Словарь научных терминов
Гемоглобин

ГЕМОГЛОБИН (от греч. haima- кровь и лат. globus-шар), осн. белок дыхат. цикла, участвующий в переносе О2 от органов дыхания к тканям, а в обратном направлении - СО2. Содержится в эритроцитах крови почти всех позвоночных и гемолимфе большинства беспозвоночных животных. Г. позвоночных (мол. м. 6,4*104-6,6*104) состоят из четырех попарно идентичных субъединиц (их обозначают греч. буквами; теми же буквами обозначают входящие в состав субъединиц полипептидные цепи, а также гены, кодирующие эти цепи). Каждая субъединица имеет белковую глобиновую часть, состоящую из 140-160 аминокислотных остатков, с к-рой нековалентно связан гем-ферропрото-порфирин (см. ф-лу).
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/1/5231.jpeg

Ф-цию переноса О2 у нек-рых видов беспозвоночных выполняют крупные гемсодержащие белки-эритрокруорины (мол. м. 0,4*106-6,7*106), состоящие из 30-400 субъединиц, и хлоркруорины (мол. м. 3,4*106), состоящие из 190 субъединиц. Эти белки способны обратимо связывать одну молекулу О2 на группу тема, т.е. на субъединицу. Переносчиком О2 у др. видов беспозвоночных служат негемовые белки, состоящие из 8-10 субъединиц,— медьсодержащие гемоцианины (мол. м. 0,05*107*107) и железосодержащие гемэритрины (мол. м. 1*105). Каждая субъединица таких белков содержит два атома металла (соотв. Сu + и Fe2 +), способных связать одну молекулу О2.

Г. взрослого человека (НbА) имеет мол. м. 6,49*104 и принадлежит к числу наиб. изученных белков. Его форма в р-ре близка к эллипсоиду с осями 6,4, 5,5 и 5,0 нм; изоэлектрич. точка 6,9. Тетрамер НЬА состоит из двухhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/2/5232.jpeg и двухhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/3/5233.jpegсубъединиц, их полипептидные цепи содержат соотв. 141 и 146 аминокислотных остатков. Известны первичная структура обеих цепей, а также пространств. структура оксигенированной, дезоксигенированной, ряда лигандированных, а также окисленной формы (содержит Fe3 +) НbА. Пространств. структура субъединиц (рис. 1) характеризуется наличием восьмиhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/4/5234.jpegспиральных участков, включающих около 80% аминокислотных остатков, и внутр. полости -гемового кармана. Фиксирование тема в субъединице осуществляется в результате гидрофобных взаимод. пиррольных и винильных групп тема с алифатич. и ароматич. боковыми радикалами аминокислот, выстилающими полость кармана, а также благодаря координационной связи (направлена перпендикулярно к плоскости кольца тема) Fe2+ с аксиальным лигандом-имидазольной группой гистидина (т. наз. проксимальный гистидин). При оксигенации молекула О2 занимает шестое вакантное место в координационной сфере Fe2+. Связывание происходит обратимо, без окисления железа, с образованием стабильного оксигенированного комплекса НbО2. Одна молекула Г. способна присоединить 4 молекулы О2-по одной на группу тема.
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/5/5235.jpeg

Рис. 1. Схема упаковки поли-пептидной цепиhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/6/5236.jpegсубъединицы гемоглобина. Точками обозначены положенияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/7/5237.jpegС атомов аминокислотных остатков; 1 -гем; 2-проксимальный остаток гистидина.

Субъединицыhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/8/5238.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/3/9/5239.jpeg прочно удерживаются в составе тетрамера Г. множественными ван-дер-ваальсовыми взаимод. и водородными связями; дезоксигенированная форма НbА стабилизирована кроме того неск. ионными связями внутри и между субъединицами. Теграмер Г.-кооперативная структура, в к-рой существует взаимод. пространственно разобщенных между собой групп (т. наз. гем-гем взаимодействие). Это проявляется в облегчении присоединения к тетрамеру последующих молекул О2 по мере протекания оксигенирования, что значительно увеличивает эффективность переноса О2 при физиол. условиях по сравнению с мономерными Г. и миоглобином (белок, депонирующий О2 в мышцах). Присоединение О2 к молекуле Г. сопровождается значит. конформационными перестройками пространств. структуры субъединиц и тетрамера в целом.

Сродство Г. к О2 является основным физ.-хим. показателем функциональных св-в Г.; его принято характеризовать зависимостью степени оксигенирования Г. от парциального давления кислородаhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/0/5240.jpeg (кислородно-диссоционная кривая, или КДК, рис. 2), а также величинойhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/1/5241.jpeg, при к-рой достигается оксигенирование 50% Г. (р50)- Нормальная величина р50 НbА в крови при физиол. условиях [37 °С, парциальное давление СО2http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/2/5242.jpeg 40 мм рт. ст., рН 7,4] составляет 26-28 мм рт. ст. Сигмоидный характер КДК отражает кооперативный характер оксигенирования. При существующем у человека различии артериальной и венозной крови (соотв. 90 ± 10 и 40 ±http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/3/5243.jpeg 2 мм рт. ст.) 1 л крови, насыщенной в легких кислородом (92-98% Г. находится в форме НbО2), отдает в тканях ок. 45 мл О2, при этом содержание НbО2 в венозной крови составляет 70-75%.
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/4/5244.jpeg

Рис. 2. Зависимость содержания оксигемоглобина от парциального давления О2.

Из клеток тканей СО2 диффундирует через плазму крови в эритроциты, где гидратируется в р-ции, катализируемой ферментом карбоангидразой:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/5/5245.jpeg

Гидрокарбонат-ионы в эритроцитах замещаются далее на ионы Cl- из плазмы, сами переходят в плазму и переносятся ею к легким. Определенная часть СО2 связывается в эритроцитах с N-концевымиhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/6/5246.jpegаминогруппами Г. с образованием остатка карбаминовой к-ты, уменьшая сродство Г. к О2. Увеличение РСО2 т-ры, ионной силы р-ра и уменьшение рН снижают сродство Г. к О2. Важнейший внутриэритроцитарный регулятор сродства - анионы 2,3-дифосфоглицериновой к-ты. Увеличение их концентрации также уменьшает сродство Г. к О2. Снижение сродства при уменьшении рН в интервале 9-6 наз. щелочным эффектом Бора, к-рый обусловлен существованием равновесия:

Этот эффектhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/7/5247.jpeg вносит значит. вклад в поддержание постоянного значения рН крови и освобождение О2 в тканях соотв. уровню обмена в-в [увеличение концентрации СО2 сдвигает равновесие р-ций (1) и (2) вправо]. В легких, где рСО2 составляет 40 мм рт. ст., процессы, описываемые р-циями (1) и (2), идут в обратном направлении, в результате чего СО2, находящийся в растворенном и связанном с Г. состоянии, освобождается, Г. оксигенируется и дыхат. цикл завершается.

У человека на разных этапах развития организма обнаружено несколько Г., различающихся составляющими их субъединицами. На ранних стадиях эмбрионального развития у зародыша обнаруживаются Г. строенияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/8/5248.jpeg,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/4/9/5249.jpeg,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/0/5250.jpeg . На более поздних стадиях появляется и доминирует к моменту рождения HbF (http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/1/5251.jpeg; т. наз. фетальный Г.). Св-ва эмбриональных Г. обеспечивают выполнение кисло-родтранспортной ф-ции в специфич. условиях внутриутробной жизни. В эритроцитах взрослого человека содержится в норме 95-97% НЬАhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/2/5252.jpeg , начинающего преобладать через 2-3 месяца после рождения, и 2-3% НbА2http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/3/5253.jpeg

Первичные структурыhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/4/5254.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/5/5255.jpegполипептидных цепей Г. человека, а также мн. др. глобиновых цепей разл. происхождения известны. Гены, кодирующиеhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/6/5256.jpegглобиновые цепи Г. человека, сцеплены и расположены в последовательностиhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/7/5257.jpeg на хромосоме 16 (цифры-номера дуплицированных генов); группа генов, кодирующих др. полипептидные цепи, также непосредственно примыкающие один к другомуhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/8/5258.jpeg, локализована на хромосоме 11. Первичная структураhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/9/5259.jpegи неhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/0/5260.jpegглобиновых генов человека известна. Для каждого из них установлено наличие двух нитронов (отрезков ДНК, прерывающих кодирующие участки,-экзоны) и больших некодирующих участков, находящихся на флангах генов. Биосинтез тема,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/1/5261.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/2/5262.jpegглобиновых цепей, а также сборка тетрамерных молекул НbА осуществляется в клетках эритроцитарного ряда и практически завершается к моменту выхода зрелых эритроцитов (их продолжительность жизни у человека составляет 120-130 дней) из костного мозга в кровяное русло.

Точковые мутации в экзонах глобиновых генов могут вести к появлению мутантных Г. с единичной аминокислотной заменой. Это м. б. причиной молекулярных болезней — наследств. гемоглобинопатий. наиб. известный пример мутантного Г.- HbS, в к-ром шестой от N-концаhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/3/5263.jpegглобиновой цепи остаток глутаминовой к-ты заменен на остаток валина. Такой Г. содержится в эритроцитах больных серповидноклеточной анемией. Точечная мутация, делеция (выпадение участка ДНК) или другой дефект глобинового гена, локализованный вне экзонов, может уменьшить продукцию глобиновых цепей в эритроцитах, нарушить сбалансированный биосинтезhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/4/5264.jpegиhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/5/5265.jpegцепей и привести к др. распространенной разновидности гемоглобинопатий-талассемии.

Лит.: Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э., Основы биохимии, пер. с англ., т. 3, М, 1981, с. 1218-66; Bunn Н. F., Forget В. G., Ranney Н. М, Нетоglobinopathies, Phil.- L.- Toronto, 1977; Human hemoglobins and hemoglobinopathies, "Texas Reports on Biology and Medicine", 1980-1981, v. 40; Atlas of molecular structures in bioldgy, ed. by D.C. Philips, P.M. Richards, v. 2, Haemoglobin and myoglobin, ed. by G. Fermi and M.F. Perutz, Oxf., 1981; Methods in enzymology, v. 76-Hemoglobins, N. Y.- L.- [a. o.], 1981. B.A. Спивак.


N-галогенимиды Габриеля реакция Гадолинии Газгольдеры Газификация нефтяных остатков Газификация твердых топлив подземная Газификация твёрдых топлив Газо-жидкостная хроматография Газоадсорбционная хроматография (гах) Газоанализаторы Газов осушка Газов очистка Газов разделение Газов увлажнение Газовая коррозия Газовая постоянная Газовая хроматография Газовые гидраты Газовые конденсаты Газовый анализ Газойль Газопроницаемость Газотурбинные масла Газотурбинные топлива Газофазная полимеризация Газы Газы нефтепереработки Газы нефтяные попутные Галактуроновая кислота Галлий Галлийорганические соединения Галлия антимонид Галлия арсенид Галлия галогениды Галлия оксиды Галлия фосфид Галловая кислота Галогенальдегиды и галогенкетоны Галогенангидриды карбоновыхкислот Галогенантрахиноны Галогениды Галогенирование Галогеноспирты Галогентионфосфаты Галогенфосфаты Галогенфосфины Галогенфосфиты Галогенцианиды Галогены Галохромия Галургия Гальвани-потенциал Гальванопластика Гальваностегия Гальванотехника Ганглиоблокирующиесредства Ганглиозиды Гапто Гастрин Гафний Гваякол Гей-люссака законы Гексаметапол Гексаметилендиамин Гексаметилендиизоцианат Гексаметиленимин Гексаметилентетрамин Гексан с6н14 Гексанитробензол Гексафторацетилацетон Гексафторацетон Гексафторбензол Гексафтордифенилолпропан Гексафторпропилен Гексафторпропиленоксид Гексахлор-1,3-циклопентадиен Гексахлорбензол Гексахлорксилолы Гексахлорциклогексан Гексахлорэтан Гексен Гексенал Гексил Гексоген Гексозы Гексокиназа Гели Гелий Гелиотропин Гелля -фольгарда -зелинского реакция Гельмгольца энергия Гем.. Гемицеллюлозы Гемоглобин Гемоцианины Ген Генетическая инженерия Генетический код Геном Генри закон Геометрические изомеры Геохимические классификации элементов Геохимические методы поисков полезных ископаемых Геохимические процессы Геохимия Гепарин Гептан Гептаналь Гераниол Гербе реакция Гербициды Германий Германийорганические соединения Германия оксиды Герметики Гесса закон Гестагены Гетероароматические соединения Гетерогенная система Гетерогенные реакции Гетерогенный катализ Гетеролитические реакции Гетерополисоединения Гетероциклические соединения Гетинакс Геттеры Гиацинт аль Гиббереллины Гиббса правило фаз Гиббса энергия Гиббса-дюгема уравнение Гибкие производства Гибридизация атомных орбиталей Гибридные методы анализа Гидантоин Гидр азиды карбоновых кислот Гидравлические жидкости Гидравлический транспорт Гидразиды арилсульфокислот Гидразин Гидразина замещенные органические Гидразоны Гидразосоединения Гидратация Гидратированный электрон Гидратроповый альдегид Гидратцеллюлозные волокна Гидраты Гидрдзильные радикалы Гидрид-ион Гидриды Гидрирование Гидрирования число Гидрогалогенирование Гидрогенизация жиров Гидрогенизация угля Гидрогенолиз Гидродеалкилирование Гидродеароматизация Гидродоочистка Гидрокортизон Гидрокрекинг Гидроксамовые кислоты Гидроксид-анион Гидроксиды Гидроксил Гидроксиламин Гидроксиламина производные органические Гидроксильное число Гидроксицитронеллаль Гидроксокомплексы Гидроксоний-ион Гидролазы Гидролиз Гидролизные производства Гидрометаллургия Гидромеханические процессы Гидрообессеривание Гидроочистка Гидропероксиды органические Гидросилилирование Гидросфера Гидротермальные процессы Гидротропы Гидрофильно-липофильный баланс Гидрофильность Гидрофобное взаимодействие Гидроформилирование Гидроформинг Гидрофосфорильные соединения Гидрофториды металлов Гидрохимия Гидрохинон Гидроцианирование Гиллеспи теория Гипероксиды Гиполипидемические средства Гипотензивные средства Гипофосфиты неорганические Гипофосфиты органические Гипохлориты Гипс Гипсохромный сдвиг Гистамин Гистидин Гистоны Гистохимия Глазурь Глиадины Гликоген Гликозиды Гликозиды сердечные Гликозилдиглицериды Гликозилтрансферазы Гликолевая кислота Гликоли Гликолиз Гликолипиды Гликопротеины Гликосфинголипиды Глимы Глины Глиоксаль Глиоксилатный цикл Глицеральдегидфосфатдегидрогеназа Глицериды Глицерин Глицериновый альдегид Глицидальдегид Глицидилметакрилат Глицидные эфиры Глицидол Глутаматдегидрогеназа Глутаматсинтаза Глутамин Глутаминовая кислота Глутаминсинтетаза Глутатион Глутатионредуктаза Глутатионтрансферазы Глюкагон Глюкоза Глюконеогенез Гольмий Гомберга - бахмана - хёя реакция Гомогенная система Гомогенные реакции Гомогенный катализ Гомолитические реакции Гомологизация Гомологический ряд Гомотопия Гонадолиберин Горение Гормоны Гормоны тимуса Горнохимическое сырьё Горчичное масло Горючесть Горючие сланцы Горячие атомы Гофмана - лёфлера реакция Гофмана реакции Гравиметрия Гравитационная постоянная Градирни Гракаускаса реакция Гранаты синтетические Граничных орбиталей теория Гранулирование Гранулиты Графит Графита соединения Графитопласты Графов теория Гремучая ртуть Гремучий студень Гризеофульвин Гриньяра реакция Гротгуса-дрейпера закон Грохочение Грунтовки Гуанамино-формальдегидные смолы Гуанидин Гуанин Гуанозин Гуанозинтетрафосфат Гудрон Гука закон Гуминовые кислоты Гуттаперча Кристаллы висмута