Structura și sinteza hemei

Hem este porfirina, în centrul moleculei care conține ioni de fier Fe2 +, care intră în structură prin două legături covalente și două coordonate. Porfirinele sunt un sistem de patru piroli condensați având compuși metilenici (-CH =).

Molecula heme are o structură plană. Procesul de oxidare transformă hema în hematină, denumită Fe3 +.

Utilizarea hemei

Gemul este un grup prostatic nu numai de hemoglobină și derivații săi, dar, de asemenea, mioglobina, catalaza, peroxidaza, triptofanpirollazy enzima citocrom, katalizirueschego troptofana oxidare în formylkynurenine. Există trei lideri în conținutul gemmei:

• eritrocite constând din hemoglobină;
• celulele musculare cu mioglobină;
• celulele hepatice cu citocromul P450.

În funcție de funcția celulelor, tipul de proteină variază, precum și porfirina din compoziția hemiei. Hemoglobina heme include protoporfirina IX, iar in citocrom oxidaza este formilporfirina.

Cum se formează hemele?

Producția de proteine ​​are loc în toate țesuturile corpului, dar cea mai productivă sinteză a hemei este observată în două organe:

• măduva osoasă produce o componentă non-proteică pentru producerea de hemoglobină;
• hepatocitele produc materia primă pentru citocromul P450.

Mitocondrial piridoksalzavisimy matrice enzimă aminolevulinat sintaza este un catalizator pentru a forma acid 5-aminolevulinic (5-ALA). În această etapă, glicina și sucinil-CoA, produsul ciclului Krebs, participă la sinteza hemei. Hem suprimă această reacție. Fierul, dimpotrivă, declanșează o reacție în reticulocite cu ajutorul unei proteine ​​obligatorii. Cu o lipsă de piridoxal fosfat, activitatea sintezei aminolevulinate scade. Corticosteroizii, medicamentele antiinflamatoare nesteroidiene, barbituricele și sulfonamidele sunt stimulanți ai aminolvulinat sintazei. Reacțiile sunt cauzate de creșterea consumului de hemocitom P450 pentru producerea acestei substanțe de către ficat.

Citoplasma din mitocondriile este acidul 5-aminolevulinic sau porfobiinigen-sintaza. Această enzimă citoplasmică conține, în plus față de molecula porfobiinogenă, încă două molecule de acid 5-aminolevulinic. În sinteza hemei, reacția este suprimată de heme și de ionii de plumb. Acesta este motivul pentru care un nivel ridicat în urină și sânge de acid 5-aminolevulinic înseamnă otrăvire cu plumb.

În citoplasmă, patru molecule de porfibilinogen sunt deminate de la porfobiinigen deaminază la hidroximetilbilan. molecule pot fi convertite în upoporfirinogen I și decarboxilat în koproporfirinogen I. uroporphyrinogen III obținut în procesul de deshidratare folosind hydroxymethylbilane enzima kosintazy molecula.

În citoplasmă continuă la koproporfirinogena dekarboksilizatsiya uroporphyrinogen III pentru a reveni în continuare celulele mitocondriile. Astfel koproporfirinogen oxidaza decarboxilate protoporfirinogen III IV molecule (O2 +, -2SO2) oxidarea ulterioară (-6H +) la V via protoporfirina protoporphyrin oxidaza. Prin inserarea Fe2 + în ultima etapă a enzimei ferrochelatază în moleculă de protoporfirină V, sinteza hemei este completă. Fierul provine din feritină.

Caracteristicile sintezei hemoglobinei

Producția de hemoglobină constă în producerea de hem și globină:

• bijuterie se referă la un grup protetic care mediază legarea reversibilă a oxigenului de către hemoglobină;
• Globinul este o proteină care este înconjurată și protejată de o moleculă de hem.

În sinteza hemelor, enzima ferrochelata adaugă fierul în inelul structurii protoporfirin IX pentru producția de heme, a cărui nivel scăzut este asociat cu anemia. Deficitul de fier, ca cea mai frecventă cauză a anemiei, reduce producția de hem și reduce din nou nivelul hemoglobinei din sânge.

Un număr de medicamente și toxine blochează direct sinteza hemei, împiedicând enzimele să participe la biosinteza sa. Inhibarea de droguri a sintezei este caracteristică copiilor.

Formarea globinei

Două lanțuri diferite de globină (fiecare cu moleculă gemma proprie) se combină pentru a forma hemoglobină. În prima săptămână de embriogeneză, lanțul alfa este combinat cu un lanț gamma. După nașterea copilului, fuziunea are loc cu lanțul beta. Este combinația a două lanțuri alfa și celelalte două care formează molecula completă de hemoglobină.

Combinația dintre lanțul alfa și gamma formează hemoglobină fetală. Combinația a două lanțuri alfa și doi beta oferă hemoglobină "adultă", care predomină în sânge timp de 18-24 săptămâni de la naștere.

Combinația a două lanțuri formează o dimeră - o structură care nu transportă în mod eficient oxigenul. Două dimeri formează un tetramer, care este o formă funcțională de hemoglobină. Un complex de caracteristici biofizice controlează absorbția oxigenului de către plămâni și eliberarea acestuia în țesuturi.

Mecanisme genetice

Genele care codifică lanț alfa-globinei, localizată pe cromozomul 16, mai degrabă decât lanțul alfa - pe cromozomul 11. Prin urmare, acestea au fost numite „globinei locus alfa“ și „beta-globinei locus.“ Expresiile a două grupe de gene sunt aproape echilibrate pentru a fi normale funcțiile eritrocitelor. Încălcarea soldului duce la dezvoltarea talasemiei.

Fiecare cromozom 16 are două gene alfa-globin care sunt identice. Deoarece fiecare celulă are doi cromozomi, atunci patru dintre aceste gene sunt în mod normal prezente. Fiecare dintre ele produce un sfert din lanțurile alfa ale globinei, care este necesar pentru sinteza hemoglobinei.

Genele locusului locusului beta-globin sunt localizate secvențial, începând cu activitatea activă în timpul dezvoltării embrionare a situsului. Secvența este după cum urmează: epsilon gamma, delta și beta. Există două copii ale genei gamma pe fiecare cromozom 11, iar restul sunt prezente în copii singulare. Fiecare celulă are două gene beta-globine care exprimă cantitatea de proteină care se potrivește exact cu fiecare dintre cele patru gene alfa globină.

Transformarea hemoglobinei

Mecanismul echilibrării la nivel genetic nu este încă cunoscut medicamentelor. O cantitate semnificativă de hemoglobină fetală este stocată în corpul bebelușului timp de 7 până la 8 luni după naștere. Majoritatea oamenilor au doar o urmă de cantități, dacă există, de hemoglobină fetală după naștere.

Combinarea a două forme alfa și beta ale genelor normale a hemoglobinei adult A. Delta-gene localizate între gamma și beta pe cromozomul 11, produce o cantitate mică de globinei delta la copii si adulti - hemoglobina A2, care este mai mic de 3% proteine.

Raportul ALA

Rata de formare hemă este afectată de formarea acidului aminolevulinic sau ALA. Sintaza care declanșează acest proces este reglementată în două moduri:

• alosteric prin intermediul unor enzime-efectoare, care sunt produse în timpul reacției în sine;
• la nivelul genetic al producției de enzime.

Sinteza hemei și a hemoglobinei inhibă producția de aminovilivulinat sintază, formând un feedback negativ. Hormonii steroizi, medicamentele antiinflamatoare nesteroidiene, antibioticele sulfanilamide stimulează producerea sintazei. În contextul consumului de medicamente, digestia hemochimică în sistemul citocromului P450, care este importantă pentru producerea acestor compuși prin ficat, este în creștere.

Factorii care produc heme

Reglarea sintezei hemiei prin nivelul ALK-sintazei reflectă și alți factori. Glucoza încetinește procesul de activitate a ALK-sintazei. Cantitatea de fier din celulă afectează sinteza la nivelul traducerii.

ARNm are o buclă spike în secțiunea de pornire a traducerii - un element sensibil la fier. sinteza nivel redus de fier este terminată cu un nivel ridicat - proteina interacționează cu complexul de fier, cisteină și sulf anorganic, obținându-se astfel un echilibru între producția de hem și ALA.

Eșecul sintezei

Perturbarea în timpul sintezei biochimiei heme este exprimată în deficiența uneia dintre enzime. Rezultatul este dezvoltarea porfirului. Forma ereditară a bolii este asociată cu tulburări genetice și se dobândește sub influența preparatelor toxice și a sărurilor metalelor grele.

Lipsa enzimelor se manifestă în ficat sau celule roșii din sânge, care afectează determinarea grupului porfirie - hepatic sau eritropoetică. Boala poate să apară în forme acute sau cronice.

Violarea sintezei hemiei este asociată cu acumularea de produse intermediare - porfirinogene, care sunt oxidate. Localizarea clusterului depinde de locație - în eritrocite sau hepatocite. Nivelul de acumulare a produselor servește pentru diagnosticarea porfiriei.

Porfirinogenii toxici pot provoca:

• tulburări neuropsihiatrice;
• leziuni cutanate datorate fotosensibilității;
• întreruperea sistemului reticuloendotelial al ficatului.

Cu un exces de porfirine, urina are o nuanță purpurie. Pentru a provoca o exacerbare a bolii, excesul de sintetază aminolevulinat poate fi influențat de medicamente sau producerea de hormoni steroizi în adolescență.

Tipuri de porfirie

Porfiria acută intermitentă este asociată cu un defect genetic care codifică deaminaza și are ca rezultat acumularea de 5-ALA și porfobiinigen. Simptomele sunt urina întunecată, pareza musculară respiratorie, insuficiența cardiacă. Pacientul se plânge de durere abdominală, constipație, vărsături. Boala poate fi cauzată de utilizarea analgezicelor și a antibioticelor.

porfiria eritropoietic congenitală asociată cu o activitate redusă uroporphyrinogen-III-kosintazy și sintaza high-I-uroporphyrinogen. Simptomele sunt fotosensibilitatea, care se manifestă prin fisuri în piele, vânătăi.

Coproporfiria ereditară este asociată cu o penurie de coproporfirinogen oxidază, care este implicată în transformarea coproporfiinogenului III. Ca urmare, enzima este oxidată în lumină la coproporfirină. Pacienții suferă de insuficiență cardiacă și fotosensibilitate.

Porfiria mozaică este o încălcare, la care are loc o blocare parțială a conversiei enzimatice a protoporfirinogenului la hem. Semne - fluorescența urinei și sensibilitatea la lumină.

Porfiria târzie a pielii apare cu afectarea ficatului pe fondul alcoolismului și a excesului de fier. În cazul urinei, se izolează concentrații mari de uroporfirine de tip I și III, ceea ce îi conferă o culoare roz și provoacă fluorescență.

protoporphyria eritropoetic declanșate de activitatea scăzută a enzimei Ferochelataza in mitocondrii - sursa de fier pentru sinteza hemului. Simptomele de urticarie acută este influențată de celule roșii din sânge ultrafioleta.V, sânge și fecale apar niveluri ridicate de protoporfirina IX. Elizilocitele și pielea imature sunt fluorescente de multe ori cu lumină roșie.