Связь 2,3-БФГ с дезоксигемоглобином

Фетальный гемоглобин

С фетальным гемоглобином (НbF) или гемоглобином плода 2,3-БФГ связывается менее прочно, чем с гемоглобином взрослого человека (НbА). это объясняется тем, что в аллостерическом центре γ- цепей (β- подобный) для связывания 2,3-БФГ находится не Гис 143, а Сер, который не участвует в образовании ионных связей, поэтому HbF стабилизируется бифосфоглицератом в меньшей степени и обладает большим сродством к О₂, чем НbА. Такое свойство НbF объяснимо с физиологической точки зрения, т. к. оно обеспечивает направленный транспорт О₂ из крови матери в кровь плода.

 

Блок обучающих заданий.

Тема заданий: Сложные белки. Гемопротеины.

Задание Заполните таблицу: «Классификация сложных белков»

	Классы	Небелковый компонент
		Ионы металлов
		Н3РО4
		ФАД, ФМН
	Нуклеопротеины
	Гемопротеины
	Липопротеины
		Моносахариды,олигосахариды

Задание. Подберите к белкам (1-8) соответствующий класс (А,Б,В)

1.Рецепторы мембран

2.Иммуноглобулины А. Нуклеопротеины

3.РНК-протеин

4. Каталаза Б. Гемопротеины

5. Миоглобин

6. Гемоглобин В. Гликопротеины

7. Цитохромы

8. Хлорофилл

Задание. Знайте сравнительную характеристику структуры и свойств гемоглобина и миоглобина. Для этого обратите внимание на следующее:

а) оба белка являются гемопротеинами и способны обратимо связывать кислород. Гемоглобин присоединяет кислород из альвеолярного воздуха и с кровотоком доставляет его в ткани, миоглобин акцептирует кислород, доставленный гемоглобином, запасает кислород в тканях и транспортирует внутри клетки в митохондрии.

б) гемоглобин в отличие от миоглобина является олигомерным белком, его молекула содержит 4 субъединицы (a₂b₂), т.е. Нb обладает более высоким конформационным уровнем.

в) функционирование гемоглобина, в отличие от миоглобина, регулируется компонентами внутренней среды (Н⁺, СО₂, 2,3-БФГ)

Задание. Рассмотрите кривые насыщения кислородом для миоглобина и гемоглобина. На оси абсцисс отмечены значения рО₂, характерные для работающей мышцы и для альвеол легких.

а) обратите внимание на 2 отличия: во-первых при любом значении рО₂ насыщение миоглобина кислородом выше (А), чем НЬ (Б), во-вторых кривая диссоциации кислорода миоглобином имеет форму гиперболы, а кривая диссоциации НЬ – S – образную, которая отражает кооперативные изменения в молекуле НЬ при взаимодействии с кислородом.

Кривые насыщения (диссоциации) кислорода для миоглобина и гемоглобина.

При возрастании давления кислорода крутизна кривой увеличивается, отражая увеличение сродства к кислороду частично оксигенированного гемоглобина.

б) при каком парциальном давлении кислорода Мb и Нb имеют 50% насыщения

(Р₅₀ )?

Р50 Мb
Р50 Нb

в) по графику определите степень насышения Нb и Мb в условиях А, Б и В

Условия	Гемоглобин (НЬ)	Миоглобин (МЬ)
А. Артериальная кровь, рО2 ~ 100
Б. Капилляры мышечной ткани в покое, рО2 ~ 40
В. Капилляры активно работающей мышцы, рО2 ~ 10

 

Сделайте заключение о том, какой из акцепторов кислорода обладает большим сродством к кислороду?

Ответ......

 

Ответьте на вопрос: Какой из акцепторов кислорода очень эффективно отдает кислород в тканях.?

Ответ.....

 

Задание. Сравните две формы Нb (дезоксигемоглобин и оксигемоглобин), правильно расположив в таблице следующие их характеристики: жесткая структура, напряженная структура, расслабленная структура, мягкая структура, Т-форма, R-форма, высокое сродство к О₂, низкое сродство к О₂

 

	Дезоксигемоглобин	Оксигемоглобин
Структура
Обозначение
Положение атома железа относительно плоскости гема
Сродство к О2

 

Задание 8. Рассмотрите схему, иллюстрирующую эффект Бора

а) закончите фразу: «Эффект Бора – это влияние.....

на связывание... гемоглобином.

б) укажите на схеме 1) - локализацию процессов А и Б ----

2) – формы НЬ (С --... и Д --...)

3) – фермент Е

 

 

А С Б

НЬ 4О₂

О₂ 4О₂

2НСО₃ + 2Н⁺ 2Н⁺+ 2НСО₃^-

Ї­ Ї­

2Н₂СО₃ 2Н₂СО₃

Ї­ Е -? Ї­ Е -?

2CО₂+2Н₂О 2С2CО₂ + 2Н₂О

СО₂

 

НЬ• 2Н⁺

СО₂

? Д катаболизм

Решите задачу: Представление об аллостерическом взаимодействии 2,3-бифосфоглицерата (2,3-БФГ) с гемоглобином.

Рассмотрите рисунок: Связь 2,3-БФГ с дезоксигемоглобином.

 

О--------------------Е ГИС (2) В аллостерическом центре

│

О = С О----------Е ЛИЗ (82) b-цепей НЬ три Е заряжен-

│ │

С - О - Р = О ные группы

│ │

Н С Н О

│

О

│

Р

║

^-О О О^- --------------Е ГИС (143)

Получите представление о физиологической роль 2,3-БФГ.

 

а) рассмотрите рисунок и обратите внимание на то что 2,3БФГ снижает сродство Нb к кислороду в 26 раз: Р₅₀ для Нb без БФГ – 1 мм рт ст

Р₅₀ для Нb с БФГ – 26 мм рт ст

Из этого следует, что 2,3БФГ играет очень важную роль в физиологии дыхания. В отсутствии 2,3БФГ гемоглобин проходя через капилляры тканей (рСО₂ ~ 26 мм рт ст) высвобождал бы очень мало кислорода.

Некоторых адаптивные механизмы, включающиеся при нарушении снабжения тканей кислородом.

1. Больные, у которых затруднено поступление воздуха в альвеолы. В результате этого рО₂ в артериальной крови составляет 50 мм рт ст, т.е. вдвое ниже нормы. Однако, при этом происходит компенсаторный сдвиг в насыщении кислородом, обусловленный изменением концентрации БФГ в периферических тканях в сторону.. При новом содержании БФГ, Р₅₀ НЬ составляет уже не 26, а 31 мм рт ст и сродство НЬ к кислороду при этом..., а доставка кислорода в ткани.....

2. Адаптация к высоте. Когда человек поднимается на высоту 5000 м, насыщение артериальной крови кислородом уменьшается, Р₅₀ снижается. Но постепенно (через 2-3 дня) концентрация БФГ возрастает с 4,5 до 7,0 ммоль и сродство НЬ к кислороду соответственно...В результате этого в капиллярной сети периферических тканей кислорода высвобождается...... При спуске с гор парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе повышается и концентрация БФГ возврашается к исходным величинам.

3. Гемоглобин плода НbF, характеризуется более высоким сродством к кислороду, по сравнению с НbА (взрослого человека). Это отличие создает оптимальные условия для транспорта кислорода из крови матери в кровь плода. НbF оксигенируется за счет НbА, находящегося по другую сторону трансплацентарного барьера в кровеносной системе плаценты.

 

Дополните фразу: НbF связывает 2,3БФГ (слабее,

сильнее) чем НbА и, следовательно, обладает более высоким

сродством к О₂.

 

Рассмотрите график и укажите, какому типу гемоглобина (А или

F) соответствует каждая кривая.

Задача. Впервые поднявшись высоко в горы, пациент испытал приступ болей в конечностях, схожий с кризами, периодически испытываемыми его братом, больным серповидно-клеточной анемией. Ранее подобных проявлений у пациента не отмечалось. Объясните возможные биохимические механизмы, лежащие в основе данного состояния.

Ответ: У гетерозиготных носителей серповидно-клеточности чаще всего патология не проявляется. Однако в случае резкой гипоксии и дегидратации, дезоксигенированная форма HbS полимеризуется, формируя серповидно-клеточные эритроциты.