Г. Какие посттрансляционные превращения приводят к формированию функционально активного белка (1,2,3).

А. Hb F обладает при физиологических условиях более высоким сродством к кислороду, поскольку при низком парциальном давлении имеет большее насыщение кислородом. Повышенное сродство к кислороду HbF определяется его первичной структурой: в γ-цепях вместо лизина-143 (β-143 лизин у HbA) находится серин-143, вносящий дополнительный отрицательный заряд. В связи с этим молекула HbF менее положительно заряжена и основной конкурент за связь гемоглобина с кислородом − 2,3ДФГ (2,3-дифосфоглицерат) — в меньшей степени связывается с гемоглобином, в этих условиях кислород получает приоритет и связывается с гемоглобином в большей степени. Фетальный гемоглобин или фетальный гемоглобин (также гемоглобин F, HbF,) является основным кислородом транспортного белка в человеческом плоде в течение последних семи месяцев развития в матке и не сохраняется у новорожденных до примерно 2-4 месяцев. Функционально, фетальный гемоглобин отличается наиболее от взрослого гемоглобина в том, что он способен связывать кислород с большей аффинностью, чем взрослая форма, давая развивающийся плоду лучшего доступ к кислороду от матери крови.

У новорожденных, фетальный гемоглобин почти полностью заменен взрослый гемоглобин примерно 6 месяцев после рождения, за исключением нескольких случаев талассемии, в которых может быть задержка в прекращении производства HbF до 3-5 лет.

Б. Обеспечивает переход кислорода от гемоглобина матери к гемоглобину плода. Более высокое сродство к кислороду гемоглобина F создает оптимальные условия для транспорта кислорода из крови матери в кровь плода. Гемоглобин оксигенируется за счет гемоглобина А (находящегося по другую сторону трансплацентарного барьера в кровеносной системе плаценты). Гемоглобин F слабее связывает БФГ(бифосфоглицерат) чем гемоглобин А, и, следовательно, обладает более высоким сродством к кислороду. В самом деле, в отсутствие БФГ (бисфосфоглицерата) величины сродства этих гемоглобинов располагаются в обратном порядке. Экспериментальное определение кривых диссоциации кислорода следует проводить при добавлении БФГ, поскольку это соединение присутствует в эритроцитах как плода, так и взрослого.

В. Гемоглобин – это гемопротеин, белковый компонент в котором представлен глобином, небелковый – четырьмя одинаковыми железопорфириновыми соединениями, которые называются гемами. Он состоит состоящий из 2-х α- и 2-х β- цепей, отличающихся друг от друга аминокислотным составом. Гемм – простетическая группа. Ее строение: 4 пиррольные кольца, соединенные метиновыми мостиками, имеет 4 метильных, 2 винильных радикала, 2 остатка пропионовой кислоты. Железо находится в центре и имеет валентность +2 и придает крови характерный красный цвет. Железо характеризуется октаэдрической координацией, то есть связывается с шестью лигандами. Четыре из них представлены атомами азота порфиринового кольца, лежащими в одной плоскости. Две другие координационные позиции лежат на оси, перпендикулярной плоскости порфирина.

Гемоглобин Hb F это белок-гетеротетрамер из двух α-цепей и двух γ-цепей глобина, или гемоглобин α2γ2, т.е. по своей структуре отличается от гемоглобина взрослых (Hb A - α2β2).

Производные гемоглобина: оксигемоглобин (гемоглобин + О₂), карбгемоглобин (гемоглобин + СО₂), карбоксигемоглобин (гемоглобин + СО), метгемоглобин (гемоглобин с железом +3).

Г. 1) формирование третичной структуры протомеров

2) связывание с простетической группой (с гемом)

3) сборка протомеров в тетрамер.

Образованные в ходе трансляции a- и b-цепи гемоглобина объединяются вначале в a2 b2 -структуру, а затем с боковыми группами аминокислот обеих субъединиц связывается гем. Похожим образом происходит модификация пируваткарбоксилазы — для приобретения этим ферментом активности с определенными боковыми цепями его аминокислот должен ковалентно связаться биотин.

Существование посттрансляционной модификации расширяет возможности клеток в регуляции метаболизма. Изменения количества или активности ферментов, участвующих в модификации белков, приводят к снижению или увеличению концентрации последних, что отражается на скорости соответствующих процессов.

 

17

В крови студента одной из африканских стран, поступившего в больницу по поводу одышки, головокружения, учащенного сердцебиения и болей в конечностях, при анализе крови были найдены эритроциты, имеющие форму серпа. Объясните причину развития данного заболевания.

 

Речь идет о серповидно – клеточной анемии,наследственнй гемоглобинопатии, широко распространенная в странах Южной Америки, Африки и Юго-Восточной Азии. Причина этого заболевания – наследственная патология: Это результат мутации в молекуле ДНК, кодирующей синтез β-цепи гемоглобина. При этом нарушении в ДНК в ре-

зультате точковой мутации триплет ЦТТ заменен на триплет ЦАТ. Все остальные аминокислоты располагаются в той же последовательности и в таком же количестве, как и в нормальном гемоглобине НЬА. При СКА образуется патологическая форма гемоглобина, гемоглобин S. Химический деффект заключается взамене единственной аминокислоты, а именно глутаминовой, в 6-м положении с N-конца на валин в β-цепях молекулы гемоглобина HbS Такой гемоглобин существенно отличается по физико–химическим и биологическим свойствам от нормального. Например, Hb S хуже выполняет функцию транспорта кислорода, чем Hb A, после отдачи кислорода в тканях он превращается в плохо растворимую дезокси-форму и начинает выпадать в осадок в виде веретенообразных кристаллоидов, названных тактоидами. Тактоиды деформируют клетку и приводят к массивному гемолизу. Эритроциты, содержащие Hb S,имеют форму серпа, и менее стабильны, чем эритроциты с Hb A. У таких людей скорость разрушения эритроцитов больше, что способствует развитию анемии и накоплению билирубина (конечного продукта распада гемоглобина) в крови. Вместе с тем, такие пациенты отличаются устойчивостью к малярии, поскольку эритроциты, содержащие Hb S, имеют более короткий период жизни, которого недостаточно для развития паразита.