Heme is 'n porfirien, in die middel van die molekule waarvan daar ysterione Fe2+ is, wat deur twee kovalente en twee koördinasiebindings in die struktuur ingesluit is. Porfiriene is 'n stelsel van vier saamgesmelte pirrole met metileenverbindings (-CH=).
Die heem-molekule het 'n plat struktuur. Die oksidasieproses skakel heem om in hematien, aangedui Fe3+.
Gebruik edelstene
Heme is 'n prostaatgroep van nie net hemoglobien en sy afgeleides nie, maar ook mioglobien, katalase, peroksidase, sitochrome, die triptofaan-pyrollase-ensiem, wat die oksidasie van troptofaan na formielkynurenien kataliseer. Daar is drie leiers in gemma-inhoud:
- erytrosiete, bestaande uit hemoglobien;
- spierselle wat mioglobien het;
- lewerselle met sitochroom P450.
Afhangende van die funksie van selle, verander die tipe proteïen, asook porfirien in die heem. Hemoglobienheem sluit protoporfirien IX in, en sitochroomoksidase bevat formielporfirien.
Hoe word heem gevorm?
Proteïenproduksie vind in alle weefsels van die liggaam plaas, maar die mees produktiewe heemsintese vind plaas in twee organe:
- beenmurg produseer 'n nie-proteïenkomponent vir die produksie van hemoglobien;
- hepatosiete produseer grondstowwe vir sitochroom P450.
In die mitochondriale matriks is die piridoksal-afhanklike ensiem aminolevulinaat sintase 'n katalisator vir die vorming van 5-aminolevuliensuur (5-ALA). Op hierdie stadium is glisien en sucinyl-CoA, 'n produk van die Krebs-siklus, betrokke by die sintese van heem. Heme inhibeer hierdie reaksie. Yster, inteendeel, veroorsaak die reaksie in retikulosiete met behulp van 'n bindende proteïen. Met 'n gebrek aan piridoksaalfosfaat neem die aktiwiteit van aminolevulinaatsintase af. Kortikosteroïede, nie-steroïdale anti-inflammatoriese middels, barbiturate en sulfonamiede is stimulante van aminolevulinaat sintase. Die reaksies word veroorsaak deur 'n toename in die verbruik van heem deur sitochroom P450 vir die produksie van hierdie stof deur die lewer.
5-aminolevuliensuur, of porfobilinogeensintase, gaan die sitoplasma vanaf mitochondria binne. Hierdie sitoplasmiese ensiem bevat, benewens die porfobilinogeenmolekule, nog twee molekules van 5-aminolevuliensuur. Tydens heemsintese word die reaksie deur heem- en loodione geïnhibeer. Dit is hoekom 'n verhoogde vlak in die urine en bloed van 5-aminolevuliensuur loodvergiftiging beteken.
Deaminering van vier molekules porfibilinogeen van porfobilinogeen-deaminase na hidroksimetielbilaan vind in die sitoplasma plaas. Verder kan die molekule verander in upoporfirinogeen I en dekarboksileer in koproporfirinogeen I. Uroporfirinogeen III word verkry in die proses van dehidrasie van hidroksimetielbilaan deur gebruik te maak van die kosintase-ensiem van hierdiemolekules.
Dekarboksilering van uroporfirinogeen na koproporfirinogeen III gaan voort in die sitoplasma vir verdere terugkeer na die mitochondria van selle. Terselfdertyd dekarboksileer koproporfirinogeen III-oksidase molekules van protoporfirinogeen IV (+ O2, -2CO2) deur verdere oksidasie (-6H+) na protoporfirien V met behulp van protoporfirienoksidase. Die inkorporering van Fe2+ in die laaste stadium van die ferrochelatase-ensiem in die protoporfirien V-molekule voltooi die heemsintese. Yster kom van ferritien af.
Kenmerke van hemoglobiensintese
Die produksie van hemoglobien is die produksie van heem en globien:
- heme verwys na 'n prostetiese groep wat die omkeerbare binding van suurstof aan hemoglobien bemiddel;
- globien is 'n proteïen wat die heemmolekule omring en beskerm.
In heemsintese voeg die ensiem ferrochelatase yster by die ring van die protoporfirien IX-struktuur om heem te produseer, waarvan lae vlakke met bloedarmoede geassosieer word. Ystertekort, as die mees algemene oorsaak van bloedarmoede, verminder heemproduksie en verlaag weer die vlak van hemoglobien in die bloed.
'n Aantal middels en gifstowwe blokkeer heemsintese direk, wat verhoed dat ensieme aan die biosintese daarvan deelneem. Geneesmiddelinhibisie van sintese is algemeen by kinders.
Globin-formasie
Twee verskillende globienkettings (elk met sy eie heemmolekule) kombineer om hemoglobien te vorm. In die heel eerste week van embriogenese kombineer die alfa-ketting met die gamma-ketting. Na die geboorte van die kind, die samesmeltingkom voor met die beta-ketting. Dit is die kombinasie van twee alfa-kettings en twee ander wat die volledige hemoglobienmolekule uitmaak.
Die kombinasie van alfa- en gamma-kettings vorm fetale hemoglobien. Die kombinasie van twee alfa- en twee beta-kettings gee "volwasse" hemoglobien, wat vir 18-24 weke vanaf geboorte in die bloed heers.
Die verbinding van twee kettings vorm 'n dimeer - 'n struktuur wat nie suurstof doeltreffend vervoer nie. Die twee dimere vorm 'n tetrameer, wat die funksionele vorm van hemoglobien is. 'n Kompleks van biofisiese kenmerke beheer die opname van suurstof deur die longe en die vrystelling daarvan in die weefsels.
Genetiese meganismes
Gene wat alfa-globienkettings kodeer, is geleë op chromosoom 16, en nie alfa-kettings nie - op chromosoom 11. Gevolglik word hulle "alfa-globienlokus" en "beta-globienlokus" genoem. Die uitdrukkings van die twee groepe gene is nou gebalanseer vir normale eritrosietfunksie. Wanbalans lei tot die ontwikkeling van talassemie.
Elke chromosoom 16 het twee alfa-globien-gene wat identies is. Aangesien elke sel twee chromosome het, is vier van hierdie gene gewoonlik teenwoordig. Elkeen produseer een kwart van die globien-alfa-kettings wat benodig word vir hemoglobiensintese.
Gene van die beta-globien lokus van die lokus is opeenvolgend geleë, vanaf die plek wat aktief is tydens embrioniese ontwikkeling. Die volgorde is soos volg: epsilon gamma, delta en beta. Daar is twee kopieë van die gamma-geenelke chromosoom 11, en die res is teenwoordig in enkelkopieë. Elke sel het twee beta-globien-gene, wat 'n hoeveelheid proteïen uitdruk wat presies ooreenstem met elk van die vier alfa-globien-gene.
Hemoglobientransformasies
Meganisme van balansering op genetiese vlak is steeds nie aan die geneeskunde bekend nie. 'N Beduidende hoeveelheid fetale hemoglobien word vir 7 - 8 maande na geboorte in die liggaam van die kind gestoor. Die meeste mense het slegs spoorhoeveelhede, indien enige, fetale hemoglobien ná babajare.
Die kombinasie van twee alfa- en beta-gene produseer normale volwasse hemoglobien A. Die delta-geen, geleë tussen gamma en beta op chromosoom 11, produseer 'n klein hoeveelheid delta-globien by kinders en volwassenes - hemoglobien A2, wat minder is as 3% eekhoring.
ALK-verhouding
Die tempo van heemvorming word beïnvloed deur die vorming van aminolevuliensuur, of ALA. Die sintase wat hierdie proses begin, word op twee maniere gereguleer:
- allosteries met behulp van effektorensieme wat tydens die reaksie self geproduseer word;
- op die genetiese vlak van ensiemproduksie.
Die sintese van heem en hemoglobien inhibeer die produksie van aminolivulinaat sintase, wat 'n negatiewe terugvoer vorm. Steroïedhormone, nie-steroïdale anti-inflammatoriese middels, antibiotika sulfonamiede stimuleer die produksie van sintase. Teen die agtergrond van die neem van medikasie neem die opname van heem in die sitochroom P450-stelsel, wat belangrik is vir die produksie van hierdie verbindings deur die lewer, toe.
Heemproduksiefaktore
Aanregulering van heemsintese deur die vlak van ALA-sintase word deur ander faktore weerspieël. Glukose vertraag die proses van ALA-sintase-aktiwiteit. Die hoeveelheid yster in die sel beïnvloed die sintese op die vlak van translasie.
MRNA het 'n haarnaaldlus by die vertaling begin werf - 'n yster-sensitiewe element. 'n Afname in die vlak van ystersintese stop, op 'n hoë vlak, die proteïen in wisselwerking met 'n kompleks van yster, sisteïen en anorganiese swael, wat 'n balans tussen die produksie van heem en ALA bewerkstellig.
Sintese versteurings
Oortreding in die proses van heemsintese van biochemie word uitgedruk in 'n tekort aan een van die ensieme. Die gevolg is die ontwikkeling van porfirie. Die oorerflike vorm van die siekte word geassosieer met genetiese afwykings, terwyl die verworwe vorm onder die invloed van giftige middels en soute van swaar metale ontwikkel.
Ensiemtekorte word in die lewer of eritrosiete gemanifesteer, wat die definisie van die groep porfirie beïnvloed - hepatiese of eritropoïese. Die siekte kan in akute of chroniese vorme voorkom.
Versteurings in heemsintese word geassosieer met die ophoping van tussenprodukte - porfirinogene, wat geoksideer word. Die plek van akkumulasie hang af van lokalisering - in eritrosiete of hepatosiete. Die vlak van ophoping van produkte word gebruik om porfirie te diagnoseer.
Gifse porfirinogene kan veroorsaak:
- neuropsigiatriese versteurings;
- velletsels as gevolg van fotosensitiwiteit;
- ontwrigting van die retikulo-endoteelstelsel van die lewer.
Uriene word pers met oortollige porfirieneskaduwee. 'n Oormaat aminolevulinaatsintase onder die invloed van dwelms of die produksie van steroïedhormone tydens adolessensie kan 'n verergering van die siekte veroorsaak.
Porphyria spesie
Akute intermitterende porfirie word geassosieer met 'n defek in die geen wat kodeer vir deaminase en lei tot die ophoping van 5-ALA en porfobilinogeen. Simptome is donker urine, parese van die respiratoriese spiere, hartversaking. Die pasiënt kla van abdominale pyn, hardlywigheid, braking. Die siekte kan veroorsaak word deur die neem van pynstillers en antibiotika.
Kongenitale eritropoëtiese porfirie word geassosieer met lae uroporfirinogeen-III-kosintase-aktiwiteit en hoë vlakke van uroporfirinogeen-I-sintase. Simptome is fotosensitiwiteit, wat gemanifesteer word deur krake in die vel, kneusing.
Oorerflike koproporfirie word geassosieer met 'n gebrek aan koproporfirinogeen-oksidase, wat betrokke is by die omskakeling van coproporfirinogeen III. As gevolg hiervan word die ensiem in die lig geoksideer na koproporfirien. Pasiënte ly aan hartversaking en fotosensitiwiteit.
Mosaïekporfirie is 'n afwyking waarin daar 'n gedeeltelike blokkasie van die ensiematiese omskakeling van protoporfirinogeen na heem is. Tekens is urine fluoressensie en sensitiwiteit vir lig.
Tardor kutane porfirie verskyn met lewerskade op die agtergrond van alkoholisme en oortollige yster. Hoë konsentrasies tipe I- en III-uroporfiriene word in die urine uitgeskei, wat dit 'n pienkerige kleur gee en fluoressensie veroorsaak.
Erytropoïetiese protoporfirie word veroorsaak deur laeferrochelatase ensiem aktiwiteit in mitochondria, 'n bron van yster vir heem sintese. Simptome is akute urtikaria onder die invloed van ultraviolet bestraling. Hoë vlakke van protoporfirien IX verskyn in eritrosiete, bloed en ontlasting. Onvolwasse rooibloedselle en vel fluoresseer dikwels met rooi lig.
