Хромопротеины на примере гемоглобина

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту

Узнать стоимость

Хромопротеины

Для них простетическая часть окрашена (chromos – краска). К хромопротеинам относятся гемоглобин, миоглобин, каталаза, пероксидаза, ряд флавинсодержащих ферментов (сукцинатдегидрогеназа, альдегидоксидаза, ксантиноксидаза), цитохромы (гемсодержащие белки) и т.д. Велика биологическая роль этих белков – участвуют в физиологических процессах: дыхание клетки, транспорте кислорода и углекислого газа, окислительно-восстановительных процессах.

Гемоглобин. Его белковая часть представлена глобином, небелковая – гемом. Это олигомерный белок, т.е. имеет четвертичную структуру, состоящую из 4 субъединиц.

a цепи построены из 141 АК-остатка.

b цепи из 146 АК-остатков [рис. 4-х субъединиц, в каждой нарисована точка – гем].

Каждая из субъединиц связана с гемом:

Хромопротеины на примере гемоглобина [гем]

Основная функция гемоглобина – транспортная (кислород, углекислый газ). Также он представляет собой основную буферную систему крови (75% от всей буферной емкости крови).

Различают:

– HbO2
– оксигемоглобин (связан с молекулой O2);

– HbCO – карбоксигемоглобин;

– HbCO2
– карбгемоглобин;

– HbOH – метгемоглобин (образуется при соединении с нитросоединениями, не способен связывать кислород).

Типы гемоглобина. Всего известно более 100 типов, но их все делят на 2 группы:

1) Физиологические гемоглобины;

2) Патологические (аномальные).

К физиологическим гемоглобинам относятся:

– Hb P – примитивный гемоглобин, имеет место быть у 1-2 недельного эмбриона;

– Hb F – фетальный или гемоглобин плода, к моменту рождения составляет около 70% всего гемоглобина в крови;

– Hb A, Hb A2, Hb A3 – это гемоглобины взрослого организма. На Hb A приходится около 90-96%.

Физиологические типы гемоглобинов отличаются глобулиновой частью (АК-составом). Например Hb A содержит 2a и 2b субъединицы, а Hb F – 2a и 2g субъединицы.

К аномальным (возникающих при наследственных заболеваниях) гемоглобинам относятся:

– HbS – гемоглобин, сопутствующий серповидно-клеточной анемии. Отличается от нормального тем, что с N-конца в 6 положении b–цепи глутамин заменен на валин.

Миоглобин по сравнению с гемоглобином имеет третичную структуру, одну полипептидную цепь, один гем и может связывать одну молекулу кислорода. Гемоглобин и миоглобин функционируют вместе. Гемоглобин доставляет кислород из легких к тканям, а миоглобин перераспределяет его внутри клетки (доставляет к митохондриям).

Гемоглобин – основной дыхательный белок крови, относящийся к хромопротеидам. Он состоит из белковой (глобин) и небелковой (гем) части, является белком четвертичной структуры и состоит из четырех субъединиц, каждая из которых включает в себя полипептидную цепь, соединенную с гемом, полипептидные цепи попарно одинаковы. Так, гемоглобин взрослого типа (НЬ А) имеет 2а- и 2y-полипептидные цепи. Фетальный гемоглобин, преобладающий в крови новорожденного (Hb F), имеет в своем составе 2а- и 2у-полипептидные цепи. У взрослого человека в крови 95-98% приходится на долю гемоглобина А, 1-1,5% составляет Hb F, 2-2,5% – на гемоглобин А2 (а2б2). Гемоглобин находится в эритроцитах в виде нескольких производных. Присоединение кислорода (к железу тема) приводит к образованию оксигемоглобина (НbО2). Отдав кислород тканям, оксигемоглобин превращается в восстановленную форму (НbО2 <-> ННb). Удаление диоксида углерода (углекислого газа) из тканей происходит путем его присоединения к свободным аминным группам глобина и при этом образуется карбаминогемоглобин (карбгемоглобин). Оксид углерода (СО) при соединении с железом гема образует стойкое соединение карбоксигемоглобин. Оксид углерода является продуктом обмена и образуется эндогенно при распаде гема (в норме – при старении эритроцитов). Содержание карбоксигемоглобина, в первую очередь, является показателем гемолиза эритроцитов. Железо гема находится в двухвалентной форме. При окислении его (Fe2+<-> Fe3+) образуется метгемоглобин. Окислителями железа гема могут быть различные продукты метаболизма-активные формы кислорода (АФК), ферменты, альдегиды и др. В норме за сутки образуется 2,5% метгемоглобина, а обнаруживается в крови 1,5%. Метгемоглобинредуктазная система восстанавливает метгемоглобин, переводя его в восстановленную форму, возвращая тем самым способность транспортировать кислород. К экзогенным метгемоглобинообразователям относятся нитриты, нитраты, присутствующие в избыточном количестве в воде, в пище, ряд лекарственных препаратов. Гемоглобин, образуя комплексные соединения с различными сульфопроизводными, образует сульфметгемоглобин. У здоровых людей это производное гемоглобина в крови не содержится. Обнаружение его свидетельствует о повышенном содержании сульфопроизводных в воде, пище, воздухе. В связи с этим сульфгемоглобин является своеобразным маркером экологической обстановки.

Диагностическое значение имеет определение содержания гликозилированных (гликированных) гемоглобинов, образующихся в результате комплексирования гемоглобина с различными углеводородами. 95% от общего количества гликозилированных гемоглобинов приходится на долю гемоглобина A1c, образующегося в результате комплексирования гемоглобина и глюкозы.

Повышение содержания гликозилированных гемоглобинов наблюдается при сахарном диабете.

Определение гликозилированных гемоглобинов производится как для диагностики при массовых обследованиях населения, так и для контроля за соблюдением диеты у больных с сахарным диабетом, при подборе дозы инсулина и контроле за эффективностью лечения.

Содержание гликозилированного гемоглобина (Hb A1c) у здоровых находится в пределах 3-6% от общего гемоглобина или (0,55±0,09) мг фруктозы на 1 мг гемоглобина.

Аномальные гемоглобины
Наличие в эритроцитах людей аномальных или патологических гемоглобинов определяет состояния, обозначаемые как гемоглобинозы, или гемоглобинопатии. Это наследственные аномалии кроветворения, при которых молекулы патологических гемоглобинов имеют измененную структуру, поэтому подобные заболевания относятся к группе так называемых молекулярных болезней.
В настоящее время установлено более 200 аномальных гемоглобинов: B (S), С, D, Е, G, J, I, К, L, M, N, О, Р, Q и других, а также возможные их комбинации (SC, SD и др.).

Гемоглобин S
Отличается от гемоглобина А строением четвертого пептида, в котором на шестом месте вместо глутаминовой кислоты находится электрически нейтральный валин. Гемоглобин S мало растворим, нейтрален по заряду, электрофоретически менее подвижен. В капиллярах при отдаче кислорода гемоглобин S выпадает в осадок в форме веретенообразных кристаллоидов (тактоидов), которые растягивают оболочку и ведут к распаду эритроцитов. У гетерозиготов содержание гемоглобина S равняется 20 – 45 %, у гомозиготов – 60 – 90 %. Гетерозиготная форма аномалии протекает бессимптомно или сопровождается легкой гемолитической анемией. У гомозиготных особей уже с первых месяцев жизни развивается тяжелая форма серповидноклеточной анемии.

Гемоглобин F
Характерный для крови плода фетальный гемоглобин может быть обнаружен в повышенных количествах в эритроцитах крови недоношенных детей, при коклюше, серповидноклеточной анемии, талассемии, врожденной микроцитарной анемии, пернициозной анемии, острых и хронических лейкозах, миеломной болезни. Наибольшее содержание (до 97 %) наблюдается при большой талассемии.

Гемоглобин С
Отличается строением четвертого пептида молекулы гемоглобина, в котором на шестом месте вместо глутаминовой кислоты находится лизин. Центр распространения гена С – северная часть Ганы. Частота гетерозиготности по данным одних авторов, до 15 %, по данным других, – 16,5 – 28 %, среди негров США – 1,8 – 3% на Ямайке – 2,7 % (В. П. Эфроимсон). Наличие гена С в гомозиготном состоянии ведет к развитию выраженной спленомегалии, умеренной микроцитарной анемии с наличием эритроцитов мишеневидной формы. При наличии комбинации гемоглобинов С и S анемия оказывается более тяжелой.

Гемоглобин D
Обнаружен у 2 % берберов Марокко и у 0,4 % негров США. У гомозиготов наблюдается микроцитоз, слабый анизо- и пойкилоцитоз и мишеневидность эритроцитов. Описано несколько гемоглобинов D (в северо-западной Индии, среди сикхов в Индии, на острове Кипр, в Турции).

Гемоглобин Е
Обнаружен у жителей Юго-Восточной Азии: в Кампучии, Таиланде, Бирме, Бенгалии, у веддов Шри-Ланки, в северо-восточной Малайе, у населения Калимантана и Сулавеси. Частота распространения гена С в разных местностях колеблется от 1 – 3 до 13 (Таиланд) – 20 (Бирма) – 28 – 37 % (Кампучия). У гомозиготов ЕЕ наблюдается микроцитоз, компенсированный развитием эритроцитоза (до 7 – 8 x 1012 /л). Отмечены комбинации генов ES и ЕТ, дающие сублетальный эффект. Клинические проявления при других гемоглобинозах выражены слабо, а распространение более ограниченное (гены G, I, J, К, L, M, N, О, Р, Q).

Серповидно-клеточная анемия – это наследственная гемоглобинопатия, связанная с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение – так называемый гемоглобин S. Эритроциты, несущие гемоглобин S вместо нормального гемоглобина А, под микроскопом имеют характерную серпообразную форму (форму серпа), за что эта форма гемоглобинопатии и получила название серповидно-клеточной анемии.

Серповидно-клеточная анемия весьма распространена в регионах мира, эндемичных по малярии, причем больные серповидно-клеточной анемией обладают повышенной (хотя и не абсолютной) врожденной устойчивостью к заражению различными штаммами малярийного плазмодия. Серповидные эритроциты этих больных также не поддаются заражению малярийным плазмодием в пробирке.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Источник

Они
имеют белковую и небелковую (простетическую)
части. Белковую часть составляет

полипептид,
построенный из АК-остатков. В состав
небелковой части может входить: гем,
металл, остаток фосфорной кислоты,
углеводы, липиды и т.д.

Хромопротеины

Для
них простетическая часть окрашена
(chromos – краска). К хромопротеинам относятся
гемоглобин, миоглобин, каталаза,
пероксидаза, ряд флавинсодержащих
ферментов (сукцинатдегидрогеназа,
альдегидоксидаза, ксантиноксидаза),
цитохромы (гемсодержащие белки) и т.д.
Велика биологическая роль этих белков
– участвуют в физиологических процессах:
дыхание клетки, транспорте кислорода
и углекислого газа, окислительно-восстановительных
процессах.

Гемоглобин.
Его белковая часть представлена глобином,
небелковая – гемом. Это олигомерный
белок, т.е. имеет четвертичную структуру,
состоящую из 4 субъединиц.

 цепи
построены из 141 АК-остатка.

 цепи
из 146 АК-остатков [рис. 4-х субъединиц, в
каждой нарисована точка – гем].

Каждая
из субъединиц связана с гемом:

Основная
функция гемоглобина – транспортная
(кислород, углекислый газ). Также он
представляет собой основную буферную
систему крови (75% от всей буферной емкости
крови).

Различают:

–
HbO2
– оксигемоглобин (связан с молекулой
O2);

–
HbCO – карбоксигемоглобин;

–
HbCO2
– карбгемоглобин;

–
HbOH – метгемоглобин (образуется при
соединении с нитросоединениями, не
способен связывать кислород).

Типы
гемоглобина.
Всего известно более 100 типов, но их все
делят на 2 группы:

1)
Физиологические гемоглобины;

2)
Патологические
(аномальные).

К
физиологическим
гемоглобинам относятся:

–
Hb P – примитивный гемоглобин, имеет
место быть у 1-2 недельного эмбриона;

–
Hb F – фетальный или гемоглобин плода, к
моменту рождения составляет около 70%
всего гемоглобина в крови;

–
Hb A, Hb A2,
Hb A3
– это гемоглобины взрослого организма.
На Hb A приходится около 90-96%.

Физиологические
типы гемоглобинов отличаются глобулиновой
частью (АК-составом). Например Hb A содержит
2
и 2b
субъединицы, а Hb F – 2
и 2
субъединицы.

К
аномальным
(возникающих при наследственных
заболеваниях) гемоглобинам относятся:

–
HbS – гемоглобин, сопутствующий
серповидно-клеточной анемии. Отличается
от нормального тем, что с N-конца в 6
положении b–цепи
глутамин заменен на валин.

Миоглобин
по сравнению с гемоглобином имеет
третичную структуру, одну полипептидную
цепь, один гем и может связывать одну
молекулу кислорода. Гемоглобин и
миоглобин функционируют вместе.
Гемоглобин доставляет кислород из
легких к тканям, а миоглобин перераспределяет
его внутри клетки (доставляет к
митохондриям).

Оба
белка – гемопротеины, т.е. гемсодержащие
белки.

2. Аэробное окисление углеводов, схема процесса. Образование пировиноградной кислоты из глюкозы, последовательность реакций. Челночные механизмы транспорта водорода.

билет 7

3. Гормоны половых желез. Химическое строение и участие в обменных процессах.

Регулируют гомеостаз
и формирование вторичных половых
признаков. Синтез половых гормонов
регулируется гонадотропным гормоном
гипофиза. В крови половые гормоны
соединены с гликопротеидами – уменьшают
синтез белка.Эстрадиол –
1 кольцо ароматическое и ОН-группа, в 10
положении нет СН3.
Тестостерон – 1 кольцо не ароматическое
и кетонная группа, в 10 положении есть
СН3.
Тестостерон
– вырабатывается
семенниками, яичниками, надпочечниками.
Цитозольный механизм. Регулирует
дифференцировку и функционирование
репродуктивной системы, дифференцировку
мужских половых желез., развитие мужских
вторично половых признаков, обладает
анаболическим действием, стимулирует
синтез белка. Гиперфункция –
гиперсексуальность, увеличивается рост
волос. Гипофункция – недоразвитие
внутренних и наружных половых органов,
инфантизм. Эстрадиол
– синтезируется
фолликулами яичника, надпочечниками,
плацентой, семенниками. Цитозольный
механизм. Обеспечение репродуктивной
функции организма женщины, развитие
вторичных половых признаков, оптимальные
условия для оплодотварения, оказывает
анаболическое действие, стимулирует
синтез белка. Гиперсексуальность, или
недоразвитие женских половых органов,
инфантизм, бесплодие.

Соседние файлы в предмете Биохимия

#
#
10.04.20151.23 Mб62biokhimia_ekz.pdf
#
#
#
#
#
#
#
#
#

Источник

Хромопротеины – это сложные белки, простетическая часть которых представлена окрашенным компонентом (от греч. Chromos – краска). К ним относятся биологически важные белки гемоглобин, миоглобин, а также некоторые ферменты: каталаза, пероксидаза, цитохромы, все они являются гемпротеинами, так как простетическая часть их содержит гем.

Гемоглобин (Нв).

Гемоглобин имеет четвертичную структуру, молекулярная масса его 66-68 тыс.Да. Как следует из названия Нв представляет собой соединение гема с белком глобином. Это олигомерный белок, состоящий из 4 субъединиц (протомеров), соединенных нековалентными связями (гидрофобные, ионные взаимодействия, водородные связи).

Субъединицы Нв «узнают» друг друга благодаря присутствию на их поверхности комплементарных по форме участков. Каждая из субъединиц или полипептидных цепей обозначается буквами, их 4 у Нв взрослого человека (Нв А), эти цепи называются альфа (a) и бета (b) . Каждая молекула Нв А содержит по две a- и по две b-цепи. Они различаются первичной структурой и длиной полипептидной цепи: a – цепи содержат по 141 аминокислотному остатку, b – цепи по 146.

Каждый из протомеров гемоглобина представляет собой природный координационный комплекс. В нем комплексообразователем служит Fe 2+ . Его координационное число равно 6. Поэтому ион железа связан с 6 лигандами. 4 лиганда являются пиррольными кольцами протопорфирина. Пятая связь затрачивается на соединение с белком глобином через аминокислоту гистидин, а 6 координационная связь используется для связывания с кислородом или другими газообразными веществами (СО2, СО).

Строение гема.

Внутри каждого протомера имеется гидрофобный “карман”, в котором располагается гем, способный присоединять кислород.

Схема молекулы гемоглобина.

Основная функция гемоглобина – перенос кислорода из легких к периферическим тканям. Первая молекула кислорода изменяет конформацию протомера, к которому она присоединилась. Поскольку этот протомер соединен многими связями с другими протомерами, изменяется конформация и сродство других протомеров к лигандам. Это явление называют кооперативностью изменения конформации протомеров. Изменение конформации таковы, что сродство гемоглобина ко 2-й молекуле кислорода увеличивается. В свою очередь присоединение 2-ой, а затем и 3-ей молекулы кислорода, так же изменяет конформацию и облегчает присоединение следующих молекул кислорода. Сродство гемоглобина к 4-ой молекуле кислорода примерно в 300 раз больше чем к 1-ой.

Модель молекулы гемоглобина.

Кроме кислорода, молекула гемоглобина может быть связана с другими лигандами. Например, при соединении Hb с оксидом углерода (II) (угарный газ СО), образуется карбоксигемоглобин (НвСО). Причем гемоглобин имеет большее сродство к угарному газу чем к кислороду. Поэтому если в воздухе содержится угарный газ, гемоглобин легче с ним связывается и теряет способность связывать кислород. Наступает смерть от удушья, от недостаточного снабжения тканей кислородом.

Возможно образование еще одного производного гемоглобина – карбгемоглобина, когда гемоглобин связывается с СО2 . Однако СО2 связывается не с гемом, а присоединяется к NH2 – группам глобина. Образование карбгемоглобина используется для выведения СО2 из тканей к легким. Этим путем выводится 10-15% СО2.

Источник

6. Хромопротеиды. Гемоглобин.

Хромопротеины состоят из простого белка
и связанного с ним окрашенного небелкового
компонента, откуда и произошло их
название (от греч. chroma – краска). Среди
хромопротеинов различают гемопротеины,
(содержащие в качестве простетической
группы железо), магний-.порфирины и
флавопротеины (содержащие производные
изоаллоксазина). Хромопротеины наделены
рядом уникальных биологических функций
они участвуют в таких фундаментальных
процессах жизнедеятельности, так
фотосинтез, дыхание клеток и целостного
организма, транспорт кислорода и
углерода, окислительно-восстановительные
реакции, свето- и цветовосприятие и др.
Таким образом, хромопротеины играют
исключительно важную роль в процессах
жизнедеятельности Достаточно, например,
подавить дыхательную функцию гемоглобина
путем введения оксида углерода или
утилизацию (потребление) кислорода в
тканях путем введения синильной кислоты
или ее солей (цианидов) ингибирующих
ферментные системы клеточного дыхания,
как моментально наступает смерть
организма. Хромопротеины являются
непременными и активными участниками
аккумулирования солнечной энергии в
зеленых

Гемопротеины. К группе гемопротеинов
относятся гемоглобин и его производные,
миоглобин, хлорофиллсодержащие белки
и ферменты (вся цитохромная система,
каталаза и пероксидаза) Все они содержат
в качестве небелкового компонента
структурно сходные железо (или
магний)-порфирины, но различные по
составу и структуре белки обеспечивая
тем самым разнообразие их биологических
функций. Рассмотрим более подробно
химическое строение гемоглобина,
наиболее важного для жизнедеятельности
человека и животных соединения.

Гемоглобин это гемопротеид. Это
неферментный белок имеющий интересную
структуру. В его состав входит 4
полипептидные цепи. Есть несколько
видов гемоглобина: гемоглобин А, есть
и фетальный гемоглобин, в состав которого
входят несколько иные цепи. Миоглобин
похожий по структуре белок – мышечный
белок, который в отличие от гемоглобина
состоит из 1 полипептидной цепи и 1-го
гема. Имеет значимость в доставке
кислорода внутри клетки до митохондрий.

Гем: Это очень устойчивая структура,
практически это самая длинная замкнутая
сопряженная система, которая образует
порфириновое ядро, состоящее из 4
пиррольных колец соединенных метинильными
мостиками. Кроме того здесь имеются
боковые цепи

Железо связано с пиррольными ядрами,
и за счет координационных связей
оно связано еще и с азотом
имидозольных ядер гистидина
полипептидных цепей. Обеспечивается
связывание кислорода и образование
оксигемоглобина. Соединение в
котором железо 3 валентно –
метгемоглобин, образуется при
действии сильных окислителей
(лаки, анилиновые краски). В крови
всегда присутствует метгемоглобин
не выше 2%. Метгемоглобин –
производное гемоглобина не способен
транспортировать кислород. Восстановление
гемоглобина происходит за счет
фермента -метгебоглобинредуктазы. У
детей этот фермент крайне неактивен. В
боковой цепи содержится 4 метильные
группы , 2 винильных и 2 остатка пропионовой
кислоты.

Болезни гемоглобинов (их насчитывают
более 200) называют гемоглобинозами.
Принято делить их на гемоглобинопатии,
в основе развития которых лежит
наследственное изменение структуры
какой-либо цепи нормального гемоглобина
(часто их относят также к «молекулярным
болезням»), и талассемии, обусловленные
нарушением синтеза какой-либо нормальной
цепи гемоглобина. Различают, также
железодефицитные анемии.

Классическим примером наследственной
гемоглобинопатии является
ссрповидно-клеточная анемия. При этой
патологии эритроциты в условиях низкого
парциального давления кислорода
принимают форму серпа. Гемоглобин S.
Отличается по ряду свойств от нормального
гемоглобина, в частности, после отдачи
кислорода в тканях он превращается в
плохо растворимую форму и начинает
выпадать в осадок в виде веретенообразных
кристаллоидов, названных тактоидами.
Последние деформируют клетку и приводят
к массивному гемолиз Химический дефект
сводится к замене единственной
аминокислоты, а именно глутаминовой, в
6-м положении с N-конца на валин в β-цепях
молекулы гемоглобина HbS. Это результат
мутации в молекуле ДНК, кодирующей
синтез β-цепи гемоглобина Талассемии,
строго говоря, не являются гемоглобинопатиями.
Это генетически обусловленное нарушение
синтеза одной из нормальных цепей
гемоглобина. Если угнетается синтез
β-цепей, то развивается β-талассемия,
при генетическом дефекте синтеза α-цепей
развивается α-талассемия.

Гемоглобин.

Мужчины 135-180гр/л Женщины 120-16Огр/л

Изменение числа эритроцитов.

Повышение числа Э и их массы
(гематокрит) в целом указывает на
эритроцитоз, который может быть первичным
(поражение эритропоэза, заболевания
ситемы крови) или вторичным. Вторичный
эритроцитоз чаще наблюдается при
легочных заболеваниях, врожденных
пороках сердца, при гиповентиляции,
пребывании на высоте, накоплении
карбоксигемоглобина при курении,
молекулярных изменениях гемоглобина,
нарушении выработки эритропоэтина
вследствие образования опухоли или
кисты. Относительное повышение Э
определяется при гемоконцентрации,
например, при ожогах, диарее, приеме
диуретиков и т. д. Понижение НЬ и Э
является прямым непосредственным
указанием на анемию (малокровие). Острая
кровопотеря по одного литра принципиально
не влияет на морфологию Э. Если в
отсутствие кровопотери число Э снижается,
то, естественно, следует предположить
нарушение эффективности эритропоэза.
Эффективный (действительный) эритропоэз
может быть оценен с помощью следуюших
тестов: определения уровня утилизации
железа Э, определения количества
ретикулоцитов и скорости их созревания,
измерения продолжительности жизни
эритроцитов и других функциональных
характеристик, определяющих их
полноценность.

Соседние файлы в папке 1-30

Источник