1. Функции и структура гемоглобина
2. Изоформы гемоглобина
3. Резюме
4. Список использованной литературы

а) Функции и структура гемоглобина. Белок крови гемоглобин, придающий ей красный цвет, представляет собой тетрамерный протеин; каждая из четырех его субъединиц включает глобиновую цепь и группу гема.

1. Функции гемоглобина. Содержащийся в эритроцитах белок крови гемоглобин имеет различные функции:

- служит переносчиком кислорода O₂. В легочных капиллярах O₂ присоединяется к гемоглобину (оксигенация). Свыше 98% O₂ в артериальной крови находится в связанной с гемоглобином форме. В капиллярах тканей гемоглобин отдает кислород (дезоксигенация);

- улучшает буферные свойства крови;

- участвует в транспорте CO₂.

2. Молекулярная структура. Гемоглобин представляет собой тетрамерный сферический протеин (рис. ниже) с молекулярной массой от 64,5 кДа. Четыре его субъединицы образуют функциональную единицу, так как они взаимно влияют друг на друга. В каждой из субъединиц имеется полипептидная цепь, глобин, и простетическая группа гем. Две из четырех цепей глобина идентичны и соответствуют друг другу.

Гем состоит из четырех связанных друг с другом метиленовыми мостиками пиррольных колец, формирующих протопорфирин, в центре которого атомы азота образуют комплекс с двухвалентным атомом железа. Красный цвет протопорфирину придают содержащиеся в его структуре сопряженные двойные связи. O₂ при оксигенации прикрепляется к атому Fe²⁺, но не окисляет его.

Оксигенация между тем приводит к изменению четвертичной структуры молекулы протеина (изменению конформации). Железо образует ковалентные связи с проксимальными гистидинами глобиновых цепей. Через гистидины гем может провоцировать структурные изменения в глобине, и наоборот.

P.S. Спектральный анализ. Помимо характерного пика поглощения при 400 нм (интенсивные полосы Соре), обеспечиваемого его порфириновой частью, оксигемоглобин демонстрирует при спектральном анализе еще два максимума поглощения (при 541 и 577 нм), а дезоксигемоглобин — один максимум поглощения при 555 нм.

Дезоксигемоглобин поглощает свет в длинноволновом диапазоне несколько сильнее, а в коротковолновом диапазоне несколько слабее, чем оксигемоглобин. Поэтому цвет венозной крови с красного меняется на голубой и она более темная, чем артериальная кровь.

- Определение концентрации гемоглобина. Концентрация гемоглобина (Hb) может быть определена измерением количества поглощенного им монохроматического света. Так как свойства гемоглобина в сильно разбавленных растворах непостоянны, и интенсивность его поглощения изменяется в зависимости от его насыщенности O2, необходимо предварительно перевести его в стабильную форму, не меняющую цвет.

Как правило, гемоглобин переводится в циангемоглобин (цианметгемоглобин), а затем уже при помощи фотометрии устанавливается его концентрация.

б) Изоформы гемоглобина. У человека на разных стадиях онтогенеза глобин образует связи с разными аминокислотами; эритроциты взрослого человека содержат преимущественно HbA, эритроциты эмбриона — HbF.

1. HbA. Гемоглобин взрослого человека HbA (от англ. adult — взрослый) имеет преимущественно две α-цепи из 141 аминокислоты и две β-цепи из 146 аминокислот (α₂, β₂). В клинической биохимической диагностике (при сахарном диабете) различают негликозилированную (HbAo, нормативная доля > 94%) и гликозилированную (HbA1, нормативная доля <6%) формы гемоглобина.

Гликозилированный гемоглобин возникает в случае неферментативного присоединения гексоз к остатку концевого валина в β-цепи с формированием оснований Шиффа. Разновидность гемоглобина, имеющая присоединенную глюкозу, обозначается как HbA1C.

Повышенная доля HbA1C важна при диагностировании сахарного диабета, так как указывает на повышенную концентрацию в крови глюкозы. Наряду с этими формами первые проценты (2%) от имеющегося в крови гемоглобина приходятся на HbA2, у которого вместо β-цепей имеются две δ-цепи (α2, δ2).

δ-Цепи тоже состоят из 146 аминокислот, но 10 из них не совпадают с входящими в состав β-цепей.

2. Смена изоформ гемоглобина в ходе онтогенеза. Во время эмбрионального развития организмом используются гемоглобины Gower 1 (ζ2, ε2), Portland (ζ2, γ2) и Gower 2 (α2, ε2).

В первые три месяца беременности образуется зародышевый (фетальный) гемоглобин (HbF), который состоит из двух α- и двух γ-цепей (α2, γ2). Богатые HbF эритроциты имеют повышенную аффинность к O₂ (см. ниже).

Количественно на HbF в первые 8 недель беременности приходится основная часть всего гемоглобина в эмбрионе. У новорожденного 80% всего гемоглобина составляет HbF, а 20% — HbA. 3. Соотношения между формами гемоглобина, характерного для взрослых (HbA 98%, HbA2 2%, HbF<1%), младенец достигает к возрасту 1218 месяцев.

Нарушение синтеза гемоглобина. Различают два типа врожденных дефектов структуры гемоглобина:

- Во-первых, цепи глобина могут иметь отклонения в строении. Как правило, они обусловлены ошибочными нуклеотидными заменами в ДНК, из-за чего в глобин встраиваются не те аминокислоты. Этот тип дефектов называют гемоглобинопатией.
Самый известный пример — вставка валина вместо глутамата в шестой позиции β-цепи (HbS), приводящая к серповидноклеточной анемии.

- Во-вторых, количественно первых (α или β) или вторых (β и δ) цепей глобина может синтезироваться недостаточно, хотя последовательность входящих в них аминокислот сохраняется нормальной. Это нарушение приводит к синдрому талассемии.

в) Резюме:

1. Гемоглобин. Белок гемоглобин, придающий крови красный цвет, представляет собой тетрамерный протеин; каждая из его четырех субъединиц состоит из цепи глобина и группы гема. Функции гемоглобина:
• присоединение О₂ в легочных капиллярах;
• передача О₂ в капилляры тканей;
• улучшение буферных свойств крови;
• транспорт CO₂.

Присоединение О₂ происходит к атому железа, находящемуся в центре группы гема.

2. Образование гемоглобина. У человека на разных стадиях онтогенеза глобин образует связи с разными аминокислотами:
• эритроциты взрослого человека содержат преимущественно HbA;
• эритроциты эмбриона — HbF.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Транспорт кислорода (О2) в крови - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 16.7.2025