Структура, соединения и основные виды гемоглобина
Структура, соединения и основные виды гемоглобина


Кровеносная система выполняет транспортную функцию в организме всех теплокровных животных, доставляя к тканям питательные вещества и кислород. Транспортировка кислорода и углекислого газа осуществляется благодаря красным тельцам крови, в состав которых входит важное вещество – гемоглобин. В этой статье мы рассмотрим виды и соединение гемоглобина.

Что такое гемоглобин

Гемоглобин – это компонент эритроцитов, относящийся к группе белков. Состоит из 96% белкового вещества глобина и 4% вещества с атомом 2-валентного железа - гем. В 1 клетке эритроцита содержится около 280 млн молекул, что и формирует красный цвет крови.
Главное свойство гемоглобина – это способность присоединять и железа отщепляет газы, формируя перемещение кислорода из легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Таким образом, его роль в процессе газообмена в организме незаменима.

Структура и виды гемоглобина крови человека

На разных стадиях развития человеческого организма состав гемоглобина отличается по структуре полипептидных цепей. В зависимости от того, какие полипептидные цепи содержит гемоглобиновая структура, виды гемоглобина у человека следующие:

  • Взрослый гемоглобин (HbA) встречается в доминантном количестве (около 98-99% от общего количества в крови) у взрослых людей. HbA состоит из 2 и 2 полипептидных цепей. В каждой из аминокислотных спиралей содержится компонент гема с атомом, который отвечает за сродство с молекулой кислорода. HbA обладает меньшей способностью до сродства с кислородом, чем другие виды гемоглобина, но в то же время он более устойчив к колебаниям pH и t.
  • Фетальный (HbF) синтезируется у плода еще в утробе матери начиная с 6-7 недель беременности с последующим его замещением на HbA. Уже с 1 месяца жизни синтез HbF замедляется, общий объем крови увеличивается, усиливается и синтез HbA, который до трех лет жизни ребенка доходит до процентного соотношения состава крови взрослого человека. Фетальный гемоглобин взрослого отличается составом цепей глобина, вместо цепи здесь присутствует тип спирали. HbF, по сравнению с HbA, обладает меньшей степенью устойчивости к изменениям pH крови и колебаний температуры организма.
  • Эмбриональный (HbE). Первичная форма дыхательного белка вырабатывается у эмбриона еще до формирования плаценты (уже на первом недели беременности) и продолжается до 6-7 недель. Структура отличается наличием цепей и ?-типов.

    • Патологические виды гемоглобина

    В ряде случаев под влиянием генетических дефектов возникает аномальный синтез гемоглобиновых клеток. Патологические виды гемоглобина от физиологических отличаются составом полипептидных связей, а точнее, их мутацией.
    В результате мутации ДНК, синтез компонентов эритроцитов осуществляется не с глутаминовой, а валиновой аминокислотой. Эта «кадровая замена приводит к образованию белковой структуры типа 2 с «липким» участком на поверхности, способным присваивать структуры себе подобные. Таким образом, происходит полимеризация HbS-молекул и, как следствие, оседание тяжелых и плохо транспортируются эритроцитов в кровеносных сосудах. Данное отклонение носит название "серповидная анемия".

    Нормы содержания гемоглобина у человека

    Содержание белковых дыхательных структур в крови у людей может отличаться в зависимости от пола, возрастной категории, образа жизни и некоторых других особенностей, как, например, беременность.
    Нормальные значения содержания гемоглобина в крови, что не считаются патологическим отклонением:

  • У мужчин - 130-150 г/л.
  • У женщин - 120-140 г/л.
  • У детей до года 100-140 г/л, причем в первый месяц эти значения могут достигать до 220 г/л за счет повышенной концентрации фетального гемоглобина. У детей от года до 6 лет - 110-145 г/л, а с 6 года жизни - 115-150 г/л независимо от пола ребенка.
  • При беременности наблюдается снижение концентрация HbA до 110 г/л, что однако не считается анемией.
  • У пожилых людей нормой считается тенденция снижения на 5 единиц от заявленной нормы в зависимости от пола пациента.

    • По возрастному цензу отличается и состав крови, содержащей одновременно различные виды гемоглобина. Так, например, у взрослого человека естественным соотношением является 99% HbA и до 1% HbF. У детей до года процент HbF значительно выше, чем у взрослых, что объясняется постепенным распадом изначально имеющейся формы фетального гемоглобина.

    Физиологические формы

    Поскольку красный дыхательный пигмент непрерывно участвует в газообменных процессах в организме, то его главным свойством является способность образовывать соединения с молекулами различных газов. В результате подобных реакций создаются физиологические виды гемоглобина, которые считаются нормальным явлением.

  • Оксигемоглобин (Hb)– соединение с молекулой кислорода. Процесс происходит в органах дыхания, в альвеолах легких. Оксигенированные красные тельца окрашивают кровь в красный цвет, которая называется артериальной и движется от легких к тканям, обогащая их кислородом, необходимым для окислительных процессов.
  • Дезоксигемоглобин (HbH) – восстановленный гемоглобин образуется в момент, когда красные тельца отдают кислород тканям, но еще не успели забрать от них углекислый газ.
  • Карбоксигемоглобин (Нв) образуется при выведении углекислого газа из тканей и выведение его к легким, завершая процесс дыхания человека. Карбоксигемоглобин придает венозной крови темный цвет – бордовый.

    • Патологические соединения

    Эритроциты могут присоединять не только газы, которые участвуют в дыхательном процессе, но и другие, образуя патологические виды гемоглобина, представляющие опасность для человеческого здоровья и даже жизни. Эти соединения обладают низкой степенью распада, поэтому приводят к кислородному голоданию тканей и серьезных нарушений дыхательного процесса.

  • Карбгемоглобин (HbCO) - крайне опасное соединение в крови человека, надышавшегося угарным газом. Блокирует способность красных телец переносить кислород к тканям. Даже незначительная концентрация угарного газа в воздухе 007% может привести к летальному исходу.
  • Метгемоглобин (HbMet) образуется при отравлении нитробензольными соединениями, примерами которых являются алифатические растворители смол, эфиров, целлюлозы, широко применяются в текстильной промышленности. Нитраты при взаимодействии с гемоглобином преобразуют содержащиеся в геме 2-х валентное железо в 3-х валентное, что также приводит к гипоксии.

    • Диагностика гемоглобина

    Для выявления концентрации глобиновых дыхательных структур в крови человека проводятся качественные и количественные виды анализов. Гемоглобин также исследуется на количество содержания в нем ионов железа.
    Основным количественным методом определения концентрации гемоглобина сегодня является колориметрический анализ. Он представляет собой исследование цветовой насыщенности биологического материала при добавлении в него специального реактива. Качественные методы включают исследования крови на содержание в нем соотношение типов HbA и HbF. Также до количественного анализа относится определение количества содержания в крови молекул гликолизированного гемоглобина (соединения с углеводами) – метод используется для диагностики сахарного диабета.

    Отклонение концентрации гемоглобина от нормы

    Баланс HbA может варьировать как ниже, так и выше нормы. В любом случае это приводит к негативным последствиям. При снижении HbA ниже установленной нормы возникает патологический синдром, который носит название "железодефицитная анемия". Проявляется вялостью, упадком сил, забывчивостью. Негативно влияет на нервную систему, особенно опасен в детском возрасте, так как часто является причиной отставания в психо-моторном развитии.
    Повышенный гемоглобин не является отдельным заболеванием, это скорее синдром, что свидетельствует о различных патологиях, таких как сахарный диабет, легочная недостаточность, порок сердца, заболевания почек, избыток фолиевой кислоты и витаминов группы В, онкология и др

    Дата публикации: 22.05.17