Struktura i sinteza hema

Hem je porfirin, u središtu molekule koja sadrži željezne ione Fe2 +, koji ulaze u strukturu pomoću dvije kovalentne i dvije koordinirane veze. Porfirini su sustav od četiri kondenzirana pirola s metilenskim spojevima (-CH =).

Molekula heme ima ravnu strukturu. Proces oksidacije pretvara hemu u hematin, označen kao Fe3 +.

Upotreba heme

Gem je skupina prostate ne samo hemoglobina i njegovih derivata, ali i mioglobina, katalaze, peroksidaze, citokroma enzima triptofanpirollazy, katalizirueschego oksidacije troptofana u formylkynurenine. Postoje tri čelnika u sadržaju gemma:

• eritrociti koji se sastoje od hemoglobina;
• mišićne stanice s mioglobinom;
• jetrene stanice s citokromom P450.

Ovisno o funkciji stanica mijenja vrsta proteina, kao i dio porfirina hema. Hemoglobin hem uključuju protoporfirina IX, kao i jedan dio citokroma oksidaze je formilporfirin.

Kako se formira heme?

proizvodnja proteina javlja u svim tjelesnim tkivima, ali najproduktivniji sinteza hema se javlja u dva tijela:

• koštana srž proizvodi neproteinsku komponentu za proizvodnju hemoglobina;
• hepatociti proizvode sirovinu za citokrom P450.

Mitohondrijska matrica piridoksalzavisimy aminolevulinate sintetaza enzima je katalizator da se dobije 5-aminolevulinska kiselina (5-ALA). U ovoj fazi, glicin i sukinil-CoA, produkt Krebsovog ciklusa, sudjeluju u sintezi hema. Hem potiskuje tu reakciju. Željezo, naprotiv, izaziva reakciju u retikulocitima uz pomoć vezivnog proteina. S nedostatkom piridoksal fosfata, djelovanje aminolevulinat sintaze se smanjuje. Kortikosteroidi, nesteroidni protuupalni lijekovi, barbiturati i sulfonamidi su stimulatori aminolevulinat sintaze. Reakcije su uzrokovane povećanom potrošnjom heme citokroma P450 za proizvodnju ove tvari jetrom.

Citoplazma iz mitohondrija je 5-aminolevulinska kiselina ili porfobilinogen-sintaza. Ovaj citoplazmatski enzim sadrži, pored molekule porfobilinogena, još dvije molekule 5-aminolevulinske kiseline. U sintezi hema reakcija je potisnuta hemom i olovnim ionima. Zato povišena razina u mokraći i krvi 5-aminolevulinske kiseline znači trovanja olovom.

U citoplazmi su četiri molekule porfibilinogena odminirane od porfobilinogena deaminaze do hidroksimetilbenza. Daljnje molekule mogu se pretvoriti u upoporfirinogen I i dekarboksiliran u koproporfirinogen I. uroporfirinogen III dobivenog u postupku dehidracije pomoću enzima hydroxymethylbilane kosintazy molekule.

U citoplazmi, dekarboksilacija uroporfirinogena u koproporfirinogen III nastavlja se za daljnji povratak u mitohondrije stanica. Tako oksidaza koproporfirinogen dekarboksilira protoporfirinogen III IV molekule (O2 +, -2SO2) daljnja oksidacija (6H +) na V preko protoporfirin oksidaze protoporfirina. Umetanjem Fe2 + u posljednjoj fazi enzima ferocelaze u protoporfirin V molekulu, sinteza heme je završena. Željezo dolazi od feritina.

Značajke sinteze hemoglobina

Proizvodnja hemoglobina sastoji se u proizvodnji hema i globina:

• dragulj se odnosi na protetsku skupinu koja posreduje reverzibilno vezanje kisika hemoglobinom;
• Globin je protein koji je okružen i zaštićen hemomolekulom.

U sintezi hem enzima ferrochelatase dodaje željezo protoporfirin IX prstenastu strukturu za proizvodnju hema, niske razine koja je povezana s anemijom. Nedostatak željeza je najčešći uzrok anemije, smanjuje proizvodnju hema, i opet smanjuje razinu hemoglobina u krvi.

Nekoliko lijekova i toksina izravno blokiraju sintezu hema, inhibicijom enzima uključenih u biosintezu. Inhibicija sinteze lijekova karakteristična je za djecu.

Stvaranje globina

Dva različita lanca globina (svaka s vlastitom gemma molekulom) kombiniraju se tako da formiraju hemoglobin. U prvom tjednu embriogeneze, alfa lanac kombinira se s gama lancem. Nakon rođenja djeteta, fuzija se javlja s beta lanca. To je kombinacija dva alfa lanca, a druga dva čini kompletnu molekulu hemoglobina.

Kombinacija alfa i gama lanca tvori fetalni hemoglobin. Kombinacija dva alfa i dva beta lanca daje "odrasli" hemoglobin, koji prevladava u krvi 18-24 tjedna od rođenja.

Kombinacija dvaju lanaca tvori dimer - strukturu koja ne učinkovito transportira kisik. Dva dimera tvore tetramer, koji je funkcionalni oblik hemoglobina. Kompleks biofizičkih svojstava kontrolira apsorpciju kisika pomoću pluća i njegovo oslobađanje u tkiva.

Genetski mehanizmi

Geni koji kodiraju alfa-globin lanac, koji se nalazi na kromosomu 16, a ne na alfa lanac - na kromosomu 11. U skladu s tim, da su pod nazivom „a globin locus” i „beta-globin mjesto”. Izrazi dviju skupina gena usko su uravnoteženi za normalno funkcije eritrocita. Kršenje ravnoteže dovodi do razvoja talasemije.

Svaki kromosom 16 ima dva alfa-globin gena koji su identični. Budući da svaka stanica ima dva kromosoma, tada su četiri od tih gena normalno prisutni. Svaki od njih proizvodi četvrtinu alfa lanaca globina, što je neophodno za sintezu hemoglobina.

Geni lokusa beta-globin lokusa nalaze se sekvencijalno, počevši od aktivnog tijekom embrionalnog razvoja mjesta. Slijed je sljedeći: epsilon gamma, delta i beta. Na svakom kromosomu 11 postoje dvije kopije gama gena, a ostatak je prisutan u pojedinačnim primjercima. Svaka stanica ima dva beta-globin gena koji eksprimiraju količinu proteina koja točno odgovara svakom od četiri alfa globin gena.

Transformacija hemoglobina

Mehanizam balansiranja na genetskoj razini još uvijek nije poznat medicini. Značajna količina fetalnog hemoglobina pohranjena je u tijelu djeteta 7 do 8 mjeseci nakon rođenja. Većina ljudi ima samo tragove, ako ih ima, fetalnog hemoglobina nakon dojenčadi.

Kombinacija dvaju alfa i beta oblike gena normalan hemoglobin odraslih A. Delta-gen koji se nalazi između y i P na kromosomu 11, proizvodi malu količinu delta globin kod odraslih i djece - hemoglobina A2, što je manje od 3% proteina.

Omjer ALA

Stupanj heme formiranja utječe stvaranje aminolevulinske kiseline ili ALA. Sintazu koja pokreće ovaj proces regulirana je na dva načina:

• alosterično pomoću enzimskih efekata, koji nastaju tijekom same reakcije;
• na genetskoj razini proizvodnje enzima.

Sinteza heme i hemoglobina inhibira proizvodnju aminovilivulinat sintaze, stvarajući negativnu povratnu informaciju. Steroidni hormoni, nesteroidni protuupalni lijekovi, antibiotici sulfanilamidi stimuliraju proizvodnju sinteze. U pozadini uzimanja lijekova, povećava se probava hema u sustavu citokroma P450, koja je važna za proizvodnju tih spojeva jetrom.

Čimbenici koji proizvode hemu

Regulacija heme sinteze kroz razinu ALK-sintaze odražava druge čimbenike. Glukoza usporava proces ALK-sintaze aktivnosti. Količina željeza u stanici utječe na sintezu na razini prevođenja.

MRNA ima petlju u šiljcima u početnom dijelu prijevoda - element osjetljiv na željezo. Smanjena sinteza razina željeza se završava s visokom - protein interakciju s kompleksom željeza, cistein i anorganski sumpora, na taj način postizanje ravnoteže između proizvodnje i hema ALA.

Neuspjeh sinteze

Poremećaj tijekom sinteze heme biokemije izražava se u nedostatku jednog od enzima. Rezultat je razvoj porfirije. Nasljedni oblik bolesti povezane s poremećajima genetskog i stečenog razvija pod djelovanjem otrovnih lijekova i soli teških metala.

Nedostatak enzima očituje se u jetri ili eritrocitima, što utječe na definiranje porfirijske skupine - jetre ili eritropoetike. Bolest se može pojaviti u akutnim ili kroničnim oblicima.

Kršenje sinteze hema povezano je s nakupljanjem međuprodukata - porfirinogenima, koji su oksidirani. Položaj klastera ovisi o lokaciji - u eritrocitima ili hepatocitima. Razina akumulacije proizvoda služi za dijagnosticiranje porfirije.

Toksični porfirinogeni mogu uzrokovati:

• neuropsihijatrijski poremećaji;
• oštećenja kože zbog fotosenzibilnosti;
• poremećaj retikuloendotelnog sustava jetre.

Uz višak porfirina urin dobiva ljubičastu boju. Uzrok pogoršanja bolesti može biti višak aminolevulinat sintaze pod utjecajem lijekova ili proizvodnja steroidnih hormona u adolescenciji.

Vrste porfirije

Akutna intermitentna porfirijom povezan sa genom koji kodira defektnim deaminaze dovodi do nakupljanja 5-ALA te porphobilinogen. Simptomi su tamni urin, pareza respiratornih mišića, zatajenje srca. Pacijent se žali na bolove u trbuhu, zatvoru, povraćanju. Bolest može biti uzrokovana upotrebom analgetika i antibiotika.

Kongenitalna eritropoetski porfirijom povezane s niskim aktivnosti uroporfirinogen-III-kosintazy i visoke I-uroporfirinogen sintaze. Simptomi su fotosenzibilnost, što se očituje pukotinama u koži, modricama.

Nasljedna koproporfirija povezana je s nedostatkom koproporfirinogen oksidaze, koja je uključena u transformaciju koproporfyrinogena III. Kao rezultat, enzim se oksidira u svjetlu koproporfirina. Pacijenti pate od zatajenja srca i fotosenzibilnosti.

Mozaik porfirija je kršenje, na kojem djeluje djelomično blokiranje enzimske konverzije protoporfirinogenog u hemu. Znakovi - fluorescencija urina i osjetljivost na svjetlost.

Porfirija kasne kože pojavljuje se s oštećenjem jetre na pozadini alkoholizma i suvišnog željeza. S urinom se izdvajaju velike koncentracije uroporfirina tipa I i III, što joj daje ružičastu boju i uzrokuje fluorescenciju.

Erythropoetic protoporphyria je izazvao niska aktivnost enzima ferocelaza u mitohondrija - izvor željeza za sintezu heme. Simptomi su akutna urtikarija pod utjecajem ultraljubičastog zračenja. U eritrocitima, krvi i stolici nalaze se visoke razine protoporfirin IX. Nezreli erosilociti i koža često fluoresciraju crvenim svjetlom.