Heme är ett porfyrin, i mitten av molekylen där det finns järnjoner Fe2+, som ingår i strukturen av två kovalenta och två koordinationsbindningar. Porfyriner är ett system av fyra fuserade pyrroler med metylenföreningar (-CH=).
Hämmolekylen har en platt struktur. Oxidationsprocessen omvandlar hem till hematin, betecknat Fe3+.
Använda ädelstenar
Heme är en prostatagrupp av inte bara hemoglobin och dess derivat, utan även myoglobin, katalas, peroxidas, cytokromer, tryptofanpyrollasenzymet, som katalyserar oxidationen av trotofan till formylkynurenin. Det finns tre ledare inom gemmainnehåll:
- erytrocyter, bestående av hemoglobin;
- muskelceller som har myoglobin;
- leverceller med cytokrom P450.
Beroende på cellernas funktion ändras typen av protein, liksom porfyrin i hemet. Hemoglobinhem inkluderar protoporfyrin IX och cytokromoxidas innehåller formylporfyrin.
Hur bildas hem?
Proteinproduktion sker i alla vävnader i kroppen, men den mest produktiva hemsyntesen sker i två organ:
- benmärg producerar en icke-proteinkomponent för produktion av hemoglobin;
- hepatocyter producerar råmaterial för cytokrom P450.
I den mitokondriella matrisen är det pyridoxalberoende enzymet aminolevulinatsyntas en katalysator för bildningen av 5-aminolevulinsyra (5-ALA). I detta skede är glycin och sucinyl-CoA, en produkt från Krebs-cykeln, involverade i syntesen av hem. Heme hämmar denna reaktion. Järn, tvärtom, utlöser reaktionen i retikulocyter med hjälp av ett bindande protein. Med brist på pyridoxalfosfat minskar aktiviteten av aminolevulinatsyntas. Kortikosteroider, icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel, barbiturater och sulfonamider är stimulantia av aminolevulinatsyntas. Reaktionerna orsakas av en ökning av konsumtionen av hem av cytokrom P450 för produktionen av detta ämne i levern.
5-aminolevulinsyra, eller porfobilinogensyntas, kommer in i cytoplasman från mitokondrier. Detta cytoplasmatiska enzym innehåller, förutom porfobilinogenmolekylen, ytterligare två molekyler av 5-aminolevulinsyra. Under hemsyntes hämmas reaktionen av hem- och blyjoner. Det är därför en ökad h alt av 5-aminolevulinsyra i urinen och blodet innebär blyförgiftning.
Deaminering av fyra molekyler av porfybilinogen från porfobilinogen deaminas till hydroximetylbilan sker i cytoplasman. Vidare kan molekylen omvandlas till upoporfyrinogen I och dekarboxylera till coproporfyrinogen I. Uroporfyrinogen III erhålls i processen för dehydrering av hydroximetylbilan med användning av cosyntasenzymet av dennamolekyler.
Dekarboxylering av uroporfyrinogen till coproporfyrinogen III fortsätter i cytoplasman för ytterligare återgång till cellernas mitokondrier. Samtidigt dekarboxylerar coproporfyrinogen III-oxidas molekyler av protoporfyrinogen IV (+ O2, -2CO2) genom ytterligare oxidation (-6H+) till protoporfyrin V med hjälp av protoporfyrinoxidas. Inkorporeringen av Fe2+ i det sista stadiet av ferrochelatasenzymet i protoporfyrin V-molekylen fullbordar hemsyntesen. Järn kommer från ferritin.
Funktioner för hemoglobinsyntes
Produktionen av hemoglobin är produktionen av hem och globin:
- heme hänvisar till en protesgrupp som förmedlar den reversibla bindningen av syre till hemoglobin;
- globin är ett protein som omger och skyddar heme-molekylen.
I hemsyntes tillför enzymet ferrochelatas järn till ringen av protoporfyrin IX-strukturen för att producera hem, vars låga nivåer är förknippade med anemi. Järnbrist, som den vanligaste orsaken till anemi, minskar hemproduktionen och minskar återigen nivån av hemoglobin i blodet.
Ett antal droger och toxiner blockerar direkt hemsyntes, vilket förhindrar enzymer från att delta i dess biosyntes. Läkemedelshämning av syntesen är vanligt hos barn.
Globin-formation
Två olika globinkedjor (var och en med sin egen hemmolekyl) kombineras för att bilda hemoglobin. Under den allra första veckan av embryogenesen kombineras alfakedjan med gammakedjan. Efter födelsen av barnet, sammanslagningenförekommer med betakedjan. Det är kombinationen av två alfa-kedjor och två andra som utgör hela hemoglobinmolekylen.
Kombinationen av alfa- och gamma-kedjor bildar fosterhemoglobin. Kombinationen av två alfa- och två beta-kedjor ger "vuxet" hemoglobin, som råder i blodet i 18-24 veckor från födseln.
Kopplingen av två kedjor bildar en dimer - en struktur som inte effektivt transporterar syre. De två dimererna bildar en tetramer, som är den funktionella formen av hemoglobin. Ett komplex av biofysiska egenskaper styr lungornas upptag av syre och dess frisättning i vävnaderna.
Genetiska mekanismer
Gener som kodar för alfa-globinkedjor är belägna på kromosom 16, och inte alfa-kedjor - på kromosom 11. Följaktligen kallas de "alfa-globinkedjor" och "beta-globinkedjor". Uttrycken av de två grupperna av gener är nära balanserade för normal erytrocytfunktion. Obalans leder till utveckling av talassemi.
Varje kromosom 16 har två alfa-globingener som är identiska. Eftersom varje cell har två kromosomer är fyra av dessa gener norm alt närvarande. Var och en producerar en fjärdedel av de globinalfakedjor som krävs för hemoglobinsyntes.
Generna för beta-globin-lokuset i lokuset är lokaliserade sekventiellt, med start från den plats som är aktiv under embryonal utveckling. Sekvensen är som följer: epsilon gamma, delta och beta. Det finns två kopior av gamma-genenvarje kromosom 11, och resten finns i enstaka kopior. Varje cell har två beta-globingener, som uttrycker en mängd protein som exakt matchar var och en av de fyra alfa-globingenerna.
Hemoglobintransformationer
Mekanismen för att balansera på genetisk nivå är fortfarande inte känd för medicinen. En betydande mängd fosterhemoglobin lagras i barnets kropp i 7 - 8 månader efter födseln. De flesta människor har bara spårmängder, om några, av fosterhemoglobin efter spädbarnsåldern.
Kombinationen av två alfa- och betagener producerar norm alt vuxenhemoglobin A. Deltagenen, som ligger mellan gamma och beta på kromosom 11, producerar en liten mängd deltaglobin hos barn och vuxna - hemoglobin A2, vilket är mindre än 3 % ekorre.
ALK ratio
Hastigheten av hembildning påverkas av bildandet av aminolevulinsyra, eller ALA. Syntasen som startar denna process regleras på två sätt:
- allosteriskt med hjälp av effektorenzymer som produceras under själva reaktionen;
- på den genetiska nivån av enzymproduktion.
Syntesen av hem och hemoglobin hämmar produktionen av aminolivulinatsyntas och bildar en negativ återkoppling. Steroidhormoner, icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel, antibiotika sulfonamider stimulerar produktionen av syntas. Mot bakgrund av att man tar mediciner ökar upptaget av hem i cytokrom P450-systemet, vilket är viktigt för produktionen av dessa föreningar i levern.
Hemproduktionsfaktorer
Påreglering av hemsyntes genom nivån av ALA-syntas återspeglas av andra faktorer. Glukos saktar ner processen för ALA-syntasaktivitet. Mängden järn i cellen påverkar syntesen på translationsnivån.
MRNA har en hårnålsögla vid översättningens startplats - ett järnkänsligt element. En minskning av nivån av järnsyntes stoppar, vid en hög nivå, proteinet interagerar med ett komplex av järn, cystein och oorganiskt svavel, vilket uppnår en balans mellan produktionen av hem och ALA.
Syntesstörningar
Brott i processen för hemsyntes av biokemi uttrycks i en brist på ett av enzymerna. Resultatet är utvecklingen av porfyri. Den ärftliga formen av sjukdomen är förknippad med genetiska störningar, medan den förvärvade formen utvecklas under påverkan av giftiga läkemedel och s alter av tungmetaller.
Enzymbrist manifesteras i levern eller erytrocyterna, vilket påverkar definitionen av gruppen porfyri - lever eller erytropoetisk. Sjukdomen kan uppstå i akuta eller kroniska former.
Störningar i hemsyntes är förknippade med ackumulering av mellanprodukter - porfyrinogener, som oxideras. Platsen för ackumulering beror på lokalisering - i erytrocyter eller hepatocyter. Nivån av ackumulering av produkter används för att diagnostisera porfyri.
Giftiga porfyrinogener kan orsaka:
- neuropsykiatriska störningar;
- hudskador på grund av ljuskänslighet;
- störning av det retikuloendoteliala systemet i levern.
Urin blir lila med överskott av porfyrinerskugga. Ett överskott av aminolevulinatsyntas under påverkan av droger eller produktion av steroidhormoner under tonåren kan orsaka en förvärring av sjukdomen.
Porfyriarter
Akut intermittent porfyri är associerad med en defekt i genen som kodar för deaminas och leder till ackumulering av 5-ALA och porfobilinogen. Symtom är mörk urin, pares i andningsmusklerna, hjärtsvikt. Patienten klagar över buksmärtor, förstoppning, kräkningar. Sjukdomen kan orsakas av att ta smärtstillande medel och antibiotika.
Medfödd erytropoetisk porfyri är associerad med låg aktivitet av uroporfyrinogen-III-kosyntas och höga nivåer av uroporfyrinogen-I-syntas. Symtom är ljuskänslighet, som visar sig genom sprickor i huden, blåmärken.
Äftlig coproporfyri är associerad med brist på coproporfyrinogenoxidas, som är involverat i omvandlingen av coproporfyrinogen III. Som ett resultat oxideras enzymet i ljuset till coproporfyrin. Patienter lider av hjärtsvikt och ljuskänslighet.
Mosaikporfyri är en störning där det finns en partiell blockering av den enzymatiska omvandlingen av protoporfyrinogen till hem. Tecken är urinfluorescens och ljuskänslighet.
Tardor kutan porfyri uppträder med leverskador på grund av alkoholism och överskott av järn. Höga koncentrationer av typ I och III uroporfyriner utsöndras i urinen, vilket ger den en rosa färg och orsakar fluorescens.
Erytropoetisk protoporfyri provoceras av lågferrochelatas enzymaktivitet i mitokondrier, en källa till järn för hemsyntes. Symtom är akut urtikaria under påverkan av ultraviolett strålning. Höga nivåer av protoporfyrin IX förekommer i erytrocyter, blod och avföring. Omogna röda blodkroppar och hud fluorescerar ofta med rött ljus.
