Heme ni porfirini, katikati ya molekuli ambayo kuna ayoni za chuma Fe2+, ambazo zimejumuishwa katika muundo na vifungo viwili vya uratibu na viwili. Porphyrins ni mfumo wa pyrroli nne zilizounganishwa na misombo ya methylene (-CH=).
Molekuli ya heme ina muundo bapa. Mchakato wa oksidi hubadilisha heme kuwa hematin, iliyoteuliwa Fe3+.
Kutumia vito
Heme ni kundi la tezi dume la si hemoglobini na viasili vyake pekee, bali pia myoglobin, catalase, peroxidase, saitokromu, kimeng'enya cha tryptophan pyrollase, ambacho huchochea uoksidishaji wa troptophan hadi formylkynurenini. Kuna viongozi watatu katika maudhui ya gemma:
- erythrocytes, inayojumuisha himoglobini;
- seli za misuli zilizo na myoglobin;
- seli za ini zenye saitokromu P450.
Kulingana na utendakazi wa seli, aina ya mabadiliko ya protini, pamoja na porfirini kwenye heme. Hemoglobin heme inajumuisha protoporphyrin IX, na cytochrome oxidase ina formylporphyrin.
Heme inaundwaje?
Uzalishaji wa protini hutokea katika tishu zote za mwili, lakini mchanganyiko wa heme wenye tija zaidi hutokea katika viungo viwili:
- bone marrow hutoa kijenzi kisichokuwa na protini kwa ajili ya utengenezaji wa himoglobini;
- hepatocytes huzalisha malighafi ya saitokromu P450.
Katika tumbo la mitochondrial, kimeng'enya kinachotegemea pyridoxal aminolevulinate synthase ni kichocheo cha uundaji wa asidi 5-aminolevulinic (5-ALA). Katika hatua hii, glycine na sucinyl-CoA, bidhaa ya mzunguko wa Krebs, wanahusika katika awali ya heme. Heme huzuia majibu haya. Iron, kinyume chake, huchochea majibu katika reticulocytes kwa msaada wa protini ya kumfunga. Kwa ukosefu wa phosphate ya pyridoxal, shughuli za synthase ya aminolevulinate hupungua. Corticosteroids, dawa zisizo za steroidal za kuzuia uchochezi, barbiturates na sulfonamides ni vichocheo vya synthase ya aminolevulinate. Athari husababishwa na kuongezeka kwa matumizi ya heme kwa saitokromu P450 kwa ajili ya utengenezaji wa dutu hii kwenye ini.
5-aminolevulinic acid, au porphobilinogen synthase, huingia kwenye saitoplazimu kutoka kwa mitochondria. Enzyme hii ya cytoplasmic ina, pamoja na molekuli ya porphobilinogen, molekuli mbili zaidi za asidi 5-aminolevulinic. Wakati wa awali ya heme, mmenyuko huzuiwa na heme na ioni za risasi. Ndiyo maana kiwango cha kuongezeka kwa mkojo na damu ya asidi 5-aminolevulinic inamaanisha sumu ya risasi.
Kuondolewa kwa molekuli nne za porphybilinojeni kutoka porphobilinogen deaminase hadi hidroksimethylbilane hutokea kwenye saitoplazimu. Zaidi ya hayo, molekuli inaweza kugeuka kuwa upoporphyrinogen I na decarboxylate katika coproporphyrinogen I. Uroporphyrinogen III hupatikana katika mchakato wa upungufu wa maji mwilini wa hydroxymethylbilane kwa kutumia enzyme ya cosynthase ya hii.molekuli.
Decarboxylation ya uroporphyrinogen hadi coproporphyrinogen III inaendelea kwenye saitoplazimu kwa ajili ya kurejesha tena mitochondria ya seli. Wakati huo huo, coproporphyrinogen III decarboxylates oxidase molekuli za protoporphyrinogen IV (+ O2, -2CO2) kwa oxidation zaidi (-6H+) hadi protoporphyrin V kwa msaada wa protoporphyrin oxidase. Kuingizwa kwa Fe2+ katika hatua ya mwisho ya kimeng'enya cha ferrochelatase kwenye molekuli ya protoporphyrin V hukamilisha usanisi wa heme. Chuma hutoka kwa ferritin.
Sifa za usanisi wa himoglobini
Uzalishaji wa himoglobini ni utengenezaji wa heme na globin:
- heme inarejelea kikundi bandia ambacho hupatanishi uunganishaji wa oksijeni kwa himoglobini;
- globin ni protini inayozunguka na kulinda molekuli ya heme.
Katika usanisi wa heme, kimeng'enya cha ferrochelatase huongeza chuma kwenye pete ya muundo wa protophorini IX ili kutoa heme, viwango vya chini ambavyo vinahusishwa na upungufu wa damu. Upungufu wa madini ya chuma, kama sababu kuu ya upungufu wa damu, hupunguza uzalishaji wa heme na kupunguza tena kiwango cha hemoglobin katika damu.
Idadi ya dawa na sumu huzuia moja kwa moja usanisi wa heme, na kuzuia vimeng'enya kushiriki katika usanisi wake. Kizuizi cha usanisi ni kawaida kwa watoto.
Uundaji wa globin
Minyororo miwili ya globin tofauti (kila moja ikiwa na molekuli yake ya heme) huchanganyika na kutengeneza himoglobini. Katika wiki ya kwanza kabisa ya embryogenesis, mnyororo wa alpha huchanganyika na mnyororo wa gamma. Baada ya kuzaliwa kwa mtoto, kuunganishwahutokea na mnyororo wa beta. Ni muunganisho wa minyororo miwili ya alfa na mingine miwili ambayo huunda molekuli kamili ya himoglobini.
Mchanganyiko wa minyororo ya alfa na gamma huunda himoglobini ya fetasi. Mchanganyiko wa minyororo miwili ya alpha na beta mbili hutoa himoglobini ya "watu wazima", ambayo hutawala katika damu kwa wiki 18-24 tangu kuzaliwa.
Muunganisho wa minyororo miwili hutengeneza dimer - muundo ambao hausafirishi oksijeni kikamilifu. Dimers mbili huunda tetramer, ambayo ni aina ya kazi ya hemoglobin. Mchanganyiko wa sifa za kibiofizikia hudhibiti uchukuaji wa oksijeni kwa mapafu na kutolewa kwake kwenye tishu.
Njia za urithi
Minyororo ya usimbaji wa jeni za alpha ziko kwenye kromosomu 16, na si minyororo ya alpha - kwenye kromosomu 11. Kwa hiyo, zinaitwa "alpha globin locus" na "beta globin locus". Maneno ya makundi mawili ya jeni yana usawa wa karibu kwa kazi ya kawaida ya erythrocyte. Ukosefu wa usawa husababisha maendeleo ya thalassemia.
Kila kromosomu 16 ina jeni mbili za alpha globin zinazofanana. Kwa kuwa kila seli ina kromosomu mbili, jeni nne kati ya hizi zipo kwa kawaida. Kila moja hutoa robo ya minyororo ya alpha ya globin inayohitajika kwa usanisi wa hemoglobini.
Jeni za locus ya beta-globin ya locus zinapatikana kwa kufuatana, kuanzia tovuti inayofanya kazi wakati wa ukuzaji wa kiinitete. Mlolongo ni kama ifuatavyo: epsilon gamma, delta na beta. Kuna nakala mbili za jeni la gammakila kromosomu 11, na wengine wapo katika nakala moja. Kila seli ina jeni mbili za beta globin, inayoonyesha kiasi cha protini ambacho kinalingana kabisa na kila jeni nne za globin za alpha.
Mabadiliko ya hemoglobini
Mbinu ya kusawazisha katika kiwango cha vinasaba bado haijulikani kwa dawa. Kiasi kikubwa cha hemoglobin ya fetasi huhifadhiwa katika mwili wa mtoto kwa miezi 7 - 8 baada ya kuzaliwa. Watu wengi huwa na kiwango kidogo tu cha himoglobini ya fetasi baada ya mtoto mchanga.
Mchanganyiko wa jeni mbili za alfa na beta hutokeza himoglobini ya kawaida ya watu wazima A. Jeni ya delta, iliyoko kati ya gamma na beta kwenye kromosomu 11, hutoa kiasi kidogo cha delta globin kwa watoto na watu wazima - himoglobini A2, ambayo ni kidogo. zaidi ya 3%.
ALK uwiano
Kiwango cha kutengeneza heme huathiriwa na uundaji wa asidi ya aminolevulinic, au ALA. Sinthasi inayoanzisha mchakato huu inadhibitiwa kwa njia mbili:
- allosterically kwa usaidizi wa vimeng'enya vya athari ambavyo hutengenezwa wakati wa mmenyuko wenyewe;
- katika kiwango cha kijeni cha utengenezaji wa vimeng'enya.
Muundo wa heme na himoglobini huzuia utengenezwaji wa aminolivulinate synthase, hivyo kutoa maoni hasi. Homoni za steroid, madawa yasiyo ya steroidal ya kupambana na uchochezi, antibiotics sulfonamides huchochea uzalishaji wa synthase. Kinyume na msingi wa kuchukua dawa, kumeza kwa heme katika mfumo wa cytochrome P450, ambayo ni muhimu kwa utengenezaji wa misombo hii na ini, huongezeka.
Vipengele vya uzalishaji wa heme
Imewashwaudhibiti wa usanisi wa heme kupitia kiwango cha ALA synthase unaonyeshwa na mambo mengine. Glucose hupunguza mchakato wa shughuli ya ALA synthase. Kiasi cha chuma katika seli huathiri usanisi katika kiwango cha utafsiri.
MRNA ina kitanzi cha kipini cha nywele kwenye tovuti ya kuanzia ya utafsiri - kipengele kinachohimili chuma. Kupungua kwa kiwango cha awali ya chuma huacha, kwa kiwango cha juu, protini huingiliana na tata ya chuma, cysteine na sulfuri isiyo ya kawaida, ambayo inafikia usawa kati ya uzalishaji wa heme na ALA.
Matatizo ya awali
Ukiukaji katika mchakato wa usanisi wa heme ya biokemia unaonyeshwa katika upungufu wa moja ya vimeng'enya. Matokeo yake ni maendeleo ya porphyria. Aina ya urithi wa ugonjwa huhusishwa na matatizo ya maumbile, wakati fomu iliyopatikana hukua chini ya ushawishi wa dawa za sumu na chumvi za metali nzito.
Upungufu wa kimeng'enya huonyeshwa kwenye ini au erithrositi, ambayo huathiri ufafanuzi wa kundi la porphyria - hepatic au erithropoietic. Ugonjwa huu unaweza kutokea katika hali ya papo hapo au sugu.
Matatizo katika usanisi wa heme huhusishwa na mrundikano wa bidhaa za kati - porphyrinojeni, ambazo zimeoksidishwa. Mahali ya kusanyiko inategemea ujanibishaji - katika erythrocytes au hepatocytes. Kiwango cha mrundikano wa bidhaa hutumika kutambua porphyria.
Porphyrinojeni zenye sumu zinaweza kusababisha:
- matatizo ya neuropsychiatric;
- vidonda vya ngozi kutokana na unyeti wa picha;
- kuharibika kwa mfumo wa reticuloendothelial wa ini.
Mkojo hubadilika na kuwa zambarau na porphyrin nyingikivuli. Kuzidisha kwa synthase ya aminolevulinate chini ya ushawishi wa madawa ya kulevya au kuzalishwa kwa homoni za steroid wakati wa ujana kunaweza kusababisha kuzidisha kwa ugonjwa huo.
aina ya Porphyria
Porphyria ya papo hapo inahusishwa na kasoro katika jeni inayoweka deaminase na kusababisha mrundikano wa 5-ALA na porphobilinojeni. Dalili ni mkojo wa giza, paresis ya misuli ya kupumua, kushindwa kwa moyo. Mgonjwa analalamika kwa maumivu ya tumbo, kuvimbiwa, kutapika. Ugonjwa huu unaweza kusababishwa na kuchukua dawa za kutuliza maumivu na viuavijasumu.
Congenital erithropoietic porphyria inahusishwa na shughuli ya chini ya uroporphyrinogen-III-cosynthase na viwango vya juu vya uroporphyrinogen-I-synthase. Dalili zake ni usikivu wa picha, ambao unadhihirishwa na nyufa kwenye ngozi, michubuko.
Hereditary coproporphyria inahusishwa na ukosefu wa coproporphyrinogen oxidase, ambayo inahusika katika ubadilishaji wa coproporphyrinogen III. Kama matokeo, kimeng'enya hutiwa oksidi kwenye mwanga hadi coproporphyrin. Wagonjwa wanaugua kushindwa kwa moyo na usikivu wa picha.
Porphyria ya Mosaic ni ugonjwa ambapo kuna kuziba kwa sehemu ya ubadilishaji wa vimelea vya protoporphyrinogen hadi heme. Ishara ni umeme wa mkojo na unyeti kwa mwanga.
Tardor cutaneous porphyria inaonekana ikiwa na uharibifu wa ini kutokana na ulevi na madini ya chuma kupita kiasi. Viwango vya juu vya uroporphyrin za aina ya I na III hutolewa kwenye mkojo, na kuupa rangi ya waridi na kusababisha fluorescence.
Erythropoietic protophoria huchochewa na hali ya chiniShughuli ya kimeng'enya cha ferrochelatase katika mitochondria, chanzo cha chuma kwa usanisi wa heme. Dalili ni urticaria ya papo hapo chini ya ushawishi wa mionzi ya ultraviolet. Viwango vya juu vya protoporphyrin IX vinaonekana katika erythrocytes, damu na kinyesi. Seli nyekundu za damu ambazo hazijakomaa na ngozi mara nyingi hubadilika rangi na mwanga mwekundu.
