Гемоглобин образуется в результате обмена жиров

Гемоглобин входит в состав группы белков гемопротеины, которые сами являются подвидом хромопротеинов и подразделяются на неферментативные белки (гемоглобин, миоглобин) и ферменты (цитохромы, каталаза, пероксидаза). Небелковой частью их является гем – структура, включающая в себя порфириновое кольцо (состоящее из 4 пиррольных колец) и иона Fe2+. Железо связывается с порфириновым кольцом двумя координационными и двумя ковалентными связями.

Строение гемоглобина

Гемоглобин представляет собой белок, включающий 4 гемсодержащие белковые субъединицы. Между собой протомеры соединяются гидрофобными, ионными, водородными связями, при этом они взаимодействуют не произвольно, а определенным участком – контактной поверхностью. Этот процесс высокоспецифичен, контакт происходит одновременно в десятках точек по принципу комплементарности. Взаимодействие осуществляют разноименно заряженные группы, гидрофобные участки, неровности на поверхности белка.

Белковые субъединицы в нормальном гемоглобине могут быть представлены различными типами полипептидных цепей: α, β, γ, δ, ε, ξ (соответственно, греч. – альфа, бета, гамма, дельта, эпсилон, кси). В состав молекулы гемоглобина входят по две цепи двух разных типов.

Гем соединяется с белковой субъединицей, во-первых, через остаток гистидина координационной связью железа, во-вторых, через гидрофобные связи пиррольных колец и гидрофобных аминокислот. Гем располагается как бы “в кармане” своей цепи и формируется гемсодержащий протомер.

Нормальные формы гемоглобина

Существует несколько нормальных вариантов гемоглобина:

• HbР (primitive) – примитивный гемоглобин, содержит 2ξ- и 2ε-цепи, встречается в эмбрионе между 7-12 неделями жизни,
• HbF (foetal) – фетальный гемоглобин, содержит 2α- и 2γ-цепи, появляется через 12 недель внутриутробного развития и является основным после 3 месяцев,
• HbA (adult) – 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 образуется спонтанно, при взаимодействии молекулы O2 и гемового Fe2+, но обычно 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 Fe3+ в Fe2+ 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.

HbA1С – гликозилированный гемоглобин. Концентрация его нарастает при хронической гипергликемии и является хорошим скрининговым показателем уровня глюкозы крови за длительный период времени (время жизни эритроцита, 3-4 месяца).

РАЗДЕЛ 13. МЕТАБОЛИЗМ ГЕМА И ОБМЕН ЖЕЛЕЗА

III. Катаболизм гемоглобина

Эритроциты имеют короткое время жизни (примерно 120 дней). При физиологических условиях в организме взрослого человека разрушается около 1 — 2 x 1011 эритроцитов в сутки. Их катаболизм происходит главным образом в ретикулоэндотелиальных клетках селезёнки, лимфатических; узлов, костного мозга и печени. При старении эритроцитов снижается содержание сиаловых кислот в составе гликопротеинов плазматической мембраны. Изменённые углеводные компоненты гликопротеинов мембран эритроцитов связываются рецепторами клеток РЭС, и эритроциты «погружаются» в них эндоцитозом. Распад эритроцитов в этих клетках начинается с распада гемоглобина на гем и глобин и последующего гидролиза ферментами лизосом белковой части гемоглобина.

А. Катаболизм гема

Первая реакция катаболизма гема происходит при участии NADPH-зaвиcимoгo ферментативного комплекса гемоксигеназы. Ферментная система локализована в мембране ЭР, в области электронтранспортных цепей микросомального окисления. Фермент катализирует расщепление связи между двумя пиррольными кольцами, содержащих винильные остатки, — таким образом, раскрывается структура кольца (рис. 13-11). В ходе реакции образуются линейный тетрапиррол — биливердин (пигмент жёлтого цвета) и монооксид углерода (СО), который получается из углерода метениловой группы. Гем индуцирует транскрипцию гена гемоксигеназы, абсолютно специфичной по отношению к гему.

Рис. 13-11. Распад гема. М — (-СН3) — метильная группа; В — (-СН = СН2) — винильная группа; П — (-СН2-СН2-СООН) — остаток пропионовой кислоты. В ходе реакции одна метильная группа превращается в окись углерода и, таким образом, раскрывается структура кольца. Образованный биливердин под действием биливердинредуктазы превращается в билирубин.

Ионы железа, освободившиеся при распаде гема, могут быть использованы для синтеза новых молекул гемоглобина или для синтеза других железосодержащих белков. Биливердин восстанавливается до билирубина NADPH-зависимым ферментом биливердинредуктазой. Билирубин образуется не только при распаде гемоглобина, но также при катаболизме других гемсодержащих белков, таких как цитохромы и миоглобин. При распаде 1 г гемоглобина образуется 35 мг билирубина, а в сутки у взрослого человека — примерно 250 — 350 мг билирубина. Дальнейший метаболизм билирубина происходит в печени.

Б. Метаболизм билирубина

Билирубин, образованный в клетках РЭС (селезёнки и костного мозга), плохо растворим в воде, по крови транспортируется в комплексе с белком плазмы крови альбумином. Эту форму билирубина называют неконъюгированным билирубином. Каждая молекула альбумина связывает 2 (или даже 3) молекулы билирубина, одна из которых связана с белком более прочно (более высокое сродство), чем другие. При сдвиге pH крови в кислую сторону (повышение концентрации кетоновых тел, лактата) изменяются заряд, конформация альбумина, снижается сродство к билирубину. Поэтому билирубин, связанный с альбумином непрочно, может вытесняться из центров связывания и образовывать комплексы с коллагеном межклеточного матрикса и липидами мембран. Ряд лекарственных соединений конкурирует с билирубином за высокоаффинный, имеющий высокое сродство центр альбумина.

Поглощение билирубина паренхиматозными клетками печени

Комплекс «альбумин — билирубин», доставляемый с током крови в печень, на поверхности плазматической мембраны гепатоцита диссоциирует. Высвобожденный билирубин образует временный комплекс с липидами плазматической мембраны. Облегчённая диффузия билирубина в гепатоциты осуществляется двумя типами белков-переносчиков: лигандина (он транспортирует основное количество билирубина) и протеина Z. Активность поглощения билирубина гепатоцитом зависит от скорости его метаболизма в клетке.

Лигандин и протеин Z обнаружены также в клетках почек и кишечника, поэтому при недостаточности функции печени они способны компенсировать ослабление процессов детоксикации в этом органе.

Конъюгация билирубина в гладком ЭР

В гладком ЭР гепатоцитов к билирубину присоединяются (реакция конъюгации) полярные группы, главным образом от глюкуроновой кислоты. Билирубин имеет 2 карбоксильные группы, поэтому может соединяться с 2 молекулами глюкуроновой кислоты, образуя хорошо растворимый в воде конъюгат — диглюкуронид билирубина (конъюгированный, или прямой, билирубин) (рис. 13-12).

Рис. 13-12. Структура билирубиндиглюкуронида (конъюгированный, «прямой» билирубин). Глюкуроновая кислота присоединяется эфирной связью к двум остаткам пропионовой кислоты с образованием ацилглюкуронида.

Донором глюкуроновой кислоты служит УДФ- глюкуронат. Специфические ферменты, УДФ-глюкуронилтрансферазы (уридиндифосфоглюкуронилтрансферазы) катализируют образование моно- и диглюкуронидов билирубина (рис. 13-13). Индукторами синтеза УДФ-глюкуронилтрансфераз служат некоторые лекарственные препараты, например, фенобарбитал (см. раздел 12).

Рис. 13-13. Образование билирубиндиглюкуронида.

Секреция билирубина в жёлчь

Секреция конъюгированного билирубина в жёлчь идёт по механизму активного транспорта, т. е. против градиента концентрации. Активный транспорт является, вероятно, скорость-лимитирующей стадией всего процесса метаболизма билирубина в печени. В норме диглюкуронид билирубина — главная форма экскреции билирубина в жёлчь, однако не исключается присутствие небольшого количества моноглюкуронида. Транспорт конъюгированного билирубина из печени в жёлчь активируется теми же лекарствами, которые способны индуцировать конъюгацию билирубина. Таким образом, можно сказать, что скорость конъюгации билирубина и активный транспорт би- лирубинглюкуронида из гепатоцитов в жёлчь строго взаимосвязаны (рис. 13-14).

Рис. 13-14. Билирубин-уробилиногеновый цикл в печени. 1 — катаболизм Нb в ретикулоэндотелиальных клетках костного мозга, селезёнки, лимфатических узлов; 2 — образование транспортной формы комплекса билирубин-альбумин; 3 — поступление билирубина в печень; 4 — образование билирубинглюкуронидов; 5 — секреция билирубина в составе жёлчи в кишечник; 6 — катаболизм билирубина под действием кишечных бактерий; 7 — удаление уробилиногенов с фекалиями; 8 — всасывание уробилиногенов в кровь; 9 — усвоение уробилиногенов печенью; 10 — поступление части уробилиногенов в кровь и выделение почками с мочой; 11 — небольшая часть уробилиногенов секретируется в жёлчь.

В. Катаболизм билирубиндиглюкуронида

В кишечнике поступившие билирубинглюкурониды гидролизуются специфическими бактериальными ферментами р-глюкуронидазами, которые гидролизуют связь между билирубином и остатком глюкуроновой кислоты. Освободившийся в ходе этой реакции билирубин под действием кишечной микрофлоры восстанавливается с образованием группы бесцветных тетрапиррольных соединений — уробилиногенов (рис. 13-15).

Рис. 13-15. Структура некоторых жёлчных пигментов. Мезобилиноген — промежуточный продукт катаболизма билирубина в кишечнике.

В подвздошной и толстой кишках небольшая часть уробилиногенов снова всасывается, попадает с кровью воротной вены в печень. Основная часть уробилиногена из печени в составе жёлчи выводится в кишечник и выделяется с фекалиями из организма, часть уробилиногена из печени поступает в кровь и удаляется с мочой в форме уробилина (рис. 13-14). В норме большая часть бесцветных уробилиногенов, образующихся в толстой кишке, под действием кишечной микрофлоры окисляется в прямой кишке до пигмента коричневого цвета уробилина и удаляется с фекалиями. Цвет фекалий обусловлен присутствием уробилина.

При
нарушении обмена тирозина может
развиться:

1. Тирозиноз

2. Алкаптонурия

3. Альбинизм

4. Микседема

5. Фенилкетонурия

Фенилкетонурия
характеризуется избыточным образованием:

1. Гомогентизиновой
   кислоты

2. Меланина

3. Фенилпировиноградной
   кислоты

4. Малеилацетоуксусной
   кислоты

5. Фумаровой
   кислоты

Причинами
положительного азотистого баланса
являются:

1. Рост

2. Беременность

3. Лихорадка

4. Ожоги

5. Повышение
   содержания глюкокортикоидов

Для
образования каких биологически
активных веществ необходим гистидин:

5. Тиреоидных
   гормонов

6. Меланина

7. Гистамина

8. Холина

9. Адреналина

Какие
из аминокислот являются медиаторами
тормозного типа:

1. Аспартат

2. Глутамат

3. Глицин

4. ГАМК

1. Дофамин

Какие
из аминокислот относятся к медиаторам
возбуждающего типа:

1. Аспартат

2. Глутамат

3. Глицин

4. ГАМК

5. Дофамин

6. Таурин

При
гиперпродукции какого гормона
происходит повышение основного обмена:

1. АКТГ

2. Инсулин

3. Паратгормон

4. Вазопрессин

5. Тироксин

Фенилкетонурия
является нарушением обмена:

1. Тирозина

2. Фенилаланина

3. Гомогентизиновой
   кислоты

Фенилкетонурия
характеризуется избыточным образованием:

6. Гомогентизиновой
   кислоты

7. ДОФА

8. Меланина

9. Фенилпировиноградной
   кислоты

10. Малеилацетоуксусной
    кислоты

11. Фумаровой
    кислоты

Причинами
положительного азотистого баланса
являются:

6. Рост

7. Беременность

8. Лихорадка

9. Повышение
   содержания глюкокортикоидов

10. Болезни
    почек

Положительный
азотистый баланс наблюдается при
повышенном образовании:

1. Cоматотропного
   гормона

2. Инсулина

3. Глюкокортикоидов

4. Тироксина

5. Половых
   гормонов

Отрицательный
азотистый баланс наблюдается при
недостатке:

1. Половых
   гормонов

2. Инсулина

3. Тироксина

4. Глюкокортикоидов

Жировая
дистрофия печени развивается при
дефиците:

10. Гистидина

11. Глутамина

12. Метионина

13. Таурина

Для
образования каких биологически
активных веществ необходим гистидин:

2. Тиреоидных
   гормонов

3. Меланина

4. Гистамина

5. Холина

6. Адреналина

Какие
из аминокислот относятся к медиаторам
возбуждающего типа:

7. Аспартат

8. Глутамат

9. Глицин

10. ГАМК

11. Дофамин

12. Таурин

Первый
период голодания характеризуется
преимущественным расходованием:

1. Углеводов

2. Жиров

3. Белков

4. Воды

5. Витаминов

Второй
период голодания характеризуется
преимущественным расходованием:

1. Углеводов

2. Жиров

3. Белков

Третий
период голодания характеризуется
преимущественным распадом:

1. Углеводов

2. Жиров

3. Белков

Ниболее
интенсивно происходит снижение во
время голодания массы:

1. Жировой
   ткани

2. Мышц

3. Костей

4. Нервной
   ткани

5. Сердца

Наименее
интенсивно происходит снижение во
время голодания массы:

1. Селезенки

2. Печени

3. Жировой
   ткани

4. Мышц

5. Нервной
   ткани

6. Сердца
   

Какая
аминокислота является источником
оксида азота:

• Аспарагиновая

• Глутаминовая

• L-Аргинин

• Аланин

Конечным
продуктом распада белков являются:

1. Молочная
   кислота

2. Глютаминовая
   кислота

3. Аммиак

4. Пировитноградная
   кислота

Гиперазотемия
может быть:

1. Гиперлактацидемическая

2. Кетоацидотическая

3. Гипохлоремическая

4. гипергликемическая

Голодание
называют частичным, если в организм
не поступают

1. Только
   белки

2. Только
   вода

3. Любой
   из питательных веществ

4. Только
   минеральные вещества

5. Поступление
   пищи ограничено

Какие
белковые фракции преобладают в плазме
крови

1. Фибриноген

2. Альфа-1-глобулины

3. Бетта
   –глобулины

4. Альбумины

5. Альфа-2-глобулины

1. Гамма-глобулинны

К
парапротеинам относятся:

1. Альбумины

2. Гамма-глобулины

3. Криоглобулины

4. Альфа-глобулины

В
первый период голодания увеличивается:

1. Гликогенез

2. Синтез
   белка

3. Липолиз

4. Гликогенолиз

Третий
период голодания характеризуется:

1. Усилением распада
   гликогена

2. Катаболизмом
   белка

3. Распадом
   жиров

4. Перераспределением
   белков

Какие
процессы приводят к образованию новых
аминокислот:

6. трансаминирование

7. дезаминирование

1. декарбоксилирование

Положительный
азотистый баланс наблюдается при:

1. Лихорадке

2. Гипертиреозе

3. Голодании

4. В
   стадию выздоровления

В
желудке расщепление белков происходит
при участии:

1. Пепсина

2. Химотрипсина

3. Энтерокиназы

4. Дипептидазы

В
кишечнике расщепление белков происходит
при участии:

1. Пепсина

2. Химотрипсина

3. Реннина

4. Энтерокиназы

5. Дипептидазы

Целиакия
– это заболевание, связанное с
недостаточностью расщепления:

1. Белков
   мяса

2. Липидов

3. Сахарозы

4. Белков
   злаков

5. Крахмала

К
реакция межуточного обмена белков
относятся реакции:

1. Переаминирования

2. Глюконеогенеза

3. Β-окисления

4. Декарбоксилирования

5. Кетообразования

В
результате дезаминирования образуется:

1. Аммиак

2. Мочевая
   кислота

3. Мочевина

Причинами
повышения дезаминирования являются:

1. Голодание

2. Сахарный
   диабет

3. Избыточное
   потребление аминокислот

4. Недостаток
   витамина В6

При
недостатке витамина B6
происходят нарушения реакций:

1. Дезаминирования

2. Декарбоксилирования

3. Трансаминирования

Последствиями
уменьшения реакций дезаминирования
являются:

1. Уменьшение
   синтеза белка

2. Снижение
   активности цикла Кребса

3. Повышение
   содержания аммиака

Синтез
заменимых аминокислот происходит в
реакциях:

1. Дезаминирования

2. Декарбоксилирования

3. Трансаминирования

Образование
биогенных аминов происходит в реакциях:

1. Дезаминирования

2. Декарбоксилирования

3. Трансаминирования

Остаточный
азот – это все азотсодержащие вещества
плазмы крови, кроме:

1. Белка

2. Пептидов

3. Пептидов
   и аминокислот

4. Аминокислот

Главным
компонентом остаточного азота плазмы
крови является:

1. Аминокислоты

2. Аммиак

3. Ионы
   аммония

4. Мочевина

Гиперазотемии
бывают:

1. Ретенционные

2. Гипохлоремические

3. Гиперхлоремические

4. Гипоаммониемия

5. Гипераммониемия

6. Желудочные

Предрасполагающими
к возникновению подагры факторами
являются:

1. Мясная
   пища

2. Мужской
   пол

3. Женский
   пол

4. Употребление
   кофе

5. Повышенная
   активность ксантиноксидазы

6. Щелочное
   питье

Ретенционная
гиперазотемия является следствием

1. Болезней
   почек

2. Тромбоза
   воротной вены

3. Шока

4. Лихорадки

5. Обезвоживания

Продукционная
гиперазотемия характеризуется
увеличением в плазме крови:

1. Аммиака

2. Белка

3. Аминокислот

4. Креатина

При
каком из видов гиперазотемий в крови
снижено содержание мочевины:

1. Ретенционная

2. Гипохлоремическая

3. Гипераммониемия

4. Печеночная

Подагра
– это заболевание, связанное с
нарушением обмена:

1. Протаминов

2. Гистонов

3. Нуклеопротеинов

4. Мочевины

5. Пуриновых
   оснований

С
распадом каких азотистых оснований
связано возникновение подагры:

1. Гуанина

2. Урацила

3. Тимидина

4. Аденина

5. Урацила

Подагра
– это заболевание:

1. Костей

2. Почек

3. Сердца

4. Суставов

5. печени

Гипераммониемия
является результатом снижения
активности:

7. Орнитинкарбамаилтрансферазы

8. Аргининсукцинатсинтетазы

1. Аргининсукцинатлиазы

2. цитохромоксидазы

Отрицательный
азотистый баланс развивается при:

1. Ожирении

2. Исхудании

3. Сердечной
   недостаточности

4. Избытке
   инсулина

5. Кровопотере

Положительный
азотистый баланс наблюдается при:

1. Лихорадке

2. Голодании

3. В стадию
   выздоровления

4. Гипертиреозе

При
наследственных заболеваниях наиболее
часто нарушен обмен

1. Валина

2. Фенилаланина

3. Изолейцина

4. Лейцина

Конечным
продуктам распада белков являются

1. Молочная
   кислота

2. Глютаминовая
   кислота

3. Аммиак

4. Пировиноградная
   кислота

Гиперазотемия
может быть

1. Гиперлактацидемическая

2. Кетоацидотическая

3. Гипохлоремическая

4. Гипергликемическая

Какие
белковые фракции преобладают в плазме
крови?

1. Фибриноген

2. Альфа-1-глобулины

3. Бетта-глобулины

4. Альбумины

Дыхательный
коэффициент в первый период голодания:

1. Снижается

2. Резко
   снижается

3. Повышается

4. Не изменяется