Обмен железа

Глобулины

Гетерогенная сложная смесь белков, нерастворимых в воде. По химической природе они гликопротеины α-глобулины

Наиболее изучены функции:

1. ретинолсвязывающий белок (транспорт ретинола) образует эквимолярный
комплекс с преальбумином, который функционирует одновременно как Туг-
связывающий белок. Образование комплекса имеет биологический смысл-
предотвращение экскреции почками ретинолсвязывающего белка.

2. α₂ - глобулин (церуллоплазмин): содержит 0.34% по массе меди. Для
связывания одно- и двухвалентной меди в молекуле имеется δ-участок. Будучи
медиатором транспорта меди поддерживает ее нормальный уровень в тканях
(печени).

Доказана ферроксидазная и полиаминооксидазная активность глобулина. У
больных с наследственной болезнью Вильсона уровень церуллоплазмина умен., при этом концентрация свободной меди увел. (особенно в печени и мозге)-»неврологические расстройства и поражения печени. Аналогично при хронических и острых отравлениях медью.

3. гаптоглобин составляет ¹/₄ всех α₂ - глобулинов. Образует специфические
стабильные комплексы с гемоглобином (1:1). В организме такие комплексы могут
образоваться в результате внутрисосудистого гемолиза эритроцитов.
Биохимический смысл - высокая молекулярная масса, которая препятствует
экскреции белков с почками и защита самих почек от повреждения их
гемоглобином. Снижается концентрация гаптоглобина у больных с
гемолитической анемией.

β-глобулины

Фракция включает различные белки, в том числе липопротеины. Главный компонент - трансферрин, Мг=77500, ИЭТ=5.5. Этот белок составляет «3% от всех белков плазмы. Функция: связывание и транспорт Fe³⁺ в различные ткани (в РЭС). Может взаимодействовать с Си и Zn .Осуществляет регуляцию свободного железа в плазме, предотвращает избыточное накопление железа в тканях и потерю его с мочой. Может связывать 2Fe ³⁺ только в присутствии СО₂. У

здоровых людей 1/3 трансферрина насыщена Fe^{3 +}. При беременности, у больных с дефицитом железа – увел. концентрация трансферрина в плазме.

γ - глобулины

Иммуноглобулины, синтезированные В_л или плазмоцитами. Антитела с высокой специфичностью связываются с антигенными детерминантами других молекул. Все молекулы Ig состоят из двух идентичных легких цепей (L), Мг=23000 и двух тяжелых цепей (Н), Мг=53000-75000. У человека 5 основных классов иммуноглобулинов.

1. Fe входит в состав гемсодержащих белков (гемоглобин,миоглобин), а также
металл флавопротеинов, FeS - содержащих белков (в ЦПЭ), трансферрина и
ферритина.

2. источники Fe при биосинтезе перечисленных белков - это пищевые продукты и
вода, всасывается ~10% Fe пищи. Другой источник - это железо, которое
повторно используется из гемоглобина.

3. кислая среда желудка и присутствие в пище аскорбиновой кислоты
способствуют высвобождению железа из органических солей пищи.

4. поступление Fe из энтероцитов в кровь зависит от скорости синтеза в них белка
апоферритина, который улавливает Fe в клетках слизистой оболочки кишечника и
превращается в ферритин, он остается в энтероцитах.

Биологический смысл: это снижает поступление железа в капилляры из клеток кишечника. При недостатке железа в организме апоферритин практически не синтезируется, когда потребности в железе не велики скорость биосинтеза апоферритина повышается.

5. фермент крови ферроксидаза или церуллоплазмин окисляет двухвалентное
железо, затем оно связывается с трансферрином, который транспортируется с
кровью.

6. трансферрин взаимодействует со специфическими рецепторами и поступает в
клетку. При снижении концентрации железа в клетках скорость синтеза
ферментов снижается и наоборот.

7. ферритин играет роль депо Fe в клетках печени, селезенке и костном мозге.

8. избыток железа аккумулируется в печени и других тканях в составе
гомосидерина - комплекса белков, полисахаридов и Fe³⁺, который плохо растворим в воде и содержит ~3% Fe.

Накопление гранул гомосидерина в ретикулоэндотелиоцитах печени и селезенки может привести к нарушению функций этих органов.

Особенности метаболизма эритроцитов

1. В результате дифференцировки эритроциты теряют ядро, рибосомы,
митохондрии и эндоплазматический ретикулум.

2. очень важную роль в эритроцитах играет метаболизм глюкозы, который
представлен анаэробным гликолизом и реакциями ПФП

3. высокое содержание кислорода в эритроцитах вызывает повышение скорости
образования супероксидного аниона О₂^-, H₂O, ОН^- .

О образуется в ходе одноэлектронного окисления молекулярным кислородом восстановленного флавина, например в составе фермента ксантинДГ.

0₂^- также образуется при одноэлектронном окислении О₂ восстановленного компонента дыхательной цепи:

Е-Н₂+ О₂-> Е-Н + О₂ + Н ⁺ Этот ионный радикал может восстанавливать окисленный цитохром с:

цитохром с (Fe )—»цитохром с (Fe )

Удаление супероксида может осуществляться специфическим ферментом суперокси дд исмутазой:

О₂^-+ О₂^-+2Н⁺ à H₂O₂

В этой реакции О_д выступает одновременно как восстановитель и как окислитель. Биохимическое действие O₂^- в тканях обычно усиливается в результате инициирования цепной реакции образования свободных радикалов. Основная функция супероксиддисмутазы по всей вероятности является в зашите аэробных организмов от повреждающего действия O₂^- Постоянным источником образования активных форм О₂ в эритроцитах является неферментативное окисление гемоглобина.

Hb(Fe²⁺)+ О₂ à Hb(Fe²⁺ )+ О₂^-

Активные формы О₂ оказывают повреждающее действие на мембраны эритроцитов и могут вызывать гемолиз.

Биохимические системы защиты от активных форм кислорода Гликолиз обеспечивает синтез АТФ и самое главное восстановленных НАДФН, которые являются коферментом метгемоглобинредуктазы. Супероксиддисмутаза

Полученная в результате этой реакции H₂O₂ под действием ферментов глутатионпероксидазы и катал азы превращается в H₂O и O₂. При этом донором водорода является восстановленный глутатион. Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой, коферментом которой является НАДФН. Природные естественные антиоксиданты (токоферрол,аскорбиновая кислота) При генетическом дефекте глюкозо-6-фосфатДГ, а также при приеме некоторых лекарств, которые являются сильными окислителями, потенциал глутатионовой защиты может оказаться недостаточным, что приводит к увеличению в клетке активных форм O₂, и соответственно окислению гемоглобина (SH-группы). Образование S-S связей между протомерами НЬ и метНЬ приводит к их агрегации и образованию телец Хайнца и вызывает разрушение эритроцитов. Кроме активных форм кислорода возникновение цепных реакций образования органических радикалов могут вызывать металлы с переменной валентностью. Инициация цепной реакции

R-COOH + Ме⁽ⁿ⁾> ROO~ + Me ^(n-1)-H⁺

В дальнейшем происходит развитие реакций с образованием смеси различных органических радикалов и перекисных соединений, которые способны повреждать ненасыщенные липиды ((3-каротин, ретинол).

Гемоглобин Формы гемоглобина:

1) дезоксигемоглобин (восстановленный) - это НЬ, не связанный с кислородом и содержащий гем с ферроионом (Fe²⁺)

2) оксигемоглобин - полностью оксигенированный НЬ (НЬОд,) содержит 4
молекулы О^на 1 молекулу НЬ

3) карбоксигемоглобин (НЬСО) связывает 4 молекулы СО
НЬ может связывать 4 молекулы NO - HbNO

Различные пероксиды, феррициониды, ионы азотистой и мышьяковистой кислот, хиноны могут окислять Fe до Fe ^f^- получают метНЬ, который не присоединяет ни О^, ни СО.

20 - 30% метгемоглобина - сильная интоксикация организма, > 60% -несовместимо с жизнью.