Гем нь порфирин бөгөөд молекулын төвд хоёр ковалент ба хоёр координацын холбоогоор бүтцэд ордог төмрийн Fe2+ ионууд байдаг. Порфирин нь метилений нэгдлүүд (-CH=) агуулсан дөрвөн хайлсан пирролын систем юм.
Гемийн молекул нь хавтгай бүтэцтэй. Исэлдэлтийн процесс нь гемийг Fe3+ гэж тодорхойлсон гематин болгон хувиргадаг.
Эрдэнийн чулуу ашиглах
Гем нь гемоглобин ба түүний деривативуудаас гадна миоглобин, каталаза, пероксидаза, цитохромууд, троптофаныг формилкинуренин болгон исэлдэх процессыг хурдасгадаг триптофан пироллазын ферментээс бүрддэг түрүү булчирхайн бүлэг юм. Гемма контентод гурван удирдагч байна:
- гемоглобиноос тогтсон эритроцит;
- миоглобин агуулсан булчингийн эсүүд;
- цитохром P450-тай элэгний эсүүд.
Эсийн үйл ажиллагаанаас хамаарч уургийн төрөл, мөн гем дэх порфирин өөрчлөгддөг. Гемоглобины гемд протопорфирин IX, цитохром оксидаза нь формилпорфирин агуулдаг.
Гем хэрхэн үүсдэг вэ?
Уургийн нийлэгжилт нь биеийн бүх эд эсэд явагддаг ч хамгийн үр дүнтэй гемийн синтез нь хоёр эрхтэнд явагддаг:
- ясны чөмөг нь гемоглобины үйлдвэрлэлд зориулагдсан уураггүй бүрэлдэхүүн хэсгийг үүсгэдэг;
- элэгний эсүүд нь цитохром P450-ийн түүхий эдийг үүсгэдэг.
Митохондрийн матрицад пиридоксал хамааралтай фермент аминолевулинат синтаза нь 5-аминолевулиний хүчил (5-АЛА) үүсэх катализатор юм. Энэ үе шатанд Кребсийн мөчлөгийн бүтээгдэхүүн болох глицин ба суцинил-КоА нь гемийн нийлэгжилтэнд оролцдог. Хэм нь энэ урвалыг саатуулдаг. Төмөр нь эсрэгээр, холбогч уургийн тусламжтайгаар ретикулоцит дахь урвалыг өдөөдөг. Пиридоксаль фосфатын дутагдалтай үед аминолевулинат синтазын идэвхжил буурдаг. Кортикостероидууд, стероид бус үрэвслийн эсрэг эмүүд, барбитурат, сульфаниламидууд нь аминолевулинат синтазын өдөөгч бодис юм. Энэ урвал нь элгэнд энэ бодисыг үйлдвэрлэхэд цитохром P450-ийн гемийн хэрэглээ нэмэгдсэнтэй холбоотой юм.
5-аминолевулиний хүчил буюу порфобилиноген синтаза нь митохондриас цитоплазмд ордог. Энэхүү цитоплазмын фермент нь порфобилиноген молекулаас гадна 5-аминолевулиний хүчлийн хоёр молекулыг агуулдаг. Гемийн нийлэгжилтийн үед гем болон хар тугалганы ионууд урвалыг дарангуйлдаг. Ийм учраас шээс, цусан дахь 5-аминолевулиний хүчлийн хэмжээ ихсэх нь хар тугалгын хордлого гэсэн үг.
Цитоплазмд порфобилиноген деаминазагаас гидроксиметилбилан хүртэл порфибилиногенийн дөрвөн молекулыг деаминжуулах процесс явагдана. Цаашилбал, молекул нь upoporphyrinogen I болж, декарбоксилат нь копропорфириноген I болж хувирах боломжтой. Уропорфириноген III-ийг гидроксиметилбиланыг усгүйжүүлэх явцад энэ бодисын косинтазын ферментийг ашиглан олж авдаг.молекулууд.
Уропорфириногенийг копропорфириноген III болгон декарбоксилжих нь эсийн митохондри руу буцаж очихын тулд цитоплазмд үргэлжилдэг. Үүний зэрэгцээ копропорфириноген III оксидаза нь протопорфириноген IV (+ O2, -2CO2) молекулуудыг протопорфирин оксидазын тусламжтайгаар протопорфирин V хүртэл исэлдүүлэн (-6H+) декарбоксил болгодог. Протопорфирин V молекулд феррохелатазын ферментийн сүүлчийн үе шатанд Fe2+ нэгдэх нь гемийн нийлэгжилтийг дуусгана. Төмөр нь ферритинээс гаралтай.
Гемоглобин синтезийн онцлог
Гемоглобин үйлдвэрлэх нь гем ба глобиныг үйлдвэрлэх явдал юм:
- хем гэдэг нь хүчилтөрөгчийг гемоглобинтой урвуу холбоход зуучилдаг хиймэл бүлгийг хэлдэг;
- глобин нь гемийн молекулыг хүрээлж хамгаалдаг уураг юм.
Гемийн нийлэгжилтэнд феррохелатаза фермент нь протопорфирины IX бүтцийн цагирагт төмрийг нэмж гем үүсгэдэг ба түүний бага түвшин нь цус багадалттай холбоотой байдаг. Цус багадалтын хамгийн түгээмэл шалтгаан болох төмрийн дутагдал нь гемийн үйлдвэрлэлийг бууруулж, цусан дахь гемоглобины хэмжээг дахин бууруулдаг.
Хэд хэдэн эм, хорт бодисууд нь гемийн нийлэгжилтийг шууд хааж, ферментийг биосинтезд оролцохоос сэргийлдэг. Мансууруулах бодисын синтезийг дарангуйлах нь хүүхдүүдэд түгээмэл тохиолддог.
Глобин үүсэх
Хоёр өөр глобины гинж (тус бүр өөрийн гемийн молекултай) нийлж гемоглобин үүсгэдэг. Үр хөврөлийн эхний долоо хоногт альфа гинж нь гамма гинжтэй нийлдэг. Хүүхэд төрсний дараа нэгдэхбета гинжин хэлхээнд тохиолддог. Энэ нь гемоглобины бүрэн молекулыг бүрдүүлдэг хоёр альфа гинж болон бусад хоёр гинжний нэгдэл юм.
Альфа болон гамма гинжин хэлхээний нэгдэл нь ургийн гемоглобин үүсгэдэг. Хоёр альфа ба хоёр бета гинжний хослол нь "насанд хүрсэн" гемоглобиныг өгдөг бөгөөд энэ нь төрснөөс хойш 18-24 долоо хоногийн турш цусанд давамгайлдаг.
Хоёр гинжний холболт нь димер үүсгэдэг - хүчилтөрөгчийг үр ашигтай тээвэрлэдэггүй бүтэц. Хоёр димер нь тетрамер үүсгэдэг бөгөөд энэ нь гемоглобины функциональ хэлбэр юм. Биофизикийн цогц шинж чанарууд нь уушгинд хүчилтөрөгчийн шингээлт, эд эсэд ялгаралтыг хянадаг.
Генетик механизм
Альфа глобины гинжийг кодлодог генүүд 11-р хромосом дээр альфа гинж биш харин 16-р хромосом дээр байрладаг. Үүний дагуу тэдгээрийг "альфа глобины локус" ба "бета глобины локус" гэж нэрлэдэг. Хоёр бүлгийн генийн илэрхийлэл нь эритроцитын хэвийн үйл ажиллагаанд нягт тэнцвэртэй байдаг. Тэнцвэргүй байдал нь талассеми үүсэхэд хүргэдэг.
16-р хромосом бүр ижил альфа глобин хоёр гентэй. Эс бүр хоёр хромосомтой байдаг тул эдгээр генийн дөрөв нь ихэвчлэн байдаг. Тус бүр нь гемоглобины нийлэгжилтэнд шаардлагатай глобин альфа гинжний дөрөвний нэгийг үүсгэдэг.
Локусын бета-глобин локусын генүүд үр хөврөлийн хөгжлийн явцад идэвхтэй байгаа газраас эхлэн дэс дараалан байрлана. Дараалал нь дараах байдалтай байна: эпсилон гамма, дельта ба бета. Гамма генийн хоёр хуулбар байдагхромосом бүр 11, үлдсэн хэсэг нь нэг хувь байдаг. Эс бүр дөрвөн альфа глобины гентэй яг таарч тохирох хэмжээний уураг илэрхийлдэг хоёр бета глобины гентэй.
Гемоглобин өөрчлөлт
Удамшлын түвшинд тэнцвэржүүлэх механизм нь анагаах ухаанд хараахан мэдэгдээгүй байна. Хүүхэд төрснөөс хойш 7-8 сарын хугацаанд ургийн гемоглобин ихээхэн хэмжээгээр хадгалагддаг. Ихэнх хүмүүс нярайн дараа ургийн гемоглобины ул мөр, хэрэв байгаа бол л үлддэг.
Хоёр альфа болон бета генийн хослол нь насанд хүрэгчдийн хэвийн гемоглобин А-ыг үүсгэдэг. 11-р хромосомын гамма ба бета хооронд байрлах дельта ген нь хүүхэд болон насанд хүрэгчдэд бага хэмжээний дельта глобин үүсгэдэг - гемоглобин А2 нь бага байдаг. 3%-аас дээш хэрэм.
ALK харьцаа
Гем үүсэх хурдад аминолевулиний хүчил буюу ALA үүсэх нь нөлөөлдөг. Энэ процессыг эхлүүлдэг синтазыг хоёр аргаар зохицуулдаг:
- аллостерийн аргаар урвалын явцад үүсдэг эффектор ферментийн тусламжтайгаар;
- ферментийн үйлдвэрлэлийн генетикийн түвшинд.
Гем ба гемоглобины нийлэгжилт нь аминоливулинатын синтазын нийлэгжилтийг саатуулж, сөрөг хариу урвал үүсгэдэг. Стероид гормонууд, стероид бус үрэвслийн эсрэг эмүүд, антибиотикууд сульфаниламидууд синтазын үйлдвэрлэлийг өдөөдөг. Эм уухтай холбоотойгоор элэгний эдгээр нэгдлүүдийг үйлдвэрлэхэд чухал үүрэгтэй цитохромын P450 систем дэх гемийн шингээлт нэмэгддэг.
Гемийн үйлдвэрлэлийн хүчин зүйлс
АсаалттайALA синтазын түвшингээр гемийн нийлэгжилтийг зохицуулах нь бусад хүчин зүйлээр илэрхийлэгддэг. Глюкоз нь ALA синтазын үйл ажиллагааг удаашруулдаг. Эс дэх төмрийн хэмжээ нь орчуулгын түвшинд нийлэгжилтэнд нөлөөлдөг.
MRNA орчуулгын эхлэл хэсэгт үсний хавчаартай гогцоотой - төмрийн мэдрэмтгий элемент. Төмрийн нийлэгжилтийн түвшин буурах нь уураг нь төмөр, цистеин, органик бус хүхрийн цогцолбортой харилцан үйлчлэлцэж, гем ба ALA-ийн нийлэгжилтийн тэнцвэрт байдлыг хангадаг.
Синтезийн эмгэг
Биохимийн гемийн нийлэгжилтийн үйл явцыг зөрчих нь аль нэг ферментийн дутагдалаар илэрхийлэгддэг. Үүний үр дүнд порфири үүсдэг. Өвчний удамшлын хэлбэр нь удамшлын эмгэгтэй холбоотой байдаг бол олдмол хэлбэр нь хортой эм, хүнд металлын давсны нөлөөн дор үүсдэг.
Ферментийн дутагдал нь элэг эсвэл эритроцитод илэрдэг бөгөөд энэ нь порфирийн бүлгийн тодорхойлолтод нөлөөлдөг - элэг эсвэл эритропоэтик. Өвчин нь цочмог болон архаг хэлбэрээр тохиолдож болно.
Гемийн нийлэгжилтийг зөрчих нь завсрын бүтээгдэхүүн болох исэлдсэн порфириноген хуримтлагдахтай холбоотой. Хуримтлуулах газар нь нутагшуулалтаас хамаарна - эритроцит эсвэл гепатоцит. Порфирийг оношлоход бүтээгдэхүүний хуримтлалын түвшинг ашигладаг.
Хорт порфириноген нь дараах шалтгаануудыг үүсгэж болно:
- мэдрэлийн сэтгэцийн эмгэг;
- гэрэл мэдрэмтгий байдлаас үүдэлтэй арьсны гэмтэл;
- элэгний ретикулоэндотелийн системийн үйл ажиллагааг тасалдуулах.
Шээс нь илүүдэл порфирины улмаас нил ягаан өнгөтэй болдогсүүдэр. Өсвөр насандаа эмийн нөлөөгөөр аминолевулинатын синтазын хэт их хэмжээ эсвэл стероид гормоны үйлдвэрлэл нь өвчнийг улам хурцатгахад хүргэдэг.
Порфирийн төрөл
Цочмог завсрын порфири нь деаминазыг кодлодог генийн согогтой холбоотой бөгөөд 5-АЛА болон порфобилиноген хуримтлагдахад хүргэдэг. Шинж тэмдэг нь харанхуй шээс, амьсгалын замын булчингийн парези, зүрхний дутагдал юм. Өвчтөн хэвлийгээр өвдөх, өтгөн хатах, бөөлжих зэрэг гомдоллодог. Өвдөлт намдаах эм, антибиотик хэрэглэснээр өвчин үүсч болно.
Төрөлхийн эритропоэтик порфири нь уропорфириноген-III-косинтазын идэвхжил бага, уропорфириноген-I-синтазын өндөр түвшинтэй холбоотой. Шинж тэмдэг нь гэрэлд мэдрэмтгий болох бөгөөд энэ нь арьсны хагарал, хөхөрсөн хэлбэрээр илэрдэг.
Удамшлын копропорфири нь копропорфириноген III-ийг хувиргахад оролцдог копропорфириноген оксидазын дутагдалтай холбоотой. Үүний үр дүнд фермент нь гэрэлд исэлдэж, копропорфирин болж хувирдаг. Өвчтөнүүд зүрхний дутагдал, гэрэлд мэдрэмтгий байдаг.
Мозайк порфири нь протопорфириногенийг гем болгон хувиргах ферментийн хэсэгчилсэн бөглөрөл үүсэх эмгэг юм. Шинж тэмдэг нь шээсний флюресцент болон гэрэлд мэдрэмтгий байдаг.
Тардорын арьсны порфири нь архидалт, илүүдэл төмрийн улмаас элэг гэмтсэнээр илэрдэг. I, III төрлийн уропорфирины өндөр концентраци нь шээсээр ялгарч, ягаан өнгөтэй болж, флюресцент үүсгэдэг.
Эритропоэтик протопорфири нь бага хэмжээгээр өдөөгддөг.гем синтезийн төмрийн эх үүсвэр болох митохондри дахь феррохелатазын ферментийн идэвхжил. Шинж тэмдэг нь хэт ягаан туяаны нөлөөн дор цочмог чонон хөрвөс юм. Протопорфирин IX-ийн өндөр түвшин нь эритроцит, цус, баасанд илэрдэг. Цусны боловсорч гүйцээгүй улаан эс болон арьс нь ихэвчлэн улаан гэрлээр гэрэлтдэг.
