритроцитах называется эффектом Бора

В легких высокое парциальное давление кислорода способствует его связыванию с дезоксиHb, что уменьшает сродство белка к Н+ Освободившиеся протоны под действием карбоангидразы взаимодействуют с бикарбонатами с образованием СО2 и Н2О.

Образовавшийся СО2 поступает в альвеолярное пространство и удаляется с выдыхаемым воздухом.

Таким образом, количество высвобождаемого гемоглобином кислорода в тканях регулируется продуктами катаболизма органических веществ:

чем интенсивнее распад веществ (например при физических нагрузках), тем больше кислорода получат ткани в результате уменьшения сродства Hb к О2.

Зависимость сродства Hb к О2 от концентрации СО2 и Н+ (эффект Бора)

А – влияние концентрации СО2 и Н+ на высвобождение О2 из комплекса с Hb (эффект Бора);

Б – оксигенирование дезоксигемоглобина в легких, образование и выделение СО2.

Нормальные формы гемоглобина

Существует несколько нормальных вариантов гемоглобина:

•HbР – примитивный гемоглобин, содержит 2ξ- и 2ε-цепи, встречается в эмбрионе между 7-12 неделями жизни,

•HbF – фетальный гемоглобин, содержит 2α- и 2γ-цепи, появляется через 12 недель внутриутробного развития и является основным после 3 месяцев,

•HbA – гемоглобин взрослых, доля составляет 98%, содержит 2α- и 2β- цепи, у плода появляется через 3 месяца жизни и к рождению составляет 80% всего гемоглобина,

•HbA2 – гемоглобин взрослых, доля составляет 2%, содержит 2α- и 2δ- цепи,

•HbO2 – оксигемоглобин, образуется при связывании кислорода в легких, в легочных венах его 94-98% от всего количества гемоглобина,

•HbCO2 – карбогемоглобин, образуется при связывании углекислого газа в тканях, в венозной крови составляет 15-20% от всего количества гемоглобина.

Патологические формы гемоглобина

•HbS – гемоглобин серповидно-клеточной анемии.

•MetHb – метгемоглобин, форма гемоглобина, включающая трехвалентный ион железа вместо двухвалентного. Такая форма обычно образуется спонтанно, в этом случае ферментативных мощностей клетки хватает на его восстановление. При использовании сульфаниламидов, употреблении нитрита натрия и нитратов пищевых продуктов, при недостаточности аскорбиновой кислоты ускоряется переход Fe2+ в Fe3+. Образующийся metHb не способен связывать кислород и возникает гипоксия тканей. Для восстановления ионов железа в клинике используют аскорбиновую кислоту и метиленовую синь.

•Hb-CO – карбоксигемоглобин, образуется при наличии СО (угарный газ) во

вдыхаемом воздухе. Он постоянно присутствует в крови в малых концентрациях, но его доля может колебаться от условий и образа жизни.

Угарный газ является активным ингибитором гем-содержащих ферментов, в частности, цитохромоксидазы, 4-го комплекса дыхательной цепи.

• HbA1С – гликозилированный гемоглобин. Концентрация его нарастает при хронической гипергликемии и является хорошим скрининговым

показателем уровня глюкозы крови за длительный период времени.

Обмен железа

Железо является необходимым биохимическим компонентом в ключевых процессах метаболизма, роста и пролиферации клеток. Исключительная роль железа определяется важными биологическими функциями белков, в состав которых входит этот металл. К наиболее известным железосодержащим белкам относятся

гемоглобин и миоглобин.

Помимо последних, железо находится в составе значительного количества ферментов, участвующих в процессах энергообразования (цитохромы), в биосинтезе ДНК и делении клеток, детоксикации продуктов эндогенного распада, ферментов нейтрализующих активные формы кислорода (пероксидазы, цитохромоксидазы, каталазы). В последние годы установлена роль железосодержащих белков (ферритин) в реализации клеточного иммунитета, регуляции кроветворения.

Вместе с тем железо может быть исключительно токсичным элементом, если присутствует в организме в повышенных концентрациях, превышающих емкость железосодержащих белков. Потенциальная токсичность свободного двухвалентного железа (Fе+2) объясняется его способностью запускать цепные свободно-радикальные реакции, приводящие к перекисному окислению липидов биологических мембран и токсическому повреждению белков и нуклеиновых кислот.

Общее количество железа в организме здорового человека составляет 3,5-5,0 г. Оно распределено следующим образом (табл.)