Обмен хромопротеидов

Содержание

Слайд 2

Хромопротеины Хромопротеины (от греч. chroma — краска) — сложные белки, состоящие

Хромопротеины

Хромопротеины (от греч. chroma — краска) — сложные белки, состоящие из простого белка и связанного с ним окрашенного небелкового компонента - простетической группы. 
Различают 
гемопротеины (содержат в качестве простетической группы гем), 
магнийпорфирины 
флавопротеины (содержат производные изоаллоксазина). 
Хромопротеины участвуют в таких процессах 
жизнедеятельности, как 
фотосинтез, 
клеточное дыхание, 
дыхание всего организма, 
транспорт кислорода и углекислого газа,
окислительно-восстановительные реакции, 
свето- и цветовосприятие.

Слайд 3

Гемопротеины – сложные белки, в состав простетической группы которых входит ион

Гемопротеины – сложные белки, в состав простетической группы которых входит ион

метила и порфириновое ядро.
Виды гемопротеинов
неферментные
(гемоглобин, миоглобин)
ферментные
(цитохромы, каталаза, пероксидаза)
Слайд 4

Строение и функционирование гемоглобина Гемоглобин содержится в эритроцитах, на его долю

Строение и функционирование гемоглобина

Гемоглобин содержится в эритроцитах, на его долю приходится

до 90% массы белков клетки.
Гемоглобин (Hb) – сложный олигомерный белок, состоящий из 4 протомеров двух типов (2 α и 2 β), включающих 574 АМК остатка.
Гемоглобин обеспечивает перенос кислорода из легких в ткани и удаление диоксида углерода из тканей.
Слайд 5

α – цепь – 141 АМК остаток β – цепь –

α – цепь – 141 АМК остаток
β – цепь – 146

АМК остаток
Гем находится в гидрофобном геминовом кармане
Слайд 6

Строение гема Гем – простетическая группа гемоглобина, миоглобина и других гемопротеинов.

Строение гема

Гем – простетическая группа гемоглобина, миоглобина и других гемопротеинов. Связывается

с глобином гидрофобными связями между пиррольными циклами и гидрофобными радикалами аминокислот. В центре молекулы расположен ион железа (Fe+2), который образует 6 координационных связей.
4 – с атомами азота пиррольных колец гема;
1 – с азотом радикала гистидина цепей глобина;
1 – с молекулой кислорода
Слайд 7

Миоглобин Миоглобин (Мб) – осуществляет внутриклеточный транспорт и кратковременное депонирование кислорода

Миоглобин

Миоглобин (Мб) – осуществляет внутриклеточный транспорт и кратковременное депонирование кислорода в

мышцах.
Миоглобин не является олигомером, так как состоит из одной полипептидной цепи, конформация которой похожа на пространственную структуру β-цепи гемоглобина.
Слайд 8

Молекула гемоглобина состоит из 4 протомеров и имеет 4 центра связывания

Молекула гемоглобина состоит из 4 протомеров и имеет 4 центра связывания

О2 (активные центры).

Молекула миоглобина может присоединять только 1 молекулу кислорода в свой активный центр.

Слайд 9

Кооперативные изменения конформации гемоглобина при взаимодействии с кислородом

Кооперативные изменения конформации гемоглобина при взаимодействии с кислородом

Слайд 10

Кривые насыщения кислородом для миоглобина и гемоглобина Давление О2 в венозной

Кривые насыщения кислородом
для миоглобина и гемоглобина

Давление О2 в венозной крови

Давление

О2 в артериальной крови

Насыщение кислородом, %

Парциальное давление О2, мм.рт.ст.

Гемоглобин

Миоглобин

Покоящаяся мышца

Работающая мышца

0

50

100

20

40

60

80

100

10

75

Слайд 11

Капилляры тканей Капилляры легких Плазма Плазма СО2 О2 О2 СО2 СО2

Капилляры тканей

Капилляры легких

Плазма

Плазма

СО2

О2

О2

СО2

СО2

Н2О

Н2СО3

НСО3-

HbО2

H+(Hb)

НСО3-

Н2СО3

СО2

Н2О

H+(Hb)

HbО2

Эритроцит

Эритроцит

Альвеолярный воздух

О2

СО2

Клетки тканей

СО2

О2

Схема переноса О2 и СО2 гемоглобином
(дыхательная

функция гемоглобина)
Слайд 12

Слайд 13

Эффект Бора Hb не только переносит кислород от легких к периферическим

Эффект Бора
Hb не только переносит кислород от легких к периферическим тканям,

но и ускоряет транспорт углекислого газа от тканей к легким. Гемоглобин связывает углекислый газ сразу после высвобождения кислорода. Находящаяся в эритроцитах карбоангидраза катализирует превращение поступающего из тканей углекислого газа в угольную кислоту. Угольная кислота быстро диссоциирует на бикарбонат-ион и протон, причем равновесие вдвинуто в сторону диссоциации.
Для предотвращения опасного повышения кислотности крови должна существовать буферная система, способная поглощать избыток протонов. Гемоглобин связывает два протона на каждые четыре освободившиеся молекулы кислорода и определяет буферную емкость крови.
В легких идет обратный процесс: присоединение кислорода к дезоксигемоглобину сопровождается высвобождением протонов, которые связываются с бикарбонат-ионами, переводя их в угольную кислоту. Далее эффективно действующая карбоангидраза катализирует превращение угольной кислоты в углекислый газ, выдыхаемый из легких. Таким образом, связывание кислорода тесно сопряжено с выдыханием углекислого газа. Это обратимое явление известно как эффект Бора.
Слайд 14

Эффект Холдейна Эффект Холдейна можно объяснить следующим образом. Присоединение кислорода в

Эффект Холдейна

Эффект Холдейна можно объяснить следующим образом. Присоединение кислорода в легких

к гемоглобину превращает гемоглобин в более сильную кислоту, что вытесняет двуокись углерода из крови в альвеолы двумя способами:
более кислый гемоглобин имеет меньшую тенденцию связываться с двуокисью углерода и образовывать карбаминогемоглобин, в результате из крови вытесняется большая часть находившейся там в карбаминовых формах двуокиси углерода;
повышение кислотности гемоглобина приводит к высвобождению излишка ионов водорода, которые связываются с ионами бикарбоната, образуя угольную кислоту; последняя диссоциирует, образуя воду и двуокись углерода,
затем двуокись углерода переходит из крови в альвеолы и далее — в атмосферу.
Слайд 15

Появление физиологических типов гемоглобина в онтогенезе Примитивный – HbP ε4 Эмбриональный

Появление физиологических типов гемоглобина в онтогенезе

Примитивный – HbP ε4
Эмбриональный –

HbU α2 ε2 синтезируется в эмбриональном желточном мешке через несколько недель после оплодотворения. Состоит из двух α- и двух ε-цепей (2α, 2ε).
Фетальный – HbF α2 γ2 синтезируется в печени и костном мозге плода до периода его рождения начиная со 2-го месяца беременности. Состоит из двух α- и двух γ-цепей (2α, 2γ). Характеризуется более высоким сродством к кислороду и обеспечивает эффективную доставку кислорода к эмбриону из системы кровообращения матери. HbF является главным типом гемоглобина плода. Кровь новорожденного содержит до 80% HbF, но к концу 1-го года жизни он почти целиком заменяется на HbA. В крови взрослого человека присутствует в минимальном количестве – до 1,5% от общего количества гемоглобина.
Гемоглобин взрослых - HbA1 α2 β2 HbA2 α2 δ2 основной гемоглобин взрослого человека (96 % от общего количества). Начинает синтезироваться в клетках костного мозга уже на 8-м месяце развития плода. HbA состоит из двух α- и двух β-цепей.
Слайд 16

Синтез гема

Синтез гема

Слайд 17

Регуляция синтеза гема и гемоглобина

Регуляция синтеза гема и гемоглобина

Слайд 18

Нарушение синтеза гемоглобина Гемоглобинопатии – аномалии связанные с нарушением механизма синтеза

Нарушение синтеза гемоглобина

Гемоглобинопатии – аномалии связанные с нарушением механизма синтеза белкового

компонента гемоглобина, при нормальной структуре гема.
Пример: серповидноклеточная анемия – HbS, β6 глу заменен на вал.
Слайд 19

Нарушение синтеза гемоглобина Талассемия – дефекты синтеза одной или более цепей

Нарушение синтеза гемоглобина

Талассемия – дефекты синтеза одной или более цепей глобина.
α

– талассемия – нарушение синтеза альфа цепей, уменьшено образование всех физиологических видов гемоглобина.
β – талассемия – нарушение синтеза бета цепи, увеличивается продукция гемоглобина HbF α2 γ2 и HbA2 α2 δ2.
Слайд 20

Нарушение синтеза гемоглобина Порфирии – нарушение отдельных звеньев в синтезе гема,

Нарушение синтеза гемоглобина

Порфирии – нарушение отдельных звеньев в синтезе гема, наблюдается

накопление в организме отдельных порфиринов или их предшевственников.
Слайд 21

Схема распада гемоглобина в тканях и органах Клетки РЭС Билирубин Биливердин

Схема распада гемоглобина в тканях и органах

Клетки РЭС

Билирубин

Биливердин

Вердоглобин (холеглобин)

Гемоглобин

НАДФ+

НАДФН+Н+

НАДФ+

НАДФН+Н+

Н2О

О2

Гемоксигеназа

Биливердин редуктаза

Железо

Глобин

Эритроциты

Билирубин

Альбумин

Альбумин

Билирубин

Билирубинмоног-люкуронид (20%)

УДФ-глюкуронил-трансфераза

Билирубиндиг-люкуронид (80%)

Печень

Ж
е
л
ч
ь

Билирубин

β-Глюкуронидаза

Глюкуроновая
кислота

Мезобилирубин

Мезобилирубиноген

(уробилиноген)

Стеркобилиноген

Стеркобилин

Фекалии

+4Н

+4Н

+4Н

+О2 (-2Н)

Стеркобилиноген

Стеркобилин

+О2 (-2Н)

Моча

К
ише
чник

Почки

Дипирролы

Слайд 22

Схема распада гемоглобина в тканях и органах

Схема распада гемоглобина в тканях и органах

Слайд 23

Слайд 24

Билирубин Билирубин – тетрапирральный пигмент, молекулярная формула С33Н56N4О6, молекулярная масса –

Билирубин

Билирубин – тетрапирральный пигмент, молекулярная формула С33Н56N4О6, молекулярная масса – 584

Д.
Билирубин – неполярная молекула, почти не растворим в воде, хорошо растворим в щелочной среде, благодаря ионизации карбоксильных групп, в крови связывается с альбумином.
Билирубин образуется:
В процессе катаболизма геминовой части гемоглобина (протопорфирина) эритроцитов, закончивших свой жизненный цикл.
Катаболизма гемосодержащих белков (миоглобин, каталаза, пероксидаза) – в значительно меньших количествах.
Слайд 25

Клиническое значение гипербилирубинемии Норма – общий билирубин в сыворотке не превышает

Клиническое значение гипербилирубинемии

Норма – общий билирубин в сыворотке не превышает 25,7

мкмоль/л, среднее значение 12 мкмоль/л.
50 мкмоль/л – можно определить визуально – незначительная желтуха
100 мкмоль/л – выраженная желтушность кожных покровов.
После пубертата происходит повышение концентрации билирубина.
После 30 лет происходит понижение концентрации билирубина и далее остается стабильным.
Слайд 26

Билирубин-уробилиногеновый цикл в печени

Билирубин-уробилиногеновый цикл в печени

Слайд 27

Желтуха Желтуха (болезнь Госпела) (лат. icterus) — желтушное окрашивание кожи и

Желтуха

Желтуха (болезнь Госпела) (лат. icterus) — желтушное окрашивание кожи и видимых

слизистых оболочек, обусловленное повышенным содержанием в крови и тканях билирубина.
Желтуха (истинная) — симптомокомплекс, характеризующийся желтушным окрашиванием кожи и слизистых оболочек, обусловленный накоплением в тканях и крови билирубина.
Слайд 28

Типы и причины желтух чрезмерного разрушения эритроцитов и повышенной выработки билирубина

Типы и причины желтух

чрезмерного разрушения эритроцитов и повышенной выработки билирубина —

гемолитическая или надпечёночная желтуха;
нарушения улавливания клетками печени билирубина и связывания его с глюкуроновой кислотой — паренхиматозная или печёночноклеточная желтуха;
наличия препятствия к выделению билирубина с желчью в кишечник и обратного всасывания связанного билирубина в кровь — механическая или подпечёночная желтуха.
Слайд 29

Слайд 30

Умеренное повышение в крови содержания неконъюгированного (непрямого) свободного билирубина происходит в

Умеренное повышение в крови содержания неконъюгированного (непрямого) свободного билирубина происходит в

результате:

образования из гемоглобина при усиленном разрушении эритроцитов в селезенке;
конкурентного вытеснения билирубина из связи с альбумином (салицилаты, желчные кислоты, сульфаниламиды, антибиотики);
нарушения захвата гепатоцитами неконъюгированного билирубина из крови;
недостаточности активности уридиндифосфата (УДФ) – глюкуронилтрансферазы гепатоцитов.

Слайд 31

Билирубин-уробилиногеновый цикл в печени при гемолитической желтухе Ретикулоэндотелиальные клетки Печень Тонкая

Билирубин-уробилиногеновый цикл в печени при гемолитической желтухе

Ретикулоэндотелиальные клетки

Печень

Тонкая кишка

Толстая кишка

Уробилиногены
Уробилины

Уробилиногены

Уробилиногены

Кровь

Почки

Уробилиногены
Уробилины

Альбумин

Билирубин
-альбумин

Гем

Железо

Билирубин

Глобин

Hb

Билирубин

Билирубин-
глюкуронид

1

2

4

3

5

6

7

8

9

10

11

Слайд 32

Накопление в крови конъюгированного (прямого) связанного билирубина обусловлено: снижением активности экскреции

Накопление в крови конъюгированного (прямого) связанного билирубина обусловлено:

снижением активности экскреции пигмента

при внутриклеточном холестазе;
внепеченочным холестазом.
Слайд 33

Нарушение билирубин-уробилиногенового цикла в печени при печеночно-клеточной желтухе

Нарушение билирубин-уробилиногенового цикла в печени при печеночно-клеточной желтухе

Слайд 34

Нарушение билирубин-уробилиногенового цикла в печени при обтурационной желтухе

Нарушение билирубин-уробилиногенового цикла в печени при обтурационной желтухе

Слайд 35

Дифференциальная диагностика желтух

Дифференциальная диагностика желтух