- •I.Ферменты: определение понятия, химическая природа, физико-химические свойства и биологическая роль ферментов.
- •II.Изоферменты. Строение, биологическая роль, диагностическое значение определения.
- •III. Особенности ферментативного катализа. Механизм, стадии ферментативного катализа.
- •IV. Кинетика ферментативных реакций. Зависимость скорости ферментативных реакций от температуры, рН, концентрации субстрата. Особенности ферментов полости рта
- •V.Ингибирование активности ферментов, виды ингибирования: обратимое, необратимое, конкурентное, неконкурентное.Ингибиторы ферментов в полости рта.
- •VI. Регуляция активности ферментов: неспецифическая, специфическая (понятия). Механизмы специфической регуляции активности ферментов:
- •VI. Классификация и номенклатура ферментов: систематические и рабочие названия.
- •VIII.Энзимопатии: понятие, классификация, молекулярные причины возникновения и механизмы развития, последствия, биохимическая диагностика
- •9. Энзимодиагностика, медико-биологическое значение
- •Ферменты крови в энзимодиагностике
- •10.Биохимические основы энзимотерапии. Ферменты –лекарственные препараты в полости рта
- •11.Этапы унифицирования энергии пищевых веществ и образования субстратов биологического окисления.
- •12 Цикл Кребса – биологическое значение, схема реакций, ферменты, коферменты, энергетический баланс одного оборота. Регуляция
- •Энергетический баланс одного оборота цтк
- •Хемиосмотическая теория Митчелла
- •15 Микросомальное биологическое окисление (система транспорта электронов, цитохромы р-450, в-5); биологическое значение, регуляция, клеточная и тканевая локализация ферментов в органах и полости рта
- •1. Ферментативная антиоксидантная система
- •2. Неферментативная антиоксидантная система
- •17. Углеводы пищи и организма человека: классификация, биологические функции, принципы нормирования суточной пищевой потребности.
- •20. Пути обмена галактозы в организме в норме, механизм развития галактоземи метаболические нарушения, биохимические и клинические проявления
- •21. Нормогликемия, пути превращения углеводов в клетках организма и ключевая роль глюкозо-б-фосфата.
- •Общие реакции аэробного и анаэробного гликолиза
- •Реакция анаэробного гликолиза
- •23. Аэробный путь окисления глюкозы: энергетический баланс, коферменты пируватдегидрогеназного комплекса
- •25. Гипогликемия: биохимические причины возникновения, механизмы восстановления нормогликемии (фосфоролиз гликогена, глюконеогенез,)
- •26. Гипергликемия: биохимические причины возникновения, механизмы восстановления нормогликемии
- •27. Контринсулярные гормоны (глюкагон, адреналин, кортизол): химическая природа, молекулярные механизмы участия в углеводном обмене
- •28. Инсулин: строение, молекулярные механизмы и механизм действия на метаболические процессы
- •Физиологические эффекты
- •Изменения метаболизма при сд I типа
- •Симптомы сд I типа
- •Симптомы сд II типа
- •Изменения метаболизма при сд II типа
- •31.Изсд и инзсд: механизмы развития патохимических нарушений, сходство и отличие в отклонении биохимических показателей. Изменение гематосаливарного барьера и состояния полости рта при диабете
- •Диабет и пародонтит
- •Пародонтит симптомы
- •Диабет и кариес
- •Диабет и грибковые инфекции полости рта
- •32. Глюкозотолерантный тест, методика проведения, диагностическое значение
- •Условия проведения
- •Методика проведения
- •Оценка результата
- •33) Важнейшие липиды пищи и организма человека: классификация, физико-химические свойства, биологическая роль. Принципы нормирования суточной потребности липидов.
- •34) Переваривание липидов в желудочно-кишечном тракте: роль гормонов, ферментов, желчных кислот. Понятие: энтерогепатическая циркуляция.
- •5. Мицеллообразование
- •35) Транспортные липопротеиды крови классификация (по плотности, электрофоретической подвижности, по апопротеинам), место синтеза, функции, диагностическое значение.
- •4. Моноацилглицероловый путь синтеза тг и фл
- •5. Глицерофосфатный путь синтеза тг и фл
- •Транспорт липидов в организме
- •Основные виды липопротеинов
- •Нормальные значения холестерина
- •Нормальные значения
- •36) Хиломикроны (хм), место синтеза, состав, обмен хиломикронов в абсорбтивный период.
- •1. Абеталипопротеинемия (синдром Бассена-Корнцвейга)
- •37) Липопротеины очень низкой плотности(лпонп), место синтеза, состав, обмен в постабсорбтивный период.
- •2. Семейная гиперхолестеролемия (гиперлипопротеинемия типа iIа и iIв)
- •38) Липопротеины низкой плотности (лпнп), место синтеза, состав, биологическая роль, биохимические причины патологии обмена.
- •39) Липопротеины высокой плотности (лпвп), место синтеза, состав, биологическая роль, биохимические причины патологии обмена.
- •40) Липолиз триглицеридов в белой и бурой жировой ткани: Механизмы β - окисления жирных кислот Регуляция.
- •Развитие жировой ткани
- •Химический состав белой жировой ткани
- •Особенности метаболизма белой жировой ткани
- •Энергетический баланс окисления насыщенных жк с четным количеством атомов углерода
- •Энергетический баланс окисления насыщенных жк с нечетным количеством атомов углерода
- •Энергетический баланс окисления ненасыщенных жк с четным количеством атомов углерода
- •Регуляция скорости β-окисления жк
- •Окисление жк в пероксисомах
- •41) Пути обмена АцКоА, Кетоновые тела:, биологическая роль, Кетонемия, кетонурия, причины и механизмы развития, последствия. Кетоновые тела
- •42) Обмен холестерина в организме человека. Регуляция. Холестерин
- •43) Атеросклероз: биохимические причины, факторы риска, лабораторная диагностика риска развития атеросклероза: обмена и развития его нарушений. Атеросклероз
- •44) Липогенез, направления в организме человека, гормональная регуляция, клеточные механизмы липогенеза (печень, жировая ткань).
- •Роль белка в питании. Показатели качества пищевого белка
- •Количество белка в некоторых пищевых продуктах
- •3. Азотистый баланс. Принципы нормирования белка в питании. Белковая недостаточность
- •Нормы белка в питании
- •Белковая недостаточность
- •Переваривание белков в желудке
- •Состав желудочного сока
- •48. Переваривание белков в кишечнике: гормоны секретин, холецистокинин,ферменты, всасывание аминокислот.
- •50. Реакция дезаминирования : в организме человека. Биологическое значение. Пути использования безазотистого остатка аминокислот (глюконеогенез, цт к). Дезаминирование аминокислот
- •Прямое дезаминирование ак
- •2. Оксидаза l-аминокислот
- •3. Оксидаза d-аминокислот
- •Пути обмена безазотистого остатка аминокислот
- •51. Пути использования и обезвреживания аммиака (образование глн, цикл мочевины, регуляция). Причины токсичности аммиака.
- •Связывание (обезвреживание) аммиака
- •Орнитиновый цикл
- •52. Частные пути обмена аминокислот: обмен и биологическая роль глу, глутамина.
- •53. Частные пути обмена аминокислот: обмен и биологическая роль серина и глицина. Обмен серина и глицина
- •Путь образования оксалатов из глицина
- •54. Частные пути обмена аминокислот: обмен и биологическая роль цистеина, метионина. Метионин
- •Цистеин
- •55. Частные пути обмена аминокислот: обмен и биологическая роль фенилаланина и тирозина. Фенилаланин
- •Тирозин
- •1. Обмен тирозина в надпочечниках и нервной ткани
- •2. Обмен тирозина в меланоцитах
- •3. Превращение тирозина в щитовидной железе
- •5. Катаболизм тирозина в печени
- •56. Биохимические механизмы патологии обмена фен и тир, клинические проявления.
- •Гормоны
- •Классификация и номенклатура гормонов
- •1. Классификация гормонов по химическому строению
- •2. Классификация гормонов по месту синтеза
- •3. Классификация гормонов по биологическим функциям
- •Принципы организации нейроэндокринной системы
- •59. Рецепция и механизмы действия стероидных гормонов. Обмен стероидных гормонов
- •60. Рецепция и механизмы действия пептидных гормонов. Обмен пептидных гормонов
- •61. Общий адаптационный синдром (оас): стадии, роль гормонов и изменения направления метаболизма в реализации адаптивных процессов в организме.
- •62. Механизмы действия гормонов: тропные гормоны гипофиза; стг, лтг - химическая природа, метаболические и физиологические эффекты
- •63. Механизмы действия «оси» ттг - тиреоидные гормоны, синтез, обмен, патология обмена. Метаболизм йода в организме. Обмен тиреоидных гормонов Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось
- •64. Механизмы действия «оси» актг(адренокортикотропный гормон) - глюкокортикостероиды, синтез, обмен, патология обмена
- •Нарушения обмена кортикоидов Гипофункция коры надпочечников
- •Первичная недостаточность надпочечников (болезнь Аддисона)
- •Вторичная недостаточность надпочечников
- •Врождённая гиперплазия надпочечников
- •Гиперпродукция глюкокортикоидов (гиперкортипизм)
- •Белки плазмы крови
- •Ферменты плазмы крови
- •I. Альбумины
- •ФункциИ эритроцитов
- •Строение эритроцитов
- •Химический состав эритроцитов
- •1. Плазмолемма эритроцитов
- •2. Цитоплазма эритроцитов
- •Особенность обмена веществ и энергии в эритроците
- •1. Особенность белкового обмена в эритроцитах
- •2. Особенность обмена нуклеотидов в эритроцитах
- •3. Особенность липидного обмена в эритроцитах
- •4. Особенность углеводного обмена в эритроцитах
- •5. Энергетический обмен в эритроцитах
- •6. Обезвреживание активных форм кислорода в эритроцитах
- •7. Обмен метгемоглобина
- •Синтез гемоглобина
- •Строение гемоглобина
- •Функции гемоглобина
- •Производные гемоглобина
- •Катаболизм гемоглобина
- •72 Обмен железа в организме человека, биологическое значение
- •73 Биохимические функции почек, особенности метаболических процессов в почках.
- •74 Биохимические особенности мочеобразования на этапах фильтрации, реабсорбции, секреции
- •1. Клубочковая фильтрация
- •2. Канальциевая реабсорбция
- •3. Канальциевая секреция
- •75 Состав первичной и конечной мочи, физико – химические показатели в норме. Клиренс: понятие, виды. Патологические компоненты мочи
- •76 Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (раас) в поддержании гомеостаза натрия. Механизм действия альдостерона на молекулярном уровне в почке и слюнных железах
- •77 Антидиуретический гормон и регуляция водного баланса организма.
- •78 Биохимические гомеостатические функции печени.
- •79 Функциональные пробы и нагрузки характеризующие состояние углеводного, липидного, белкового обмена и детоксицирующей функции печени.
- •80 Обмен билирубина в норме и патологии: виды желтух. Диагностическое значение определения билирубина в крови и моче.
Синтез гемоглобина
Синтезированный в митохондриях гем индуцируется синтез цепей глобина на полирибосомах. Гены цепей глобина расположены в 11 и 16 хромосоме.
Цепи глобина формируют глобулы и соединяются с гемом. 4 глобулы нековалентно соединяются в гемоглобин.
Гемоглобин начинает синтезироваться на стадии базофильного эритробласта, а заканчивается у ретикулоцитов. В ретикулоцитах также идет синтез пуринов, пиримидинов, фосфатидов, липида. Чувствительным биохимическим индикатором для отличия ретикулоцитов от зрелых клеток является утрата последними глутаминазы. Глутамин в ретикулоцитах - источник углерода для синтеза порфирина и азота для синтеза пурина.
Строение гемоглобина
Гемоглобин - тетрамерный хромопротеин, имеет массу 64,5кДа, состоит из 4 гемов и 4 глобинов. Глобины представлены полипептидными цепями различных типов , , , и т.д. -цепь содержит 141 АК, а - цепь – 146 АК. Отдельные участки полипептидных цепей образуют правозакрученные -спирали, особое расположение в пространстве которых формирует глобулы. Глобула -субъединицы содержит 8 -спиралей, а -субъединицы –7. Гем располагается в щелях между Е и F спиралями глобина, прикрепляясь через гистидин F8 к спирали F с помощью 5 координационной связи железа. Гидрофобные остатки аминокислот окружающие гем, препятствуют окислению железа водой. 4 глобулы с участием гидрофобных, ионных и водородных связей формируют шарообразный тетрамер гемоглобина. Максимально прочные связи, в основном за счет гидрофобных связей, образуются между - и -глобулами. В результате образуются 2 димера 11 и 22. Димеры соединяются между собой в основном полярными (ионными и водородными) связями, поэтому взаимодействие димеров зависит от рН. Димеры легко перемещаются друг относительно друга. В центре тетрамера глобулы прилегают друг к другу неплотно, образуя полость.
Функции гемоглобина
Обеспечивают перенос кислорода от легких к тканям. В сутки около 600литров;
Участвует в переносе углекислого газа и протонов от тканей к легким;
Образует гемоглобиновый буфер, регулирует КОС крови.
Производные гемоглобина
Гемоглобин со свободной шестой координационной связью железа в составе гема называется апогемоглобином.
Шестая координационная связь может связывать различные лиганды, с образованием следующих производных гемоглобина:
оксигемоглобин HbО2 (Fe2+) – соединение молекулярного кислорода с гемоглобином. Процесс называется оксигенацией; обратный процесс - дезоксигенацией.
карбоксигемоглобин HbСО (Fe2+). Связь гема с СО в двести раз прочнее, чем с О2. В норме в крови содержится 1% HbСО. У курильщиков к вечеру концентрация HbСО достигает 20%. При отравлении СО, из-за недостаточного снабжения тканей кислородом может наступить смерть.
метгемоглобин HbОН (Fe3+). Образуется при воздействии на гемоглобин окислителей (оксидов азота, метиленового синего, хлоратов). В норме в крови содержится <1% HbОН. Накопление метгемоглобина при некоторых заболеваниях (например, нарушение синтеза ГЛ-6-фосфатДГ), отравлении окислителями может стать причиной смерти, так как метгемоглобин не способен к переносу кислорода;
цианметгемоглобин HbСN (Fe3+). Образуется при присоединении СN- к метгемоглобину. Эта реакция спасает организм от смертельного действия цианидов. Поэтому для лечения отравлений цианидами применяют метгемоглобинообразователи (нитрит Na);
Карбгемоглобин образуется, когда гемоглобин связывается с СО2. Однако СО2 присоединяется не к гему, а к NН2 – группам глобина, с образованием карбаматов:
HbNH2 + CO2= HbNHCOO- + H+
Карбгемоглобин выводит из организма 10-15% СО2.
Дезоксигемоглобин Hb (Fe2+). Форма гемоглобина не связанная с кислородом. Дезоксигемоглобин связывает больше СО2, чем оксигемоглобин.
В цитохромах гем присоединяется к белковой части через 5 и 6 координационные связи железа (через гистидин и метионин Е и F спиралей). Занятость всех координационных связей не позволяет цитохромам присоединять лиганды, поэтому они могут переносить только по 1 электрону.
Механизм насыщения гемоглобина кислородом
Гемоглобин присоединяет О2 последовательно, по одной молекуле на каждый гем.
В апогемоглобине, благодаря координационной связи с белковой частью, атом железа выступает из плоскости гема в направлении гистидина F8.
Присоединение О2 к шестой координационной связи железа вызывает его перемещение в плоскость гема, за ним перемещаются гистидин F8 и полипептидная цепь, в состав которой он входит.
Происходит изменение конформации текущего протомера и связанных с ним оставшихся протомеров. При этом у протомеров возрастает сродство к кислороду, в результате каждый следующий кислород присоединяется к гемоглобину лучше предыдущего. Четвертая молекула кислорода присоединяется к гемоглобину в 300 раз легче, чем первая молекула. Обратный процесс аналогичен, чем больше О2 отдают протомеры, тем легче идет отщепление последующих молекул О2.
Кривая диссоциации кислорода для гемоглобина
Кооперативность в работе протомеров гемоглобина формирует сигмовидный характер кривой насыщения его кислородом в зависимости от парциального давления кислорода.
S–образная кривая насыщения гемоглобина кислородом имеет важное биологическое значение.
Во-первых, пологий участок S–образной кривой (выше 60 мм.рт.ст.) обеспечивает максимальное насыщение гемоглобина кислородом в легких, даже если концентрация кислорода в альвеолярном воздухе заметно снижена. Например, в альвеолярной крови при РО2=95 мм.рт.ст. гемоглобин насыщается кислородом на 97%, а при РО2=60 мм.рт.ст. - на 90%.
Во-вторых, Крутой наклон среднего участка S–образной кривой (от 10 до 40 мм.рт.ст.) обеспечивает максимальный переход кислорода от гемоглобина к тканям.
В области венозного конца капилляра при РО2 = 40 мм.рт.ст. гемоглобин насыщен кислородом на 73%. При снижении РО2 на 5 мм.рт.ст. насыщение гемоглобина кислородом уменьшается на 7%.
Аллостерическая регуляция насыщения гемоглобина кислородом
Кроме РО2 на насыщение гемоглобина кислородом влияют и другие факторы, например, рН, температура, давление, концентрация 2,3-ДФГ, РСО2.
Увеличение температуры, присоединение к гемоглобину Н+, 2,3-ДФГ, СО2 уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, при этом кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо и гемоглобин легче отдает кислород тканям.
Эффект Бора
Влияние рН на характер кривой диссоциации оксигемоглобина называется эффектом Бора (по имени датского физиолога Христиана Бора, впервые открывшего этот эффект).
Гемоглобин в дезоксигенерированном состоянии имеет более высокое сродство к протонам, чем оксигемоглобин. Другими словами R – форма (оксигенерированная) является более сильной кислотой, чем Т-форма (дезоксигенерированная). Поэтому когда дезоксигемоглобин в легких присоединяет кислород, происходит переход в R – форму и разрыв некоторых связей, в результате чего и высвобождаются протоны, ответственные за эффект Бора. Наоборот, при высвобождении кислорода образуется Т-структура и разорванные связи между субъединицами должны быть восстановлены, и протоны вновь присоединяются к остаткам гистидина в - цепях. Таким образом, протонирование гемоглобина снижает его сродство к О2 и увеличивает потребление О2 в ткани.
Эффект Бора имеет важное физиологическое значение. Образующийся в тканях СО2 должен транспортироваться в легкие. Он поступает в эритроциты по градиенту напряжения. В них фермент карбоангидраза превращает его в Н2СО3, который диссоциирует на бикарбонат, ион и протон. Последний сдвигает равновесие влево в уравнении (1).
Hb + 4 O2= Hb (О2)4 + (H+)n
Где n - величина порядка 2; число зависит от целого комплекса параметров, тем самым заставляя Hb О2 отдавать свой кислород.
НСО3- пассивно продвигается через ионный канал по градиенту концентрации в сыворотку.
Продвижение НСО3- не сопровождается перемещением Н+, поскольку нет канала, позволяющего ему пройти через мембрану эритроцитов. Для сохранения ионного равновесия при выходе НСО3- из клетки, Cl- перемещаются внутрь её через тот же ионный канал. Такое двойное перемещение известно как хлоридный сдвиг (сдвиг Хамбургера).
Растворенный НСО3- движется вместе с венозной кровью обратно в легкие. Здесь высвобождение протона из гемоглобина при оксигениции приводит к образованию НСО3- (по принципу Ле-Шателье).
НСО3-+ Н+= Н2СО3-,
что позволяет карбоангидразе образовать СО2.
Разрушение НСО3- в эритроците обуславливает вхождение в него НСО3- из сыворотки, так что в легких происходит обратный хлоридный сдвиг, приводящий к выведению СО2 с выдыхаемым воздухом.
Аллостерическая регуляция сродства гемоглобина к кислороду 2,3-ДФГ
2,3-ДФГ снижает сродство гемоглобина к кислороду и, таким образом, повышает отдачу кислорода тканям. Если кровь израсходовала весь свой запас ДФГ, гемоглобин остается фактически насыщенным кислородом. При акклиматизации в условиях высокогорья содержание ДФГ в эритроцитах резко увеличивается. ДФГ является аллотерическим лигандом, так как связывается с гемоглобином в другом по сравнению с О2 участком. ДФГ встраивается в полость тетрамерной молекулы гемоглобина, полость образована остатками всех 4 протомеров.
В Т – форме (дезоксигенерированной) молекулы Hb имеются дополнительные связи, и поэтому размер центральной полости больше, чем в R – форме (дезоксигемоглобине). Поэтому ДФГ взаимодействует только с Т – формой стабилизируя её, путем образования связи между атомами кислорода ДФГ и тремя положительно заряженными группами в каждой из - цепей.
В легких при высоком парциальном давлении кислород взаимодействует с Hb, изменяется конформация белка, уменьшается центральная полость и ДФГ вытесняется из гемоглобина.
Виды гемоглобинов
Гемоглобины различаются по белковой части. Бывают физиологические и аномальные виды гемоглобинов. Физиологические образуются на разных этапах нормального развития организма, а аномальные - вследствие нарушения последовательности аминокислот в глобине физиологических видов гемоглобина.
Физиологические виды гемоглобина
1) эмбриональные гемоглобины (Gover I, Gover II). На ранних этапах развития плода в первые недели развития, когда в желточном мешке возникают очаги кроветворения идет синтез гемоглобина Gover I (состоит из четырёх эпсилон цепей: 4). Затем у эмбриона, длина которого не превышает 2,5 см, начинается синтез -цепей, образуется гемоглобин Gover II (2 2). Эти гемоглобины полностью исчезают у трехмесячного эмбриона. Если они остаются у новорожденного, то это признак врожденной аномалии развития.
2) фетальный гемоглобин – HbF (от латинского fetus – плод). Фетальный гемоглобин сменяет эмбриональные гемоглобины, вместо эпсилон – цепей ( - цепей) начинают синтезироваться гамма-цепи ( - цепи). HbF состоит из 2 и 2 цепей. HbF – является главным гемоглобином плода и составляет к моменту рождения 50-80% всего гемоглобина. HbF имеет более высокое сродство к кислороду, что позволяет ему забирать кислород от гемоглобина матери и передавать его тканям плода. Эта особенность связана с низким сродством HbF к 2,3-ФГК.
Кроме перечисленных основных видов гемоглобинов плода, у здорового плода выделяются и другие виды гемоглобинов: например, гемоглобин Bart`s, (4), Portland–1 (S22).
Схема электрофореза
гемоглобина здорового плода
+
А1
F
А2
Gower I
Bart`s
Portland -1
Gower II
3) гемоглобин А1 – тетрамер (2 2) составляет около 98% гемоглобина эритроцитов взрослого человека. Начинает синтезироваться на 8 месяце развития плода.
4) гемоглобин А2 – тетрамер (2 2). Его содержание в эритроцитах взрослого человека равно 2%. Гемоглобин А2, также как и гемоглобин F, обладает более высоким сродством к кислороду по сравнению с гемоглобином А1.
5) гемоглобин А3 (2 2) образуется по мере старения эритроцита, при присоединении к цистеину -цепи глутатиона.
6) гемоглобин А1С – гликозилированный гемоглобин А.
Аномальные виды гемоглобинов
Аномальные гемоглобины возникают в результате мутации генов, кодирующих и цепи. Известно несколько сотен мутантных гемоглобинов человека (в большинстве случаев функционально активных).
Таблица №1 замена аминокислот в и пептидных цепях гемоглобина
-
тип гемоглобина
нормальный остаток и его положение в цепи
замена
С
глу 6 в - цепи
лиз
Д
лей 28 в - цепи
глу
Е
глу 26 в - цепи
лиз
G
глу 43 в - цепи
ала
GpH
асл 68 в - цепи
лиз
J
лиз 16 в - цепи
асл
М
вал 67 в - цепи
глу
О
глу 116 в - цепи
лиз
S
глу 6 в - цепи
вал
Болезни гемоглобинов
Болезни гемоглобинов называют гемоглобинозами, их насчитывают более 200.
Гемоглобинозы делятся на гемоглобинопатии и таласемии.
Гемоглобинопатии, возникают в результате точечных мутаций в структурных генах, кодирующих полипептидные цепи гемоглобина. Поэтому в крови появляется аномальный гемоглобин.
Серповидноклеточная анемия – классический пример наследственной гемоглобинопатии. В норме в -субъединицах гемоглобина в шестом положении находится гидрофильная глутаминовая кислота. В гемоглобине S глутаминовая кислота заменена на гидрофобный валин. Такая замена приводит к появлению на поверхности -субъединицы гидрофобного («липкого») участка, который соединяется с гидрофобным карманом другой молекулы гемоглобина S. Происходит полимеризация гемоглобина S и его осаждение в виде длинных волокон. Длинная волокнистая структура нарушает нормальную форму эритроцитов, превращая её из двояковогнутого диска в серповидную, которая имеет тенденцию блокировать капилляры. Такие эритроциты преждевременно разрушаются, способствуя развитию анемии. Если поражены обе гомологичные хромосомы, заболевание может оказаться смертельным. Заболевание широко распространено в географических зонах, где наиболее часто встречается злокачественная форма малярии. Высокий показатель заболеваемости можно объяснить положительной селекцией генома носителей аномальных генов. Серповидная красная кровяная клетка «неудобна» для развития малярийного плазмодия.
Существенное ухудшение состояния больных наблюдается в условиях высокогорья при низких давлениях кислорода. Это связано с тем, что полимеризоваться способна только дезоксиформа S гемоглобина. Так как в молекуле оксиформы S-гемоглобина нет гидрофобного кармана («липкого участка»), и она не способна к полимеризации.
Талассемия – генетическое заболевание, обусловленное отсутствием или снижением синтеза одной из цепей гемоглобина. При данном заболевании отсутствуют дефекты в структурных генах, кодирующих , , , -цепи.
Причиной талассемий являются мутации генов-операторов, контролирующих транскрипцию структурных генов , , , -цепей гемоглобина.
В результате несбалансированного образования глобиновых цепей образуются тетрамеры гемоглобина, состоящие из одинаковых протомеров.
В зависимости от того, формирование какой глобиновой цепи нарушается, выделяют , , , - талассемии.
Талассемии делятся так же на гомозиготные и гетерозиготные.
Гомозиготная -талассемия – формирование -цепи полностью подавляется. Симптомы заболевания появляются приблизительно через полгода после рождения, когда происходит полное переключение синтеза -цепи гемоглобина F на -цепь. У ребенка прогрессирует анемия. Увеличиваются селезенка и печень. Лицо приобретает монголоидные черты (из-за чрезмерного разрастания костного мозга скулы выдаются вперед, нос приплюснут), при рентгенологическом исследовании черепа наблюдается феномен «игл ежа» («hair – standing –on –end»). В попытке восполнить эритроциты, утраченные в результате не эффективного эритропоэза и увеличении гемолиза, ткани черепа, чрезмерно разрастаясь и гипертрофируясь, порождают такое изменение медуллярной пластинки.
α-талассемия - недостаток образования α-глобиновых цепей приводит к нарушению образования HbF у плода. Избыточные γ-цепи образуют тетрамеры, называемые гемоглобином Барта. Этот гемоглобин при физиологических условиях имеет повышенное сродство к кислороду и не проявляет кооперативных взаимодействий между протомерами. В результате гемоглобин Барта не обеспечивает развивающийся плод необходимым количеством кислорода, что приводит к тяжёлой гипоксии. При α-талассемии отмечают высокий процент внутриутробной гибели плода. Выжившие новорождённые при переключении с γ- на β-ген синтезируют β-тетрамеры или НbН, который, подобно гемоглобину Барта, имеет слишком высокое сродство к кислороду, менее стабилен, чем НbА и быстро разрушается. Это ведёт к развитию у больных тканевой гипоксии и к смерти вскоре после рождения.
Для всех этих заболеваний характерны некоторые общие закономерности:
1). нарушаются пропорции в составе гемоглобина крови. Например, при - талассемии в крови появляется 15% гемоглобина А2, 15 – 60% гемоглобина F;
2). эритроциты приобретают не нормальную форму (мишеневидную, каплевидную). Такие эритроциты в пределах 1 дня захватываются ретикулярной соединительной тканью (например, селезенкой) и подвергаются распаду (по этой причине селезёнка оказывается гипертрофированной), что приводит к развитию гемолитической анемии.