2. Строение гемоглобина а

Строение протомеров гемоглобина

Конформация отдельных протомеров гемоглобина удивительно напоминает конформацию миоглобина, несмотря на то, что в первичной структуре их полипептидных цепей идентичны только 24 аминокислотных остатка. Протомеры гемоглобина, так же как и апомиоглобин, состоят из 8 спиралей, свёрнутых в плотную глобулярную структуру, содержащую внутреннее гидрофобное ядро и «карман» для связывания гема. Соединение гема с глобином (белковой частью) аналогично таковому у миоглобина — гидрофобное окружение гема, за исключением 2 остатков Гис Е₇ и Гис F₈ (рис. 1-31). Однако тетрамерная структура гемоглобина представляет собой более сложный структурно-функциональный комплекс, чем миоглобин.

Роль гистидина E₇ в функционировании миоглобина и гемоглобина

Гем имеет высокое сродство к оксиду углерода (СО). В водной среде свободный от белковой части гем связывается с СО в 25 000 раз сильнее, чем О₂. Высокая степень сродства гема к СО по сравнению с О₂ объясняется разным пространственным расположением комплексов Fe²⁺ гема с СО и О₂ (рис. 1-31, А).

В комплексе Fe²⁺ гема с СО атомы Fe²⁺, углерода и кислорода расположены на одной прямой, а в комплексе Fe²⁺ гема с О₂ атомы железа и кислорода расположены под углом, что отражает их оптимальное пространственное расположение.

В миоглобине и гемоглобине над Fe²⁺ в области присоединения О₂ расположен Гис Е₇, нарушающий оптимальное расположение СО в центре связывания белков и ослабляющий его взаимодействие с гемом. Напротив, тот же Гис Е₇ создаёт оптимальные условия для связывания О

2 (рис. 1-31, Б). В результате сродство гема к СО в белках всего в 200 раз превышает его сродство к О₂.

Снижение сродства гемсодержащих белков к СО имеет важное биологическое значение. СО образуется в небольших количествах при катаболизме некоторых веществ, в частности

Рис. 1-31. Пространственное расположение СО и О₂, связанных со свободным гемом (А) и гемом в составе гемоглобина или миоглобина (Б).

гема. Этот эндогенно образующийся СО блокирует около 1% гемсодержащих белков. Если бы сродство тема к СО не уменьшалось под влиянием белкового окружения, эндогенный оксид углерода мог бы вызывать серьёзные отравления.

Четвертичная структура гемоглобина

Четыре полипептидные цепи, соединённые вместе, образуют почти правильную форму шара, где каждая ?-цепь контактирует с двумя ?-цепями (рис. 1-32).

Так как в области контакта между ?₁— и ?₁-, а также между ?₂— и ?₂-цепями находится много гидрофобных радикалов, то между этими полипептидными цепями формируется сильное соединение за счёт возникновения в первую очередь гидрофобных, а также ионных и водородных связей. В результате образуются димеры ?₁?₁, и ?₂?₂. Между этими димерами в тетрамерной молекуле гемоглобина возникают в основном полярные (ионные и водородные) связи, поэтому при изменении рН среды в кислую или щелочную сторону в первую очередь разрушаются связи между димерами. Кроме того, димеры способны легко перемещаться относительно друг друга.

Так как поверхность протомеров неровная, полипептидные цепи в центральной области не могут плотно прилегать друг к другу, в результате в центре формируется «центральная полость», проходящая сквозь всю молекулу гемоглобина.

Строение и функции гемоглобина

Гемограмма

Гемограмма (греч. haima кровь + gramma запись) – клинический анализ крови. Включает данные о количестве всех форменных элементов крови, их морфологических особенностях, СОЭ, содержании гемоглобина, цветном показателе, гематокритном числе, соотношении различных видов лейкоцитов и др.

Кровь для исследования берут через 1 ч после легкого завтраки из пальца (мочки уха или пятки у новорожденных и детей раннего возраста). Место прокола обрабатывают ватным тампоном, смоченным 70% этиловым спиртом. Прокол кожи проводят стандартным копьем-скарификатором разового пользования. Кровь должна вытекать свободно. Можно использовать кровь, взятую из вены.

Общее содержание гемоглобина измеряют с помощью гемоглобинометра, фотоэлектроколориметра или спектрофотометра.

Норма содержания гемоглобина в крови

мужчины	130–160 г/л
женщины	120–140 г/л

При сгущении крови возможно увеличение концентраций гемоглобина, при увеличении объема плазмы крови – снижение.

Определение количества форменных элементов крови проводят в счетной камере Горяева. Высота камеры, площадь сетки и ее делений, разведение взятой для исследования крови позволяют установить количество форменных элементов в определенном объеме крови. Камера Горяева может быть заменена автоматическими счетчиками. Принцип их работы основан на различной электропроводности взвешенных частиц в жидкости.

Норма количества эритроцитов в 1 л крови

мужчины	4,0–5,0×1012
женщины	3,7–4,7×1012

Уменьшение числа эритроцитов (эритроцитопения) характерно для анемий: увеличение их наблюдается при гипоксии, врожденных пороках сердца, сердечно-сосудистой недостаточности, эритремии и др.

Количество тромбоцитов подсчитывают различными методами (в мазках крови, в камере Горяева, при помощи автоматических счетчиков). У взрослых количество тромбоцитов составляет 180,0–320,0×10⁹/л. Увеличение числа тромбоцитов отмечается при злокачественных новообразованиях, хроническом миелолейкозе, остеомиелофиброзе и др. Пониженное содержание тромбоцитов может быть симптомом различных заболеваний, например тромбоцитопенической пурпуры. Наиболее часто в клинической практике встречаются иммунные тромбоцитопении. Количество ретикулоцитов подсчитывают в мазках крови или в камере Горяева. У взрослых их содержание составляет 2–10 ‰.

Нормальное количество лейкоцитов у взрослых колеблется от 4,0 до 9,0×10⁹/л. У детей оно несколько больше. Содержание лейкоцитов ниже

4,0×10⁹/л обозначается термином «лейкопения», более 10,0×10⁹/л – термином «лейкоцитоз». Количество лейкоцитов у здорового человека не является постоянным и может значительно колебаться в течение суток (суточные биоритмы). Амплитуда колебаний зависит от возраста, пола, конституциональных особенностей, условий жизни, физической нагрузки и др. Развитие лейкопении обусловлено несколькими механизмами, например снижением продукции лейкоцитов костным мозгом, что имеет место при гипопластической и железодефицитной анемии. Лейкоцитоз обычно связан с увеличением количества нейтрофилов, чище обусловлен повышением продукции лейкоцитов или их перераспределением в сосудистом русле; наблюдается при многих состояниях организма, например, при эмоциональном или физическом напряжении, при ряде инфекционных болезней, интоксикациях и др. В норме лейкоциты крови взрослого человека представлены различными формами, которые распределяются в окрашенных препаратах в следующих соотношениях:

базофилы	0–1%
эозинофилы	0,5–5%
палочко-ядерные нейтрофилы	1–6%
сегментоядерные нейтрофилы	47–72%
лимфоциты	19–37%
моноциты	3–11%

Определение количественного соотношения между отдельными формами лейкоцитов (лейкоцитарная формула) имеет клиническое значение. Наиболее часто наблюдается так называемый сдвиг в лейкоцитарной формуле влево. Он характеризуется появлением незрелых форм лейкоцитов (палочкоядерных, метамиелоцитов, миелоцитов, бластов и др.). Наблюдается при воспалительных процессах различной этиологии, лейкозах.

Морфологическую картину форменных элементов исследуют в окрашенных мазках крови под микроскопом. Существует несколько способов окраски мазков крови, основанных на химическом сродстве элементов клетки к определенным анилиновым краскам. Так, цитоплазматические включения метахроматически окрашиваются органическим красителем азуром в ярко-пурпурный цвет (азурофилия). В окрашенных мазках крови определяют величину лейкоцитов, лимфоцитов, эритроцитов (микроциты, макроциты и мегалоциты), их форму, окраску, например насыщенность эритроцита гемоглобином (цветной показатель), цвет цитоплазмы лейкоцитов, лимфоцитов. Низкий цветной показатель свидетельствует о гипохромии, он наблюдается при анемиях, обусловленных дефицитом железа в эритроцитах или неиспользованием его для синтеза гемоглобина. Высокий цветной показатель говорит о гиперхромии при анемиях, вызванных недостаточностью витамина

В₁₂ и (или) фолиевой кислоты, гемолизом.

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) определяется методом Панченкова, основанным на свойстве эритроцитов оседать при помещении несвернувшейся крови в вертикально расположенную пипетку. СОЭ зависит от количества эритроцитов, их величины. Объема и способности к образованию агломератов, от температуры окружающей среды, количества белков плазмы крови и соотношения их фракций. Повышенная СОЭ может быть при инфекционных, иммунопатологических, воспалительных, некротических и опухолевых процессах. Наибольшее увеличение СОЭ наблюдается при синтезе патологического белка, что характерно для миеломной болезни, макроглобулинемии Вальденстрема, болезни легких и тяжелых цепей, а также при гиперфибриногенемии. Следует иметь в виду, что снижение содержания фибриногена в крови может компенсировать изменение соотношения альбуминов и глобулинов, вследствие чего СОЭ остается нормальной или замедляется. При острых инфекционных болезнях (например, при гриппе, ангине) наиболее высокая СОЭ возможна в период снижения температуры тела, при обратном развитии процесса. Значительно реже отмечается замедленная СОЭ, например при эритремии, вторичных эритроцитозах, повышении концентрации желчных кислот и желчных пигментов в крови, гемолизе, кровотечениях и др.

Об общем объеме эритроцитов дает представление гематокритное число – объемное соотношение форменных элементов крови и плазмы.

Нормальное гематокритное число

мужчины	40–48%
женщины	36–42%

Его определяют с помощью гематокрита, представляющего собой два коротких стеклянных градуированных капилляра в специальной насадке. Гематокритное число зависит от объема эритроцитов в кровяном русле, вязкости крови, скорости кровотока и других факторов. Оно повышается при обезвоживании организма, тиреотоксикозе, сахарном диабете, кишечной непроходимости, беременности и др. Низкое гематокритное число наблюдается при кровотечениях, сердечной и почечной недостаточности, голодании, сепсисе.

Показатели гемограммы позволяют обычно ориентироваться в особенностях течения патологического процесса. Так, небольшой нейтрофильный лейкоцитоз возможен при легком течении инфекционных болезней и гнойных процессов; об утяжелении свидетельствует нейтрофильный гиперлейкоцитоз. Данные гемограммы используют для контроля за действием некоторых лекарственных препаратов. Так, регулярное определение содержания гемоглобина эритроцитов необходимо для установления режима приема препаратов железа у больных железодефицитной анемией, числа лейкоцитов и тромбоцитов – при лечении лейкозов цитостатическими препаратами.

Гемоглобин– главный компонент эритроцита и основной дыхательный пигмент, обеспечивает перенос кислорода (О₂) из легких в ткани и углекислого газа (СО₂) из тканей в легкие. Кроме того, он играет существенную роль в поддержании кислотно-основного равновесия крови. Подсчитано, что в одном эритроците содержится ~340 000 000 молекул гемоглобина, каждая из которых состоит примерно из 103 атомов. В крови человека в среднем содержится ~750 г гемоглобина.

Гемоглобин представляет собой сложный белок, относящийся к группе гемопротеинов белковый компонент в котором представлен глобином, небелковый – четырьмя одинаковыми железопорфириновыми соединениями, которые называются гемами. Атом железа (II), расположенный в центре гема, придает крови характерный красный цвет (см. рис. 1). Наиболее характерным свойством гемоглобина является обратимое присоединение газовО₂, СО₂и др.

Рис. 1. Структура гемоглобина

Было установлено, что гем приобретает способность переносить О₂лишь при условии, что его окружает и защищает специфический белок – глобин (сам по себе гем не связывает кислород). Обычно при соединенииО₂ с железом (Fe) один или более электронов необратимо переходят с атомовFe на атомыО₂. Иными словами, происходит химическая реакция. Экспериментально было доказано, что миоглобин и гемоглобин обладают уникальной способностью обратимо связыватьO₂ без окисления гемовогоFe²⁺ в Fe³⁺.

Таким образом, процесс дыхания, который на первый взгляд кажется столь простым, на самом деле осуществляется благодаря взаимодействию многих видов атомов в гигантских молекулах чрезвычайной сложности.

В крови гемоглобин существует, по крайней мере, в четырех формах: оксигемоглобин, дезоксигемоглобин, карбоксигемоглобин, метгемоглобин. В эритроцитах молекулярные формы гемоглобина способны к взаимопревращению, их соотношение определено индивидуальными особенностями организма.

Как и любой другой белок, гемоглобин имеет определенный набор характеристик, по которым его можно отличить от других белковых и небелковых веществ в растворе. К таким характеристикам относятся молекулярная масса, аминокислотный состав, электрический заряд, химические свойства.

На практике чаще всего используются электролитные свойства гемоглобина (на этом основаны кондуктивные методы его исследования) и способность гема присоединять различные химические группы, приводящие к изменению валентности Feи окраски раствора (калориметрические методы). Однако в многочисленных исследованиях показано, что результат кондуктивных методов определения гемоглобина зависит от электролитного состава крови, это делает затруднительным применение такого исследования в неотложной медицине.

Строение и функции костного мозга

Костный мозг(medulla ossium) – центральный орган кроветворения, расположенный в губчатом веществе костей и костно-мозговых полостях. Выполняет также функции биологической защиты организма и костеобразования.

У человека костный мозг (КМ) впервые появляется на 2-м месяце эмбриогенеза в закладке ключицы, на 3-м месяце – в лопатках, ребрах, грудине, позвонках и др. На 5-м месяце эмбриогенеза костный мозг функционирует как основной кроветворный орган, обеспечивая дифференцированное костномозговое кроветворение с элементами гранулоцитарного, эритроцитарного и мегакарциоцитарного рядов.

В организме взрослого человека различают красный КМ, представленный деятельной кроветворной тканью, и желтый, состоящий из жировых клеток. Красный КМ заполняет промежутки между костными перекладинами губчатого вещества плоских костей и эпифизов трубчатых костей. Он имеет темно-красный цвет и полужидкую консистенцию, состоит из стромы и клеток кроветворной ткани. Строма образована ретикулярной тканью, она представлена фибробластами и эндотелиальными клетками; содержит большое количество кровеносных сосудов, в основном широких тонкостенных синусоидных капилляров. Строма принимает участие в развитии и жизнедеятельности кости. В промежутках между структурами стромы находятся клетки, участвующие в процессах кроветворения стволовые клетки, клетки-предшественники, эритробласты, миелобласты, монобласты, мегакариобласты, промиелоциты, миелоциты, метамиелоциты, мегакариоциты, макрофаги и зрелые форменные элементы крови.

Формирующиеся клетки крови в красном КМ располагаются в виде островков. При этом эритробласты окружают макрофаг, содержащий железо, необходимое для построения геминовой части гемоглобина. В процессе созревания зернистые лейкоциты (гранулоциты) депонируются в красном КМ, поэтому их содержание в 3 раза больше, чем эритрокариоцитов. Мегакариоциты тесно связаны с синусоидными капиллярами; часть их цитоплазмы проникает в просвет кровеносного сосуда. Отделяющиеся фрагменты цитоплазмы в виде тромбоцитов переходят в кровяное русло. Формирующиеся лимфоциты плотно окружают кровеносные сосуды. В красном костном мозгу развиваются предшественники лимфоцитов и В-лимфоциты. В норме через стенку кровеносных сосудов КМ проникают только созревшие форменные элементы крови, поэтому появление в кровяном русле незрелых форм свидетельствует об изменении функции или повреждении костномозгового барьера. КМ занимает одно из первых мест в организме по своим репродуктивным свойствам. В среднем у человека в день образуется:

20×109 лимфоцитов

200×109 эритроцитов

120×109 гранулоцитов

150×109 тромбоцитов

В детском возрасте (после 4 лет) красный КМ постепенно замещается жировыми клетками. К 25 годам диафизы трубчатых костей целиком заполняются желтым мозгом, в плоских костях он занимает около 50% объема КМ. Желтый КМ в норме не выполняет кроветворной функции, но при больших кровопотерях в нем появляются очаги кроветворения. С возрастом объем и масса КМ изменяются. Если у новорожденных на его долю приходится примерно 1,4% массы тела, то у взрослого человека – 4,6%.

Костный мозг участвует также в разрушении эритроцитов, реутилизации железа, синтезе гемоглобина, служит местом накопления резервных липидов. Поскольку в нем содержатся лимфоциты и мононуклеарные фагоциты, он принимает участие в реакции иммунного ответа.

Деятельность КМ как саморегулирующейся системы контролируется по принципу обратной связи (число зрелых клеток крови влияет на интенсивность их образования). Эта регуляция обеспечивается сложным комплексом межклеточных и гуморальных (поэтины, лимфокины и монокины) воздействий. Предполагается, что основным фактором, регулирующим клеточный гомеостаз, является количество клеток крови. В норме по мере старения клеток они удаляются и на их место приходят другие. При экстремальных состояниях (например, кровотечении, гемолизе) изменяется концентрация клеток, срабатывает обратная связь; в дальнейшем процесс зависит от динамической устойчивости системы и силы воздействия вредных факторов.

Под воздействием эндогенных и экзогенных факторов происходит нарушение кроветворной функции КМ. Нередко патологические изменения, происходящие в КМ, особенно в начале какого-либо заболевания, не сказываются на показателях, характеризующих состояние крови. Возможны уменьшение числа клеточных элементов КМ (гипоплазия) или их увеличение (гиперплазия). При гипоплазии КМ уменьшается количество миелокариоцитов, отмечается цитопения, нередко жировая ткань преобладает над миелоидной. Гипоплазия кроветворения может быть самостоятельным заболеванием (например, апластическая анемия). В редких случаях она сопровождает такие заболевания, как хронический гепатит, злокачественные новообразования, встречается при некоторых формах миелофиброза, мраморной болезни, аутоиммунных заболеваниях. При некоторых заболеваниях уменьшается количество клеток одного ряда, например красного (парциальная красноклеточная аплазия), или клеток гранулоцитарного ряда (агранулоцитоз). При ряде патологических состояний, кроме гипоплазии кроветворения, возможен неэффективный гемопоэз, для которого характерны нарушение созревания и выхода клеток гемопоэза в кровь и их интрамедуллярная гибель.

Гиперплазия КМ имеет место при различных лейкозах. Так, при остром лейкозе появляются незрелые (бластные) клетки; при хроническом лейкозе возрастает число морфологически зрелых клеток, например лимфоцитов при лимфолейкозе, эритроцитов при эритремии, гранулоцитов при хроническом миелолейкозе. Гиперплазия клеток эритроцитарного ряда характерна также для гемолитических анемий,В₁₂-дефицитной анемии.

Некоторые особенности строения миоглобина и гемоглобина

НЬ состоит из простого белка глобина и 4 молекул гема. При объединении глобина и тема получается сложное соединение, которое выполняет в организме исключительно важную дыхательную функцию. Другое важное свойство — поддержание постоянства рН крови. НЬ обеспечивает до 50% буферной ёмкости крови. НЬ — аллостерический белок, присоединение какого-либо вещества к нему меняет его сродство к другим. Он обладает способностью легко взаимодействовать с рядом газов: О_А, СО_А, СО, NO, NQ. Кинетика связывания кислорода миоглобином и гемоглобином

В отличие от НЬ миоглобин имеет 1 ППЦ, которая связана с гемом. Миоглобин не способен переносить кислород от лёгких к периферическим тканям по своей химической природе. Он преобладает в мышцах и является веществом, которое эффективно запасает кислород. % или степень насыщения миоглобина Од, зависит от концентрации О₂ в среде, окружающей молекулы белка. [О₂] обозначается как парциальное давление в мм рт.ст. Зависимость между (О₂) в среде и насыщенностью миоглобина О₂, описывается в виде прямоугольной гиперболы. Кривая насыщения миоглобина и гемоглобина кислородом.

Для выяснения кинетики насыщения О₂ миоглобина и НЬ необходимо принимать во внимание, что Р О₂(в лёгких) = 100мм рт.ст., поэтому миоглобин в лёгких мог бы весьма эффективно насыщаться О₂, . В венозной крови Р О₂ составляет 40мм рт.ст., а в активно работающей мышце — 20мм рт.ст. Даже при таких параметрах миоглобин будет в значительной степени насыщаться О₂ , поэтому МЬО₂ не может являться средством доставки O₂ от лёгких к периферическим тканям. При тяжёлой мышечной работе Р_о2 может понизиться до 5, при этих условиях МЬО₂ легко отдаёт О₂, который используется для окислительного биосинтеза АТФ в митохондриях мышечных клеток.

НЬ связывает 4 молекулы О₂, на 1 тетрамер (по одной молекуле на гем в каждой субъединице). Кривая насыщения носит сигмоидный характер. Т.о. способность НЬ связывать О₂ зависит от того содержатся ли в данном тетрамере другие молекулы О₂,. Как видно из изотермы адсорбции связывание первой молекулы О₂, протекает медленно, другой — с большей скоростью и т.д. Такой характер кинетики объясняется так называемым кооперативным связыванием, благодаря которому НЪ легко насыщается О₂ в легких (при Ро₂ = 100мм рт.ст.) и очень легко отдает О₂, в периферических тканях (Р₅₀ ~20мм рт.ст.). Для характеристики кинетики действия НЬ введён показатель P₅₀ (значение РО₂ , при котором происходит 50%-ное насыщение, у теплокровных Р₅₀ может значительно варьировать, однако оно всегда выше значения \ в периферических тканях). Оксигенирование НЬ сопровождается значительными изменениями конформации молекул:

1. разрыв солевых связей, образованных концевыми карбоксилами субъединиц, что облегчает присоединение О₂,

2. разрыв связи обуславливает изменение вторичных, третичных, четвертичных структур, при этом происходит компактизация тетрамеров и увеличивается сродство к О₂

3. четвертичная структура НЬ описывается как Т — состояние для частично оксигенированного НЬ и как R-состояние для полностью оксигенированного НЬ.

« Т- и R-состояние» используют для характеристики четвертичной структуры многих аллостерических ферментов, в Т-состоянии отмечается наименьшее сродство к субстрату. НЬ ускоряет транспорт СО₂ от ткани к лёгким =15% СО₂ крови переносится НЬ.

2. Гемоглобин, его структура, свойства, разновидности, соединения и функции

Одной из важнейших функций крови является перенос поглощаемого в легких кислорода к органам и тканям и транспорт углекислого газа в обратном направлении.

Ключевую роль в этом процессе играют эритроциты, благодаря содержанию в них красного кровяного пигмента ― гемоглобина.

Внутриэритроцитарная локализация Нb:

• Обеспечивает уменьшение вязкости крови.

• Уменьшает онкотическое давление, предотвращая потерю воды тканями.

• Предупреждает потерю Нb при фильтрации крови в почках.

По химической природе ― это хромопротеид, состоящий из белка глобина (96%) и простетическая группы гема (4%). Гема содержится 4 группы. Он представляет собой протопорфирин, в центре которого расположен ион Fe⁺⁺.

Ключевую роль в деятельности Нb играет ион Fe⁺⁺.

Функции гемоглобина:

• Транспорт О₂ в виде оксигемоглобина (HHbO₂). Одна молекула Нb присоединяет 4 молекулы кислорода. 1 г Нb связывает 1,34 мл О₂.

• Транспорт СО_2.

• Участвует в поддержании кислотно-щелочного состояния (гемоглобиновый буфер).

Соединения Нb:

1. Оксигемоглобин (НHbО₂). Гемоглобин, присоединивший 4О₂. В артериальной крови его содержится около 98%, а в венозной — около 60%. После отдачи О₂ НHb получил название восстановленный, редуцированный гемоглобин или дезоксигемоглобин). Гемоглобин обладает высоким сродством к кислороду.

2. Карбогемоглобин (НHbСО₂) ― соединение гемоглобина с СО₂.

3. Метгемоглобин (MetHb). Образуется под влиянием сильных оки-слителей (перманганат калия, анилин, нитриты, пирогаллол и др). При этом Fe⁺⁺ превращается в Fe⁺⁺⁺. Соединение прочное.

4. Карбоксигемоглобин (НHbCО) ― соединение гемоглобина с угарным газом (СО). Соединение в 150 — 200 раз прочнее НHbО₂. При содержании во вдыхаемом воздухе 0,1% СО 80% Нb превращается в карбоксигемоглобин. При содержании 1% ― гибель через несколько минут.

Физиологическими соединениями Hb являются оксигемоглобин и карбогемоглобин.

Миоглобин ― дыхательный пигмент или мышечный гемоглобин ― содержится в скелетных мышцах, миокарде. Обладает большим сродством к кислороду по сравнению с гемоглобином. Связывает до 14%О₂ в организме. Его роль заключается в обеспечении кислородом мышцу в период ее сокращения, когда происходит пережатие капилляров и кровоток через ткань прекращается. В этот период главным источником кислорода является миоглобин, который затем в фазу расслабления мышц и восстановления кровотока опять «запасается» кислородом.

Синтез Нb происходит в эритробластах и нормобластах в костном мозге.

Состояние сниженного количества Hb в единице объема крови (чаще всего при одновременном снижении количества эритроцитов) получило название анемия.

Анемия для мужчин при содержании Hb меньше 130 г/л, для женщин ― меньше 120 г/л (при беременности ― меньше 110 г/л).

Разновидности Hb:

• HbP ― (примитивный) ― на 7—12 неделе внутриутробного развития.

• HbF ― фетальный (плодный) ― на 9-й неделе внутриутробного развития.

• HbA ― гемоглобин взрослых ― появляется перед рождением.

НbF ― обладает большим сродством с О₂ и насыщается на 60% при таком рО₂ , когда HbA матери только на 30%. Благодаря данному свойству HbF вполне обеспечивает кислородом ткани плода в условиях сравнительно низкого рО₂ в артериальной крови плода. В течение 1 года жизни HbF почти полностью заменяется HbA.

В норме содержание Hb в крови мужчин колеблется в пределах 130 — 160 г/л , в крови женщин ― 115 ― 145 г/л. Общее содержание Hb в крови 700 г.

миоглобин, его строение и функции. Экстрактивные вещества мышц.

Белки, входящие в состав саркоплазмы, относятся кпротеинам, растворимым в солевых средах с низкой ионной силой. Принятое ранее подразделение саркоплазматическихбелковна миоген,глобулинX, миоальбумин и белки-пигменты в значительной мере утратило смысл, поскольку существованиеглобулинаX и миогена как индивидуальныхбелковв настоящее время отрицается. Установлено, чтоглобулинX представляет собой смесь различных белковыхвеществсо свойствамиглобулинов. Термин «миоген» также является собирательным понятием. В частности, в составбелковгруппы миогена входит рядпротеинов, наделенных ферментативнойактивностью: например,ферментыгликолиза. К числу саркоплазматическихбелковотносятся также дыхательныйпигментмиоглобини разнообразные белки-ферменты, локализованные главным образом вмитохондрияхи катализирующие процессы тканевогодыхания,окислительного фосфорилирования, а также многие стороны азотистого и липидного обмена. Недавно была открыта группа саркоплазматическихбелков– пар-вальбумины, которые способны связыватьионыСа²⁺. Их физиологическая роль остается еще неясной.

Миоглобин.Состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 153 аминокислотных остатка (мол. м. 17800), к-рая уложена в плотную глобулу размером 4,5 х 2,5 нм. В специальной полости миоглобина («кармане») помещаетсягем, который связан с остальной частьюмолекулы(глобином), как вгемоглобине. Около 75% полипептидной цепи находится вконформацииα-спирали (все α-спирали правозакрученные). Между областями спирализации находятся 5 неспирализованных участков; такие же участки находятся на концах цепи. Внутренняя областьмолекулысостоит . из неполярных остатковлейцина,валина,метионина,фенилаланинаи не содержит боковых полярных цепей глутаминовой и аспарагиновой к-т, глута-мина,аспарагина,лизинаиаргинина. На наружной сторонемолекулырасположены как полярные, так и неполярные аминокислотные остатки.Атомжелезатема может находиться в 4 состояниях: в ферросостоянии (дезоксимиоглобин, Fe²⁺), в феррисостоянии (метмиоглобин, Fe³⁺, 6-йлигандН₂О) и в низкоспиновых ферро- и феррисостояниях (соответственно Fe²⁺и Fe³⁺). Связываниелигандовсопровождается конформационными изменениямибелка, и, наоборот, конформационные изменения вблизи гема изменяют его электронное состояние и реакционную способность. Функция миоглобина запасать О₂в мышцах при его избытке и освобождать при недостатке основана на способностиионаFe²⁺обратимо связыватьмолекулуО₂с образованием оксимиоглобина. Высвобождение из оксимиоглобинамолекулыО₂, необходимого работающей мышце, происходит в момент сокращения последней, когда в результате сжатия капилляров парциальноедавлениеО₂резко падает.Белоквыполняет роль водорастворимогоносителягема, предохраняет Fe²⁺ отокисленияпри его взаимодействии с О₂и регулирует величину сродства к О₂.

Небелковые азотистые экстрактивные вещества. В скелетных мышцах содержится ряд важных азотистых экстрактивныхвеществ: адениновыенуклеотиды(АТФ,АДФиАМФ),нуклеотидынеаденинового ряда,креатинфосфат, креатин, креатинин,карнозин,ансерин, свободныеаминокислотыи др.Концентрацияадениновыхнуклеотидовв скелетной мускулатуре кролика (в микромолях на 1 г сырой массыткани) составляет:АТФ– 4,43,АДФ– 0,81,АМФ– 0,93. Количествонуклеотидовнеаденинового ряда (ГТФ, УТФ, ЦТФ и др.) вмышечной тканипо сравнению сконцентрациейадениновыхнуклеотидовочень мало. На долю креатина икреатинфосфатаприходится до 60% небелковогоазотамышц.Креатинфосфати креатин относятся к тем азотистым экстрактивнымвеществаммышц, которые участвуют в химических процессах, связанных с мышечным сокращением. К азотистымвеществаммышечной тканипринадлежат имидазолсо-держащие дипептидыкарнозиниансерин.Карнозинбыл открыт В.С. Гулевичем в 1900 г.; метилированное производноекарнозинаансеринбыл обнаружен вмышечной тканинесколько позже.

Карнозин и ансерин – специфические азотистые веществаскелетной мускулатуры позвоночных. Они увеличивают амплитуду мышечного сокращения, предварительно сниженную утомлением. Работами акад. С.Е. Северина показано, что имидазолсодержащие дипептиды не влияют непосредственно на сократительный аппарат, но увеличивают эффективность работы ионныхнасосовмышечнойклетки. Среди свободныхаминокислотв мышцах наиболее высокаконцентрацияглутаминовой кислоты(до 1,2 г/кг) и ее амидаглутамина(0,8–1,0 г/кг). В состав различныхклеточных мембранмышечной тканивходит ряд фосфоглицеридов:фосфатидилхолин, фосфатидилэтанол-амин,фосфатидилсерини др. Кроме того,фосфоглицеридыпринимают участие в обменных процессах, в частности, в качествесубстратовтканевогодыхания. Другие азотсодержащиевещества:мочевина,мочевая кислота,аденин,гуанин,ксантини гипоксантин – встречаются вмышечной тканив небольшом количестве и, как правило, являются либо промежуточными, либо конечными продуктами азотистого обмена.

Безазотистые экстрактивные вещества. Одним из основных представителей безазотистых органическихвеществмышечной тканиявляетсягликоген. Егоконцентрацияколеблется от 0,3 до 2% и выше. На долю других представителейуглеводовприходятся десятые и сотые доли процента. В мышцах находят лишь следы свободнойглюкозыи очень малогексозофосфатов. В процессеметаболизмаглюкозы, а такжеаминокислотвмышечной тканиобразуются молочная, пиро-винограднаякислотыи много другихкарбоновых кислот. В том или ином количестве вмышечной тканиобнаруживаются также триглицериды ихолестерин. Состав неорганическихсолейв мышцах разнообразен. Изкатионовбольше всегокалияинатрия.Калийсосредоточен главным образом внутри мышечных волокон, анатрий– преимущественно в межклеточномвеществе. Значительно меньше в мышцахмагния,кальцияижелеза. Вмышечной тканисодержится рядмикроэлементов:кобальт,алюминий,никель,бор,цинки др.

миоглобин, его строение и функции. Экстрактивные вещества мышц.

Белки, входящие в состав саркоплазмы, относятся к протеинам, растворимым в солевых средах с низкой ионной силой. Принятое ранее подразделение саркоплазматических белков на миоген, глобулин X, миоальбумин и белки-пигменты в значительной мере утратило смысл, поскольку существование глобулина X и миогена как индивидуальных белков в настоящее время отрицается. Установлено, что глобулин X представляет собой смесь различных белковых веществ со свойствами глобулинов. Термин «миоген» также является собирательным понятием. В частности, в состав белков группы миогена входит ряд протеинов, наделенных ферментативной активностью: например, ферменты гликолиза. К числу саркоплазматических белков относятся также дыхательныйпигмент миоглобин и разнообразные белки-ферменты, локализованные главным образом в митохондриях и катализирующие процессы тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования, а также многие стороны азотистого и липидного обмена. Недавно была открыта группа саркоплазматических белков – пар-вальбумины, которые способны связывать ионы Са²⁺. Их физиологическая роль остается еще неясной.

Миоглобин. Состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 153 аминокислотных остатка (мол. м. 17800), к-рая уложена в плотную глобулу размером 4,5 х 2,5 нм. В специальной полости миоглобина («кармане») помещается гем, который связан с остальной частью молекулы (глобином), как в гемоглобине. Около 75% полипептидной цепи находится в конформации α-спирали (все α-спирали правозакрученные). Между областями спирализации находятся 5 неспирализованных участков; такие же участки находятся на концах цепи. Внутренняя область молекулы состоит . из неполярных остатков лейцина, валина, метионина, фенилаланина и не содержит боковых полярных цепей глутаминовой и аспарагиновой к-т, глута-мина, аспарагина, лизина и аргинина. На наружной стороне молекулы расположены как полярные, так и неполярные аминокислотные остатки. Атом железа тема может находиться в 4 состояниях: в ферросостоянии (дезоксимиоглобин, Fe^2 +), в феррисостоянии (метмиоглобин, Fe^3 + , 6-й лиганд Н₂О) и в низкоспиновых ферро- и феррисостояниях (соответственно Fe²⁺ и Fe³⁺ ). Связывание лигандов сопровождается конформационными изменениями белка, и, наоборот, конформационные изменения вблизи гема изменяют его электронное состояние и реакционную способность. Функция миоглобина запасать О₂  в мышцах при его избытке и освобождать при недостатке основана на способности иона Fe²⁺ обратимо связывать молекулу О₂ с образованием оксимиоглобина. Высвобождение из оксимиоглобина молекулы О₂, необходимого работающей мышце, происходит в момент сокращения последней, когда в результате сжатия капилляров парциальное давление О₂ резко падает. Белок выполняет роль водорастворимого носителя гема, предохраняет Fe²⁺ от окисления при его взаимодействии с О₂ и регулирует величину сродства к О₂.

Небелковые азотистые экстрактивные вещества. В скелетных мышцах содержится ряд важных азотистых экстрактивных веществ: адениновые нуклеотиды (АТФ, АДФ и АМФ), нуклеотиды неаденинового ряда, креатинфосфат, креатин, креатинин, карнозин, ансерин, свободные аминокислоты и др. Концентрация адениновых нуклеотидов в скелетной мускулатуре кролика (в микромолях на 1 г сырой массы ткани) составляет: АТФ – 4,43, АДФ – 0,81,АМФ – 0,93. Количество нуклеотидов неаденинового ряда (ГТФ, УТФ, ЦТФ и др.) в мышечной ткани по сравнению с концентрациейадениновых нуклеотидов очень мало. На долю креатина и креатинфосфата приходится до 60% небелкового азота мышц. Креатинфосфат и креатин относятся к тем азотистым экстрактивным веществам мышц, которые участвуют в химических процессах, связанных с мышечным сокращением. К азотистым веществам мышечной ткани принадлежат имидазолсо-держащие дипептиды карнозин и ансерин. Карнозин был открыт В.С. Гулевичем в 1900 г.; метилированное производное карнозина ансерин был обнаружен в мышечной ткани несколько позже.

Карнозин и ансерин – специфические азотистые вещества скелетной мускулатуры позвоночных. Они увеличивают амплитуду мышечного сокращения, предварительно сниженную утомлением. Работами акад. С.Е. Северина показано, что имидазолсодержащие дипептиды не влияют непосредственно на сократительный аппарат, но увеличивают эффективность работы ионных насосов мышечной клетки. Среди свободных аминокислот в мышцах наиболее высока концентрация глутаминовой кислоты (до 1,2 г/кг) и ее амида глутамина(0,8–1,0 г/кг). В состав различных клеточных мембран мышечной ткани входит ряд фосфоглицеридов: фосфатидилхолин, фосфатидилэтанол-амин, фосфатидилсерин и др. Кроме того, фосфоглицериды принимают участие в обменных процессах, в частности, в качестве субстратов тканевого дыхания. Другие азотсодержащие вещества: мочевина, мочевая кислота, аденин, гуанин,ксантин и гипоксантин – встречаются в мышечной ткани в небольшом количестве и, как правило, являются либо промежуточными, либо конечными продуктами азотистого обмена.

Безазотистые экстрактивные вещества. Одним из основных представителей безазотистых органических веществ мышечной ткани является гликоген. Его концентрацияколеблется от 0,3 до 2% и выше. На долю других представителей углеводов приходятся десятые и сотые доли процента. В мышцах находят лишь следы свободной глюкозы и очень мало гексозофосфатов. В процессе метаболизма глюкозы, а также аминокислот вмышечной ткани образуются молочная, пиро-виноградная кислоты и много других карбоновых кислот. В том или ином количестве вмышечной ткани обнаруживаются также триглицериды и холестерин. Состав неорганических солей в мышцах разнообразен. Из катионов больше всего калия и натрия. Калий сосредоточен главным образом внутри мышечных волокон, а натрий – преимущественно в межклеточном веществе. Значительно меньше в мышцах магния, кальция ижелеза. В мышечной ткани содержится ряд микроэлементов: кобальт, алюминий, никель, бор, цинк и др.

6. Хромопротеины. Строение и функции гемоглобина. Типы гемоглобинов. Миоглобин.

Хромопротеиды. К ним относится множество белков с металлсодержащей порфириновой простетической группой, выполняющие разнообразные функции — гемопротеины, хлорофиллы.

Гемоглобин — это гемопротеин, с молекулярной массой около 60 тыс., окрашивающий эритроцит в красный цвет после связывания молекулы O2 с ионом железа (Fe++). У мужчин в 1 л крови содержится 157 (140—175) г, у женщин — 138 (123—153) г. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц гема, связанных с белковой частью молекулы — глобином, сформированной из полипептидных цепей. Главная функция гемоглобина состоит в переносе кислорода.

У плода содержится фетальный гемоглобин. Соединение гемоглобина с молекулой 02 называется оксигемоглобином. Оксигемоглобин, отдавший кислород, называется дезоксигемоглобином. Гемоглобин способен связывать в тканях небольшое количество CO₂ и освобождать его в лёгких. Монооксид углерода (CO) связывается с гемоглобином крови намного сильнее, чем кислород, образуя карбоксигемоглобин (HbCO). Некоторые процессы приводят к окислению иона железа в геме до степени окисления +3 и образуется метгемоглобин (HbOH). Миоглоби́н — кислород-связывающий белок скелетных мышц и мышцы сердца. Миоглобин отвечает за транспорт кислорода в скелетных мышцах и в мышце сердца. Этот факт используется для определения диагноза инфаркта миокарда по появлению специфического «сердечного» изотипа миоглобина.

7. Углевод-белковые комплексы. Строение углеводных компонентов. Гликопротеины и их протеоглиганы.

1. ГАГ – линейные неразветвленные гетерополисахариды, состоящие из повторяющихся дисахаридов. Мономеры дисахаридов: гексуроновая к-та, глюкозамин или галактозамин, сульфаты

Классификация:

• Гиалуроновая к-та

• 

• хондроитин-4-сульфат

• хондороитин-6-сульфат

• дерматансульфат

• гепарин

• Гепарансульфат

2. Протеогликаны

Это ВМС, состоящие из белка и ГАГ. Они образуют основное вещество межклеточного матрикса. В матриксе представлены крупные и малые протеогликаны. Крупные: агрекан и версикан. Агрекан — основной протеогликан хрящевого матрикса. Белковый компонент агрекана – коровый белок + ГАГ. Функции:

• Является структурным компонентом межклеточ. Матрикса

• Необходим для взаимодействия с другим белком межклеточного матрикса

• Обеспечивает упругость ткани

• Препятствует распространению МО

• Гепарин — антикоагулянт, гепарансульфат – компонент мембран клеток

Синтез этих соединений состоит из этапов:

• Синтез корового белка

• Присоединение связующего трисахарида

• Синтез ПС цепей

• Сульфатирование

• Синтез аминосахаров

Катаболизм происходит при обновлении клеток. Коровый белок расщепляется протеиназами. Цепи ГАГ разрушаются эндо и экзогликозидазами. Расщепление необходимых фрагментов до моносахаридов осуществляется лизосомальными гидролазами

8. Липид-белковые комплексы. Строение липидных компонентов. Структурные протеолипиды и липопротеины, их функции.

Протеолипиды – это белково-липидные соединения, экстрагируемые органическими растворителями из ткани мозга. Отличаются от водорастворимых липопротеинов тем, что они нерастворимы в воде. Белки, освобожденные от липидов, растворимы в воде. Наибольшее количество протеолипидов сосредоточено в миелине.

Транспорт липидов кровью и лимфой осуществляется липопротеинами. Ядро состоит из гидрофобных молекул (триацилглицеролов), наружный слой содержит фосфолипиды, аполипопротеины и холестерол.

1. Хиломикроны – крупные, ресинтезируют жиры, фосфолипиды, ХС. Функция – транспорт экзогенных пищевых липидов. Содержат 2% белка и 80 % триацилглицеролов. В крови они подвергаются действию липопротеинлипазы, которая гидролизует ТАГ с образованием глицерола и ВЖК. Остаточные хиломикроны в печени ферментируются лизосомами, в результате освобождаются ХС, ЖК, жирорастворимые витамины

2. ЛПОНП – содержит ТАГ, ХС, фосфолипиды. Белка мало, образуются в печени, из нее секрктируются в кровь, где на них действует липопротеинлипаза, в результате чего ЛПОНП превращается в ЛПНП.

3. ЛПНП – содержит ХС и его эфиры. Функция – транспорт ХС в ткани

4. ЛПВП – содержит белок (50%) и фосфолипиды. Образуются в печени. На поверхности содержится лецитинхолатероацил (ЛХАТ). Они собирают ХС от других липопротеинов. ЛХАТ переводит ХС в его эфиры и перемещает их внутрь ЛПВП. В составе ЛПВП ХС и эфиры поступают в печень, где ХС секретируется с желчью и в виде производных выделяется с фекалиями.