Реклама на портале

Особенности метаболизма в форменных элементах крови. Биохимия эритроцитов. Строение мембран эритроцитов. Особенности метаболизма эритроцитов

Для поддержания функциональной активности клеток организма необходима затрата энергии. Зрелые эритроциты, циркулирующие в кровяном русле, являются метаболически активными клетками, несмотря на отсутствие способности к синтезу белков, аэробному расщеплению глюкозы в лимоннокислом цикле Кребса (Владимиров Г.Е. по Рапопорту, 1970). Основным процессом обмена энергии в них является гликолиз. Процесс, протекающий в эритроцитах, близок к процессам в других клетках и тканях, и подробно описан (Фёдоров Н.А. по Райкеру, 1976). http://www.gemotest.ru/ спермограмма стоимость цены на наши услуги стоимость.

К особенностям гликолиза в эритроцитах можно отнести использование, помимо глюкозы, других моносахаридов: фруктозы, маннозы, галактозы, а также инозина, сорбита при наличии соответствующих ферментов (Йошикава, 1968). В процессе гликолиза происходит образование АТР и NADH. Энергия гликолиза используется для активного транспорта катионов через клеточную мембрану и поддержания соотношения между ионами калия и натрия в эритроцитах и плазме, для сохранения целостности мембраны и двояковогнутой формы клетки. Образующийся NADH используется для восстановления пировиноградной кислоты в молочную и для восстановления метгемоглобина при участии метгемоглобинредуктазы. В составе метгемоглобина содержится трёхвалентное железо, вследствие чего он не способен к транспорту кислорода. Характерной особенностью гликолиза в эритроцитах является превращение 1,3- дифосфоглицерата не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3-дифосфоглицериновую кислоту под действием дифосфоглицеромутазы. 2,3-дифосфоглицерат имеет, наряду с АТР, важное значение в регуляции сродства гемоглобина к кислороду. По мере старения эритроцита происходит уменьшение способности к восстановлению метгемоглобина в гемоглобин, т.е. нарушение функциональной активности эритроцита. Это связанно именно с уменьшением интенсивности гликолиза, в результате которого образуется NADH, необходимый для действия метгемоглобинредуктазы. Уменьшение содержания 2,3-дифосфоглицерата приводит к сдвигу диссоциационной кривой влево, ухудшению отдачи кислорода тканям.

Итогом всех реакций гликолиза является превращение 1 молекулы глюкозы в 2 молекулы молочной кислоты с одновременным превращением 2 молекул ADP в 2 молекулы АТР.

Наряду с гликолизом – анаэробным расщеплением глюкозы до молочной кислоты – в эритроцитах существует дополнительный путь утилизации глюкозы – прямое окисление до углекислого газа и воды в ходе пентозофосфатного цикла. Этот путь неотличим от подобных процессов, протекающих в других клетках и тканях; суммарным результатом цикла является окисление одной из 6 молекул глюкозо-6-фосфата до 6 молекул СО2 и восстановление 12 молекул NADPH. Роль пентозного цикла в зрелых эритроцитах заключается, с одной стороны, в образовании пентозофосфатов. В реакции цикла образуется 3-глицероальдегидфосфат, подвергающийся превращениям в цепи гликолитических реакций и, таким образом, является дополнительным источником энергии. Основное значение пентозофосфатного цикла заключено в образовании молекул NADPH. Значение NADPH определяется его участием в ряде реакций, необходимых для поддержания функциональной активности и целостности эритроцитов. К ним относятся восстановление метгемоглобина в гемоглобин при участии NADPH и метгемоглобинредуктазы и восстановление окисленного глутатиона с помощь. NADPH- глутатионредуктазы. Восстановленный глутатион (GSH), форма со свободно реагирующей тиоловой группой составляет в эритроцитах до 96% общего количества. Сохранение глутатиона в восстановленном состоянии необходимо для предохранения ряда ферментов, содержащих SH- группы, от инактивации, ограждение мембраны клетки от действия перекисей и необратимого окислительного денатурирования гемоглобина.

Зрелые эритроциты человека отличаются не только своим упрощенным строением, но и более ограниченным количеством метаболических реакций. Как известно, в процессе трансформации ретикулоцита в зрелый эритроцит в течение 1-3 дней происходят существенные изменения в обмене веществ клетки. Прекращается значительная часть синтетических процессов: наруша­ется способность к синтезу белка, гема, липидов, фосфолипидов, резко сни­жается содержание нуклеиновых кислот и АТФ. Почти полностью утрачива­ется способность к дыханию в связи с инактивацией флавиновых ферментов и цитохромоксидазы, нарушается цикл трикарбоновых кислот

Эритроциты, в отличие от ретикулоцитов и эритрокариоцитов, теряют способность синтезировать пурины, нуклеиновые кислоты, порфирины. Изменение обмена веществ сочетается с изменением морфологии клетки по ме­ре ее созревания. В зрелом эритроците нет ядра, разрушаются рибосомы и митохондрии при действии протеаз и липаз.

В зрелых эритроцитах сохраняется способность к гликолизу, утилизации небольшого количества глюкозы в пентозном цикле.

Как известно, основная (кислородтранспортная) функция эритроцитов не является энергозависимой. Тем не менее, для поддержания ряда других функций, стабильности мембраны эритроцитов важное значение имеет спо­собность клеток к синтезу АТФ, а также соединений с высокой восстанавли­вающей способностью, в частности НАД-Н, НАДФ-Н. Энергетическое обес­печение клетки осуществляется за счет утилизации глюкозы в результате анаэробного гликолиза, причем установлено, что в условиях нормы эритро­циты утилизируют в реакциях гликолиза только глюкозу, и при ее отсутст­вии нарушается энергетическое обеспечение эритроцитов.

Характерной особенностью анаэробного расщепления углеводов в безъядерных эритроцитах является существование побочного пути гликолиза, в ре­зультате которого 1,3-дифосфоглицерат (1,3 ДФГ) превращается не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3-ДФГ. В энергетическом отношении образование 2,3-ДФГ менее эффективно, так как приводит к образованию лишь одной молекулы АТФ вместо двух молекул, накапливающихся при основном пути гликоли­за. Однако роль 2,3-ДФГ не ограничивается участием в резервном механизме ресинтеза АТФ. Основное значение этого соединения заключается в регуляции сродства гемоглобина к кислороду. При увеличении концентрации 2,3-ДФГ в клетке уменьшается степень сродства гемоглобина к кислороду; при этом большее количество кислорода ссвс6ождается из оксигемоглобина и передает­ся тканям. При уменьшении концентрации 2,3-ДФГ сродство гемоглобина к кислороду увеличивается и при данном рО 2 из оксигемоглобина извлекается меньше кислорода. Уровень 2,3-ДФГ увеличивается при заболеваниях, связан­ных с гипоксией, а также при стрессе, что проявляется в уменьшении сродства гемоглобина к кислороду и компенсации гипоксии.



АТФ также уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, однако в ре­зультате значительно большего содержания 2,3-ДФГ (примерно в 4 раза) АТФ отводится значительно меньшая роль в этом процессе.

Энергия АТФ, образующаяся в гликолитических реакциях, используется эритроцитами для обеспечения нижеследующих процессов:

1.Поддержание электролитного баланса эритроцитов за счет актив­ного энергозависимого мембранного механизма (Nа + /К + -АТФ-аза). По­следний обеспечивает сохранность высокой внутриклеточной концентрации
ионов калия, внеклеточной - ионов натрия, противодействует постоянной
тенденции ионов натрия проникнуть в клетку, а ионов калия - покинуть ее.
При недостаточности гликолитических реакций и реакций ресинтеза АТФ в
эритроцитах возникает усиление пассивной диффузии ионов согласно концентрационному градиенту; в эритроците накапливаются ионы натрия и во­да, что приводит к его набуханию и гемолизу.

2.Запуск реакций энергопродукции в эритроцитах. Макроэргические
фосфатные связи АТФ необходимы для инициации реакции гликолиза, в
процессе которой происходит фосфорилирование глюкозы с превращением
ее в глюкозо-6- фосфат.

3.Поддержание железа в геме в восстановленной (двухвалентной)
форме. Образование окислителей в эритроците под влиянием патогенных
факторов может привести к окислению железа гемоглобина, появлению метгемоглобина, содержащего трехвалентное железо и не способного к транспорту кислорода. Более того, если перекиси и окислители не инактивируются, могут произойти денатурация и преципитация гемоглобина. В физиоло­гических условиях естественными антиоксидантами в эритроцитах являются восстановленные формы глютатиона и аскорбиновой кислоты; образова­ние метгемоглобина идет в очень небольших количествах, причем обратная трансформация его в восстановленный гемоглобин обеспечивается при уча­стии НАД-Н-метгемоглобинредуктазы. Таким образом, защита эритроцитов от окислителей происходит при обязательном участии НАДФ-Н и НАД-Н, образуемых в энергозависимых реакциях гликолиза и пентозного шунта.

4. Поддержание клеточной мембраны и формы эритроцита за счет
создания определенного соотношения между восстановленной и окисленной
формами глютатиона. Глютатион способен легко окисляться и тем самым
защищать от окисления ряд важнейших структурных и ферментных белков
эритроцитов, железа гемоглобина и др.

В условиях врожденной или приобретенной недостаточности энергообеспечения эритроцитов при нарушениях активности гликолитических ферментов, а также ферментов пентозофосфатного окисления глюкозы, глютатионредуктазы, АТФ-синтетазы, возникает дестабилизация эритроцитарной мембраны, появление сфероцитоза и гемолиза эритроцитов.

5. Поддержание внутри клетки необходимого уровня 2,3-ДФГ - регулятора степени сродства гемоглобина к кислороду.

Начиная с 60-го дня с момента выхода эритроцита в кровяное русло, постепенно снижается активность его ферментов, что сопровождается умень­шением энергообеспечения клетки и постепенным подавлением всех энергозависимых процессов.

Особенностью химического состава эритроцитов является значительное содержание глутатиона, 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) и калия.Обмен веществ в зрелых безъядерных эритроцитах направлен на выполнением этими клетками функций переносчиков кислорода и посредников при транспорте СО2. Поэтому метаболизм в эритроцитах отличается от обмена веществ в других клетках. (Рис.4) В зрелых эритроцитах нет ядра, в связи с чем отсутствуют синтез ДНК, РНК, белка, гема, липидов, ферменты ЦТК. Эритроциты используют лишь такие метаболические пути углеводного обмена, как гликолиз и пентозофосфатный путь (ПФП). В связи с этим в эритроцитах отмечается большой расход глюкозы.Биологический смысл такого ограничения метаболических путей заключается в том, чтобы транспортируемый к тканям кислород не утилизировался эритроцитами, а доставался бы тканям. Установлено, что в эритроцитах утилизируется лишь 0,05% кислорода. В эритроцитах по пути гликолиза расходуется 90% глюкозы, по пентозофосфатному пути - 10%.

Гликолиз в эритроцитах

Основным энергетическим субстратом эритроцита является глюкоза, которая поступает из плазмы крови путём облегчённой диффузии. Около 90% используемой эритроцитом глюкозы подвергается гликолизу(анаэробному окислению) с образованием конечного продукта - молочной кислоты (лактата). Функции, которые выполняет гликолиз в зрелых эритроцитах: эритроцит гемоглобин кислород метаболизм

  • 1) в реакциях гликолиза образуется АТФпутём субстратного фосфорилирования. Основное направление использования АТФ в эритроцитах - обеспечение работы Na+,K+-АТФазы. Этот фермент осуществляет транспорт ионов Nа+ из эритроцитов в плазму крови, препятствует накоплению Na+ в эритроцитах и способствует сохранению геометрической формы этих клеток крови (двояковогнутый диск).
  • 2) в реакции дегидрирования глицеральдегид-3-фосфата в гликолизе образуется НАДН, который является:
    • - кофактором метгемоглобинредуктазы - фермента, катализирующего переход метгемоглобина в гемоглобин по следующей схеме:

Эта реакция препятствует накоплению метгемоглобина в эритроцитах.

  • - кофактором ЛДГ (лактатдегидрогеназы); -поставщиком протонов для супероксиддисмутазной реакции.
  • 3) метаболит гликолиза 1,3-дифосфоглицерат способен при участии фермента дифосфоглицератмутазы в присутствии 3-фосфоглицерата превращаться в 2,3-дифосфоглицерат.(Рис.3.)На этот процесс расходуется 20-25% глюкозы.

Это соединение выполняет ряд важных биохимических и физиологических функций, а именно:

  • - Является основным фосфорсодержащим соединением и служит важным анионом, который действует как буферный агент;
  • - Является резервом энергии при состояниях, когда запасы креатинфосфата и гликогена отсутствуют; - 2,3-ДФГ - активная отрицательно заряженная молекула. В эритроцитах периферической крови образует солевую связь с Hb, уменьшает его сродство к кислороду, что обеспечивает переход кислорода в клетки тканей. В капиллярах легких Hb освобождается от 2,3-ДФГ и приобретает способность акцептировать кислород.

Эти форменные элементы занимают около половины объема крови.

Строение мембран эритроцитов

Зрелые красные кровяные тельца обладают двояковогнутой формой и большой способностью к деформации, благодаря чему эффективно обеспечивают процессы диффузии газов и могут проходить через капилляры, диаметр которых в 3-4 раза меньше самих эритроцитов. Подобное свойство обусловлено особенностями в структуре мембран этих форменных элементов. Принципы строения цитолеммы эритроцитов классические: основу составляет билипидный слой, в который включены различные протеины. Наружная часть липидов представлена фосфатидилхолином, сфингомиелином, внутренняя поверхность обогащена фосфатидилсерином, фосфатидилэтаноламином, более четверти объёма приходится на ХС, снижающий деформируемость красных кровяных телец. К цитозолю обращена плотная анастомозирующая белковая сеть, состоящая из спектринов, анкиринов, актинов, тропомиозинов, белков 3,4-й полос, аддуцинов, которые связываясь с интегральными гликопротеидами (гликофоринами) создают определённую жёсткость мембраны, определяют форму эритроцита. От степени фосфорилирования спектринов зависит эластичность сети, способность к упругой деформации. Гликофорины, пронизывая липидный слой, с помощью гидрофобных взаимодействий с ФЛ прочно фиксируются; сиаловые кислоты, располагаясь на поверхности цитолеммы форменного элемента, служат групповыми веществами крови: для О(Н) антигена детерминанта фукоза, для А-антигена - N-ацетилгалактозамин, для В – галактоза.

Особенности метаболизма эритроцитов

Энергетика эритроцита основана на анаэробном гликолизе. Около 10% всей глюкозы, содержащейся в крови, потребляется этими структурами и ее поступление не зависит от присутствия инсулина, осуществляется с помощью облегченной диффузии.

В процессе Эмбдена-Мейергофа глюкоза распадается до лактата с образованием АТФ путём субстратного фосфорилирования. Метаболиты гликолиза используются в следующих целях. Его восстановительные потенциалы НАДН при необходимости используются метгемоглобин-редуктазой для восстановления железа в метгемоглобине. В отличие от других тканей в эритроцитах в качестве метаболита образуется много 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГК), который служит важным модулятором сродства Hb к О2.

Некоторые морфобиохимические особенности красных кровяных телец предопределяют необходимость в высокой антиоксидантной активности. Во-первых, это необычные концентрации О2, что увеличивает вероятность образования его активных форм. Во-вторых, большое содержание ионов переходного металла – железа, что может способствовать его использованию в качестве донора электронов (Рис. 4.1). И, наконец, для обеспечения упругой деформации липидный бислой мембран обогащен ПНЖК – субстратами ПОЛ.

Для контроля интенсивности СРО в цитоплазме эритроцитов активно работает антирадикальная защита. Если нарушаются условия диссоциации оксигемоглобина, то происходит отрыв электрона от двухвалентного железа гема с образованием метгемоглобина и супероксидного анион-радикала. Первое соединение восстанавливается с помощью метгемоглобинредуктазы, а радикал кислорода преобразуется под влиянием супероксиддисмутазы (СОД) в пероксид водорода, токсичный для клеток.

Поэтому он восстанавливается первоначально с помощью каталазы, позднее глутатионпероксидазы (ГПО) (ее активный центр включает Sе-цистеин, что немаловажно для жителей селенодефицитных местностей) и восстановленного глутатиона (G-SН). Глутатионредуктаза (ГР), восстанавливающая окисленную форму пептида с помощью НАДФН, поддерживает его пул. Необходимую концентрацию кофермента получают путем окисления глюкозо-6-фосфата соответствующей дегидрогеназой (Г-6-Ф-ДГ). Если же резервный пул восстановленных АО снижается, укорачивается жизнь красных кровяных телец, подверженных аутоокислению.

alexmed.info

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального обучения

Читинская государственная медицинская академия

Л.П. Никитина, З.Ц. Ринчинов

БИОХИМИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

Учебное пособие для студентов медицинского вуза

Чита – 2006

Список сокращений……………………………………………………………..3

ГЛАВА 1. Биохимия плазмы крови…………………………………………....5

ГЛАВА 2. Биохимия эритроцитов….………………………………………......7

2.1. Строение мембран эритроцитов; особенности метаболизма………7

2.2. Обмен порфиринов……………………………………………………9

2.2.1. Синтез гема…………………………………………………….10

2.3. Строение гемоглобина………………………………………………12

2.4. Формы гемоглобина………………………………………………....14

2.5. Свойства гемоглобина……………………………………………….15

2.6. Метаболизм железа…………………………………………………..17

ГЛАВА 3. Патология анаболизма гемоглобина……………………………….18

3.1. Болезни синтеза гемоглобина……………………………………….18

3.2. Дисгемоглобинемии………………………………………………….23

3.3. Нарушения транспорта гемоглобина в плазме крови……………...24

ГЛАВА 4. Распад эритроцитов………………………………………………….25

4.1. Метаболизм билирубина у здорового человека…………………….27

4.2. Патология обмена жёлчных пигментов……………………………..31

4.2.1. Виды желтух……………………………………………………..31

4.2.1.1. Гемолитическая желтуха……………………………………31

4.2.1.2. Паренхиматозная желтуха………………………………….36

4.2.1.3. Механическая желтуха……………………………………...38

Вопросы для самопроверки……………………………………………………...41

Список литературы…………………………………………………………….....44

Список сокращений

АлАТ – аланин-аминотрансфераза

АО – антиоксидант

АОЗ – антиоксидантная защита

АРЗ – антирадикальная защита

АсАТ – аспартат-аминотрансфераза

АТФ – аденозинтрифосфат

ГАГ – глюкозаминогликан

ГАМК – гамма-аминомасляная кислота

ГА-3-ф – глицероальдегид 3 фосфат

ГГТП – гамма-глутаминилтранспептидаза

ГПО – глутатионпероксидаза

ГР – глутатионредуктаза

Г-6-ФДГ – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

ДГАФ – дигидроксиацетонфосфат

ДГ – дегидрогеназа

Ко А – коэнзим ацилирования

КОС – кислотно-основное состояние

НАД+ - никотинамидадениндинуклеотид (окисленный)

НАДН – никотинамидадениндинуклеотид (восстановленный)

НАД+Ф – никотинамидадениндинуклеотид фосфат (окисленный)

НАДФН – никотинамидадениндинуклеотид фосфат (восстановленный)

ПНЖК – полиненасыщенные жирные кислоты

ПОЛ – перекисное окисление липидов

РЭС – ретикуло-эндотелиальная система

СОД – супероксиддисмутаза

УДФГК – уридиндифосфоглюкуроновая кислота

Ф – фосфат

ЩФ – щелочная фосфатаза

ЭТЦ – электронно-транспортная цепь

G-SH – глутатион восстановленный

G-S-S-G - глутатион окисленный

Hb – гемоглобин

Глава 1. Биохимия плазмы крови

Кровь (по мнению древних, река жизни) – жидкая соединительная ткань, состоящая из суспензии клеток в концентрированном растворе белков, образующая волокнистую структуру при свертывании.

Среди основных функций этой ткани можно выделить:

дыхательную, которую выполняют клетки эритроидного ряда, захватывая в легких кислород и перенося его к тканям, а в обратном направлении – углекислый газ;

питательную - с помощью плазмы осуществляется доставка к клеткам многочисленных необходимых соединений: витаминов, различных ионов, углеводов, аминокислот, высших жирных кислот и их производных;

терморегуляторную – плазма крови обладает высокой удельной теплоемкостью и одновременно хорошей теплопроводностью, что увеличивает потери тепла при испарении воды с поверхности кожи;

защитную – а) элементы свёртывающей системы крови защищают от неадекватных кровопотерь; б) групповая специфика крови; в) обеспечивает иммунитет: неспецифический - c помощью фагоцитоза (нейтрофилов, моноцитов), специфический - за счёт гамма-глобулинов и других иммунных белков (гуморальный) и Т-лимфоцитов (клеточный);

регуляторную – плазмой крови к клеткам-мишеням транспортируются различные биологически активные вещества – гормоны, витамины;

выделительную – продукты метаболизма клеток током крови доставляются к соответствующим системам;

поддержание критериев гомеостаза – онкотического давления за счет белков, кислотно-основного состояния (КОС) с помощью буферных систем (бикарбонатов, фосфатов, протеинов).

Особая роль в плазме крови принадлежит белкам (табл. 1), среди которых выделяют альбумины, глобулины, фибриноген.

Около половины объёма крови занимают форменные элементы, основными из которых являются эритроциты (99%). В их общем пуле на долю молодых приходится 5%, зрелых – 85%, стареющих – 10%.

Эритроцит совсем смешон –

Всех органоидов лишён.

Навеки быть ему судьбина

Контейнером гемоглобина.

Однако назначение красных кровяных телец совсем не сводится к этой шутливой формулировке. За счет их карбоангидразы осуществляется взаимодействие диоксида углерода с водой – и транспорт углекислоты. Очень велика роль ионообмена между эритроцитами и плазмой (обмена протонов на катионы натрия) в регуляции КОС и электролитного баланса организма. Огромна ёмкость гемоглобина как буферной системы. Красные кровяные тельца служат адсорбентами для иммунных комплексов, физиологически предохраняют сосудистую стенку от развития иммунных васкулитов.

Таблица 1

studfiles.net

Особенности метаболизма в эритроцитах

Биохимия эритроцитов.

Эритроциты состоят на 60-70% из воды, 30-40% сухой остаток, который представлен белками, азотсодержащими небелковыми веществами, углеводами, липидами, минеральными веществами.

Белки эритроцитов.

Основным белком является гемоглобин. На который приходится 90% всех белков эритроцитов. У взрослого 120-140 г/л, новорожденного 190 г/л. Гемоглобин – гемопротеид.

Обмен гемопротеидов.

Состоит из простатической группы гемма и белка глобина.

Гемм: это тетрапирольное железосодержащие органическое вещество. Гемм соединяется с гемоглобином одной координационной связью и одной гидрофобной связь. Гемоглобин это олигомерный белок – включает 4 гема и 4 полипептидной цепи. В зависимости от вида полипептидных цепей различают физиологические и аномальные формы гемоглобина:

Физиологические формы

a) Hb А1 включает 2α-цепи и 2βцепи – 98% всего гемоглобина; HbА1с – гликозилированный гемоглобин не более 6,5%, увеличивается при сахарном диабете.

b) HbА2 – 2α и 2 дельта цепи – 2-3%, у новорожденного до 30-40% - минорная форма гемоглобина

c) HbF – 2α и 2γ цепи. У взрослых отсутствует у новорожденных до 60-70%

Аномальные формы гемоглобина – гемоглобинозы. Делятся на гемоглобинопатии и талассемии.

При гемаглобинопатиях – нарушается первичная структура α или β цепей. Например HbS – в 6 положении β цепи ГЛЮ заменяется на ВАЛ → нарушается структура и функция гемоглобина, эритроциты становятся серповидными → серповидноклеточная анемия. HbC – в 6 положении β цепей ГЛЮ→ЛИЗ.

При таласэмиях происходит замедление синтеза либо α либо β цепей гемоглобмна. Увеличивается доля минорного гемоглобина А2.

Помимо гемоглобина к гемопротеидам относят миоглобин, цитохрома, каталазы, монооксигеназы.

Синтез гемоглобина.

Происходит в ретикулоцитах, эритробластах, печени, костном мозге, селезенке, тимусе. Исходными веществами для синтез гемма является активная форма янтарной кислоты – сукцинил КоА (из цикла Кребса) и ГЛИ.

Нарушения синтеза гемма – порфирии. При них либо искажается синтез, либо блокируется на каком то этапе синтез гемма. Выделяют печеночные порфирии и эритропоэтические.Анемия Гюнтера – блокируется синтез уропорфиринагена → анемия, фотодерматиты, оранжевая моча (из-за большого количества порфиринов), коричневый оттенок эмали зуба.

Распад гемоглобина.

Переваривание: Под действием пепсина глобин отщепляется к гемму присоединяется HCl и образуется соляно-кислый-гематин коричневого цвета поэтому при желудочных кровотечениях содержимое желудка приобретает шоколадный оттенок.

В кишечнике отщепляется соляная кислота и постепенно формируются пигменты дегтярно-черного цвета. Поэтому при кишечник кровотечениях стул имеет черный цвет.

Распад в тканях: происходит при распаде эритроцитов у взрослых через 120 дней у детей около 80 дней. Происходит в лимфоидных клетках, костном мозге, селезенке, печени. Освободившийся гемоглобин при распаде эритроцитов соединяется с белком гаптоглобином и транспортируется в клетки РЭС (ретикуло-эндотелиальная-систма).

На первом этапе под действием гемоксигеназа происходит разрыв 1 метинового мостика и пирольная структура разворачивается → образуется вердоглобин.

Вердоглобин расщепляется на глобин, железо и биливердин (пигмент зеленого цвета). Затем биливердин восстанавливается в билирубин (оранжево-желтый цвет) он плохо растворим в воде и очень токсичен. Поэтому билирубин адсорбируется с белками плазмы крови → становится более гидрофильным и в таком виде транспортируется в печень для обезвреживания. Эта форма имеет название: свободный билирубин (неконъюгированный) так как химически он с белками не связан или непрямой так как дает цветную реакцию не сразу, а после осаждения белков. Этот билирубин поступает в печень→захватывается гепатоцитами и в печени обезвреживается путем присоединения к нему глюкуроновой кислоты, сначала 1 потом 2. Этот билирубин тоже имеет 2 названия. Связанный так как он химически связан с глюкуроновой кислотой или прямой так как сразу дает качественную реакцию. Далее он экскретируется в желчь с затратой энергии и в составе желст поступает в тонкий кишечник.

Там (под действием микрофлоры) отщепляется глюкуроновая кислота и образуется новый пигмент мезобилиноген (уробилиноген). Часть его по vena porta идет в печень где разрушается до ди- и три-пиролов и выводится желчью. Другая часть в кишечнике переходит в стекобилиноген.

Основная его часть выводится через кишечник в виде стертобилиноген (коричневый) – 300 мг. Другая часть по системе геморроидальных вен в кровь→почки→моча.

Нарушения распада гемма.

Концентрация гемоглобина не высока 2(8)-20 мкмоль/л повышение называется гипер-билирубин-эмия клинически прояляется как желтуха. Непрямой билирубин нейротоксичен. Прямой водорастворим и может выводится с мочой.

По месту нарушения пигментного обмена различают гемолитические желтухи (надпеченочные), паренхиматозные (печеночные), механические (под печеночные).

По характеру фракициям: конъюгированные, неконъюгированные смешанные

Неконъюгированные при усиленном гемолизе эритроцито в крови повышен непрямой билирубин, в печени повышена концентрация стертобилина и содержимое кишечника пигментировано, в моче то же много стертобилина и выявляется уробилин. В кишечнике стертобилин. Разновидностью таких желтух. Болезнь Жильберта при которой снижена поступление и захват билирубина гепатацитами.

Паренхиматозные желтухи: в крови повышен непрямой билирубин так как печень не может его обезвредить. Повышен и прямой билирубин так как затруднено его выведение желчью. Моча пигментирована и в ней присутствует билирубин, и уробилин. Содержимое кишечника более светлое так как меньше стертобилина. Разновидностью такой желтухи является желтуха Клиглера-Найяра при которой снижена активность глюк-уранл-трансферазы.

Механическая (конъюгированная): развивается при нарушениях оттока желчи (опухоль, камень) в этом случае. В крови повышен прямой билирубин, в моче будет билирубин (пигментирована), в содержимое кишечника светло - белое. Разновидностью такой желтухи является Желтуха Дубина – Джонсона. При ней затруднено выведение прямого билирубина в желчь.

Желтуха новорожденных: при ней концентрация билирубина можт повышаться до 40 ммоль/литр. Причина усиленный гемолиз эритроцитов, сниженный захват билирубина гепатитами, снижение активности глюк-уранил-трансферазы, снижение экскреции прямого билирубина в желчь, стерильность кишечника.

Кроме гемоглобина в эритроцитах присутствуют другие белки, к ним относят:

  • Факторы групповой специфичности
  • Резус фактор (гликопротеиды)
  • Мембранные белки (гликофорин, спектрин)
  • Ферменты (гликолиза, пентозофосфатного пути, карбоангидраза, мет-гемоглобин-редуктаза, К, Na-АТФаза.
  • Антиоксидантные феременты: супероксид Д, каталазы, глютатион-пероксидаза, они связывают активные формы О2

Небелковые азотсодержащие вещества.

АТФ, нуклеатиды, трипептид-глютадион.

Безазотистые органические вещества.

Углеводы (глюкоза, продукты ее обмена, липиды), минеральные компоненты: К 120-130 ммоль/л; Na 30-35 ммоль/л; Fe – 19 ммоль/л.

Особенности метаболизма в эритроцитах.

Основным энергитическим процессом в эритроцитах является гликолиз, активен в эритроцитах пентозофосфатный путь, который обеспечивает эритроциты НАДФН2, который сосстанавливает глютатион, а это резистентность эритроцитов.

megaobuchalka.ru

Особенность обмена веществ в эритроците

Эритроцит высокоспециализированная клетка, хорошо приспособленная для транспорта газов. Для эритроцита не характерны анаболические процессы. Необходимые структурные молекулы и ферменты синтезируются заранее в процессе дифференцировки и созревания эритроцитов.

Особенность белкового обмена в эритроцитах

В зрелом эритроците белки не синтезируются, т.к. у него нет рибосом, ЭПР, аппарата Гольджи и ядра. Однако в цитоплазме синтезируется пептид глутатион.

Биосинтез глутатиона осуществляется в 2 стадии:

1). АТФ + глутаминовая кислота + цистеин γглутамилцистеин + АДФ + Фн

2). АТФ + γглутамилцистеин + глицинглутатион + АДФ + Фн

Первая стадия катализируется γглутамилцистеинсинтетазой, вторая стадия – глутатионсинтетазой.

Катаболизм белков в эритроците неферментативный. Белки разрушаются и инактивируются в эритроците под действием неблагоприятных факторов: СРО, гликозилирования, взаимодействия с тяжелыми металлами и токсинами.

Особенность обмена нуклеотидов в эритроцитах

В зрелом эритроците:

    из ФРПФ (из рибозо-5ф) и аденина может синтезироваться АМФ.

    АМФ с участием АТФ превращается в АДФ.

    В реакциях субстратного фосфорилирования (гликолиз) АДФ превращается в АТФ.

    В гликолизе НАД+восстанавливается в НАДН2, который используется для регенерации гемоглобина из метгемоглобина.

    В ПФШ НАДФ+восстанавливается в НАДФН2, который используется для функционирования антиоксидантной системы.

Особенность липидного обмена в эритроцитах

В зрелом эритроците липиды не синтезируются, однако эритроцит может обмениваться липидами с липопротеинами крови. Катаболизм липидов неферментативный, повреждение и разрушение липидов происходит в реакция ПОЛ.

Особенность углеводного обмена в эритроцитах

В зрелых эритроцитах углеводы не синтезируются. Катаболизм углеводов происходит на 90% в анаэробном гликолизе и на 10% в ПФШ, основной субстрат – глюкоза. Глюкоза поступает в эритроциты путём облегчённой диффузии с помощью ГЛЮТ-2. Наряду с глюкозой эритроцит может использовать фруктозу, маннозу, галактозу, а также инозин, ксилит и сорбит.

В процессе гликолиза с участием фосфоглицераткиназыипируваткиназыобразуется АТФ, а с участием3-ФГА дегидрогеназывосстанавливается НАДН2. В окислительной стадии ПФШ с участиемглюкозо-6-фосфат дегидрогеназыи6-фосфоглюконат дегидрогеназы восстанавливается НАДФН2.

Конечный продукт анаэробного гликолиза лактат выходит в плазму крови и направляется преимущественно в печень для глюконеогенеза.

Энергетический обмен в эритроцитах

Образующаяся в анаэробном гликолизе АТФ используется для функционирования транспортных АТФаз, для работы цитоскелета и синтеза некоторых веществ. За 1 час все эритроциты крови потребляют 0,7г глюкозы.

Генетический дефект любого фермента гли­колиза приводит к уменьшению образования АТФ, в результате падает актив­ность Na+,К+-АТФ-азы, повышается осмоти­ческое давление и возникает осмотический шок.

Для оценки эффективности работы транспортных систем определяют осмотическую резистентность эритроцитов. Осмотическая резистентность эритроцитов в свежей крови в норме составляет 0,20-0,40% NaCl.

В зрелом эритроците липиды не синтезируются, однако эритроцит может обмениваться липидами с липопротеинами крови. Катаболизм липидов неферментативный, повреждение и разрушение липидов происходит в реакция ПОЛ.

Особенность углеводного обмена в эритроцитах

В зрелых эритроцитах углеводы не синтезируются, а только используются. Основным субстратом для эритроцитов является глюкоза, которая поступает в клетку путём облегчённой диффузии с помощью ГЛЮТ-2. Также эритроцит может использовать фруктозу, маннозу, галактозу, а также инозин, ксилит и сорбит.

А. Анаэрбный гликолиз

Катаболизм углеводов в эритроцитах на 70-90% происходит в анаэробном гликолизе, где с участием фосфоглицераткиназы и пируваткиназы образуется АТФ, а с участием 3-ФГА дегидрогеназы восстанавливается НАДН 2 . Конечный продукт лактат выходит в плазму крови и направляется преимущественно в печень для глюконеогенеза.

Б. ПФШ

10% углеводов в эритроцитах подвергаются катаболизму в ПФШ. В его окислительной стадии с участием глюкозо-6-фосфат дегидрогеназы и 6-фосфоглюконат дегидрогеназы восстанавливается НАДФН 2 .

В. 2,3–дифосфоглицератный шунт

Кроме традиционного ПФШ, у гликолиза эритроцитов многих млекопитающих есть свой специфический шунт - 2,3–дифосфоглицератный. В эритроцитах присутствует дифосфоглицератмутаза, которая активируется дефицитом кислорода и катализирует превращение 1,3–ФГК в 2,3–ФГК в обход фосфоглицераткиназной реакции гликолиза. В условиях гипоксии до 20% глюкозы идет по этому пути. Образующаяся 2,3–ФГК уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, что способствует переходу кислорода из гемоглобина в ткани.

При 2,3–дифосфоглицератном шунте в гликолизе не синтезируется АТФ, а свободная энергия 1,3–ФГК, рассеивается в форме теплоты. В этом может заключаться определённое преимущество, поскольку даже в тех случаях, когда потребности в АТФ минимальны, гликолиз может продолжаться.

5. Энергетический обмен в эритроцитах

Образующаяся в анаэробном гликолизе АТФ используется для функционирования транспортных АТФаз, работы цитоскелета и синтеза некоторых веществ. За 1 час все эритроциты крови потребляют 0,7г глюкозы.

Генетический дефект любого фермента гли­колиза приводит к уменьшению образования АТФ, в результате падает актив­ность Na + ,К + -АТФ-азы, повышается осмоти­ческое давление, может возникнуть осмотический шок и гемолиз.

Для оценки эффективности работы транспортных систем определяют осмотическую резистентность эритроцитов. Осмотическая резистентность эритроцитов в свежей крови в норме составляет 0,20-0,40% NaCl.