هِم یک پورفیرین است که در مرکز مولکول آن یونهای آهن Fe2+ وجود دارد که توسط دو پیوند کووالانسی و دو پیوند هماهنگی در ساختار گنجانده شده است. پورفیرین ها سیستمی از چهار پیرول ذوب شده با ترکیبات متیلن هستند (-CH=).
مولکول هم ساختاری صاف دارد. فرآیند اکسیداسیون هم را به هماتین تبدیل می‌کند که Fe3+ نامیده می‌شود.
استفاده از سنگهای قیمتی
هِم یک گروه پروستاتی است که نه تنها از هموگلوبین و مشتقات آن، بلکه میوگلوبین، کاتالاز، پراکسیداز، سیتوکروم ها، آنزیم تریپتوفان پیرولاز تشکیل شده است که اکسیداسیون تروپتوفان به فرمیل کینورنین را کاتالیز می کند. سه پیشرو در محتوای gemma وجود دارد:
- گلبولهای قرمز، متشکل از هموگلوبین؛
- سلولهای عضلانی دارای میوگلوبین؛
- سلول های کبدی با سیتوکروم P450.
بسته به عملکرد سلول ها، نوع پروتئین و همچنین پورفیرین در هم تغییر می کند. هموگلوبین هم شامل پروتوپورفیرین IX و سیتوکروم اکسیداز حاوی فرمیل پورفیرین است.
هم چگونه تشکیل می شود؟
تولید پروتئین در تمام بافت های بدن اتفاق می افتد، اما سازنده ترین سنتز هم در دو اندام اتفاق می افتد:
- مغز استخوان یک جزء غیر پروتئینی برای تولید هموگلوبین تولید می کند؛
- هپاتوسیت ها مواد خام برای سیتوکروم P450 تولید می کنند.
در ماتریکس میتوکندری، آنزیم وابسته به پیریدوکسال آمینولولینات سنتاز کاتالیزوری برای تشکیل اسید 5-aminolevulinic (5-ALA) است. در این مرحله، گلیسین و سوسینیل کوآ، محصول چرخه کربس، در سنتز هِم نقش دارند. هِم این واکنش را مهار می کند. آهن، برعکس، واکنش را در رتیکولوسیت ها با کمک یک پروتئین اتصال ایجاد می کند. با کمبود پیریدوکسال فسفات، فعالیت آمینولولینات سنتاز کاهش می یابد. کورتیکواستروئیدها، داروهای ضد التهابی غیر استروئیدی، باربیتورات ها و سولفونامیدها محرک آمینولوولینات سنتاز هستند. این واکنش ها به دلیل افزایش مصرف هم توسط سیتوکروم P450 برای تولید این ماده توسط کبد ایجاد می شود.
5-aminolevulinic اسید یا پورفوبیلینوژن سنتاز از میتوکندری وارد سیتوپلاسم می شود. این آنزیم سیتوپلاسمی، علاوه بر مولکول پورفوبیلینوژن، حاوی دو مولکول دیگر اسید 5-آمینو لوولینیک است. در طول سنتز هم، واکنش توسط یون های هم و سرب مهار می شود. به همین دلیل است که افزایش سطح اسید 5 آمینولولینیک در ادرار و خون به معنای مسمومیت با سرب است.
آمیزاسیون چهار مولکول پورفیبیلینوژن از پورفوبیلینوژن دآمیناز به هیدروکسی متیل بیلان در سیتوپلاسم رخ می دهد. علاوه بر این، مولکول می‌تواند به upoporphyrinogen I و دکربوکسیلات به coproporphyrinogen I تبدیل شود. اوروپورفیرینوژن III در فرآیند آب‌گیری هیدروکسی متیل‌بیلان با استفاده از آنزیم کوسینتاز این به دست می‌آید.مولکول ها.
دکربوکسیلاسیون uroporphyrinogen به coproporphyrinogen III در سیتوپلاسم برای بازگشت بیشتر به میتوکندری سلول ها ادامه می یابد. در همان زمان، کوپروپرفیرینوژن III اکسیداز مولکول های پروتوپورفیرینوژن IV (+ O2، -2CO2) را با اکسیداسیون بیشتر (-6H+) به پروتوپورفیرین V با کمک پروتوپورفیرین اکسیداز دکربوکسیله می کند. ادغام Fe2+ در آخرین مرحله آنزیم فروکلاتاز به مولکول پروتوپورفیرین V، سنتز هم را کامل می کند. آهن از فریتین به دست می آید.
ویژگی های سنتز هموگلوبین
تولید هموگلوبین تولید هم و گلوبین است:
- هِم به یک گروه مصنوعی اشاره دارد که واسطه اتصال برگشت پذیر اکسیژن به هموگلوبین است؛
- گلوبین پروتئینی است که مولکول هم را احاطه کرده و از آن محافظت می کند.
در سنتز هم، آنزیم فروکلاتاز آهن را به حلقه ساختار پروتوپورفیرین IX اضافه می کند تا هم را تولید کند که سطوح پایین آن با کم خونی همراه است. کمبود آهن به عنوان شایع ترین علت کم خونی، تولید هم را کاهش می دهد و دوباره سطح هموگلوبین خون را کاهش می دهد.
تعدادی از داروها و سموم به طور مستقیم سنتز هم را مسدود می کنند و از مشارکت آنزیم ها در بیوسنتز آن جلوگیری می کنند. مهار سنتز دارو در کودکان شایع است.
تشکیل گلوبین
دو زنجیره گلوبین مختلف (هر کدام با مولکول هِم خاص خود) با هم ترکیب می شوند و هموگلوبین را تشکیل می دهند. در همان هفته اول جنین زایی، زنجیره آلفا با زنجیره گاما ترکیب می شود. پس از تولد فرزند، ادغامبا زنجیره بتا رخ می دهد. این ترکیبی از دو زنجیره آلفا و دو زنجیره دیگر است که مولکول کامل هموگلوبین را می‌سازد.
ترکیب زنجیره های آلفا و گاما هموگلوبین جنین را تشکیل می دهد. ترکیب دو زنجیره آلفا و دو زنجیره بتا هموگلوبین "بزرگسال" را ایجاد می کند که به مدت 18-24 هفته از تولد در خون غالب است.
اتصال دو زنجیره یک دایمر را تشکیل می دهد - ساختاری که به طور موثر اکسیژن را حمل نمی کند. دو دایمر یک تترامر را تشکیل می دهند که شکل عملکردی هموگلوبین است. مجموعه ای از ویژگی های بیوفیزیکی جذب اکسیژن توسط ریه ها و آزاد شدن آن در بافت ها را کنترل می کند.
مکانیسم‌های ژنتیکی
ژن های کد کننده زنجیره های آلفا گلوبین در کروموزوم 16 قرار دارند و نه زنجیره های آلفا - روی کروموزوم 11. بر این اساس، آنها "منبع آلفا گلوبین" و "منبع گلوبین بتا" نامیده می شوند. بیان دو گروه از ژن ها برای عملکرد طبیعی گلبول های قرمز کاملاً متعادل است. عدم تعادل منجر به ایجاد تالاسمی می شود.
هر کروموزوم 16 دارای دو ژن آلفا گلوبین است که یکسان هستند. از آنجایی که هر سلول دارای دو کروموزوم است، چهار تا از این ژن ها به طور معمول وجود دارند. هر کدام یک چهارم زنجیره های آلفای گلوبین مورد نیاز برای سنتز هموگلوبین را تولید می کنند.
ژن های جایگاه بتاگلوبین جایگاه به طور متوالی قرار دارند و از محل فعال در طول رشد جنینی شروع می شوند. دنباله به شرح زیر است: گاما اپسیلون، دلتا و بتا. دو نسخه از ژن گاما وجود داردهر کروموزوم 11 و بقیه در نسخه های منفرد موجود هستند. هر سلول دارای دو ژن بتا گلوبین است که بیانگر مقداری پروتئین است که دقیقاً با هر یک از چهار ژن آلفا گلوبین مطابقت دارد.
تغییر هموگلوبین
مکانیسم ایجاد تعادل در سطح ژنتیکی هنوز در پزشکی شناخته شده نیست. مقدار قابل توجهی هموگلوبین جنینی به مدت 7 تا 8 ماه پس از تولد در بدن کودک ذخیره می شود. اکثر مردم پس از دوران نوزادی فقط مقادیر کمی از هموگلوبین جنینی دارند، اگر وجود داشته باشد.
ترکیب دو ژن آلفا و بتا هموگلوبین A طبیعی بزرگسالان را تولید می کند. ژن دلتا که بین گاما و بتا در کروموزوم 11 قرار دارد، مقدار کمی دلتا گلوبین در کودکان و بزرگسالان تولید می کند - هموگلوبین A2 که کمتر است. بیش از 3٪ سنجاب.
نسبت ALK
سرعت تشکیل هِم تحت تأثیر تشکیل اسید آمینولولینیک یا ALA است. سنتازی که این فرآیند را شروع می کند به دو روش تنظیم می شود:
- آلوستریک با کمک آنزیم های مؤثر که در طی خود واکنش تولید می شوند؛
- در سطح ژنتیکی تولید آنزیم.
سنتز هم و هموگلوبین تولید آمینولیوولینات سنتاز را مهار می کند و یک بازخورد منفی ایجاد می کند. هورمون های استروئیدی، داروهای ضد التهابی غیر استروئیدی، آنتی بیوتیک ها سولفونامیدها تولید سنتاز را تحریک می کنند. در مقابل پس‌زمینه مصرف داروها، جذب هم در سیستم سیتوکروم P450 که برای تولید این ترکیبات توسط کبد مهم است، افزایش می‌یابد.
عوامل تولید هم
روشنتنظیم سنتز هم از طریق سطح ALA سنتاز توسط عوامل دیگر منعکس می شود. گلوکز روند فعالیت ALA سنتاز را کند می کند. مقدار آهن موجود در سلول بر سنتز در سطح ترجمه تأثیر می گذارد.
MRNA دارای یک حلقه سنجاق سر در محل شروع ترجمه است - یک عنصر حساس به آهن. کاهش در سطح سنتز آهن متوقف می شود، در سطح بالا، پروتئین با مجموعه ای از آهن، سیستئین و گوگرد معدنی تعامل می کند، که تعادل بین تولید هم و ALA را به دست می آورد.
اختلالات سنتز
نقض در فرآیند بیوشیمی سنتز هم در کمبود یکی از آنزیم ها بیان می شود. نتیجه توسعه پورفیری است. شکل ارثی بیماری با اختلالات ژنتیکی همراه است، در حالی که شکل اکتسابی تحت تأثیر داروهای سمی و نمک های فلزات سنگین ایجاد می شود.
کمبود آنزیم در کبد یا گلبول های قرمز آشکار می شود که بر تعریف گروه پورفیری - کبدی یا اریتروپوئیتیک تأثیر می گذارد. این بیماری می تواند به شکل حاد یا مزمن رخ دهد.
اختلالات در سنتز هم با تجمع محصولات میانی - پورفیرینوژن ها که اکسید می شوند، مرتبط است. محل تجمع بستگی به محلی سازی - در گلبول های قرمز یا سلول های کبدی دارد. سطح تجمع محصولات برای تشخیص پورفیری استفاده می شود.
پورفیرینوژن های سمی می توانند باعث:
- اختلالات عصبی روانی؛
- ضایعات پوستی ناشی از حساسیت به نور؛
- اختلال در سیستم رتیکولواندوتلیال کبد.
ادرار با پورفیرین اضافی ارغوانی می شودسایه. بیش از حد آمینولوولینات سنتاز تحت تأثیر داروها یا تولید هورمون های استروئیدی در دوران نوجوانی می تواند باعث تشدید بیماری شود.
گونه های پورفیری
پورفیری متناوب حاد با نقص در ژن کدکننده دآمیناز همراه است و منجر به تجمع 5-ALA و پورفوبیلینوژن می شود. علائم ادرار تیره، فلج عضلات تنفسی، نارسایی قلبی است. بیمار از درد شکم، یبوست، استفراغ شکایت دارد. این بیماری می تواند با مصرف داروهای ضد درد و آنتی بیوتیک ایجاد شود.
پورفیری اریتروپوئیتیک مادرزادی با فعالیت کم اوروپورفیرینوژن-III-کوسنتاز و سطوح بالای اوروپورفیرینوژن-I-سینتاز مرتبط است. علائم آن حساسیت به نور است که با ترک های پوستی، کبودی آشکار می شود.
کوپروپورفیری ارثی با کمبود کوپروپرفیرینوژن اکسیداز همراه است که در تبدیل کوپروپرفیرینوژن III نقش دارد. در نتیجه، آنزیم در نور اکسید می شود و به کوپروپرفیرین تبدیل می شود. بیماران از نارسایی قلبی و حساسیت به نور رنج می برند.
پورفیری موزاییکی اختلالی است که در آن تبدیل آنزیمی پروتوپورفیرینوژن به هم انسدادی جزئی وجود دارد. علائم فلورسانس ادرار و حساسیت به نور است.
پورفیری جلدی تاردور با آسیب کبدی در زمینه اعتیاد به الکل و آهن اضافی ظاهر می شود. غلظت بالایی از اوروپورفیرین های نوع I و III در ادرار دفع می شود و به آن رنگ صورتی می دهد و باعث فلورسانس می شود.
پروتوپورفیری اریتروپوئیتیک توسط کم تحریک می شودفعالیت آنزیم فروکلاتاز در میتوکندری، منبع آهن برای سنتز هم علائم کهیر حاد تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش است. سطوح بالای پروتوپورفیرین IX در گلبول های قرمز، خون و مدفوع ظاهر می شود. گلبول های قرمز نابالغ و پوست اغلب با نور قرمز فلورسانس می شوند.
