Гемоглобин и желесодержащие ферменты

 
Сферическая белковая оболочка молекулы ферритина состоит из 24 субъединиц, имеющих молекулярный вес18500 - 19000. Общий молекулярный вес апоферритина 445000.Электронно-микроскопические исследования показали, что ферритин имеет полую оболочку с внутренним диаметром 70 - 80 А.Оболочка имеет 6 каналов, расширяющихся кнутри (их диаметр 9-12 А).

 
Ядро ферритина состоит из мицелл железо-фосфатного комплекса, имеющих кристаллическую структуру. Захват и освобождение железа осуществляется через белковые каналы путем свободного пассажа, а его отложение и мобилизация происходят на поверхности микрокристаллов. Стимуляция синтеза ферритина железом является хорошо установленным фактом. 
Как известно, печень является основным компонентом ретикулоэндотелиальной системы. В конце жизнедеятельности эритроциты фагоцитируются макрофагами этой системы, а освобождающееся железо или оседает в печени в виде ферритина (гемосидерина), или возвращается в плазму крови и захватывается в паренхиматозных клетках печени и мышц, а также в макрофагах ретикулоэндотелиальной системы печени, селезенки и костного мозга.

. 
Гемосидерин является вторым запасным соединением железа в клетке и содержит значительно больше железа, чем ферритин. В отличие от ферритина он нерастворим вводе. Существует достаточно аргументированное предположение, что преобразование ферритина в гемосидерин происходит путем постепенного перенасыщения ферритиновой молекулы железом с последующим ее разрушением и образованием зрелого гемосидерина.

 
Внимание исследователей в последнее  время привлекает циркулирующий в крови ферритин. Вероятно, он происходит из клеток ретикулоэндотелиальной системы. Имеются предположения, что сывороточный ферритин является отражением активной секреции ферритина из печеночных клеток, возможно из связанных полисом. Таким образом, его присутствие в сыворотке в небольшом количестве не является результатом разрушения клеток печени. Не только его происхождение, но и биологическая роль в организме человека до настоящего времени изучены недостаточно. Не вызывает сомнений точно установленный факт концентрация сывороточного ферритина отражает состояние запасного фонда железа в организме человека. Отметим, что хорошая зависимость отмечена между уровнем сывороточного ферритина имобилизуемыми запасами железа в организме человека, изученных с помощью количественных кровопусканий, а также между ферритином и концентрацией негеминового железа в тканях печени, полученных с помощью биопсии у людей. Средняя концентрация его в сыворотке крови у мужчин выше, чем у женщин, с колебаниями от 12 до 300 мкг/л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
ВНЕКЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО

 
Во внеклеточных жидкостях железо находится в связанном состоянии - в виде железо - белковых комплексов. Концентрация его в плазме широко варьирует у здорового человека, составляет 10,8 - 28,8 мкмоль/л. с достаточно большими суточными колебаниями, достигающими 7,2 мкмоль/л. Общее содержание железа во всем объеме циркулирующей плазмы у взрослого человека составляет 3 - 4 мг. Уровень железа в плазме крови зависит от рядафакторов взаимоотношения процессов разрушения и образования эритроцитов, состояния запасного фонда железа в желудочно-кишечном тракте. Однако наиболее важной причиной, определяющей уровень плазменного железа, является взаимодействие процессов синтеза и распада эритроцитов. Железо-связывающий белок трансферрин, открытый шведскими учеными, содержится в небольшом количестве в плазме крови.

Общая железо-связывающая  способность плазмы, характеризуящаяся практически концентрацией трансферрина, колеблется от 44,7 до 71,6 мкмоль/л, а свободная железо-связывающая способность - резервная емкость трансферрина - составляет 28.8 - 50.4 мкмоль/л у здорового человека.

. 
В плазме здорового человека трансферрин может находиться в 4 молекулярных формах

 
1) апотрансферрина

 
2) моножелезистого трансферрина  А - железо занимает толькоА  - пространство 

 
3) моножелезистого трансферрина В - железозанимает только В-пространство

 
4) дижелезистого транферрина - заняты  А и В пространства.

 
Молекулярный вес трансферрина 76000 - 80000, 
он состоит из единственной полипептидной цепочки срасположенными на ней двумя значительно схожими, если не идентичными, металлсвязывающими пространствами. Эти пространства (А и В) наиболее прочно связывают железо по сравнению с ионами других металлов. Около 6% железо-связывающего белка составляют углеводные остатки, находящиеся в 2 ответвляющихся цепочках и заканчивающихся сиаловой кислотой. Углеводы, вероятно, не участвуют в механизме захвата железа. Синтезируется трансферрин преимущественно в паренхиматозных клетках печени. Функции трансферрина в организме представляют значительный интерес. Он не только переносит железо в различные ткани и органы, но и узнает синтезирующие гемоглобин ретикулоциты и, возможно другие нуждающиеся в железе клетки.

Трансферрин отдает железо им только в 
том случае, если клетки имеют специфические рецепторы, связывающие железо. Таким образом, этот железо-связывающий белок функционирует как транспортное средство для железа, обмен которого в организме человека зависит как от общего поступления железа в плазму крови, так и от его количества, захваченного различными тканями соответственно количеству в них специфических рецепторов для железа. Кроме того трансферрин обладает защитной функцией -предохраняет ткани организма от токсического действия железа.

Анализируя биологическую  роль трансферрина в организме, следует упомянуть о результатах экспериментальных исследований, свидетельствующих о способности этого белка регулировать транспорт железа из лабильных его запасов в эпителии клеток желудочно-кишечного тракта в плазму крови. Из плазмы железо захватывается преимущественно костным мозгом для синтеза гемоглобина и эритроцитов, в меньшей степени – клетка миретикулоэндотелиальной системы и откладывается в виде запасного железа, некоторое количество его поступает в неэритропоэтические ткани и используется для образования миоглобина и ферментов тканевого дыхания (цитохромы, каталаза и т.д.). Все эти процессы являются сложными и до конца не изученными.

 
Однако некоторые этапы наиболее важного процесса передачи железа трансферрином  клеткам костного мозга можно  представить следующим образом

 
1) адсорбция трансферрина рецепторными участками на поверхности ретикулоцитов

 
2) образование прочного соединения  между трансферрином и клеткой, возможно проникновение белка в клетку

 
3) перенос железа от железо-связывающего  белка к синтезирующему гемоглобин - аппарату клетки

 
4) освобождение трансферрина в  кровь.

 
Известно, что количество связывающих трансферрин пространств максимально в ранних эритроидных предшественниках и уменьшается по мере созревания этих клеток.

 
Железо-связывающий белок лактоферрин обнаружен во многих биологических жидкостях молоке, слезах, желчи, синовиальной жидкости, панкреатическом соке и секрете тонкого кишечника. Кроме того, он находится в специфических вторичных гранулах нейтрофильных лейкоцитов, образуясь в клетках миелоидного ряда со стадии промиелоцита. Подобно трансферрину, лактоферрин способен связывать 2 атома железа специфическими  пространствами. Он состоит из одной полипептидной цепочки, молекулярный вес приблизительно равен 80000. В физиологических условиях этот железо-связывающий белок насыщен железом до 20%в ничтожных количествах он содержится в плазме крови, освобождаясь в нее из нейтрофильных лейкоцитов. Несмотря на схожесть лактоферрина и трансферрина, эти железо-связывающие белки отличаются друг от друга по антигенным свойствам, составу аминокислот, белков и углеводов.

 
В настоящее время известны следующие функции этого белка:

 бактериостатическая, участие в иммунных процессах и абсорбции железа в желудочно-кишечном тракте. Свободный от 
железа лактоферрин - аполактоферрин обладает бактериостатическими свойствами, которые теряются при насыщении его железом.

 

Аполактоферрин тормозит in vitro рост бактерий и грибов, и возможно, играет роль во внутриклеточной гибели микроорганизмов. При низкой концентрации лактоферрина в нейтрофильных лейкоцитах может  
уменьшаться их бактерицидная активность.

 
Железосерные ферменты - это еще  один важный класс железосодержащих ферментов, участвующих в переносе электронов в клетках животных, растений и бактерий.

Железосерные ферменты не содержат гемогрупп, они характеризуются тем, что в их  молекулах присутствует равное число атомов железа и серы, которые находятся в особой лабильной форме, расщепляющейся под действием кислот. К железо - серным ферментам относится ,например, ферредоксин хлоропластов, осуществляющий перенос электронов от возбужденного светом хлорофилла на разнообразные акцепторы электронов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список:

 
1.   Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл, Биохимия человека, том 1, "Мир", Москва 1993 г. 
2.   И.Тодоров, Клинические лабораторные исследования в педиатрии, "Медицина и физкультура", София 1968 г.  
3.   Dean J., Schechter A. N. Sickle-cell anemia: Molekular and lubar basis of therapeutic approaches. (3 parts), N. E. Med.,  
1978.  
4.   Klotz I. M., Haney D. N., King L. C. Ritional approaches chemotherapy: Antisickling agents, Sience, 1981.