Heme, molekülün merkezinde iki kovalent ve iki koordinasyon bağı ile yapıya dahil olan demir iyonları Fe2+ bulunan bir porfirindir. Porfirinler, metilen bileşiklerine (-CH=) sahip dört kaynaşmış pirolden oluşan bir sistemdir.
Heme molekülü düz bir yapıya sahiptir. Oksidasyon işlemi, hemi Fe3+ olarak adlandırılan hematine dönüştürür.
Mücevher kullanma
Heme, sadece hemoglobin ve türevlerinin değil, aynı zamanda troptofanın formilkinürenin'e oksidasyonunu katalize eden triptofan pirolaz enzimi olan miyoglobin, katalaz, peroksidaz, sitokromlardan oluşan bir prostat grubudur. Gemma içeriğinde üç lider vardır:
- hemoglobinden oluşan eritrositler;
- miyoglobin içeren kas hücreleri;
- sitokrom P450 içeren karaciğer hücreleri.
Hücrelerin işlevine bağlı olarak, hem içindeki porfirinin yanı sıra protein türü de değişir. Hemoglobin hem, protoporfirin IX içerir ve sitokrom oksidaz, formilporfirin içerir.
Heme nasıl oluşur?
Protein üretimi vücudun tüm dokularında gerçekleşir, ancak en verimli hem sentezi iki organda gerçekleşir:
- kemik iliği hemoglobin üretimi için protein olmayan bir bileşen üretir;
- hepatositler sitokrom P450 için hammadde üretir.
Mitokondriyal matriste, piridoksal bağımlı enzim aminolevulinat sentaz, 5-aminolevulinik asit (5-ALA) oluşumu için bir katalizördür. Bu aşamada, Krebs döngüsünün bir ürünü olan glisin ve süksinil-CoA, hem sentezinde yer alır. Heme bu reaksiyonu engeller. Demir ise aksine bir bağlayıcı protein yardımıyla retikülositlerdeki reaksiyonu tetikler. Piridoksal fosfat eksikliği ile aminolevulinat sentazın aktivitesi azalır. Kortikosteroidler, nonsteroid antiinflamatuar ilaçlar, barbitüratlar ve sülfonamidler aminolevulinat sentazın uyarıcılarıdır. Reaksiyonlara, karaciğer tarafından bu maddenin üretimi için sitokrom P450 tarafından hem tüketiminin artması neden olur.
5-aminolevulinik asit veya porfobilinojen sentaz, mitokondriden sitoplazmaya girer. Bu sitoplazmik enzim, porfobilinojen molekülüne ek olarak iki 5-aminolevulinik asit molekülü daha içerir. Hem sentezi sırasında reaksiyon, hem ve kurşun iyonları tarafından inhibe edilir. Bu nedenle idrarda ve kanda 5-aminolevulinik asit seviyesinin artması kurşun zehirlenmesi anlamına gelir.
Porfobilinojen deaminazdan hidroksimetilbilan'a dört porfibilinojen molekülünün deaminasyonu sitoplazmada gerçekleşir. Ayrıca, molekül upoporfirinojen I'e dönüşebilir ve dekarboksilat, koproporfirinojen I'e dönüşebilir. Üroporfirinojen III, bunun kosentaz enzimi kullanılarak hidroksimetilbilanın dehidrasyonu sürecinde elde edilir.moleküller.
Üroporfirinojenin koproporfirinojen III'e dekarboksilasyonu, hücrelerin mitokondrilerine daha fazla dönüş için sitoplazmada devam eder. Aynı zamanda, koproporfirinojen III oksidaz, protoporfirinojen IV'ün (+ O2, -2CO2) moleküllerini protoporfirin oksidaz yardımıyla protoporfirin V'ye daha fazla oksidasyon (-6H+) ile dekarboksilatlar. Ferroşelataz enziminin son aşamasında Fe2+'nın protoporfirin V molekülüne katılması hem sentezini tamamlar. Demir ferritinden gelir.
Hemoglobin sentezinin özellikleri
Hemoglobin üretimi, hem ve globin üretimidir:
- heme, oksijenin hemoglobine geri dönüşümlü bağlanmasına aracılık eden bir protez grubunu ifade eder;
- globin, hem molekülünü çevreleyen ve koruyan bir proteindir.
Heme sentezinde, ferroşelataz enzimi, düşük seviyeleri anemi ile ilişkili olan hem üretmek için protoporfirin IX yapısının halkasına demir ekler. Aneminin en yaygın nedeni olan demir eksikliği, hem üretimini az altır ve yine kandaki hemoglobin düzeyini düşürür.
Bir dizi ilaç ve toksin, hem sentezini doğrudan bloke ederek enzimlerin biyosentezine katılmasını engeller. Sentezin ilaçla inhibisyonu çocuklarda yaygındır.
Globin oluşumu
İki farklı globin zinciri (her biri kendi hem molekülüne sahip) birleşerek hemoglobini oluşturur. Embriyogenezin ilk haftasında alfa zinciri gama zinciriyle birleşir. Çocuğun doğumundan sonra birleşmebeta zinciri ile oluşur. Tam hemoglobin molekülünü oluşturan iki alfa zinciri ve diğer iki zincirin birleşimidir.
Alfa ve gama zincirlerinin birleşimi fetal hemoglobini oluşturur. İki alfa ve iki beta zincirinin kombinasyonu, doğumdan itibaren 18-24 hafta boyunca kanda hüküm süren "yetişkin" hemoglobini verir.
İki zincirin bağlantısı bir dimer oluşturur - oksijeni verimli bir şekilde taşımayan bir yapı. İki dimer, hemoglobinin fonksiyonel formu olan bir tetramer oluşturur. Biyofiziksel özelliklerden oluşan bir kompleks, oksijenin akciğerler tarafından alınmasını ve dokularda salınmasını kontrol eder.
Genetik mekanizmalar
Alfa globin zincirlerini kodlayan genler, alfa zincirlerinde değil, kromozom 16'da bulunur - kromozom 11'de. Buna göre "alfa globin lokusu" ve "beta globin lokusu" olarak adlandırılırlar. İki gen grubunun ifadeleri, normal eritrosit fonksiyonu için yakından dengelenmiştir. Dengesizlik talasemi gelişimine yol açar.
Her 16. kromozomda aynı olan iki alfa globin geni vardır. Her hücrenin iki kromozomu olduğundan, bu genlerden dördü normal olarak mevcuttur. Her biri, hemoglobin sentezi için gerekli olan globin alfa zincirlerinin dörtte birini üretir.
Lokusun beta-globin lokusunun genleri, embriyonik gelişim sırasında aktif olan bölgeden başlayarak sırayla yerleştirilir. Sıra şu şekildedir: epsilon gama, delta ve beta. Gama geninin iki kopyası vardır.her kromozom 11 ve geri kalanı tek kopya halinde bulunur. Her hücrede, dört alfa globin geninin her biriyle tam olarak eşleşen bir protein miktarını ifade eden iki beta globin geni vardır.
Hemoglobin dönüşümleri
Genetik düzeyde dengeleme mekanizması hala tıp tarafından bilinmiyor. Doğumdan sonra 7-8 ay boyunca çocuğun vücudunda önemli miktarda fetal hemoglobin depolanır. Çoğu insanda bebeklikten sonra yalnızca eser miktarda fetal hemoglobin bulunur.
İki alfa ve beta geninin kombinasyonu normal yetişkin hemoglobin A üretir. Kromozom 11'de gama ve beta arasında yer alan delta geni, çocuklarda ve yetişkinlerde az miktarda delta globin üretir - hemoglobin A2, bu daha azdır. %3'ten fazla sincap.
ALK oranı
Heme oluşum hızı, aminolevulinik asit veya ALA oluşumundan etkilenir. Bu süreci başlatan sentez iki şekilde düzenlenir:
- reaksiyonun kendisi sırasında üretilen efektör enzimlerin yardımıyla allosterik olarak;
- enzim üretiminin genetik seviyesinde.
Heme ve hemoglobin sentezi, aminolivulinat sentaz üretimini engelleyerek negatif bir geri besleme oluşturur. Steroid hormonları, nonsteroid antiinflamatuar ilaçlar, antibiyotikler sülfonamidler sentaz üretimini uyarır. İlaç almanın arka planına karşı, bu bileşiklerin karaciğer tarafından üretilmesi için önemli olan sitokrom P450 sisteminde heme alımı artar.
Heme üretim faktörleri
AçıkALA sentaz seviyesi aracılığıyla hem sentezinin düzenlenmesi, diğer faktörler tarafından yansıtılır. Glikoz, ALA sentaz aktivitesi sürecini yavaşlatır. Hücredeki demir miktarı çeviri düzeyinde sentezi etkiler.
MRNA'nın çeviri başlangıç bölgesinde bir saç tokası döngüsü vardır - demire duyarlı bir element. Demir sentezi seviyesindeki bir azalma durur, yüksek seviyede protein, hem ve ALA üretimi arasında bir denge sağlayan bir demir, sistein ve inorganik kükürt kompleksi ile etkileşime girer.
Sentez bozuklukları
Biyokimyanın hem sentezi sürecindeki ihlal, enzimlerden birinin eksikliğinde ifade edilir. Sonuç, porfirinin gelişmesidir. Hastalığın kalıtsal formu genetik bozukluklarla ilişkilidir, edinilmiş form ise toksik ilaçlar ve ağır metal tuzlarının etkisi altında gelişir.
Enzim eksiklikleri, porfiri grubunun tanımını etkileyen karaciğer veya eritrositlerde kendini gösterir - hepatik veya eritropoietik. Hastalık akut veya kronik formlarda ortaya çıkabilir.
Heme sentezindeki bozukluklar, oksitlenen ara ürünler olan porfirinojenlerin birikmesiyle ilişkilidir. Birikme yeri lokalizasyona bağlıdır - eritrositler veya hepatositlerde. Porfiriyi teşhis etmek için ürünlerin birikim düzeyi kullanılır.
Zehirli porfirinojenler şunlara neden olabilir:
- nöropsikiyatrik bozukluklar;
- ışığa duyarlılığa bağlı cilt lezyonları;
- karaciğerdeki retiküloendotelyal sistemin bozulması.
İdrar fazla porfirin ile mora dönergölge. İlaçların etkisi altında aşırı aminolevulinat sentaz veya ergenlik döneminde steroid hormonlarının üretimi hastalığın alevlenmesine neden olabilir.
Porphyria türleri
Akut aralıklı porfiri, deaminazı kodlayan ve 5-ALA ve porfobilinojen birikimine yol açan gendeki bir kusurla ilişkilidir. Semptomlar koyu idrar, solunum kaslarının parezi, kalp yetmezliğidir. Hasta karın ağrısı, kabızlık, kusmadan şikayet eder. Hastalığa analjezik ve antibiyotik alınması neden olabilir.
Konjenital eritropoietik porfiri, düşük üroporfirinojen-III-kosentaz aktivitesi ve yüksek seviyelerde üroporfirinojen-I-sentaz ile ilişkilidir. Semptomlar, ciltte çatlaklar ve morarma ile kendini gösteren ışığa duyarlılıktır.
Kalıtsal koproporfiri, koproporfirinojen III'ün dönüşümünde rol oynayan koproporfirinojen oksidaz eksikliği ile ilişkilidir. Sonuç olarak, enzim ışıkta koproporfirine oksitlenir. Hastalar kalp yetmezliği ve ışığa duyarlılıktan muzdariptir.
Mozaik porfiri, protoporfirinojenin heme enzimatik dönüşümünün kısmi olarak bloke edildiği bir hastalıktır. İşaretler, idrar floresansı ve ışığa duyarlılıktır.
Tardor kutanöz porfiri, alkolizm ve aşırı demirin arka planında karaciğer hasarı ile ortaya çıkar. Yüksek konsantrasyonlarda tip I ve III üroporfirinler idrarla atılır, idrara pembemsi bir renk verir ve floresansa neden olur.
Eritropoietik protoporfiri, düşükHem sentezi için bir demir kaynağı olan mitokondride ferroşelataz enzim aktivitesi. Semptomlar, ultraviyole radyasyonun etkisi altındaki akut ürtikerdir. Eritrositlerde, kanda ve dışkıda yüksek protoporfirin IX seviyeleri görülür. Olgunlaşmamış kırmızı kan hücreleri ve cilt genellikle kırmızı ışıkla parlar.
