Обмен железа Железо-содержащие белки 1 гемоглобин 2

Обмен железа

Железо-содержащие белки 1. гемоглобин 2. миоглобин 3. цитохромы 4. гемопексин 5. гаптоглобин 6. трансферрин 7. ферритин 8. гемосидерин

Ежедневная потребность в железе новорожденные 0, 5 – 1, 5 мг дети дошкольного возраста 0, 4 – 1, 0 мг школьники 1, 0 – 2. 0 мг взрослые 0, 5 – 1, 0 мг беременные 2, 0 – 5, 0 мг

Факторы, влияющие на всасывание железа в кишечнике снижают всасывание увеличивают всасывание гипохлоргидрия мясная пища недостаток вит. С витамин С, ионы меди восстановители Fe 2+ овощи и фрукты (оксалаты) кофе, чай (таннины) стимуляторы секреции желуд. сока (алкоголь)

Параметры нормального обмена железа гемоглобин м – 140 – 180 г/л ж – 120 – 160 г/л Fe (сыворотки) м - 9 – 29 мкмоль/л ж – 7 – 27 мкмоль/л ОЖСС 46 – 90 мкмоль/л трансферрин 23 – 45 мкмоль/л насыщение трансферрина ферритин 20 - 55 % м – 15 – 200 нг/мл ж – 12 – 150 нг/мл

Поглощение и транспорт железа ферритин-Fe 3+ трансферрин кровь трансферрин – Fе 3+ эндооксидаза 2+ Fe 3+ пища Fe 3+ вит. С Fe апоферритин-Fe 2+ Выведение избытка Fe (ферритин)

Свойства и роль трансферрина 1. металл-связывающий белок (β-1 глобулин); 2. синтезируется в печени (гликопротеин); 3. концентрация в крови 2 – 4 г/л; 4. 1 молекула связывает 2 атома Fe 3+; 5. насыщение трансферрина в N = 15 - 45%; 6. может связывать Cr, Cu, Mg, Zn, Co. 7. образует легко диссоциирующие комплексы с железом, создает нетоксический запас Fe в крови.

Диагностическое значение определения трансферрина в крови 1. уменьшается трансферрин в крови при дефиците железа; 2. увеличивается трансферрин в крови при перегрузке железом; 3. трансферрин – белок острой фазы воспаления.

Строение и биологическая роль ферритина 1. состоит из 24 глобул, которые могут связать до 5000 атомов Fe 3+; 2. белок в свободном от железа виде называется апоферритином; 3. содержит 15 – 20% общего железа. 4. находится во всех тканях, больше всего в печени, селезенке и костном мозге.

Функции ферритина 1. создает запас железа, способный к быстрой мобилизации при острой в нем потребности; 2. обезвреживает железо крови путем его быстрого связывания; 3. участвует в регуляции иммунологических процессов.

клиническое значение определения ферритина в крови 1. имеется прямая корреляция между концентрацией ферритина и количеством депонированного Fe в организме; 2. контроль за лечением препаратами Fe; 3. оценка тяжести заболеваний печени.

Гемосидерин 1. гемосидерин -это производное ферритина с более высокой концентрацией железа (в 2 раза больше). Откладывается в печени, селезенке и костном мозге; 2. в отличие от ферритина, гемосидерин не растворим в воде, поэтому Fе с трудом покидает белок и практически не используется организмом. 3. повышается при избыточном поступлении Fe в организм.

Общая железосвязывающая способность сыворотки крови (ОЖСС) Способность белков сыворотки крови насыщаться железом (трансферрин, преальбумин, α-1 -, α-2 - и гамма-глобулин сыворотки крови. в норме = 260 – 500 мкг/дл

лабораторные показатели при дефиците железа микроскопия крови - сывороточное железо гипохромная анемия ----- трансферрин - - - - насыщение трансферрина - - - ферритин - - - - - гемоглобин - - - - - - N содержание эритроцитов - - - - иммунологическая резистентность цветовой показатель - - -

Роль меди и цинка в организме человека

Роль меди в организме (2, 5 – 5, 0 мг/сут) 1. кофермент цитохромоксидазы ключевого дыхательного фермента митохондрий; 2. кофермент лизиноксидазы (участвует в синтезе коллагеновых белков); 3. кофермент церулоплазмина крови (фермент класса оксидоредуктаз, окисляющих катехоламины); 4. активатор усвоения железа в кишечнике.

Роль цинка в обмене веществ (15 мг/сут) 1. входит в состав более 80 ферментов (алкогольдегидрогеназа, карбоангидраза, карбоксипептидаза, полимеразы и др. ); 2. фитат очищенной муки связывает Zn и препятствует его всасыванию в кишечнике; 3. недостаточность проявляется в замедлении роста человека, появлением анемии, гипоальбуминемии, нарушением вкусового восприятия.

Регуляция обмена веществ

Уровни регуляции обмена веществ 1. внутриклеточный 2. межклеточный 3. междуорганный 4. в целом организме

Внутриклеточные механизмы регуляции обмена веществ 1. участие механизмов регуляции реакций, протекающих в неживой природе; 2. изменения активности фермента; 3. изменения количества фермента; 4. путем внутриклеточной локализации (компартментализация метаболизма);

Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ Реакция: А + В = АВ подчиняется закону действующих масс: V = k [А] [В]

Кинетика снижения скорости реакции во времени скорость реакции (мкмоль/мин) А + В = АВ 200 V = k [А] [В] 100 0 0 1 2 3 4 5 минуты

Влияние температуры на скорость химической реакции При повышении t на 10 о скорость химической реакции увеличивается в 2 -4 раза ( правило Вант-Гоффа) V t 2 = V t 1 ▪ γ t 2 – t 1 10

Принцип Ле-Шателье Если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие (изменение одного из параметров Р. Т. С), то в системе начнется процесс, стремящийся нейтрализовать, ослабить прямой результат этого воздействия.

принцип Ле-Шателье в биохимии процесс находится в равновесии: глюкоза + АТФ глюкозо-6 -фосфат + АДФ нарушение равновесия приводит к смещению реакции вправо, окисление глюкозы возрастает: глюкоза + АТФ глюкозо-6 -фосфат + АДФ работа СО 2 + Н 2 О

Регуляция активности ферментов

Изостерический тип регуляции активности фермента Е Глюкоза + АТФ = глюкозо-6 -фосфат + АДФ РАБОТА СО 2 Н 2 О

Аллостерический тип регуляции активности ферментов ингибирование А E 1 В E 2 С E 3 Д E 4 Е E 5 F

Аллостерический тип регуляции активности ферментов первый субстрат А ? А Е 1 F F Конечный продукт реакции

Регуляция активности ЦТК ЩУК ацетил-коэнзим А яблочная к-та лимонная к-та фумаровая к-та янтарная к-та изолимонная к-та оксоглутаровая к-та сукцинил –Ко. А

Конкурентный тип ингибирования фермента Янтарная кислота СООН СН 2 СООН С=О СН 2 СООН ЩУК СДГ

Образование метаболона в клетке

Внутриклеточная локализация обмена веществ. Роль мембран. гликолиз синтез липидов окислительное фосфорилирование β-окисление биосинтез белка репликация, транскрипция

Межклеточный механизм регуляции обмена веществ

Содержимое каждой клетки обменивается через нексусы передача электрического импульса взаимообмен веществ

Межорганная передача сигнала секретин, панкреозимин

Регуляция количества ферментов

Изменение количества ферментов по механизму индукции

Общая схема регуляции обмена веществ по типу индукции. (оперон) ДНК и-РНК рибосома индукция фермент субстрат (индуктор) продукт реакции

работа гена выключена репрессором РНК-полимераза Структурный ген репрессор ДНК

индуктор взаимодействует с репрессором ДНК индуктор

При взаимодействии индуктора с репрессором, происходит изменение его конформации. Апорепрессор покидает оператор на ДНК

Путь РНК-полимеразе открыт РНК-полимераза Структурный ген ДНК

Начинается синтез необходимого фермента транскрипция ДНК и-РНК биосинтез фермента

Изменение количества ферментов по механизму репрессии

Общая схема регуляции по типу репрессии. ДНК и-РНК репрессия гена рибосома фермент субстрат продукты реакции конечный продукт

Ген постоянно разблокирован. Идет биосинтез фермента транскрипция и-РНК биосинтез фермента продукт реакции неактивный апорепрессор

Продукт реакции взаимодействует с апорепрессором транскрипция и-РНК биосинтез фермента продукт реакции апорепрессор

Преобразование апорепрессора в репрессор транскрипция и-РНК биосинтез фермента продукт реакции активный репрессор

репрессор взаимодействует с оператором гена РНК-полимераза оператор Структурный ген ДНК

Блокировка гена. Прекращение синтеза фермента и замедление реакции. репрессор ДНК прекращение транскрипции остановка синтеза белка - фермента замедление синтеза продукта реакции

Регуляция метаболизма в целостном организме с помощью нейроэндокринной системы

При интенсивной работе возникает гипогликемия в мышце. Рецепторы подают электрические сигналы в ЦНС. электрические сигналы гипогликемия в мышце

Сигналы поступают и обрабатываются в гипоталамусе. гипоталамус гипофиз

Как электрические сигналы превращаются в пептиды ? электрический сигнал гип ота либ ? лам ери н ус гипофиз ы

Трансформация мембранного потенциала в химический посредник (либерин) ПД Са 2+ протеаза активация протеазы либерин

Важнейшие либерины и статины, образующиеся в гипоталамусе гормон структура тиреолиберин 3 ам. к-ты кортиколиберин гонадолиберин 41 ам. к-т 10 ам. к-т стимулируют секрецию тиреотропина и пролактина кортикотропина ЛГ и ФСГ соматолиберин 40 ам. к-т соматотропина соматостатин 14 ам. к-т пролактолиберин пролактостатин 56 ам. к-т ослабляет секрецию соматотропина пролактина ингибитор секреции пролактина

Ответная реакция на гипогликемию с ота ип у ам л г гипогликемия в мышце гипофиз щитовидная железа тропины поджелудоч ная железа надпочечники

гормоны передней доли гипофиза гормон строение стимулятор: соматотропин 191 а. к. роста скелета, мягких тканей тиреотропин димер (96 + 112 а. к. ) синтеза йодтиронина пролактин 197 а. к. лактации лютеинизирую димер (96 + 121 а. к. ) щий гормон фолликулости- димер (96 + 120 а. к. ) мулирующий кортикотропин 39 а. к. липотропин 93 а. к. овуляции, андрогенов роста фолликулов, сперматогенеза синтеза кортикостероидов липолиза

Ответная реакция на гипогликемию мус щитовидная железа ла ота гип со ма то т ро пи тирокс н ин тиреотропин оза к глюкагон адрен алин глюконеогенез АКТГ глюкокортикоиды гипогликемия в мышце почка

гормоны задней доли гипофиза фен тир цис S глн асн цис про арг гли S вазопрессин иле тир цис S глн асн цис про лей гли S окситоцин

Свойства гормонов 1. высокая активность 2. дистантность действия 3. высокая специфичность действия

Строение гормонов 1. производные аминокислот (адреналин, тироксин, серотонин и др. ) 2. пептиды и белки (инсулин, глюкагон, вазопрессин и др. ) 3. стероиды (минералокортикоиды, глюкокортикоиды, половые гормоны и др. )

Механизм действия гормонов: 1. мембрано-локальный 2. мембрано-цитозольный 3. прямой - цитозольный

Мембрано-локальный механизм действия инсулина на клетки инсулин оза юк гл глюко за

Механизм мембрано-цитозольного действия гормонов (аденилатциклазный) гормон рецептор аденилатциклаза АТФ ц. АМФ неактивная протеинкиназа мембрана клетки -ц-АМФ активная протеинкиназа неактивные ферменты активация ферментов ускорение обмена в-в

строение ц-АМФ NH 2 N N О || N N О CH 2 – O – P – OН ОН О

Механизм мембрано-цитозольного действия гормонов гормон рецептор активная протеинкиназа неактивная протеинкиназа индуктор и-РНК рибосома днк и-РНК Ядро клетки белки пролиферации деление клетки

Прямой-цитозольный механизм действия гормонов репрессор комплекс рецепторгормон Структурный ген ДНК рецептор стероидный гормон

Взаимодействие комплекса с репрессором, который становится неактивным. инактивирование репрессора ДНК

Начинается синтез необходимого фермента транскрипция ДНК и-РНК биосинтез фермента