15. Гемоглобин: строение, структура гема, основные этапы синтеза гема, типы и виды гемоглобина.

Основной компонент цитоплазмы эритроцитов - гемоглобин (Нb), определяющий их специализированные функции.Нb имеет четвертичную структуру -соединение гема с белком глобином.Внутри каждой субьединицы имеется гидрофобный «карман», в котором располагается гем.Гем - является металлопорфириновым комплексом (комплекс протопорфирина с Fе²⁺) . Протопорфирин - четыре пиррольных кольца, соединенных метиновыми мостиками, имеющий метильные, винильные и пропионильные группы.Координационное число (количество возможных связей) для Fе²⁺ в геме равно шести. В геме Fе²⁺ связано двумя ковалентными и двумя координационными связями с атомами азота пиррольных колец. Пятая связь - соединение с белком (через аминокислоту гистидин). Шестая - соединение с различными лигандами (кислород, углекислый газ и др.)

Первая реакция синтеза гема - образование 5-аминолевулиновой кислоты из глицина и сук-цинил-КоА идёт в матриксе митохондрий, где в ЦТК образуется один из субстратов этой реакции - сукцинил-КоА. Эту реакцию катализирует пиридоксальзависимый фермент аминолевулинатсинтаза.

Из митохондрий 5-аминолевулиновая кислота поступает в цитоплазму. В цитоплазме проходят промежуточные этапы синтеза гема: соединение 2 молекул 5-аминолевулиновой кислоты молекулу порфобилиногена, дезаминирование порфобилиногена с образованием гидроксиметилбилана, ферментативное превращение гидроксиметилбилана в молекулу уропор-фобилиногена III, декарбоксилирование последнего с образованием копропорфириногена III. Гидроксиметилбилан может также нефермента-тивно превращаться в уропорфириноген I, который декарбоксилируется в копропорфирино-ген I. Из цитоплазмы копропорфириноген III опять поступает в митохондрии, где проходят заключительные реакции синтеза гема. В результате двух последовательных окислительных реакций копропорфириноген III превращается в протопорфириноген IX, а протопорфириноген IX - в Протопорфирин IX. Фермент феррохела-таза, присоединяя к протопорфирину IX двухвалентное железо, превращает его в гем. Источником железа для синтеза гема служит депонирующий железо белок ферритин. Синтезированный гем, соединяясь с α и β-полипепептидными цепями глобина, образует гемоглобин.

Физиологические типы Нb образуются на разных этапах нормального развития организма и отличаются друг от друга набором полипептидных цепей

Примитивный Нb (НbР) - I - четыре -цепи. II - две - и две -цепи. НbР - самые ранние стадии развития эмбриона.Примитивный Нb заменяются нафетальный Нb

Фетальный Нb(НbF) - две -цепи и две -цепи. НbF - гемоглобин плода и составляет к моменту рождения примерно 70% всего Нb. На поздних стадиях развития плода появляется Нb взрослых (НbА) - две -цепи и две -цепи.Примитивный (эмбриональный) и фетальный Нb обладают более высоким сродством к кислороду по сравнению с НbА, так как они должны переносить кислород из системы материнского кровообращения.

Аномальные типы Нb Различаются составом цепей или, чаще, заменой АК в цепях. НbS - серповидноклеточный Нb, в -цепи глутаминовая кислота заменена на валин.

Виды (производные) Нbразличаются лигандами, соединенными с гемом

Оксигемоглобин - соединение Нв с кислородом.

Карбогемоглобин - соединение Нв с углекислым газом (СО₂).

Карбоксигемоголобин - соединение Нв с угарным газом (СО).

Метгемоглобин - соединение Нв с кислородом. Это соединение образуется в присутствии сильных окислителей и при этом железо (Fе) изменяет свою валентность - становится 3-х валентным.