-
Пройти Антиплагиат ©



Главная » Рефераты » Текст работы «Гемоглобин его строение и функции»


Гемоглобин его строение и функции

Понятие и химический состав гемоглобина. Типы и формы гемоглобина. Строение и функции  гемоглобина. Содержание гемоглобина в крови. Среднее содержание гемоглобина в эритроците. Связывание кислорода гемоглобином. Гемолиз. Цветовой показатель и абсолютное содержание гемоглобина в одном эритроците

Дисциплина: Медицина
Вид работы: курсовая работа
Язык: русский
ВУЗ: МГТУ им. Г.И.Носова
Дата добавления: 11.05.2014
Размер файла: 765 Kb
Просмотров: 17511
Загрузок: 211

Все приложения, графические материалы, формулы, таблицы и рисунки работы на тему: Гемоглобин его строение и функции (предмет: Медицина) находятся в архиве, который можно скачать с нашего сайта.
Приступая к прочтению данного произведения (перемещая полосу прокрутки браузера вниз), Вы соглашаетесь с условиями открытой лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (CC BY 4.0)
.

ВВЕДЕНИЕ. Глава I.  Структура и свойства гемоглобина 
1.1  Понятие и химический состав гемоглобина  …………………………..6
1.2. Типы гемоглобина ………………………………………………………11
1.3. Формы гемоглобина……………………………………………………. 17
Глава II. Строение и функции  гемоглобина. ……………………………….21
2.1. Строение молекулы гемоглобина………………………………………21
2.2. Белковый компонент гемоглобина……………………………………   23
2.3. Содержание гемоглобина в крови………………………………………27
2.4. Среднее содержание гемоглобина в эритроците……………………….29
2.5. Связывание кислорода гемоглобином…………………………………30
2.6. Связывание гемоглобина с оксидом углерода…………………………33
2.7. Гемолиз……………………………………………………………………35
2.8. Цветовой показатель и абсолютное содержание гемоглобина в одном эритроците……………………………………………………………………37
Заключение ………………………………………………………………….39
Используемая литература……………………………………………………42
 
ВВЕДЕНИЕ
    
Актуальность темы курсовой работы заключается в том, что впервые гемоглобином заинтересовался А.Кербер, профессор Дерптского (ныне Тарту) университета. Его интересовало химическое строение гемоглобина, его взаимодействие с кислотами и щелочами. После обработки щелочью часть гемоглобина разрушилась, часть оказалась устойчивой. Кербер так и не узнал, что он стал первооткрывателем щелочно-устойчивого вида гемоглобина. Исследования Кербера были надолго забыты. Лишь в 50х годах XX века были описаны 3 группы гемоглобина – фетальный (от слова «фетус» - «зародыш»), являющийся основным у плода, гемоглобин А (от слова «адультус» - «взрослый»), составляющий 98% этого белка у взрослого человека и гемоглобин А2, содержание которого равно 2-2,5%. Как выяснилось, Кербер открыл фетальный вид гемоглобина, который активнее присоединяет к себе кислород. В исследовании молекулы гемоглобина важнейшую роль сыграл Макс Перутц, работающий в середине 20 века. С помощью уникального в то время прибора - ренгенокристаллографии - после нескольких десятков лет экспериментов ученому удалось изучить форму и построить пространственную модель миоглобина (гемоглобина, содержащегося в мышцах). Макс Перутц так прокомментировал свои разработки: «Неужели поиски абсолютной истины могут привести к столь отталкивающей структуре, напоминающей внутренности? К счастью, подобно многим другим природным объектам, миоглобин выигрывает по красоте при более близком рассмотрении… Эта форма оказалась не уродством, а принципиальной закономерностью, свойственной, очевидно, миоглобинам и гемоглобинам всех позвоночных» 
Еще через несколько лет ученый восстановил строение обычного гемоглобина, а также определил его элементарный химический состав (виды аминокислот и их последовательность в данном белке) и измерил размеры молекулы. «В 1954 году его избрали руководителем Европейского общества молекулярной биологии и профессором физиологии. В 1962 году за открытие строения молекулы гемоглобина он удостоен Нобелевской премии». Метод определения количества гемоглобина разработал английский врач Уильям Ричард Говерс в 1878 году. Врач взял у здорового человека 2 мл венозной крови и развел ее водой в 100 раз. Затем он изготовил раствор из желатина и кармина соответствующего цвета и запаял его в стеклянную трубку. Врачам, проводящим измерение гемоглобина, требовалось добавлять дистиллированную воду в 2 мл крови больного до тех пор, пока раствор не достигнет «стандартного» цвета. Примечательно, что метод Говерса лежит в основе современного определения гемоглобина, только для этого используется автоматический прибор и требуется всего несколько капель капиллярной крови. Гемсодержащие белки участвуют в  процессах  связывания  и транспорта  кислорода,  в транспорте электронов в фотосинтезе. Детальное  изучение  гемоглобина  выявляет   ряд   структурных аспектов,   общих   для   многих   белков.  Говоря  о  большом биомедицинском значении этих белков,  мы  имеем  в  виду,  что результаты, полученные при исследовании, наглядно иллюстрируют структурно-функциональные   взаимосвязи.   Кроме   того,   эти исследования  выявляют  молекулярную  основу ряда генетических болезней,  таких как серповидноклеточная анемия (возникающая в результате   изменения   свойств   поверхности   -субъединицы гемоглобина)   или   талассемия    (хроническое    наследуемое гемолитическое   заболевание,   характеризующееся  нарушениями процессов синтеза гемоглобина).  Летальный  эффект  цианида  и окиси  углерода  объясняется  тем,  что эти вещества блокируют физиологическую функцию  гемопротеинов  -  цитохромоксидазы  и гемоглобина соответственно. Наконец, стабилизация четвертичной структуры   дезоксигемоглобина   2,3-бифосфоглицератом   (ДФГ) занимает   центральное   место   в   исследовании   механизмов кислородной недостаточности в условиях высокогорья и процессов адаптации к этим условиям. 
Объектом курсовой работы является гемоглобин.
Предмет – типы и формы гемоглобина.
Цель – дать понятие составу, структуре и функциям гемоглобина.
В связи с поставленными целями, предстоит решить следующие задачи:
- рассмотреть понятие  и химический состав гемоглобина 
- типы гемоглобина, формы гемоглобина  
- рассмотреть фунции гемоглобина, строение молекулы гемоглобина, рассмотреть содержание гемоглобина в крови; 
- рассмотреть связывание кислорода с гемоглобином
Курсовая работа состоит из двух глав, введения, заключения и списка используемой литературы. 
В курсовой работе использовалась научная литература.
 

Глава I.  Структура и свойства гемоглобина

 
1.1  Понятие и химический состав гемоглобина 
 
Гемоглобин - это сложный белок, хромопротеид, дыхательный пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Основной функцией гемоглобина является перенос кислорода от органов дыхания к тканям.
Химически гемоглобин относится к группе хромопротеидов. Молекула гемоглобина состоит из белковой части - глобина и простетичной группы небелковой природы - гема, в состав которого входит железо. В одной молекуле гемоглобина содержится 4 простетических группы. В 100 мл крови здорового человека содержится 13 - 16 г гемоглобина. Железо, которое содержится в геме, способно образовывать с молекулами кислорода распадающееся соединение при прохождении эритроцита через капилляры легких, а при прохождении через сосуды других органов - отдавать кислород и связываться с углекислотой, которую гем затем отдает, когда эритроцит вновь попадает в капилляры легких. Кровь, протекающая по артериям, насыщена кислородом, имеет ярко-алый цвет; после поглощения кислорода тканями и связывания гемоглобина с углекислотой кровь приобретает темно-красный цвет (эта кровь протекает по венам). Помимо гемоглобина крови, у ряда животных в ритмически работающих мышцах с интенсивным обменном (мышца сердца) имеется мышечный гемоглобин (миоглобин), близкий по своему составу и свойствам к гемоглобину крови.
Альфа-полипептидная цепь заканчивается комбинацией аминокислот валина-лейцина, а бета- полипептидная цепь - комбинацией валина-гистидина-лейцина. Альфа- и бета-полипептидные цепи в гемоглобиновой молекуле не размещены линейно, это первичная структура. По причине существования интрамолекулярных сил полипептидные цепи скручиваются в форме типичной для белков альфа-геликсовой спирали (вторичная структура). Сама альфа-геликсовая спираль на каждую альфа- и бета-полипептидную цепь огибается пространственно, образуя сплетения овоидной формы (третичная структура). Отдельные части альфа-геликсовых спиралей полипептидных цепей отмечают латинскими буквами от А до Н. Все четыре третично изогнутые альфа- и бета-полипептидные цепи располагаются пространственно в определенном соотношении — кватернерная структура. Они связаны между собой не настоящими химическими связями, а межмолекулярными силами.
Сведберговой единицей называется комплекс, составленный из одного гема и одной альфа-, бета-полипептидной цепи. Явно гемоглобиновая молекула состоит из четырех сведберговых единиц. Молекулярный вес гемоглобина равен 64458, т. е. на один атом железа полагается по 16115.
Кроме координационной связи, существующей между полипептидными цепями глобина, Fe++ атом гема располагает еще тремя координационными связями, две из которых соединены двумя азотными атомами порфиринового кольца, а третья, в среде с низким парциальным давлением кислорода, связана с одной молекулой воды. В среде с высоким парциальным давлением кислорода (артериальная кровь), третья координационная связь соединена с одной молекулой кислорода, причем получается соединение - оксигемоглобин. Путем непрерывного превращения оксигемоглобина в редуцированный гемоглобин и обратно осуществляется перенос кислорода из легких к тканям. Особенно значительным отличием гемоглобина от миоглобина является кривая насыщения кислородом, которая имеет сигмоидную форму. Значит, возможность гемоглобина связывать кислород зависит от того, заключаются ли в данном тетрамере другие молекулы кислорода. Если содержатся, то последующие молекулы кислорода присоединяются легче. Таким образом, для гемоглобина свойственна кинетика кооперативного связывания, благодаря которой он объединяет максимальное количество кислорода в легких и отдает максимальное количество кислорода при тех парциальных давлениях кислорода, которые имеют место в периферических тканях. Величина Р50 - значение парциального давления кислорода - характеризует сродство гемоглобинов к кислороду. Р50 у разных организмов существенно различается, но во всех случаях оно превышает значение парциального давления кислорода в периферических тканях рассматриваемого организма. Это показывает фетальный гемоглобин человека (НВF). Для HbA Р50 26 мм. рт. ст., а для HbF Р50 20 мм. рт. ст. Благодаря этой разнице гемоглобин F отбирает кислород у HbA, находящегося в плацентарной крови. При этом после рождения ребенка HbF утрачивает свою функцию; обладая более высоким сродством к кислороду, он высвобождает меньшее его количество в тканях.
У гемоглобина есть еще одна немаловажная функция: он ускоряет транспорт углекислого газа от тканей к легким. Гемоглобин связывает углекислый газ сразу после высвобождения кислорода; примерно 15% углекислого газа, присутствующего в крови, переносится молекулами гемоглобина. Находящаяся в эритроцитах карбоангидраза катализирует превращение поступающего из тканей углекислого газа в угольную кислоту. Угольная кислота быстро диссоциирует на бикарбонат-ион и протон, причем равновесие сдвинуто в сторону диссоциации. Для предотвращения опасного повышения кислотности крови должна существовать буферная система, способная поглощать избыток протонов. Гемоглобин связывает два протона на каждые четыре освободившиеся молекулы кислорода, определяя буферную емкость крови .
В легких идет противоположный процесс: присоединение кислорода к дезоксигемоглобину сопровождается высвобождением протонов, которые связываются с бикарбонат-ионами, переводя их в угольную кислоту. Далее эффективно действующая карбоангидраза катализирует превращение угольной кислоты в углекислый газ, выдыхаемый из легких. Следовательно, связывание кислорода тесно сопряжено с выдыханием углекислого газа. Это явление называется эффектом Бора. Этот эффект - свойство тетрамерного гемоглобина, которое определяется гем-гемовым взаимодействием, лежащим в основе кооперативных эффектов. Протоны, ответственные за эффект Бора, высвобождаются в итоге разрушения солевых мостиков, которым сопровождается связывание кислорода с Т-структурой; они отсоединяются от атомов азота остатков гистидина (146) в бета-цепях. Эти протоны сдвигают соотношение в сторону образования угольной кислоты, которая расщепляется карбоангидразой с образованием углекислого газа. Напротив, при высвобождении кислорода вновь складывается Т-структура с присущими ей солевыми мостиками, при создании которых совершается присоединение протонов к остаткам гистидина в бета-цепях. Таким образом, в периферических тканях протоны благоприятствуют образованию солевых мостиков. Образование солевых мостиков вызывает освобождение кислорода из оксигенированной R-формы гемоглобина. Следовательно, увеличение концентрации протонов содействует освобождению кислорода, а повышение концентрации кислорода стимулирует высвобождение протонов. Первый результат выражается в сдвиге кривой диссоциации кислорода вправо при росте концентрации ионов водорода (протонов). Обычная концентрация гемоглобина у взрослого человека составляет от 80 до 115%, за среднюю величину принимают 100%. Типичные величины у мужчин приблизительно на 10% выше, чем у женщин. У ребенка же нормальная концентрация гемоглобина существенно отличается от норм взрослого человека. В наше время существует немало способов нахождения концентрации гемоглобина. Сюда можно отнести колориметрические методы, при которых гемоглобин колориметрируют как оксигемоглобин или редуцированный гемоглобин. К этой группе можно причислить и первый метод для определения гемоглобина, предложенный Велькером в 1854 году и модифицированный Тальквистом, суть которого заключалась в том, что цвет капли крови на фильтровальной бумаге сравнивают с серией цветных бумажных стандартов. Другой исследователь, основываясь на превращении гемоглобина в солянокислый гематин и связанных с этим изменений в электрической проводимости, предложил электронный метод определения концентрации гемоглобина. Также существуют газометрические методы. При этом гемоглобин насыщают газом (например, кислородом), окисью углерода (СО). По доле поглощенного газа определяют количество гемоглобина. Долю кислорода находят прибором Ван-Слайка, прибором Баркрофта или каким нибудь другим аппаратом для определения кислорода. Имеются методы, основанные на определении железа в гемоглобиновой молекуле. Так как гемоглобиновая молекула содержит точно определенное количество железа (0,0347%), по его количеству устанавливается и количество гемоглобина. Имеет место такое понятие, как метгемоглобин. Метгемоглобином называется производное гемоглобина, в котором двухвалентный атом железа переходит в трехвалентный. В эритроцитах в ходе обмена всегда формируются известные количества метгемоглобина, который восстанавливается обратно в гемоглобин под влиянием фермента метгемоглобинредуктазы так, что в цельной крови здорового человека метгемоглобин не превышает 2% от общего содержания гемоглобина (0,03 – 0,3%). Химическая структура сульфогемоглобина не выяснена. Вероятно, две виниловые группы гемоглобина соединяются, посредством SО2-мостиков, с соседними метиновыми связями. В нормальном состоянии сульфогемоглобина в крови нет. Он появляется при отравлениях соединениями сурьмы, фенацитином, бромом, сульфонамидами, нитратами (колодезная вода), серными соединениями и пр. Определение сульфогемоглобина в крови можно произвести спектроскопически. Сульфогемоглобиновый спектр не изменяется от прибавления сульфида аммония, но исчезает от прибавления Na2S2О4 и 2 мл 10% едкого натра, или нескольких капель 3% перекиси водорода .
 

1.2. Типы гемоглобина 

 
 Недавно еще считалось, что гемоглобин взрослого человека представляет собой единственное соединение. Известно было только то, что в эмбриональной жизни имеется особенный тип гемоглобина, называемый HbF, в 155 раз более устойчивый к n/12 натриевой щелочи, чем нормальный гемоглобин. В последнее время, благодаря работам Полинга, его сотрудников и др., выяснилось, что гемоглобин взрослого человека и при нормальных, и при патологических состояниях не представляет собой гомогенного химического соединения. Открыто было много нормальных и патологических типов гемоглобина, которые представили в новом свете обмен гемоглобина и указали пути для исследования патогенеза некоторых анемий. Установлено было, что при некоторых заболеваниях наблюдаются особые типы гемоглобина, характерные для данной анемии. Типы гемоглобина имеют большое значение не только для диагноза, но и переносят вопрос о патогенезе анемии из чисто морфологической области в биохимическую. Анемии, вызванные появлением патологического типа гемоглобина, называются гемоглобинопатиями или гемоглобинозами. Выяснилось, что у человека имеются три основных типа нормального гемоглобина: эмбриональный - U, фетальный - F и гемоглобин взрослого человека - А. HbU (назван по начальной букве слова uterus) встречается в эмбрионе между 7 и 12 неделями жизни, затем он исчезает и появляется фетальный гемоглобин, который после третьего месяца является основным гемоглобином плода. Вслед за этим появляется постепенно обыкновенный гемоглобин взрослого человека, называемый HbA, по начальной букве английского слова "adult". Количество фетального гемоглобина постепенно уменьшается, так что в момент рождения 80% гемоглобина представляет собой HbA и только 20% - HbF. После рождения фетальный гемоглобин продолжает убывать и к 2 - 3 году жизни составляет всего 1 - 2%. То же количество фетального гемоглобина и у взрослого. Количество HbF, превышающее 2%, считается патологическим для взрослого человека и для детей старше 3 лет. Кроме нормальных типов гемоглобина, сегодня известно свыше 50 его патологических вариантов. Они сначала были названы латинскими буквами. Буква В в обозначениях типов гемоглобина отсутствует, т. к. ею обозначен первоначально HbS. Вскоре выяснилось, что букв азбуки не хватит для обозначения всех патологических типов гемоглобина. Поэтому стали применять для этого имена пациентов, больниц, лабораторий, названия мест и округов. Самой удобной является номенклатура по структурной формуле. Как нормальные, так и патологические типы гемоглобина различаются не по структуре протопорфиринового кольца, а по построению глобина. Разница может заключаться в изменении целых пар полипептидных цепей в гемоглобиновой молекуле.тТакая возможность встречается у гемоглобинов H, F, Бартс, А2 и U. Вместо нормальной структуры гемоглобина А - альфа-альфа/бета-бета (альфа 2/бета 2), гемоглобин Н имеет структуру бета-бета-бета-бета (бета 4), что значит, что обе альфа-полипептидные цепи замещены новыми - бета-полипептидными цепями. У гемоглобинов F, Бартс и А2 появляются две новые цепи, обозначаемые гамма и дельта, а у гемоглобина U - новая цепь, обозначаемая ипсилон. Структура HbF -  альфа-альфа/гамма-гамма (альфа 2/гамма 2), структура гемоглобина Бартс - гамма-гамма-гамма-гамма (гамма 4), структура HbА2 - альфа-альфа/дельта-дельта (альфа 2/гамма 2), структура гемоглобина U - альфа-альфа/ипсилон-ипсилон (альфа 2/ипсилон 2).
Патологические гемоглобины, которые состоят из четырех одинаковых полипептидных цепей, обозначают тетрамерами. Тетрамеры альфа и дельта до сих пор in vivo не наблюдались. 
Имеет место и другая возможность, которая встречается у большинства типов гемоглобина. Так, например, единственная разница между HbS и HbA состоит в том, что на 6-ом месте в бета полипептидной цепи вместо глутамина находится валин, единственная разница между HbI и HbA в том, что на 16-ом месте в альфа-полипептидной цепи лизин замещен аспарагиновой кислотой. Когда аномалия состоит в замещении аминокислоты в альфа-полипептидной цепи, то говорят об альфа-аномалии, когда состоит в бета-полипептидной цепи - о бета-цепной аномалии, когда в гамма-полипептидной цепи - о гамма-цепной аномалии (патологические варианты HbF), когда в дельта-цепи - о дельта-цепной аномалии (патологические варианты HbA2).
При изучении гемоглобиновых типов имеет большое значение вопрос о структуре глобинов. С одной стороны, структура является самым верным способом отдифференцирования отдельных типов гемоглобина один от другого, с другой стороны — создается возможность для составления строго научной номенклатуры последних. Методы дифференцировки видов гемоглобина. Для разграничения отдельных типов человеческого гемоглобина пользуются электрофорезом на блоке крахмала, на крахмальном геле, на геле агара, на целлюлозно-ацетатных листах, на акриламидном геле, на карбоксиметилцеллюлозном геле, электрофорезом при высоком напряжении тока.
Вторым по значению методом, которым пользуются сегодня для дифференциации отдельных видов гемоглобина, является хроматография .
Особенно хорошие результаты получается при употреблении в качестве адсорбирующего вещества ионообменной смолы амберлита и ионообменного декстранового геля. Для разграничения некоторых видов гемоглобина пользуются также их растворимостью в некоторых растворителях. Наиболее известным тестом этой группы является проба Итано для доказательства наличия HbS. При этой пробе редуцированный HbS осаждается в 24 m буфере, в противоположность другим типам гемоглобина. Проба эта имеет особенное значение для дифференцирования HbS и HbD, потому что HbS и HbD обладают одинаковой электрофоретической и хроматографической подвижностью. Для отличия HbA от HbF пользуются, как было подчеркнуто выше, устойчивостью при денатурации растворами натриевой щелочи. Это известный в истории метод, которым Кербер в 1886 году дифференцировал HbA и HbF.
Гемоглобины группы F отличается от других гемоглобиновых типов и по своей характерной триптофановой полосе при 289,8 нм ультрафиолетового спектра. Гемоглобины, обладающие группой М, не имеют абсорбционной полосы при длине волны 630 нм, но зато показывают увеличенную абсорбцию при 600 нм.
"Отпечатковый метод”. Дело касается важнейшего метода установления "первичной структуры" гемоглобина при различных гемоглобиновых типах. Исследуемый гемоглобин гидролизуют трипсином, при всём этом полипептидные цепи глобиновой молекулы распадаются на большое число пептидов. Пептидную смесь подвергают электрохроматографии на бумаге, т. е. в одном направлении проводится электрофоретическое, в другом - хроматографическое разделение. Получаются характерные для отдельных типов гемоглобинов электрохроматограммы, по которым их можно точно различить. Определение аминокислотного состава отдельных пептидов дает возможность выявления первичной структуры глобина соответствующего гемоглобинового типа. Проводя аналогию с соответствующей по сложности и точности криминалистической техникой для изучения отпечатков пальцев рук, он был назван "пальцеотпечатковым" ("fingerprint") методом.
Так называемым "рекомбинационным" или "гибридизационным" методом можно воспользоваться для установления состава полипептидных цепей в каком-нибудь гемоглобиновом типе. Если смешать известный и неизвестный гемоглобин при рН 4,3, они диссоциируют полумолекулами, состоящими из соответствующих пар полипептидных цепей. Полипептидные пары снова комбинируются в целые гемоглобиновые молекулы после нейтрализации раствора, причем могут получиться и новые "гибридные" гемоглобиновые молекулы. Их идентифицирование электрофоретическим способом или хроматографией позволит сделать заключение о полипептидной структуре неизвестного гемоглобинового типа. Этот метод также предназначен преимущественно для научных исследовательских целей.
Существуют также способы цитологического определения типа гемоглобина в эритроцитах на мазке крови. Присутствие HbF в эритроцитах можно обосновать путем обработки кровяного мазка лимоннокислой буферной смесью с рН 3,2 – 3,6. При этих условиях HbA извлекается, и эритроциты, в которых он преобладал, остаются только в виде эритроцитных теней, тогда как HbF сохраняется, а эритроциты, содержащие преимущественно этот тип гемоглобина, сохраняют свое содержание. Помимо всех этих методов при дифференциации некоторых типов гемоглобина пользуются также разницей в кристаллическом строении, изоэлектрической точке и т. д. Рассмотрим гемоглобин S, в котором остаток Glu А2 бета замещен на Val. Он располагается на поверхности молекулы гемоглобина и контактирует в водой, и замещение полярного остатка Glu на неполярный Val ведет к появлению на поверхности бета-субъеденицы "липкого участка". Этот липкий участок присутствует как в оксигенированном, так и в дезоксигенированном гемоглобине S, но в гемоглобине А отсутствует. Имеет место комплементарный участок на поверхности дезоксигенированного гемоглобина, который способен крепко соединяться с липким участком бета-субъединицы, тогда как в оксигенированном гемоглобине этот участок маскируется другими группами. Когда гемоглобин S переходит в дезоксигенированное состояние, его липкий участок связывается с комплементарным участком на другой молекуле дезоксигенированного гемоглобина, тем самым совершается полимеризация дезоксигемоглобина S и его осаждение в виде длинных волокон. Волокна дезоксигемоглобина S механически деформируют эритроцит, придавая ему серповидную форму, что приводит к лизису клеток и множеству вторичных клинических проявлений. Следовательно, если бы можно было поддерживать гемоглобин S в оксигенированном состоянии или хотя бы свести к минимуму концентрацию дезоксигенированного гемоглобина S, то удалось бы предотвратить полимеризацию дезоксигенированного гемоглобина S и формирование "серповидных" клеток. Полимеризации подвержена Т-форма гемоглобина S. При серповидноклеточной анемии: гемоглобин S в ферри-состоянии (метгемоглобин S) не подвержен полимеризации, поскольку он стабилизирован в R-форме.
В дезоксигемоглобине А тоже есть рецепторный участок, способный взаимодействовать с липким участком оксигенированного или дезоксигенированного гемоглобина S, но присоединения "липкого" гемоглобина S к дезоксигемоглобину А мало для создания полимера, так как сам дезоксигемоглобин А липкого участка не заключает в себе и не может объединять следующую молекулу гемоглобина. Значит, связывание дезоксигемоглобина А с R- или Т-формой гемоглобина S перекрывает полимеризацию.
Спиральные фибрилярные структуры формируются в результате полимеризации дезоксигемоглобина S. При этом каждая молекула гемоглобина контактирует с четырьмя соседними молекулами. Создание подобных трубчатых волокон ответственно за механические нарушения в содержащем их эритроците .
Имеет место еще одна группа патологий - талассемия, которые связанны с аномалиями гемоглобина. В их характеристику входит сниженная скорость синтеза альфа-цепей гемоглобина (альфа-талассемия) или бета-цепей (бета-талассемия). Это приводит к анемии, которая может принимать очень тяжелую форму. В наше время проводится много исследований, которые позволяют выяснить молекулярные приспособления, отвечающие за развитие талассемии.Гемоглобин - сложный белок в составе эритроцитов, состоящий из 2х частей: белка (глобин) и соединения железа (гема). Именно атомы железа (гема) делает кровь красной. Гемоглобин участвует в процессе транспорта кислорода и углекислого газа между легкими и клетками других органов, поддерживает рН крови. При недостатке гемоглобина в крови затрудняется перенос кислорода гемоглобином. В результате клетки не получают достаточно кислорода и в них нарушается обмен веществ и функции.
 

1.3. Формы гемоглобина

При присоединении к белку гемоглобина (глобину) глюкозы, образуется гликозилированный (гликированный) гемоглобин. 
Рост уровня гликолизированного гемоглобина происходит при переизбытке глюкозы в крови, возникающем при сахарном диабете.
В соответствии с рекомендациями Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) анализ на гликозилированный гемоглобин — самый эффективный и необходимый метод в диагностике сахарного диабета. Больным сахарным диабетом рекомендуется сдавать биохимический анализ крови на гликозилированный гемоглобин не реже 1 раза в квартал.
Врачи выделяют еще одну форму гемоглобина - фетальный гемоглобин, отличающийся от нормального гемоглобина по строению и свойствам. Фетальный гемоглобин — это гемоглобин новорожденных, содержание в крови фетального гемоглобина ребенка достигает 80%. К 1 году жизни фетальный гемоглобин у детей начинает разрушаться и практически полностью заменяется на гемоглобин взрослых. Фетальный гемоглобин — норма у детей, но для взрослых его содержание — признак серьезных заболеваний. Определение гемоглобина новорожденных используется в диагностике заболеваний крови и онкологических заболеваний.
 
Норма гемоглобина
Норма гемоглобина, г/л
Мужчины 135—160
Женщины 120—140
 
Содержание гемоглобина в крови у мужчин выше, чем у женщин. Гемоглобин у ребенка до 1 года понижен.
Норма гликированного гемоглобина — 4—6,5 % от уровня свободного гемоглобина в крови. При чем уровень гликированного гемоглобина может не зависеть от концентрации гемоглобина в крови. Норма гемоглабина новорожденных (фетального гемоглобина) в крови взрослого - до 1% .
Анализ крови на гемоглобин — необходимый этап диагностики различных заболеваний. По результатам только одного анализа крови на гемоглобин невозможно поставить точный диагноз, но определение гемоглобина выявит возможные нарушения в деятельности организма и укажет на необходимость дополнительного обследования.
Повышенный гемоглобин — симптом следующих заболеваний:
эритроцитоз (заболевание, сопровождающиеся увеличением количества эритроцитов в крови)
сгущение крови
врожденные пороки сердца
кишечная непроходимость
ожоги
сердечно-легочная недостаточность.
Высокий уровень гликолизированного гемоглобина — симптом сахарного диабета и дефицита железа.
Повышение гемоглобина в крови происходит после физической нагрузки, у альпинистов, у летчиков — после высотных полетов. Высокий гемоглобин в крови характерен для жителей высокогорья. Повышенный уровень гемоглобина в крови может возникнуть даже после пребывания на свежем воздухе.
Состояние организма, при котором происходит снижение гемоглобина в крови, называется анемией. Анемия может развиться в результате потери гемоглобина при кровотечениях, при заболеваниях крови, сопровождающихся разрушением эритроцитов. Низкий гемоглобин возникает вследствие переливания крови.
Причиной понижения гемоглобина — анемии может стать нехватка железа или витаминов (В12, фолиевой кислоты), необходимых для синтеза гемоглабина и эритроцитов.
Анализ крови на гемоглобин может показать пониженный гемоглобин вследствие различных хронических заболеваний (талассемии и др.).
Снижение уровня гликированного гемоглобина происходит при гипогликемии, гемолитической анемии, кровотечениях и переливании крови.
Зачастую происходит понижение гемоглобина у беременных женщин. При беременности гемоглобин обычно понижается при нехватке железа, поскольку суточная потребность в железе беременных женщин увеличивается. Если обычно человеку достаточно 5—15 мг железа в день, то беременной женщине потребуется 15—18 мг. Врачи рекомендуют беременным женщинам следить за уровнем гемоглабина в крови, поскольку низкий гемоглобин беременных может отрицательно отразиться на здоровье будущей матери, вызвать преждевременные роды или задержку роста плода.

Глава II. Строение и функции гемоглобина 

 
2.1. Строение молекулы гемоглобина
 
Одна из важнейших функций крови состоит в переносе поглощаемого в легких кислорода к органам и тканям, а также в удалении образующегося в них диоксида углерода и переносе его в легкие. Ключевую роль во всех этих процессах играют эритроциты. Эти клетки содержат красный пигмент крови – гемоглобин, способный соединяться с кислородом в капиллярах легких и высвобождать его в капиллярах тканей. Кроме того, гемоглобин способен связывать некоторое количество диоксида углерода, образующегося в процессе клеточного метаболизма, и высвобождать его в легких. В связи с этим гемоглобин играет важнейшую роль в переносе дыхательных газов. 
Гемоглобин относится к классу белков–хромопротеинов. Его молекула состоит из четырех полипептидных цепей, с каждой из которых нековалентно связана особая пигментная группа  - гем. Молекулярная масса гемоглобина составляет около 64 500, а каждой из его субъединиц  - 16 000..
Пигментные группы гемоглобина. В состав молекулы гемоглобина входят четыре одинаковые гемовые группы. Гем представляет собой протопорфирин, содержащий центрально расположенный ион двухвалентного железа. Молекула протопорфирина состоит из четырех пиррольных колец, связанных метиновыми мостиками, к кольцам присоединены боковые цепи характерного строения (рис. 22.1). Ключевую роль в активности гемоглобина играет ион железа, расположенный в центре молекулы протопорфирина. Соединение с этим ионом посредством двух координационных связей и двух связей, образовавшихся вследствие замещения водорода, превращает протопорфирин в гем. Структура гема целиком расположена в одной плоскости. В процессе переноса кислорода гемоглобином молекула O2 обратимо связывается с гемом, при всём этом валентность железа не изменяется. Присоединяя кислород, гемоглобин (НЬ) превращается в оксигемоглобин (НЬO2). Чтобы подчеркнуть тот факт, что валентность железа при всём этом связывании не меняется, реакцию называют не окислением, а оксигенацией; обратный процесс называется дезоксигенацией. Когда хотят специально отметить, что гемоглобин не связан с кислородом, его называют дезоксигемоглобином.
Гем может подвергаться не только оксигенации, но и истинному окислению. При этом железо становится из двухвалентного трехвалентным (рисунок 1). Окисленный гем называется гематином (метгемом), а вся полипептидная молекула в целом–метгемоглобином. В крови человека метгемоглобин содержится в незначительных количествах, но при некоторых заболеваниях и отравлениях определенными ядами его содержание возрастает. Опасность таких состояний заключается в том, что окисленный гемоглобин не способен переносить кислород к тканям.
 
Рисунок  1 -  Строение гема
Рисунок 2 - Соединения, образуемые гемом (железо двухвалентное) и окисленным гемом (железо трехвалентное) . 
 / все рисунки есть в файле с курсовой работой, который можно скачать с нашего сайта /

2.2.  Белковый компонент гемоглобина

 
 Большая часть молекулы гемоглобина, состоящей примерно из 10000 атомов, приходится на долю белкового компонента. Этот компонент состоит из четырех отдельных полипептидных цепей, в состав каждой из которых входит более 140 аминокислотных остатков. Путем химического анализа установлены аминокислотные последовательности полипептидных цепей гемоглобина. В последние годы при помощи рентгеноструктурного анализа было установлено пространственное расположение этих цепей. На рис. 3 изображена модель молекулы гемоглобина, созданная на основе результатов указанных исследований. Она состоит из двух симметричных «светлых» цепей, тесно переплетенных с двумя симметричными «темными» цепями. Вся молекула имеет приблизительно сферическую форму. Гемовые группы, изображенные в виде красных дисков, располагаются в нишах вблизи поверхности. В гемоглобине взрослого человека (НЬА) светлые субъединицы, каждая из которых содержит 141 аминокислотный остаток, называются a–цепями, а темные субъединицы (по 146 аминокислотных остатков)–b–цепями. В составе фетального гемоглобина (HbF) вместо b–цепей имеются две так называемые g–цепи, отличающиеся по аминокислотной последовательности. Вскоре после рождения HbF заменяется на НЬА.
 
Рисунок  3 -  Пространственная модель молекулы гемоглобина (по Перутцу ) 
 
Цвет растворенного вещества, не испускающего световые лучи, зависит от его способности поглощать падающий свет в той или иной части спектра видимого света. Как правило, каждое вещество поглощает свет лишь в определенной области спектра, тогда как свет других длин волн проходит через это вещество почти беспрепятственно. Цвет раствора вещества определяется спектральным составом прошедшего через него света. Красный цвет растворов гемоглобина (и, следовательно, крови) обусловлен тем, что это вещество относительно сильно поглощает коротковолновый свет, т. е. в синей области спектра, а большую часть длинноволнового (красного) света пропускает. При исследовании света, прошедшего через раствор оксигенированного гемоглобина, с помощью спектроскопа можно обнаружить не только полосу поглощения в синей области спектра (полосу Соре), но также две характерные темные полосы (полосы поглощения) в желтой и желто–зеленой областях спектра с максимумами при длинах волн 577 и 541 нм [II].
Дезоксигемоглобин несколько интенсивнее, чем оксигемоглобин, поглощает длинноволновые лучи и менее интенсивно–коротковолновые. В связи с этим венозная кровь выглядит темнее и имеет красный цвет с синеватым оттенком. При спектроскопическом исследовании выявляется одна широкая полоса поглощения в желто–зеленой части спектра с максимумом при длине волны 555 нм.
Спектрофотометрия. Для количественного анализа абсорбционных свойств окрашенного раствора используют спектрофотометры. В этих приборах видимый свет разлагается в спектр при помощи призмы или дифракционной решетки, а затем свет очень узкой области длин волн (так называемый монохроматический свет) проходит через исследуемый раствор. Поглощение света зависит от длины волны и от свойств раствора. Для определения соотношения между интенсивностью падающего (I0) и прошедшего (I) света используется фотоэлемент. Отношение I/I0 называется пропусканием, а отношение (I0 — I)/I0 –поглощением. Полный спектр поглощения раствора получают путем последовательного измерения этих величин для разных длин волн.
 
Рисунок 4 -  Спектры поглощения оксигемоглобина (НbO2) и дезоксигемоглобина (Нb). По оси ординат слева–коэффициент поглощения, справа–экстинкция
На рисунке  4 изображены спектры поглощения оксигемоглобина и дезоксигемоглобина. Тем участкам спектра, в которых при спектроскопии обнаруживаются темные полосы, соответствуют максимумы на кривой поглощения. Для оксигемоглобина характерны два таких максимума, а для гемоглобина – один, занимающий положение между ними. Из рисунка видно, что эти максимумы приходятся на те же длины волн, что и полосы поглощения. Точки пересечения обеих кривых поглощения, или так называемые изобестические точки, соответствуют длинам волн, при которых растворы равной концентрации Нb и НbO2 пропускают свет в одинаковой степени. Если длина волны световых лучей соответствует изобестической точке, то поглощение их гемоглобином не зависит от степени его оксигенации. Монохроматический свет такой длины волны используют в тех случаях, когда необходимо определить концентрацию гемоглобина, не подвергая его химическим модификациям. Если же спектрофотометрию используют для измерения насыщения гемоглобина кислородом, то, напротив, выбирают свет с такой длиной волны, при которой разница между коэффициентами поглощения оксигемоглобина и дезоксигемоглобина максимальна, т. е. 600, 577, 470 нм и т. д. ( рисунок  4). 
     Закон Ламберта–Бэра. В качестве количественной характеристики поглощения света часто используют также экстинкцию (Е) (рисунок 4 отложена по правой оси ординат):  
    E=lg Iо/I,                (1)
где Iо–интенсивность падающего света, а I–интенсивность прошедшего света. Экстинкцию удобно использовать в связи с тем, что она прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества С: 
E=lgIo/I= e× C ×d,            (2)
где d–толщина слоя раствора, а e– коэффициент экстинкции (величина, постоянная для каждого вещества). Линейная зависимость между экстинкцией, концентрацией и толщиной слоя раствора называется законом Ламберта–Бэра. Этот закон справедлив только для монохроматического света .
 

2.3. Содержание гемоглобина в крови

Содержание гемоглобина в крови человека составляет в среднем 158 г/л (15,8 г/дл) у мужчин и 140 г/л (14 г/дл) у женщин. Как и практически любые биологические показатели, эта величина претерпевает определенные колебания даже у здоровых людей. Пределы колебаний определяют путем построения частотного распределения значений для большого числа людей (рисунок 5).  С возрастом содержание гемоглобина в крови заметно меняется. В крови новорожденного оно составляет 200 г/л, причем возможны значительные индивидуальные колебания (рис. 5). В течение первого года жизни содержание гемоглобина снижается примерно до 115 г/л, а затем постепенно возрастает до уровня, характерного для взрослых. Высокое содержание гемоглобина в крови наблюдается не только у плода, но также у лиц, длительное время живущих в условиях высокогорья. И в том и в другом случае повышение содержания гемоглобина необходимо для того, чтобы обеспечить нормальное снабжение тканей кислородом при пониженном парциальном давлении этого газа. Уменьшение содержания гемоглобина по сравнению с нормальным уровнем называется анемией. Как правило, диагноз анемия ставят в том случае, если содержание гемоглобина меньше 130 г/л у мужчин и 120 г/л у женщин. 
Измерение содержания гемоглобина. Для измерения содержания гемоглобина существует много методов, в том числе: 
1) определение количества связанного O2 (1 г НЬ может присоединить до 1,36 мл O2); 
2) анализ уровня железа в крови (содержание железа в гемоглобине составляет 0,34%);
3) колориметрия (сравнение цвета крови с цветом стандартного раствора); 
4) измерение экстинкции (спектрофотометрия). При проведении рутинных определений уровня гемоглобина отдают предпочтение последнему методу, так как при 
Рисунок 5 - Частотное распределение концентраций гемоглобина у взрослых мужчин (♂), взрослых женщин (♀) и новорожденных. По оси ординат–относительная частота встречаемости, по оси абсцисс–содержание гемоглобина; μ–среднее значение (медиана), ст–стандартное отклонение (величина, характеризующая разброс значений; соответствует расстоянию от медианы кривой нормального распределения до значения, соответствующего в наибольшей мерекрутому участку этой кривой) использовании первых двух способов необходима сложная аппаратура, а метод колориметрии неточен.
Спектрофотометрический анализ. Принцип метода состоит в определении содержания НЬ в крови по экстинкции монохроматического света. Поскольку растворенный гемоглобин нестабилен, а экстинкция зависит от степени оксигенации, его необходимо предварительно перевести в стабильную форму. Спектрофотометрические измерения содержания гемоглобина производят следующим образом. Кровь набирают в капиллярную пипетку и затем смешивают с раствором, содержащим калий железосинеродистый (K3[Fe(CN)6]), цианистый калий (KCN) и бикарбонат натрия (NаНСО3). Под действием этих веществ эритроциты разрушаются, и гемоглобин превращается в циан–метгемоглобин HbCN (содержащий трехвалентное железо), способный сохраняться в течение нескольких недель. При спектрофотометрии раствор цианметгемоглобина освещают монохроматическим светом с длиной волны 546 нм и определяют экстинкцию Е. Зная коэффициент экстинкции e и толщину слоя раствора d, можно, исходя из закона Ламберта–Бэра [уравнение (2)], определить концентрацию раствора С непосредственно по величине экстинкции Е. Чаще предпочитают, однако, предварительно откалибровать шкалу экстинкции при помощи стандартного раствора. В настоящее время цианметгемоглобиновый метод считается в наибольшей мереточным из общепринятых способов измерения содержания гемоглобина.
 
2.4. Среднее содержание гемоглобина в эритроците
 
Важным диагностическим показателем, позволяющим оценить эритропоэз и провести дифференциальную диагностику различных форм анемии, служит среднее содержание гемоглобина в одном эритроците. (СГЭ) (по международной классификации–mean corpuscular hemoglobin, MCH). Эта величина отражает абсолютное количество гемоглобина, содержащееся в среднем в одном эритроците. Ее находят путем деления количества гемоглобина в определенном объеме крови на число эритроцитов в том же объеме. Приведем пример расчета СГЭ. У здорового мужчины в 1 л крови содержится 158г Нbи 5,1 млн–106 эритроцитов (1 л = 106 мкл). СГЭ равно отношению этих величин:
СГЭ = 158 г/5 ,1·1012= 31 • 10–12 г= 31 пг
 
Такая же величина СГЭ характерна и для здоровых женщин:
СГЭ = 140 г /4,6·1012= 31 • 10–12 г= 31 пг 
 
Эритроциты с нормальным содержанием гемоглобина (26–36 пг) называют нормохромными. Если СГЭ патологически снижено, то эритроциты называют гипохромными, а если оно повышено–гиперхромными. Эти же термины употребляют и для обозначения различных форм анемии. Так, когда образование гемоглобина снижается в результате недостатка железа, содержание гемоглобина в расчете на эритроцит падает, и возникает гипохромная анемия. При других разновидностях анемии (например, пернициозной анемии) нарушается образование красных кровяных телец в костном мозгу, и в крови появляются деформированные эритроциты с высоким содержанием гемоглобина. В этом случае речь идет о гиперхромной анемии. После значительной кровопотери СГЭ сначала не изменяется (нормохромная анемия), а в последующем вследствие избыточной продукции эритроцитов содержание гемоглобина в них падает (гипохромная анемия).
 
2.5. Связывание кислорода гемоглобином
 
Кислородная емкость крови. Большая часть кислорода переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином. Для того чтобы узнать, какое наибольшее количество O2 может быть связано гемоглобином, следует иметь в виду, что молекула последнего состоит из четырех субъединиц (рисунок 3). Следовательно, реакцию оксигенации можно записать следующим образом:
НЬ+4O2 ↔НЬ(O2)4.          (4)
Таким образом, 1 моль гемоглобина может связать до 4 моль O2. Поскольку объем 1 моль идеального газа составляет 22,4 л, 64 500 г гемоглобина связывают 4 • 22,4 л O2, а 1 г гемоглобина–1,39 мл O2. При анализе газового состава крови получают несколько меньшую величину (1,34–1,36 мл O2 на 1 г НЬ). Это обусловлено тем, что небольшая часть гемоглобина находится в неактивном состоянии. Таким образом, ориентировочно можно считать, что in vivo 1г Hb связывает 1,34 мл О2 (так называемое число Хюфнера). В последнее время стало принятым выражать молярную концентрацию гемоглобина в пересчете на его мономер. В этом случае 1 моль Hb (= 16 100 г Hb) может связать до 1 моль O2 (= 22,4 л O2). Такой расчет дает в итоге ту же величину, что и расчет числа Хюфнера. Исходя из числа Хюфнера, можно, зная содержание гемоглобина, вычислить кислородную емкость крови: [O2]max = (1,34 мл O2 на 1 г НЬ)·(150 г Hb на 1 л крови) = 0,2 л O2 на 1 л крови. При этом такое содержание кислорода в крови может достигаться лишь в том случае, если кровь контактирует с газовой смесью, насыщенной кислородом (PO2 > 300 мм рт. ст.); при всём этом равновесие (4) значительно сдвинуто вправо. В естественных условиях эта реакция протекает при меньшем значении парциального давления O2, поэтому гемоглобин оксигенируется не полностью.
Кривая диссоциации оксигемоглобина. Реакция взаимодействия кислорода с гемоглобином (4) подчиняется закону действующих масс. Это означает, что соотношение между количествами гемоглобина и оксигемоглобина зависит от содержания физически растворенного O2 в крови; последнее же, согласно закону Генри–Дальтона, пропорционально напряжению O2. Процент оксигемоглобина от общего содержания гемоглобина называют кислородным насыщением (SO2 ) гемоглобина:
SO2=[НЬO2]/ [Hb] + [НЬO2]· 100%   (5)
Если гемоглобин полностью дезоксигенирован, то SO2 =0%; если же весь гемоглобин превратился в оксигемоглобин, то SO2 = 100%. В соответствии с законом действующих масс насыщение гемоглобина кислородом зависит от напряжения O2. Графически эту зависимость отражает так называемая кривая диссоциации оксигемоглобина. Как видно из рисунка 6, эта кривая имеет S–образную форму. Расположение кривой диссоциации оксигемоглобина зависит от ряда факторов (см. ниже). Наиболее простым показателем, характеризующим расположение этой кривой, служит так называемое напряжение полунасыщения РО2, т.е. такое напряжение O2, при котором насыщение гемоглобина кислородом составляет 50%. В норме (при рН 7,4 и t=37°C) Р50 артериальной крови составляет около 26 мм рт. ст. (3,46 кПа)].
          Интерпретация кривой диссоциации оксигемоглобина. Причины S–образной формы кривой диссоциации оксигемоглобина до конца не ясны. Если бы каждая молекула гемоглобина присоединяла только одну молекулу O2, то кинетика этой реакции графически описывалась бы гиперболой. 
 
Рисунок 6 -  Кривые диссоциации оксигемоглобина (Hb) и оксимиоглобина (Mb) при рН 7,4 и t 37 °С
  Именно такая гиперболическая кривая диссоциации характерна, например, для реакции соединения кислорода с красным мышечным пигментом миоглобином (Mb), аналогичной реакции оксигенации гемоглобина.  Строение миоглобина сходно со структурой одной из четырех субъединиц гемоглобина, поэтому молекулярные массы этих двух веществ соотносятся как 1:4. Поскольку в состав миоглобина входит лишь одна пигментная группа, одна молекула миоглобина может присоединить только одну молекулу O2:
Mb + O2 ↔ МbO2.               (6)
 Гиперболическая кривая диссоциации для этой реакции приведена на рисунке  6. Исходя из вполне правдоподобного предположения о том, что S–образная форма кривой диссоциации НbO2 обусловлена связыванием одной молекулой гемоглобина четырех молекул O2, Эдер выдвинул так называемую гипотезу промежуточных соединений. Согласно этой гипотезе, присоединение четырех молекул O2 к гемоглобину происходит в несколько стадий, причем каждая из этих стадий влияет на равновесие следующей реакции. Таким образом, реакция соединения кислорода с гемоглобином описывается четырьмя константами равновесия, что и объясняет сигмоидную форму кривой диссоциации оксигемоглобина. В то же время возможно и другое объяснение, согласно которому существуют две формы гемоглобина–оксигенированная и дезоксигенированная, переходящие одна в другую в результате конформационных перестроек. Если предположить, что параметры равновесия реакций оксигенации для этих двух форм гемоглобина различны, то с позиции данной гипотезы можно объяснить S–образную форму кривой диссоциации НbO2.
 
2.6. Связывание гемоглобина с оксидом углерода
 
Оксид углерода (угарный газ, СО) обладает гораздо большим сродством к гемоглобину, чем кислород. Даже при крайне низких парциальных давлениях СО гемоглобин превращается в карбоксигемоглобин:
НЬ + СО ↔ НbСО.              (8)
Равновесие этой реакции значительно смещено вправо, поэтому кривая диссоциации карбоксигемоглобина имеет очень крутой наклон. Высокое сродство оксида углерода к гемоглобину обусловлено тем, что СО диссоциирует от Нb гораздо медленнее, чем O2 [3]. Максимально эффективная концентрация для СO2  составляет 30 ppm (частей на миллион), что соответствует FCO2 3·10–5 (0,003 об.%). В артериальной крови человека, пребывающего достаточно долго в среде с таким содержанием СО, на долю НbСО приходится около 5% общего содержания гемоглобина. Парциальные давления СО и O2, при которых содержание соответственно НbСО и НbO2 составляет по 5%, соотносятся как 1 : 350. Иными словами, в данных пределах парциальных давлений сродство Нb к СО примерно в 350 раз выше, чем к O2.
Токсичность оксида углерода обусловлена именно высоким сродством этого соединения к гемоглобину. СО представляет собой газ без цвета и запаха, образующийся при неполном сгорании органических веществ. Иногда он входит в состав бытового газа; кроме того, он выделяется при работе двигателей внутреннего сгорания. Даже при низких концентрациях СО вытесняет кислород из соединения с гемоглобином, при всём этом последний теряет способность к переносу O2. В норме на долю НbСО приходится лишь 1 % общего количества гемоглобина в крови; у курильщиков же к вечеру она достигает 20%. Об опасности, которую угарный газ представляет для автомобилистов, говорит тот факт, что на дорогах с особенно интенсивным движением содержание СО в воздухе достигает 3·10–4. При такой концентрации СО шахтерам положено надевать дыхательные аппараты. Токсичность угарного газа обусловлена не только блокированием гемоглобина, но и другим эффектом. Когда часть гемоглобина превращается в НbСО, кривая диссоциации оксигемоглобина (для гемоглобина, еще не блокированного СО) сдвигается влево и может в итоге приобретать форму гиперболы. В результате происходит еще большее снижение напряжения O2 в тканевых капиллярах. При тяжелом отравлении угарным газом, отличительным признаком которого служит вишнево–красная окраска крови, жизнь пострадавшего можно спасти путем немедленного применения искусственного дыхания, по возможности с чистым кислородом. При этом напряжение кислорода в крови увеличивается, и O2 частично вытесняет СО из связи с гемоглобином. Рекомендуется также переливание большого количества крови, так как при всём этом в кровь пострадавшего поступает гемоглобин, способный переносить кислород .
 
2.7. Гемолиз
 
Гемолизом называется разрыв или резкое увеличение проницаемости оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в окружающее пространство. Гемолиз может наблюдаться непосредственно в крови, при всём этом она приобретает лаковый цвет. Кроме того, существует внутриклеточный гемолиз, возникающий в результате разрушения эритроцитов макрофагами. В искусственных условиях гемолиз может быть вызван помещением эритроцитов в гипотонический раствор. Для здоровых людей верхняя (минимальная) граница осмотической стойкости соответствует 0,42 – 0,48 % NaCl. При этом разрушаются наименее устойчивые к осмотическому давлению эритроциты. Полный же гемолиз (максимальная граница стойкости) происходит при 0,30-0,34 % NaCl. Пр анемиях границы минимальной и максимальной стойкости смещаются в сторону повышения концентрации гипотонического раствора. У новорожденного ребенка и даже грудных детей верхняя граница осмотической стойкости повышена (осмотическая стойкость снижена) и колеблется в пределах от 0,48 до 0,52 % NaCl, а нижняя – снижена (осмотическая стойкость повышена) и равняется 0,24-0,32 % NaCl. Следовательно, у новорожденных имеются эритроциты как с пониженной, так и с повышенной осмотической стойкостью. Это явление, по всей видимости, обусловлено наличием в крови новорожденных эритроцитов плода, в том числе мегалобластов, которые обладают повышенной резистентностью к гипотоническим растворам. Гемолиз может быть вызван химическими агентами (хлороформом, эфиром, сапонином и др.), разрушающими мембрану эритроцита. В клинике нередко встречается гемолиз при отравлении уксусной кислотой. Гемолизирующими свойствами обладают яды некоторых змей (биологический гемолиз). При сильном встряхивании ампулы с кровью также наблюдается разрушение мембраны эритроцитов (механический гемолиз). Механический гемолиз может наблюдаться у больных с протезированием клапанного аппарата сердца и сосудов. В этих случаях наименее стойкие к механическим воздействиям эритроциты, ударяясь о клапаны, разрушаются. Кроме того, механический гемолиз иногда возникает при длительной ходьбе из-за травмирования эритроцитов в капиллярах стоп. При этом гемоглобин и его производные появляются в моче (маршевая гемоглобинурия). Если эритроциты заморозить, а потом отогреть, то возникает гемолиз, получивший наименование термического. Наконец, при переливании несовместимой крови и при наличии аутоантител к эритроцитам развивается иммунный гемолиз. Последний является причиной возникновения анемий и нередко сопровождается выделением гемоглобина с мочой. 
 
 
2.8. Цветовой показатель и абсолютное содержание гемоглобина в одном эритроците
 
О содержании в эритроцитах гемоглобина судят по так называемому цветовому показателю, или фарб-индексу (Fi, от farb – цвет, index – показатель) – относительной величине, характеризующей насыщение в среднем одного эритроцита гемоглобином. Fi –это процентное соотношение гемоглобина и эритроцитов, при всём этом за 100 % (или единиц) гемоглобина условно принимается величина, равная 166,7 г/литр, а за 100 % эритроцитов 5г 1012/литр.
Если у человека содержание гемоглобина и эритроцитов равно 100 %,то цветовой показатель будет равен 1.В норме Fi колеблется в пределах от 0,75 до 1,0 и очень редко может достигать 1,1. В этом случае эритроциты носят название нормохромные. Если Fi менее 0,7, то такие эритроциты недонасыщены гемоглобином и называются гипохромными. При Fi, превышающем 1,1, эритроциты именуются гиперхромными. В этом случае объем эритроцита значительно увеличивается. В результате создается ложное впечатление, будто эритроциты перенасыщены гемоглобином. Гипо- и гиперхромия встречаются лишь при анемиях. Так, в случае недостатка железа в организме образование гемоглобина нарушается и возникает гипохромная анемия. При пернициозной (злокачественной) анемии нарушается эритропоэз в костном мозге, и в крови появляются гигантские деформированные эритроциты с высоким содержанием гемоглобина. В этом случае развивается гиперхромная анемия. При кровопотере одновременно снижается содержание эритроцитов и гемоглобина, и потому анемия будет нормохромная. При этом в дальнейшем, благодаря выбросу в кровоток эритроцитов, недонасыщенных гемоглобином, анемия в течение некоторого времени носит гипохромный характер. Определение цветового показателя чрезвычайно важно для клинической практики, так как позволяет провести дифференциальный диагноз при анемиях различной этиологии. Следует отметить, что у жителей горных районов, несмотря на повышение числа эритроцитов и уровня гемоглобина, цветовой показатель сохраняется в пределах нормы. В последние годы во многих клиниках мира определяется не цветовой показатель, а среднее содержание гемоглобина в 1 эритроците (СГЭ или МНС – от слов mean corpuscular hemoglobin). Величину МНС находят путем деления содержания гемоглобина в определенном объеме крови на число эритроцитов в том же объеме. Приведем пример такого расчета. Представим себе, что у здорового мужчины в 1 литре крови содержится 160 г гемоглобина и 5гг1012 эритроцитов. СГЭ равно отношению этих величин.
 
В среднем абсолютное содержание гемоглобина водном эритроците (МНС) у мужчин и женщин практически одинаково и колеблется в пределах 28-33 пг.
 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 К группе гемопротеидов относятся гемоглобин и его производные, миоглобин и ферменты – цитохромная система, каталаза и пероксидаза. В молекуле гемоглобина белковый компонент представлен белком глобином, небелковый компонент – гем.
Глобин состоит из 4 субъединиц 2  и 2 . Каждая  -цепь содержит по 141 аминокислотному остатку, а   - по 146.
Внутри каждой субъединицы имеется гидрофобный «карман», в котором располагается гем.
Гем представляет собой плоскую молекулу, содержащую 4 пиррольных цикла и соединенный с ними атом железа.
Гем соединяется с белковой частью (глобином) гидрофобными связями между пиррольными циклами и гидрофобными радикалами аминокислот. Между атомом железа и имидазольным кольцом одного из остатков гистидина в глобине имеется координационная связь. За счет еще одной координационной связи к атому железа может присоединяться молекула кислорода с образованием оксигемоглобина.
Пиррольные кольца гема расположены в одной плоскости, а атом железа выступает из этой плоскости. Присоединение кислорода «выпрямляет» молекулу гема: железо перемещается в плоскость пиррольных колец и это вызывает изменение конформации белка. В молекуле гемоглобина имеется 4 протомера, каждый из которых содержит гем и может присоединять кислород. Присоединение первой молекулы кислорода изменяет конформацию протомера. Изменение конформации одного протомера изменяет конформацию остальных протомеров. Изменение конформации протомеров облегчает присоединение остальных молекул кислорода. Это явление называется кооперативным действием. Сродство гемоглобина к четвертой молекуле О2 примерно в 300 раз больше, чем к первой.
Функция гемоглобина состоит в связывании и переносе кислорода от легких к тканям. Гемоглобин, связанный кислородом, называется оксигемоглобином.
Молекула гемоглобина имеет большое сродство к оксиду углерода (II) СО. Это карбоксигемоглобин. Сродство СО к гемоглобину примерно в 300 раз выше, чем к кислороду. Это свидетельствует о высокой токсичности угарного газа, поэтому при отравлении СО необходимо, пострадавшего вынести на воздух, чтобы увеличить поступление кислорода.
Гемоглобин связывает также СО2 с образованием карбгемоглобина.
Различают физиологические и аномальные гемоглобины.
Физиологические гемоглобины образуются на разных этапах нормального развития организма, а аномальные – вседствие нарушений последовательности аминокислот в глобине.
Физиологические типы гемоглобина:
1. Примитивный – HbP (относятся гемоглобины, называемые Говер 1 и Говер 2)
2. Фетальный гемоглобин HbF (гемоглобин плода).
3. Гемоглобин взрослых: HbА1, HbА2, HbА3.
HbР появляется на ранних стадиях развития эмбриона. Примитивные гемоглобины заменяются на HbF. На поздних стадиях развития плода появляются гемоглобины взрослых – HbА1, HbА2.
В крови взрослого человека примерно 95-96% HbА1, 2-3% HbА3, 0,1-0,2% HbF.
Гемоглобин А1 содержит по 2  и   цепи. Гемоглобин А2 – по 2   и  -цепи. Гемоглобин F – по 2   и  -цепи. Гемоглобин Говер 1 содержит 4   цепи, Говер 2 – 2  и 2  цепи по мере созревания плода  -цепи заменяются  -цепями.
В крови человека открыто около 150 типов мутантных гемоглобинов. Аномальные гемоглобины различаются по форме, химическому составу, величине заряда. Выделены аномальные гемоглобины при помощи методов электрофореза и хроматографии. Передающиеся по наследству изменения – результат мутации единственного триплета, который приводит к замене одной аминокислоты на другую (с резко отличающимися свойствами – пример серповидноклеточная анемия – глу заменен на вал).
Болезни гемоглобинов (их около 200) называют гемоглобинозами.
Гемоглобинозы делят на:
1. Гемоглобинопатии – в основе лежат наследственные изменения структуры какой-либо цепи нормального гемоглобина («молекулярные болезни»).
2. Талассемии – нарушение синтеза какой-либо цепи гемоглобина.
3. Железодефицитные анемии.
Классическим примером наследственной гемоглобинпатии является серповидноклеточная анемия. Глу в 6-м положении в  -цепи заменен на вал. Эритроциты в условиях низкого парциального давления кислорода принимают форму серпа. Такой гемоглобин после отдачи кислорода превращается в плохо растворимую форму и начинает выпадать в осадок в виде веретенообразных кристаллоидов, которые деформируют клетку и вызывают массивный гемолиз.
 
Используемая литература
 
1. Абрамов М.Г. «Гематологический атлас» 2006.
2. Авдеева, H.A. Оценка методов определения концентрации гемоглобина, применяемых в клинико-диагностических лабораториях / H.A. Авдеева//Лаб. дело. 1987. №10. С.786-788. 
3. Агапова, А.Б. Фетальный гемоглобин как тест для диагностики гипоксических состояний / А.Б.Агапова, Д.М.Никулина, О.Н.Дьякова, Ю.А.Кривенцев, И.Ю.Корноухова // Материалы III съезда биохимического общества РАН. С-Пб. 2005. С. 131. 
4. Антоненко, В.Т. Особенности кислородсвязывающей функции фетального гемоглобина: Обзор / В.Т.Антоненко, Ю.Н.Королев // Гематология и трансфузиология. 2006. Т.28. №5. С.61-64. 
5. Березов Т.Т. Биологическая химия / Т.Т.Березов, Б.Ф.Коровкин. -Изд. 3-е М. : Медицина. 1998. - С.78-84 
6. Кононенков В.И. «Медицинская и экологическая иммуногенетика» 2007.
7. Кузник Б.И. «Физиология и патология системы крови». 2008.
8. Козинец Г.И., В.А. Макаров «Исследования системы крови в клинической практике» 2008
9. Марри Р.,  Д.Греннер,  П.Мейес,  В.Родуэлл, Биохимия человека, том 1, "Мир", Москва 1993г
10. Тодоров И,  Клинические лабораторные исследования в педиатрии, "Медицина и физкультура",София 1968г., стр. 278-281 
11. Северин Е.С. Биохимия. М. Издательский дом ГЭО-ТАР-МЕД. 2003. 
12. Николаев А .Я. Биологическая химия : учеб. для. студ. мед. вузов / А.Я. Николаев. Изд. 3-е. - М. : Мед. информац. агенство, 2004. - 566 с.
13. Павлов, А.Д. Эритропоэтин: молекулярно-генетические и клинические аспекты / А.Д. Павлов, Е.Ф. Морщакова // Вопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии. 2007. Т. 6. №2. С. 30-38. 
14. Перутц, М., Молекула гемоглобина, в сборнике: Молекулы и клетки / М.Перутц М., 1966. 449 с. 

Заказать работу без рисков и посредников








Хочу скачать данную работу! Нажмите на слово скачать
Чтобы скачать работу бесплатно нужно вступить в нашу группу ВКонтакте. Просто кликните по кнопке ниже. Кстати, в нашей группе мы бесплатно помогаем с написанием учебных работ.

Через несколько секунд после проверки подписки появится ссылка на продолжение загрузки работы.
Сколько стоит заказать работу? Бесплатная оценка
Повысить оригинальность данной работы. Обход Антиплагиата.
Сделать работу самостоятельно с помощью "РЕФ-Мастера" ©
Узнать подробней о Реф-Мастере
РЕФ-Мастер - уникальная программа для самостоятельного написания рефератов, курсовых, контрольных и дипломных работ. При помощи РЕФ-Мастера можно легко и быстро сделать оригинальный реферат, контрольную или курсовую на базе готовой работы - Гемоглобин его строение и функции.
Основные инструменты, используемые профессиональными рефератными агентствами, теперь в распоряжении пользователей реф.рф абсолютно бесплатно!
Как правильно написать введение?
Подробней о нашей инструкции по введению
Секреты идеального введения курсовой работы (а также реферата и диплома) от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать актуальность темы работы, определить цели и задачи, указать предмет, объект и методы исследования, а также теоретическую, нормативно-правовую и практическую базу Вашей работы.
Как правильно написать заключение?
Подробней о нашей инструкции по заключению
Секреты идеального заключения дипломной и курсовой работы от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать выводы о проделанной работы и составить рекомендации по совершенствованию изучаемого вопроса.
Всё об оформлении списка литературы по ГОСТу Как оформить список литературы по ГОСТу?
Рекомендуем
Учебники по дисциплине: Медицина







курсовая работа по предмету Медицина на тему: Гемоглобин его строение и функции - понятие и виды, структура и классификация, 2017, 2018-2019 год.



Заказать реферат (курсовую, диплом или отчёт) без рисков, напрямую у автора.

Похожие работы:

Воспользоваться поиском

Похожие учебники и литература 2019:    Готовые списки литературы по ГОСТ

Анатомия и физиология человека
Инфекционные заболевания. Справочник.
Анатомия, физиология, патология человека - экзаменационные билеты
Гематология в ветеринарии
Правовое обеспечение здравоохранения
Валеология
Валеология 2
Физиология
Неотложные состояния в клинике внутренних болезней
Демография и охрана репродуктивного здоровья населения
Охрана репродуктивного здоровья



Скачать работу: Гемоглобин его строение и функции, 2019 г.

Перейти в список рефератов, курсовых, контрольных и дипломов по
         дисциплине Медицина