Гемоглобиннің синтезі

Ф КГМУ 4/3-04/03

ИП №6 от 14 июня 2007 г.

Арағанды мемлекеттік медицина университеті

Биологиялық химия кафедрасы

ДӘРІС 12 (Кредит 3 –жалпы шолу)

 

Тақырыбы: «Хромопротеидтер алмасуы»

 

 

Пән Биологиялық химия

Мамандығы – 051301 – Жалпы медицина

Курс II

Уақыты (ұзақтығы) 50 минут

 

 

Арағанды 2015 ж.

 

 

Кафедра отырысында талқыланып және бекітілді

Хаттама №_____ "____"__________2015 ж.

Кафедра меңгерушісі, профессор ______________ Л.Е. Муравлева

 

 

Тақырыбы: Хромопротеидтер алмасуы

Мақсаты: Темір алмасуымен таныстыру

Дәрістің жоспары:

1. Темір тасымалдануы.
2. Гем синтезі.

Темір алмасуы

Темірқұрамды протеиндердің биосинтезі үшін қажетті темірдің шығу көзі тағам өнімдері болып табылады. Бірақ, тағам темірінің 10%-ға жуығы ғана сіңіріледі. Бауыр мен көкбауыр жасушаларында эритроциттердің тұрақты ыдырауын кезінде босатылатын темір, қайтадан, темірқұрамды протеиндердің синтезі үшін пайдаланылады. Асқазандағы қышқылдық орта және тағам құрамындағы аскорбин қышқылы темірдің тағамдық органикалық заттармен тұздарынан көп мөлшерде босатылуын қамтамассыз етеді және сіңірілуін жақсартады.

Темірдің энтероциттерден қанға түсуі олардағы синтезделетін апоферритин протеинінің синтезделу жылдамдығына тәуелді болады. Апоферритин ішектің шырышты жасушаларында темірді өзіне байланыстырады да ферритинге айналады. Ол энтероциттерде қалады. Бұл жағдай темірдің ішек жасушаларынан қан капиллярларына түсуін төмендетеді. Ағзада темір қажеттілігі аз болғанда апоферритин синтезінің жылдамдығы жоғарлайды. Ішектің шырышты жасушаларының солуы (слущивание) кезінде ағза артық темірден босатылады. Ағзада темірдің жетіспеушілігі кезінде апоферритин энтероциттерде мүлдеге жуық синтезделмейді.

Қан ферменті ферроксидаза (церулоплазмин) темірді тотықтырады, ол қандағы гликопроетин трансферринмен байланысады және қан құрамында тасымалданады.

Трансферрин арнайы рецепторлармен байланысып қаннан жасушаға түседі. Трансферрин рецепторларының мөлшері жасушадағы темір мөлшеріне тәуелді және протеин-рецептордың генінің транскрипциясы деңгейінде реттеледі. Жасушадағы темір мөлшерінің азаюы кезінде рецепторлардың синтезделу жылдамдығы жоғарлайды және керісінше.

Ферритин протеині бауырда, көкбауырда, жілік майында темір депосы ролін атқарады.

Темірдің артық мөлшері бауыр және басқа да ұлпаларда гемосидерин грануласы құрамында аккумуляциаланады. Гемосидерин – бұл протеиннен, полисахаридтен және Ғе²⁺ -ден тұратын комплекс, суда нашар ериді және құрамында 3%-ға дейін темір болады.

Бауыр мен көкбауырдың ретикуло-эндотелиоциттеріндегі гемосидерин гранулаларының жинақталуы бұл мүшелердің қызметі бұзылуына (гемохроматоз) әкелуі мүмкін.

Темірдің жеткіліксіз түсуі немесе жұмсалуының бұзылысы кезінде теміржетіспеушілік анемия дамиды.

 

Медициналық маңызы

Гемоглобиннің қалыпты мөлшерінің мәндері: - ерлерде 130 - 160 г/л; - әйелдерде 120 – 140 г/л.

Гемоглобиннің концентрациясының жоғарлауы: полицитемия, дегитратация кезіндегі гемоконцентрация, күюде, ішек қаталауында, қатты құсуда; өте биікте болғанда, шамадан тыс физикалық жүктемеде немесе қоздырылғанда; жүрек-қантамырлары патологиясында, негізінен туабіткен; кейбір өкпе ауруларында, мет- және сульфогемоглобин түзілуін дамытатын нитрит, сульфониламидтердің созылмалы химиялық әсерінде болады. Гемоглобин концентрациясының жоғары болуы да - анемия.

Гемоглобиннің синтезі

Гемоглобин биосинтезінің 85%-ға жуығы жілік майында өтеді және тек аздаған бөлігі ғана – бауырда өтеді. Гем синтезіне митохондрия да, цитоплазма да қатысады.гем және глобин жеке синтезделеді.тек сонан кейін ғана олар өзара байланысып гемоглобиннің үшінші және төртінші реттік құрылымдары түзіледі.

Бастапқыда, митохондрияда пирролдық сақиналардың синтезі басталады. Сукцинил-СоА глицинмен конденсацияланып және ары қарай ол декарбоксилденіп δ-аминолевулинат (δ-аминолевулин қышқылы) (ALA) түзіледі. Бұл стадияға қатысатын фермент δ-аминолевулинатсинтаза барлық синтез жолының негізгі ферменті болып табылады және оның жылдамдығы барлық синтездің негізгі айқындаушысы.

 

 

δ-Аминолевулинатсинтазаның коферменті пиридоксальфосфат (В₆ –витамині туындысы) болып табылады. Фермент гемнің артық мөлшері арқылы кері теріс байланыс принципі бойынша ингибирленеді.

 

 

δ-Аминолевулинат синтезделген соң митохондриядан цитоплазмаға шығарылады және екі молекуласы конденсацияланып порфобилиногенге (құрамында пирролдық сақинасы бар болады) айналады. Порфобилиногенсинтаза қорғасын ионы арқылы ингибирленеді. Сондықтан, қорғасынмен жедел уланған кезде қанда және несепте δ-аминолевулинаттың жоғары концентрациясы анықталады. Порфобилиногенсинтаза да гемнің артық мөлшерінен ингибирленеді.

Ары қарайғы стадияларда порфиринге тән тетрапирролдық құрылым қалыптасады. Порфобилиногеннің 4 молекуласы байланысуы NН₂ –топты бөлінуі және уропорфириноген ІІІ түзілуіне әкеледі. Бұл реакция гидроксиметилбилансинтаза ферментімен катализденеді. Бұл аралық өнім түзілуі үшін екінші фермент уропорфириноген ІІІ-синтаза қажет. Бұл ферменттің болмауы «бұрыс» изомер – уропорфириноген І түзілуіне әкеледі.

Уропорфириноген ІІІ -тің тетрапирролдық құрылымы гемдегі құрылысынан айырмашылықта болады. Мысалы, орталығында темір ионы жоқ және сақинада 11 қосбайланысорнына 8 қосбайланыс қана болады. Сақинада тек бүйірлік зарядталған тізбектер R ғана (4 ацетаттық және 4 пропионаттық қалдықтар) болады. Протеиннің құрамындағы гем тобы полярсыз қоршауда қызмет атқарады. Алғашқыда 4 ацетаттық қалдық (R₁) метилдік топ түзіп декарбоксилденеді. Нәтижесінде түзілген копропорфириноген ІІІ қайтадан митохондрияға түседі. Ары қарайғы реакциялар митохондрияда шоғырланған ферменттер арқылы катализденеді. Фермент оксидазалардың әсерінен екі пропионаттық топтар (R₂) винилдік қалдықтарға айналады. Бүйір тізбектерінің түрленуі протопорфириноген ІХ түзілуімен аяқталады.

Ары қарай молекула тотығу нәтижесінде π-электрондық қосарланған қалыпқа ауысады. Сондықтан, гем өзіне тән қызыл түсте болады. бұл жағдайда 6 тотықсыздандырғыш эквиваленттер жұмсалады. Соңында арнайы фермент феррохелатаза арқылы молекулаға темірдің екі валентті ионы қосылады. Осындай жолмен түзілген гем немесе Ғе-протопорфирин ІХ протеин құрамына қосылып гемопротеин (гемоглобин, миоглобин) түзіледі. Олардағы гем сақинасы ковалентсіз байланысқан, ал цитохром С –да ковалентті байланысқан болады.

 

 

Гем синтезіне қажетті темірдің шығу көзі – ферритин протеині. Ағзада ферритин комплексі түрінде темірдің резерві (деполануы) сақталады.

 

 

Бақылау сұрақтары:

1. Темір алмасуының маңызы неде.

2. Гемнің гемоглобин синтезі үшін маңызы.

 

Көрнектілік құрал:

Анимациялар

Әдебиет:

Е. С. Северин баспасы, Биохимия: оқулық; қазақ тіл. аударған және жауапты ред. А. Ж. Сейтембетова, 2014, ГЭОТАР-Медиа. - 752 б.

Әбдірақов Б.Қ. Биохимия: оқу құралы, 2014, Эверо. - 98 б

Сеитов З.С.,Биохимия: Оқулық / З. С. Сеитов. - Алматы: Эверо, 2012. - 570 б