Главная страница

10. Биохимия крови. Лекция 18 биохимия крови. Белки крови. Буферные системы крови. Кислотноосновное равновесие


Скачать 1.1 Mb.
НазваниеЛекция 18 биохимия крови. Белки крови. Буферные системы крови. Кислотноосновное равновесие
Дата31.07.2020
Размер1.1 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файла10. Биохимия крови.docx
ТипЛекция
#135056
страница1 из 3

Подборка по базе: ОББН лекция 2.docx, Заболевания крови.docx, Заболевания крови.docx, 5 Лекция.doc, Задание к лекциям 20-22.pdf, 1 лекция (1 семестр) ОП.doc, 6 Лекция ФР хир переломы таза .doc, 272-282 Лекция.docx, 04.06.2020 Лекция Россия в современном мире(Гонов).docx
  1   2   3

Лекция №18

БИОХИМИЯ КРОВИ. БЕЛКИ КРОВИ. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ КРОВИ. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ.
Кровь – жидкая ткань, осуществляющая в организме множество функций. Кровь выполняет целый ряд разнообразных функций: транспортную, дыхательную, трофическую, экскреторную, терморегуляторную, поддержание постоянства внутренней среды, обеспечение водно-солевого обмена, защитную, обеспечивает гуморальную регуляцию.

Важный физико-химический показатель – осмотическое давление плазмы крови, определяющееся осмотической концентрацией, т.е. суммой всех частиц, находящихся в единице объема.

Кровь обладает значительной вязкостью благодаря высокому содержанию белка и эритроцитов. Вязкость крови в 4–5 раз выше вязкости воды.

Химический состав крови в норме относительно постоянен. Это объясняется наличием в организме мощных регулирующих механизмов (ЦНС, гормональная система и др.), обеспечивающих взаимосвязь в работе таких важных для жизнедеятельности органов и тканей, как печень, почки, легкие и сердечно-сосудистая система (таблица).


Компоненты крови, ед.измер.

Цельная кровь

Плазма

Вода, %

75-85

90-91

Сухой остаток, %

15-25

9-10

Гемоглобин, г/л

130-160

-

Общий белок, г/л

-

65-85

Фибриноген, г/л

-

2-4

Глобулины, г/л

-

20-30

Альбумины, г/л

-

40-50

Азот небелковых соединений, ммоль/л

15,0-25,0

14,3-21,4

Мочевина, ммоль/л

3,3-6,6

3,3-6,6

Мочевая кислота, ммоль/л

0,18-0,24

0,24-,29

Креатинин, ммоль/л

0,06-0,16

0,06-0,16

Креатин, ммоль/л

0,23-0,38

0,08-0,11

Азот аминокислот, ммоль/л

4,3-5,7

2,9-4,3

Индикан, мкмоль/л

-

1-4

Глюкоза, ммоль/л

3,3-5,0

3,6-5,5

Глюкозамин, ммоль/л

-

3,9-5,0

Пентозы, ммоль/л

-

0,13-0,26

Общие липиды, г/л

1,0-7,2

3,8-6,7

Триацилглицериды, ммоль/л

1,0-2,6

1,2-2,8

Холестерин, ммоль/л

3,9-5,9

3,9-6,5

Фосфолипиды, г/л

-

2,2-4,0

Фосфатидилхолин, ммоль/л

3,0

1,5-3,0

Кетоновые тела, ммоль/л в пересчете на ацетон

-

0,2-0,6

Ацетоуксусная кислота, ммоль/л

-

0,05-0,19

Молочная кислота, ммоль/л /л

-

1,1-1,2

Пировиноградная кислота, ммоль/л

-

0,07-0,14

Лимонная кислота, ммоль/л

-

0,10-0,15

α-Кетоглутарат, ммоль/л

-

0,02-0,07

Янтарная кислота, ммоль/л

-

0,01-0,04

Билирубин общий, мкмоль

-

4-26


Все случайные колебания в составе крови в здоровом организме быстро выравниваются.

Выполнение большинства функций обусловлено белками крови.

Белки плазмы крови.
Белки являются важной составной частью крови и выполняют следующие функции:

  • Поддержание онкотического давления и тем самым сохранение объема циркулирующей крови

  • Обеспечивают вязкость крови.

  • Белки принимают участие в свертывании крови. Ряд белков, в том числе фибриноген, являются компонентами свертывающей системы крови.

  • Поддержание постоянства рН крови, так как белки плазмы составляют мощную буферную систему, обладая амфотерными свойствами.

  • Транспортная функция. Белки плазмы крови соединяются с целым рядом нерастворимых в воде веществ (липиды, билирубин, жирные кислоты, стероидные гормоны, жирорастворимые витамины) и переносят их в ткани и органы.

  • Белки плазмы крови играют важную роль в иммунных реакциях организма. Сывороточные иммуноглобулины входят в состав фракции глобулинов сыворотки крови.

  • Поддержание уровней катионов в крови путем образования с ними недиализируемых соединений. Например, 40-50% кальция, значительная часть железа, магния, меди и других элементов связана с белками сыворотки.

  • Сывороточные белки образуют своеобразный «белковый резерв» организма. При голодании они могут распадаться до аминокислот, которые используются для синтеза белков головного мозга, миокарда и других органов.

Также важным белком крови является гемоглобин – транспортный белок, упакованный в эритроцитах.

 

ГЕМОГЛОБИН

Белки – динамичные молекулы, их функции почти всегда связаны с взаимодействиями с другими молекулами (молекула обратимо связываемая белком называется лигандом). Эти взаимодействия регулируются тонкими молекулярными механизмами изменения конформации белка. Срочность взаимодействия позволяет организму быстро и обратимо реагировать на изменение внешних условий и метаболических процессов.

Лиганд связывается с центром связывания (соответствуют друг другу по форме, размеру, заряду, гидрофильности-гидрофобности). Структурные перестройки, которыми сопровождается взаимодействие белка с лигандом, называют индуцированным соответствием.

Гемоглобин – классический пример белка связывающего лиганд (кислород). Гемоглобин можно рассматривать как модельный белок для изучения механизмов связывания с лигандами. Для связывания молекулы кислорода не подходят боковые цепи ни одной аминокислоты. Связывание молекулы кислорода происходит с металлами. Для этого отлично подходят переходные металлы – железо и медь.



а) структура протопорфирина IX б) гем гемоглобина в) модель гема

Железо часто встроено в связанную с белком простетическую группу гем.

Гем – это сложная циклическая структура, называемая протопорфирином, с которой связан ион железа (2+). Атом железа имеет шесть координационных связей: четыре связи с атомами азота, две направлены перпендикулярно плоскости порфиринового кольца. Связи препятствуют переходу железа в более окисленную форму (3+), в которой оно будет не способно связывать кислород.

При связывании кислорода свойства гемового железа изменяются. Это служит причиной изменения темно-красной окраски венозной крови на светло-красную окраску богатой кислородом артериальной крови. Молекула СО (угарного газа) и молекула монооксида азота (NO) имеют более высокое сродство к гемовому железу, чем молекулы кислорода. При связывании СО с гемом происходит высвобождение кислорода, поэтому угарный газ высоко токсичен для аэробных организмов.
Синтез гема.

Синтез гемма происходит в клетках печени, почек, слизистой кишечника и др. тканей, но в основном в предшественниках эритроцитов.

Первую реакцию катализирует фермент – δ-аминолевулинатсинтазы. Реакция эта протекает в митохондриях.



Е1 – аминолевулинатсинтаза (кофермент – пиридоксальфосфат)

Вторая реакция происходит при участии порфобилиногенсинтазы (аминолевулинатдегидратазы), она протекает в цитозоле.



Е2 – аминолелевулинатдегидратаза (требуется цинк)

В результате образуется циклический порфобилиноген (монопиррол).

На следующем этапе четыре молекулы порфобилиногена конденсируются с образованием промежуточного продукта, с дальнейшим его превращением в уропорфириногены типа I и типа III при участии фермента уропорфириноген-I-синтаза, и дополнительно уропорфириноген-III-косинтазы.

Образовавшиеся уропорфириногены могут окисляться до уропорфирина или декарбоксилироваться до копропорфириногена соответствующего типа.

Следующим этапом является возвращение копропорфириногена III в митохондрии, где окисляется в протопорфириноген IX и далее в протопорфирин IX, который связывается с железом и образует гем при участии фермента гемсинтазы (феррохелатазы). Далее гем связывается с глобиновыми цепями. Сам же гем оказывает влияние на образование глобиновых цепей – он его ускоряет.


Регуляция синтеза гема:

  1. Главный регуляторный фермент – аминолевулинатсинтаза.

  2. Гем является отрицательным аллостерическим регулятором данного фермента, действует на уровне транскрипции, взаимодействует с молекулой особого белка-репрессора, образуя активный репрессорный комплекс, связывающийся с ДНК и останавливающий транскрипцию, в результате чего не образуется мРНК данного фермента, фермент не образуется.

  3. Достаточное количество ионов железа обладает положительным регуляторным эффектом на синтез данного фермента.

мРНК фермента имеет железочувствительный участок IRE. К этому участку высоким сродством обладает особый железосвязывающий белок. Данный белок в отсутствие ионов железа проявляет специфичность к этому участку мРНК и связывается с ним, что блокирует трансляцию мРНК, фермент не образуется. Если же в клетке достаточное количество железа, то ионы железа будут связываться с железосвязывающим белком, инактивируя его, что будет инициировать синтез фермента.

  1. Гипоксия к клетках эритропоэтических тканей стимулирует синтез фермента аминолевулинатсинтазы.

  2. Активация системы микросомального окисления приводит к увеличению потребления гема для образования цитохрома Р450, внутриклеточная концентрация гема при этом снижается, что и активирует фермент (усиливает синтез фермента), участвующий в его синтезе.


Гемоглобин имеет молекулярную массу 64500 и представляет собой практически сферическую молекулу с диаметром около 5,5 нм. Это тетрамерный белок, содержит четыре простетические гемовые группы, каждая из которых соединена с одной полипептидной цепью. Гемоглобин взрослого человека состоит из глобинов двух типов – двух α-цепей (каждая содержит 141 аминокислотный остаток) и двух β-цепей (по 146 аминокислотных остатков). Хотя аминокислотные последовательности α- и β-субъединиц совпадают менее чем на 50%, трехмерные структуры этих двух типов субъединиц очень похожи. Гемсвязывающий карман сформирован в каждой субъединице главным образом спиралями E и F. Четвертичная структура гемоглобина характеризуется сильным взаимодействием между субъединицами разных типов. Даже при обработке распадается с сохранением димерных пар. В контакте между ними задействовано по 19 остатков. Преобладают в основном гидрофобные взаимодействия, а также водородные связи и ионные взаимодействия.

Для гемоглобина характерно два конформационных состояния R- и Т. Наибольшим сродством кислород обладает к гемоглобину в R-конформации (релаксированная). В отсутствие кислорода гемоглобин находится в Т-конформации (напряженной, с большим количеством ионных взаимодействий) – дезоксигемоглобин.



При переходе Т-конформации в R-конформацию происходит скольжение αβ-субъединиц одной по другой, поворот так, что расстояние между β-субъединицами уменьшается, разрушаются некоторые ионные взаимодействия, могут образовываться новые. Важным этапом перехода является изменение положения боковых цепей ключевых аминокислотных остатков, окружающих гем. Изменение конформации сопряжено с некоторым сжатием порфиринового кольца, а присоединение кислорода делает его более плоским.



Регуляция 2,3-бисфосфоглицератом.

Взаимодействие 2,3-бисфосфоглицерата (БФГ) с гемоглобином – пример гетеротропной аллостерической регуляции. БФГ в довольно высокой концентрации содержится в эритроцитах. Гемоглобин может быть связан с БФГ. А БФГ значительно снижает сродство гемоглобина к кислороду, он связывается с молекулой гемоглобина на некотором расстоянии от центра связывания кислорода и регулирует сродство гемоглобина к кислороду в зависимости от парциального давления кислорода в легких. БФГ играет важную физиологическую роль при адаптации человека к пониженному уровню концентрации кислорода на больших высотах.



Центр связывания БФГ расположен в полости между β-субъединицами гемоглобина в состоянии Т, там расположены положительно заряженные группы аминокислотных остатков, которые взаимодействуют с отрицательно заряженными группами БФГ. Каждый тетрамер гемоглобина может связывать лишь одну молекулу БФГ. При связывании с гемоглобином БФГ стабилизирует состояние Т и тем самым снижает сродство гемоглобина к кислороду. Переход в состояние R сужает полость, в которой связывается БФГ, и мешает связыванию. В отсутствие БФГ гемоглобин легче переходит в состояние R.

БФГ также играет важную роль в регуляции связывания кислорода с гемоглобином при развитии плода. Плод должен экстрагировать кислород из крови матери, поэтому гемоглобин плода должен иметь более высокое сродство к кислороду, чем гемоглобин матери. Гемоглобин плода содержит не β-, а γ-субъединицы, и представляет собой тетрамер состава α2γ2. Этот тетрамер гораздо слабее связывает БФГ, чем гемоглобин взрослого, и, следовательно, имеет более высокое сродство к кислороду.

А Б

А) Связывание БФГ в полости молекулы в Т-конформации.

Б) Связывание кислорода с Rконформацией приводит к закрытию полости в молекуле.
БЕЛКИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

Главным органом, реагирующим на повреждение тканей с помощью производимых в нем на экспорт продуктов, является печень.

Белки плазмы обычно делят на альбумины, глобулины и фибриноген.

Из 9-10% сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится примерно 7,4%. Концентрация белков в плазме крови составляет 63-85г/л. Из них на долю альбуминов приходится 57%, a1-глобулинов - 5%, a2 - глобулинов - 9%, b-глобулинов - 13%, g-глобулинов - 16%.


  1   2   3


написать администратору сайта