15. При данной температуре из раствора ПАВ с концентрацией 0,2 моль/л адсорбируется некоторым адсорбентом 2 96 10 3 моль/г вещества. Определите адсорбционную емкость адсорбента (в моль/г), есликонстанта a 0 07 моль/л.

[емкостьадсорбента 4 00 10 3 моль/г]

16. Пользуясь уравнением Фрейндлиха, рассчитайте равновесную концентрацию уксуснойкислоты в растворе, если 1 г угля

17. Определите тип адсорбции при растворении в воде ацетона, если концентрация ацетона в воде - 29 г/л, поверхностное

натяжениераствора - 59 4					3 Н/м, поверхностноенатяжение
воды - 73 49 10		3 Н/м, T
[адсорбцияположительная,							6 моль м2 ]

18. С увеличением концентрации раствора изомасляной кислотыс 0,125 до 0,250 моль/л, егоповерхностноенатяжениеснизилосьс 55,1 до 47,9 мН/м, а у раствора изовалериановой кислоты- с 43,2 до35,0 мН/м. Сравнитевеличиныадсорбциивеществ вданноминтервале концентрацийпри 293 К.

19. Определите, возрастает или убывает величина адсорбции ПАВ из водных растворов с ростом концентрации (T 298 К), еслиизвестныследующиеэкспериментальные данные:

[адсорбция увеличивается с 2 12 10 6 до 9 09 10 6 мольм2 сростомконцентрации ПАВврастворе]

20. Во сколько раз изменится величина адсорбции масляной кислоты из водного раствора с ростом концентрации по экспериментальным данным (T 288 К):

c 102 ,
	3 , Н/м

21. Смешали равные объемы 1%-ных растворов хлорида кальция и серной кислоты (плотности принять равными 1 г/мл). Напишите формулы мицеллы образовавшегося золя сульфата кальция.

[гранулазаряжена отрицательно]

22. Какой объем раствора нитрата серебра с концентрацией 0,001 моль/л следует добавить к 10 мл раствора хлорида натрия с cNaCl 0 002 моль/л, чтобы получить золь, гранулы которого заряжены положительно? Напишите схему строения мицеллы золя.

[гранулазаряженаположительно, объемраствораAgNO 3 должен быть больше 0,02 л]

23. Какой минимальный объем сульфида аммония с концентрацией 0,001 моль/л следуетдобавить к 15 мл раствора хлорида марганца(II) с концентрацией 0,003 моль/л, чтобы получить золь сотрицательно заряженными частицами?

24. Гранула берлинской лазури Fe 4 Fe CN 6 3 в электрическом поле перемещается к аноду. Какое вещество служит стабилизатором? Напишите формулу мицеллы.

[стабилизатор - K4 Fe CN 6 ]

25. К100 мл0,03%-ногораствораNaCl ( 1 г/мл)добавили250 мл 0,001 Мраствора AgNO 3 . Напишитеформулумицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов вызовет коагуляцию этого золя с наименьшим порогом коагуляции: KCl, Ba NO 3 2 ,

K2 CrO 4 , MgSO 4 , AlCl3 ?

[гранулазаряженаотрицательно, следовательно, ионы-коагулян- ты - катионы. Наименьшийпорогкоагуляцииу AlCl3 ]

26. Золь кремниевой кислоты получили при взаимодействии растворов K2 SiO 3 и HCl. Напишите формулу мицеллы золя и определите, какой из электролитов был в избытке, если противоионыв электрическомполе движутсяк катоду?

[визбытке K2 SiO 3 ]

27. Какой объем 0,001 М раствора FeCl 3 надо добавить к 0,03 л 0,002 М раствора AgNO 3 , чтобы частицы золя хлорида серебра в электрическом поле двигались к аноду? Напишите формулумицеллызоля.

[объем FeCl 3 долженбыть больше 0,02 л]

28. Пороги коагуляции гидрозоля гидроксида железа(III) сульфатом натрия и хлоридом калия соответственно равны 0,32 и 20,50 ммоль/л. Определите знак заряда коллоидных частиц золя. Вычислите коагулирующую способность этих электролитов и сопоставьтеихсоотношениесвычисленнымпоправилуШульце– Гарди.

29. Коагулирующая способность электролитов по отношению к некоторому золю уменьшается в последовательности: NH 4 3 PO 4 NH 4 2 SO 4 NH 4 NO3 . Каковзнакзарядаколлоидныхчастиц? Приведитепримерыэлектролитов, коагулирующая способностькоторыхбудетпримерноравной вышеуказанным.

[частицы золя заряжены положит ельно, коагулирующая способностьионовубывает вряду: PO 3 4 SO 2 4 NO 3 ]

30. Порог коагуляции золя сульфатом магния меньше, чем нитратомбария. Какзаряженычастицызоля? Чтоможносказать опорогекоагуляцииэтогоже золя фосфатом калия?

31. Коагуляциязолясульфидазолотаобъемом1,5 лнаступила при добавлении 570 мл раствора хлорида натрия с концентрацией0,2 моль/л. Вычислитепорогкоагуляциизоляионаминатрия.

32. Порогкоагуляциизолягидроксидажелезафосфат-иона- ми равен 0,37 ммоль/л. Какой объем 5%-ного раствора фосфата натрия 1 05 г/мл) требуетсядлякоагуляции 750 млзоля?

[объемраствора Na 3 PO 4 равен 0,87 мл]

33. Явная коагуляция золя гидроксида алюминия объемом 2 л наступила при добавлении 10,6 мл раствора с концентрацией K4 Fe CN 6 0,01 моль/л. Вычислите порог коагуляции золя гексацианоферрат-ионами; напишите формулу мицеллы золя гидроксида алюминия.

34. Порог коагуляции золя сульфида золота ионами кальция равен 0,69 ммоль/л. Какой объем раствора с концентрацией хлорида кальция 0,5 моль/л требуется для коагуляции 100 мл золя?

[объем раствора CaCl2 равен 0 15 10 3 л]

35. Определите знак заряда коллоидных частиц золя, если при его коагуляции электролитами получены следующие пороги коагуляции (в ммоль/л): c пк KNO3 300; c пк MgCl2 320; c пк Na3 PO4 0 6.

[положительный]

36. Какой из электролитов Na2 SO4 или MgCl2 , будет обладать большей коагулирующей способностью для золя иодида серебра, полученного смешиванием равных объемов раствора с концентрацией иодида калия 0,01 моль/л и раствора с концентрацией нитрата серебра 0,015 моль/л?

[коагулирующая способность Na2 SO4 больше]

37. Длякоагуляцииотрицательнозаряженногозоля10млAgI требуется 1,5 мл раствора с концентрацией KNO3 1 моль/л или 0,5 мл раствора с концентрацией Ca NO3 2 0,1 моль/л или 0,2 мл раствора с концентрацией Al NO3 3 0,01 моль/л. Выполняется ли правило c п 1 z 6 ?

[правило выполняется приближенно]

38. Напишите формулу мицеллы золя золота, стабилизированного KAuO2 . У какого из электролитов - NaCl, BaCl2 , FeCl3 - порог коагуляции будет иметь меньшую величину?

[порог коагуляции меньше в случае FeCl3 ]

39. Плотность оливкового масла при 22 Æ С 960 кг м3 , а плотность воды при этой температуре 996 кг м3 . Оливковое масло протекает через вискозиметр за 21 мин 15,6 с, а тот же объем воды

воды 22 H2 O 9 58 10 4 Н с м2 .
[вязкость оливкового масла 841 3	10 4 Н с м2 ]
40. Вязкость керосина при 20	Æ С равна 1 8	10 3 Па с, а вяз-
кость воды при тех же условиях - 1 005 10		3 Па с (Н с м2 ).

Определите плотность керосина, если известно, что время истечения керосина из вискозиметра 53 с, а такого же объема воды - 24 с. Плотность воды 998 кг м3 .

[плотность керосина равна 809 4 кг м3 ]

41. К какому электроду будут передвигаться частицы белкаpI 4 0) при электрофорезе в ацетатном буфере, приготовленном из 100 мл раствора с концентрацией ацетата натрия 0,1 моль/л и 25 мл раствора с концентрацией уксусной кислоты 0,2 моль/л?

[в данном буферном растворе белок заряжен отрицательно и при электрофорезе перемещается к аноду]

42. В растворе содержится смесь белков: глобулин (pI 7), альбумин (pI 4 9) и коллаген (pI 4 0). При каком значении pH можно электрофоретически разделить эти белки?

[электрофоретически белки можно разделить при pH 4 9]

43. К какому электроду будут передвигаться частицы белка при электрофорезе, если его pI 4, а pH 5.

[частицы белка будут передвигаться к аноду]

44. Гемоглобин pI 6 68 поместили в буферный раствор с концентрацией ионов водорода 1 5 10 6 моль/л. Определите направление движения молекул гемоглобина при электрофорезе. Известно, что в эритроцитах pH 7 25. Какой заряд имеют молекулы гемоглобина при этом значении pH.

[молекулы гемоглобина будут двигаться к катоду; при pH 7 25 молекулы гемоглобина имеют отрицательный заряд]

45. Осмотическое давление водного раствора белка с массовой концентрацией 1 кг м3 при температуре физиологической нормы равно 292,7 Па. Определите молекулярную массу белка по средней молярной массе (молекула белка изодиаметрична).

[относительная молекулярная масса равна 87 940]

46. Рассчитайте среднюю осмотическое давление при 25 центрация - 4 176 кг м3 ;

молярную массу полистирола, если Æ С равно 120,9 Па, а массовая кон- 1 Па м6 кг2 .

47. Будет ли набухать желатин (pI 4 7) в ацетатном буфере с равным содержанием компонентов при 0 Æ С? Как можно идентифицировать процесс набухания желатина? Ответ объясните.

[набухание минимально вблизи изоэлектрической точки]

48. При набухании каучука массой 200 г поглотилось 964 мл хлороформа (1 9 г мл). Рассчитайте степень набухания каучука и процентный состав полученного студня.

[ 915 8%; каучука 9 84%; хлороформа 90 16%]

49. Рассчитайте среднюю молярную массу полимера, еслихарактеристическая вязкость его равна 0 126 м3 кг, константа K 5 10 5 , 0 67.

50. Какую массу полимера необходимо взять для приготовления раствора с моляльной концентрацией, равной 0,0025 моль/кг,

если масса растворителя равна 1,5 кг? Молярная масса мономера равна 100 г/моль. Степень полимеризации - 100.

51. При каком значении pH следует разделять при помощи электрофореза два фермента с изоэлектрическими точками, равными 5 и 3? Как заряжены частицы фермента в растворах с pH 4,6

и 7,9?

[разделять следует при pH 4; заряды при pH 4 6 « » и « », при pH 7 9 « » и « »]

52. Определите молярную массу полиметилметакрилата по следующим данным вискозиметрического метода:

Концентрация
раствора, кг м3
Приведенная вязкость
раствора ВМС
в бензоле

Константы: K

105 ]

53. Молярная масса некоторого ВМС равна 600 000. Чему равна молярная концентрация раствора, если массовая концентрация вещества равна 6 г/л? Чему равно осмотическое давление такого раствора при 27 Æ С?

54. В 1 л раствора содержится 5 г амилозы. Осмотическое давление такого раствора при 27 Æ С равно 0,15 мм рт. ст. Вычислите молярную массу амилозы.

55. По одну сторону мембраны помещен раствор белка с концентрацией PrtCl 0,1 моль/л, по другую - раствор с концентрацией хлорида натрия 0,2 моль/л. Рассчитайте концентрацию хлоридионов по обе стороны мембраны при установлении равновесия.

56. Для определения золотого числа желатина 0,1 мл 1%- ного раствора желатина добавили к 9,9 мл красного золя золота. Затем провели серию из 10 последовательных разбавлений исходного раствора 1 2. В каждую пробирку добавили 1 мл 10%-ного

раствора хлорида натрия. В первых пяти пробирках изменений не наблюдалось, а в пробирках 6–10 раствор приобрел голубой оттенок. Чему равно золотое число?

57. Определите осмотическое давление при 293 К водного раствора желатина, имеющего массовую концентрацию 2 5 кг м 3 .

Молярная масса желатина равна 104 600, а коэффициент

0 69 Па м6	кг 2 .

58. Молекулярная масса полиакрилонитрила при различных концентрациях его в растворе дифенилформамида равна 75 000 и 39 100 при 293 К, а характеристическая вязкость - соответственно 0,299 и 0,110. Определите коэффициенты и K в уравнении Марка–Хаувинка.

59. При диагностике гнойного менингита определяют защитное число белков спинномозговой жидкости. Расчитайте это число, если известно, что для предотвращения коагуляции 20 мл золя AgBr при действии 2 мл раствора с массовой долей NaNO 3 10% потребовалось добавить к этому золю 3 мл спинномозговой жидкости, содержащей 2 г белков в 1 л.

60. Осмотическое давление раствора, содержащего 26 г/л гемоглобина, в изоэклектическом состоянии равно осмотическому давлению раствора, содержащего 0,0117 г/л хлорида натрия. Плотность растворов принять равной 1 г/мл, температура 25 Æ С, отклонением от закона Вант-Гоффа можно пренебречь. Рассчитайте молекулярную (молярную) массу гемоглобина.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ

Постоянная Авогадро, N А 6 02 1023 моль 1 . Универсальная газовая постоянная, R 8 31 Дж моль

Постоянная Больцмана, k R N А 1 38 10 23 Дж К. Нормальный молярный объем газа, V 0 22 4 л моль. Постоянная Планка, h 6 63 10 34 Дж с.

2. МНОЖИТЕЛИ И ПРИСТАВКИ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ДЕСЯТИЧНЫХ КРАТНЫХ И ДОЛЬНЫХ ЕДИНИЦ И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ

метр

	Множитель,			Множитель,
	на который			на который
	умножается			умножается
	основная			основная
	1012
	килограмм
Сила электрического тока
Термодинамическая температура
Количество вещества
Производные величины	пространства и времени
	квадратный метр
	кубический метр
Скорость	метр в секунду
Производные механические	и тепловые величины
Плотность	килограмм на	кг м3
	кубический метр
Сила, вес
Давление
Энергия, работа, количество теплоты,
термодинамический потенциал
Энтропия	джоуль на кельвин
Производные электрические	и магнитные величины
Количество электричества,
термодинамический потенциал
Электрическое напряжение,
электрический потенциал,
электродвижущая сила
Электрическое сопротивление

Белки – важнейший класс веществ, входящих в состав живых организмов. Многие белки выполняют функции катализаторов. Гемоглобин, кроме того, переносит кислород от легких к тканям.

25-1. Молярная масса гемоглобина составляетг/моль. Среднее содержание гемоглобина в эритроцитах крови – 15 г / 100 мл. Определите молярную концентрацию гемоглобина (М) в крови.

25-3. Закон Генри формулируется следующим образом:

растворимость = k Г ´ парциальное давление (k Г – константа Генри)

Константа Генри для кислорода равна 1.3 x 10 –3 моль/л/атм. Оцените среднее расстояние между двумя молекулами кислорода в воде, находящейся в равновесии с воздухом.

25-4. Молекула гемоглобина может связать до четырех молекул кислорода. Оцените среднее расстояние между двумя молекулами кислорода в крови, насыщенной кислородом. Сравните результат с ответами на вопросы 25-2 и 25-3. Сделайте вывод об эффективности гемоглобина с точки зрения концентрирования кислорода и его доставки к тканям, где парциальное давление кислорода мало.

25-6. Сколько различных аминокислот содержит молекула гемоглобина?

25-7. Трипсин гидролизует пептидные связи, образованные карбоксильными группами лизина и аргинина. Например, приведенный ниже пептид

после действия трипсина распадется на следующие пептиды:

Гемоглобин был подвергнут восстановлению дисульфидных связей и алкилированию, а после этого полному гидролизу под действием трипсина. Из скольких остатков аминокислот (в среднем) будут состоять продукты гидролиза?

Молярная масса гемоглобина

Гемоглоб и н (Hb) (от гемо. и лат. globus - шар), красный железосодержащий пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных; в организме выполняет функцию переноса кислорода (O 2) из органов дыхания к тканям; играет также важную роль в переносе углекислого газа от тканей в органы дыхания. У большинства беспозвоночных Г. свободно растворён в крови; у позвоночных и некоторых беспозвоночных находится в красных кровяных клетках - эритроцитах, составляя до 94% их сухого остатка. Молярная масса Г., включенного в эритроциты, около, растворённого в плазме - до. По химической природе Г. - сложный белок - хромопротеид , состоящий из белка глобина и железопорфирина - гема. У высших животных и человека Г. состоит из 4 субъединиц-мономеров с молярной массой около 17000; два мономера содержат по 141 остатку аминокислот (a -цепи), два других - по 146 остатков (b -цепи).

Пространственные структуры этих полипептидов во многом аналогичны. Они образуют характерные «гидрофобные карманы», в которых размещены молекулы гема (по одной на каждую субъединицу). Из 6 координационных связей атома железа, входящего в состав гема, 4 направлены на азот пиррольных колец; 5-я соединена с азотом имидазольного кольца гистидина, принадлежащего полипептидам и стоящего на 87-м месте в a -цепи и на 92-м месте в b -цепи; 6-я связь направлена на молекулу воды или др. группы (лиганды) и в том числе на кислород. Субъединицы рыхло связаны между собой водородными, солевыми и др. нековалентными связями и легко диссоциируют под влиянием амидов, повышенной концентрации солей с образованием главным образом симметричных димеров (a b ) и частично a - и b -мономеров. Пространственная структура молекулы Г. изучена методом рентгеноструктурного анализа (М. Перуц, 1959).

Последовательность расположения аминокислот в a - и b -цепях Г. ряда высших животных и человека полностью выяснена. В собранной в тетрамер молекуле Г. все 4 остатка гема расположены на поверхности и легко доступны реакции с O 2 . Присоединение O 2 обеспечивается содержанием в геме атома Fe 2+ . Эта реакция обратима и зависит от парциального давления (напряжения) O 2 . В капиллярах лёгких, где напряжение O 2 около 100 мм рт . ст. , Г. соединяется с O 2 (процесс оксигенации), превращаясь в оксигенированный Г. - оксигемоглобин. В капиллярах тканей, где напряжение O 2 значительно ниже (ок. 40 мм рт . ст. ), происходит диссоциация оксигемоглобина на Г. и O 2 ; последний поступает в клетки органов и тканей, где парциальное давление O 2 ещё ниже (5-20 мм рт . cm. ); в глубине клеток оно падает практически до нуля. Присоединение O 2 к Г. и диссоциация оксигемоглобина на Г. и O 2 сопровождаются конформационными (пространственными) изменениями молекулы Г., а также его обратимым распадом на димеры и мономеры с последующей агрегацией в тетрамеры.

Изменяются при реакции с O 2 и др. свойства Г.: оксигенированный Г. - в 70 раз более сильная кислота, чем Г. Это играет большую роль в связывании в тканях и отдаче в лёгких CO 2 . Характерны полосы поглощения в видимой части спектра: у Г. - один максимум (при 554 ммк ), у оксигенированного Г. - два максимума при 578 и 540 ммк . Г. способен непосредственно присоединять CO 2 (в результате реакции CO 2 с NH 2 -rpyппами глобина); при этом образуется карбгемоглобин - соединение неустойчивое, легко распадающееся в капиллярах лёгких на Г. и CO 2 .

Количество Г. в крови человека - в среднем 13-16 г% (или 78%-96% по Сали); у женщин Г. несколько меньше, чем у мужчин. Свойства Г. меняются в онтогенезе. Поэтому различают Г. эмбриональный, Г. - плода (foetus) - HbF, Г. взрослых (adult) - HbA. Сродство к кислороду у Г. плода выше, чем у Г. взрослых, что имеет существенное физиологическое значение и обеспечивает большую устойчивость организма плода к недостатку O 2 . Определение количества Г. в крови имеет важное значение для характеристики дыхательной функции крови в нормальных условиях и при самых различных заболеваниях, особенно при болезнях крови. Количество Г. определяют специальными приборами - гемометрами.

При некоторых заболеваниях, а также при врождённых аномалиях крови (см. Гемоглобинопатии ) в эритроцитах появляются аномальные (патологические) Г., отличающиеся от нормальных замещением аминокислотного остатка в (- или b -цепях. Выделено более 50 разновидностей аномальных Г. Так, при серповидноклеточной анемии обнаружен Г., в b -цепях которого глутаминовая кислота, стоящая на 6-м месте от N-koнца, замещена валином. Аномалии эритроцитов, связанные с содержанием гемоглобина F или Н, лежат в основе талассемии , метгемоглобинемии . Дыхательная функция некоторых аномальных Г. резко нарушена, что обусловливает различные патологические состояния (анемии и др.). Свойства Г. могут меняться при отравлении организма, например угарным газом, вызывающим образование карбоксигемоглобина , или ядами, переводящими Fe 2+ гема в Fe 3+ с образованием метгемоглобина. Эти производные Г. не способны переносить кислород. Г. различных животных обладают видовой специфичностью, обусловленной своеобразием строения белковой части молекулы. Г., освобождающийся при разрушении эритроцитов, - источник образования жёлчных пигментов .

В мышечной ткани содержится мышечный Г. - миоглобин , по молярной массе, составу и свойствам близкий к субъединицам Г. (мономерам). Аналоги Г. обнаружены у некоторых растений (например, леггемоглобин содержится в клубеньках бобовых).

Лит.: Коржуев П. А., Гемоглобин, М., 1964; Гауровиц Ф., Химия и функции белков, пер. с англ., 2 изд., М., 1965, с. 303-23; Ингрэм В., Биосинтез макромолекул, пер. с англ., М., 1966, с. 188-97; Рапопорт С. М., Медицинская биохимия, пер. с нем., М., 1966; Перутц М., Молекула гемоглобина, в сборнике: Молекулы и клетки, М., 1966; Цукеркандль Э.; Эволюция гемоглобина, там же; Fanelli A. R., AntoniniE., Caputo A., Hemoglobin and myoglobin, «Advances in Protein Chemistry», 1964, v. 19, p. 73-222; Antonini Е., Brunori M., Hemoglobin, «Annual Review of Biochemistry», 1970, v. 39, p. 977-1042.

Г. В. Андреенко, С. Е. Северин.

Рассчитайте массу одной молекулы гемоглобина: в граммах и в атомных единицах массы.

Рассчитайте массу одной молекулы гемоглобина (молекулярная формула С 2954 Н 4516 N 780 O 806 S 12 Fe 4):

а) в граммах; б) в атомных единицах массы.

Запишем краткое условие задачи и дополнительные данные, необходимые для ее решения.

а) Для расчета массы молекулы гемоглобина необходимо знать его молярную массу:

М (гемоглобина) = 2954·12 + 4516·1 + 780·14 + + 806·16 + 12·32 + 4·56 =(г/моль )

Дальнейшие рассуждения можно вести двумя способами.

1 способ: по количеству вещества.

Количество вещества – удобная универсальная величина, позволяющая связать между собой число атомов или молекул, массу и объем вещества.

где m – масса, M – молярная масса, N – число атомов или молекул, N A = 6,02·10 23 моль –1 – постоянная Авогадро.

Объединив эти формулы можно выразить массу через число молекул:

Подставляя в полученную формулу N = 1, M =г/моль , N A = 6,02·10 23 моль –1 , находим

2 способ: с помощью пропорции.

Масса 6,02·10 23 молекул гемоглобина составляетг ;

а масса 1 молекулы гемоглобина составляет m г .

б) Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на 1 а. е. м.

Относительная молекулярная масса численно равна молярной массе.

Ответ: масса одной молекулы гемоглобина составляет:

а) 1,07·10 –19 г ; б)а. е. м.

Проект от студентов для студентов! Упрощаем прохождение универа на 50%. Экономим время на учебу на 40%. Увеличиваем радость на 200%!

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Гемоглобин молекулярный вес

Железо функционирует как основной переносчик электронов в биологических реакциях окисления - восстановления . Ионы железа, и Fe +, и Fe +, присутствуют в человеческом организме и, действуя как переносчики электронов, постоянно переходят из одного состояния окисления в другое. Это можно проиллюстрировать на примере цитохромов. Ионы железа также служат для транспорта и хранения молекулярного кислорода - функция, необходимая для жизнедеятельности всех позвоночных животных. В этой системе работает только Ре(П) . Чтобы удовлетворить потребности метаболических процессов в кислороде, большинство животных имеет жидкость, циркулирующую по телу эта жидкость и переносит кислород, поглощая его из внешнего источника, в митохондрии тканей. Здесь он необходим для дыхательной цепи, чтобы обеспечивать окислительное фосфорилирование и производство АТР. Одиако растворимость кислорода в воде слишком низка для поддержания дыхания у живых существ. Поэтому в состав крови обычно входят белки, которые обратимо связывают кислород. Эти белковые молекулы способствуют проникновению кислорода в мышцы (ткани), а также могут служить хранилищем кислорода. 

С другой стороны, считалось, что молекулярный вес ВТМ составляет около 40 миллионов, и поначалу казалось, что понять устройство ВТМ будет неизмеримо труднее, чем строение гораздо меньших молекул миоглобина и гемоглобина, над которыми Джон Кендрью и Макс Перутц бились много лет, так и не получив никаких интересных для биолога результатов. 

Гемоглобин

Гемоглобин (Hb) (от гемо. и лат. globus - шар), красный железосодержащий пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных

Спектры поглощения гемоглобина и его соединений: 1 - гемоглобин; 2 - оксигемоглобин; 3 - карбоксигемоглобин; 4 - метгемоглобин: B, C, D, E, F, G - основные фраунгоферовы линии солнечного спектра, цифрами обозначены длины волн.

Кривая диссоциации оксигемоглобина человека.

Гемоглобин

В зависимости от формы белковой молекулы различают фибриллярные и глобулярные белки, особую группу составляют сложные белки, в состав которых помимо аминокислот входят углеводы, нуклеиновые кислоты и тд. глобина и железопорфирина - гема. У высших животных и человека Г. состоит из 4 субъединиц-мономеров с молярной массой около 17000; два мономера содержат по 141 остатку аминокислот (?-цепи), два других - по 146 остатков (?-цепи).

Пространственные структуры этих полипептидов во многом аналогичны. Они образуют характерные «гидрофобные карманы», в которых размещены молекулы гема (по одной на каждую субъединицу). Из 6 координационных связей атома железа, входящего в состав гема, 4 направлены на азот пиррольных колец; 5-я соединена с азотом имидазольного кольца гистидина, принадлежащего полипептидам и стоящего на 87-м месте в?-цепи и на 92-м месте в?-цепи; 6-я связь направлена на молекулу воды или другие группы (лиганды) и в том числе на кислород. Субъединицы рыхло связаны между собой водородными, солевыми и другими нековалентными связями и легко диссоциируют под влиянием амидов, повышенной концентрации солей с образованием главным образом симметричных димеров (??) и частично?- и?-мономеров. Пространственную структуру молекулы гемоглобина изучил методом рентгеноструктурного анализа в 1959 году английский биохимик Макс Фердинандом Перуц (Perutz).

Последовательность расположения аминокислот в?- и?-цепях гемоглобина ряда высших животных и человека полностью выяснена. В собранной в тетрамер молекуле Г. все 4 остатка гема расположены на поверхности и легко доступны реакции с O 2 . Присоединение O 2 обеспечивается содержанием в геме атома Fe 2+ . Эта реакция обратима и зависит от парциального давления (напряжения) O 2 . В капиллярах Капилляры - мельчайшие сосуды, пронизывающие органы и ткани. Соединяют артериолы с венулами (самыми мелкими венами) и замыкают круг кровообращения; через их стенки происходит обмен веществ между кровью и тканями (кровеносные капилляры). Лимфатические капилляры образуют лимфатические сосуды, способствуют оттоку из тканей жидкости, удалению из организма инородных частиц и болезнетворных бактерий. лёгких, где напряжение O 2 около 100 мм рт. ст., Г. соединяется с O 2 (процесс оксигенации Оксигенация - насыщение кислородом.), превращаясь в оксигенированный Г. - оксигемоглобин. В капиллярах тканей, где напряжение O 2 значительно ниже (составляет около 40 мм рт. ст.), происходит диссоциация оксигемоглобина на гемоглобин и кислород O 2 ; последний поступает в клетки органов и тканей, где парциальное давление O 2 ещё ниже (5-20 мм рт. cт.); в глубине клеток оно падает практически до нуля. Присоединение O 2 к Г. и диссоциация оксигемоглобина на Г. и O 2 сопровождаются конформационными (пространственными) изменениями молекулы Г., а также его обратимым распадом на димеры и мономеры с последующей агрегацией в тетрамеры.

Изменяются при реакции с кислородом O 2 и другие свойства гемоглобина: оксигенированный Г. - в 70 раз более сильная кислота, чем Г. Это играет большую роль в связывании в тканях и отдаче в лёгких CO 2 . Характерны полосы поглощения в видимой части спектра: у геоглобина - один максимум (при 554 ммк), у оксигенированного Г. - два максимума при 578 и 540 ммк. Г. способен непосредственно присоединять углекислый газ (диоксид углерода) CO 2 (в результате реакции CO 2 с NH2-rpyппами глобина); при этом образуется карбгемоглобин - соединение неустойчивое, легко распадающееся в капиллярах лёгких на Г. и CO 2 .

Рис. 1. Спектры поглощения гемоглобина и его соединений: 1 - гемоглобин; 2 - оксигемоглобин; 3 - карбоксигемоглобин; 4 - метгемоглобин: B, C, D, E, F, G - основные фраунгоферовы линии солнечного спектра, цифрами обозначены длины волн.

Количество гемоглобина в крови человека - в среднемг% (или 78% - 96% по Сали); у женщин Г. несколько меньше, чем у мужчин. Свойства Г. меняются в онтогенезе. Поэтому различают Г. эмбриональный, Г. - плода (foetus) - HbF, Г. взрослых (adult) - HbA. Сродство к кислороду у Г. плода выше, чем у Г. взрослых, что имеет существенное физиологическое Физиологический, физиологическое состояние - т.е. такое, при котором не наблюдается отклонений от нормальной работы систем и органов. значение и обеспечивает большую устойчивость организма плода к недостатку O 2 . Определение количества Г. в крови имеет важное значение для характеристики дыхательной функции крови в нормальных условиях и при самых различных заболеваниях, особенно при болезнях крови. Количество Г. определяют специальными приборами - гемометрами.

При некоторых заболеваниях, а также при врождённых аномалиях Аномалия - структурные или функциональные отклонения организма, обусловленные нарушениями эмбрионального развития. Резко выраженные аномалии называют пороками развития, уродствами. крови в эритроцитах появляются аномальные (патологические) Г., отличающиеся от нормальных замещением аминокислотного остатка в (- или?-цепях. Выделено более 50 разновидностей аномальных Г. Так, при серповидноклеточной анемии обнаружен Г., в?-цепях которого глутаминовая кислота, стоящая на 6-м месте от N-koнца, замещена валином. Аномалии эритроцитов, связанные с содержанием гемоглобина F или Н, лежат в основе талассемии Талассемия (от греч. th?lassa - море и h?ima - кровь) - средиземноморская болезнь, наследственная гемолитическая анемия, выявленная впервые (1925) у жителей средиземноморских районов. Обусловлена нарушениями в синтезе гемоглобина. , метгемоглобинемии. Дыхательная функция некоторых аномальных Г. резко нарушена, что обусловливает различные патологические состояния (анемии и др.). Свойства гемоглобина могут меняться при отравлении организма, например угарным газом, вызывающим образование карбоксигемоглобина, или ядами, переводящими Fe 2+ гема в Fe 3+ с образованием метгемоглобина. Эти производные Г. не способны переносить кислород. Г. различных животных обладают видовой специфичностью, обусловленной своеобразием строения белковой части молекулы. Г., освобождающийся при разрушении эритроцитов, - источник образования жёлчных пигментов.

В мышечной ткани содержится мышечный гемоглобин - миоглобин Миоглобин - глобулярный белок, запасающий в мышцах кислород. , по молярной массе, составу и свойствам близкий к субъединицам Г. (мономерам). Аналоги Г. обнаружены у некоторых растений (например, леггемоглобин содержится в клубеньках бобовых).

Рис. 2. Кривая диссоциации оксигемоглобина человека.

Подробнее про гемоглобин можно изучить в литературе: Коржуев П. А., Гемоглобин, М., 1964; Гауровиц Ф., Химия и функции белков, пер. с англ., 2 изд., М., 1965, с. 303 - 23; Ингрэм В., Биосинтез макромолекул, пер. с англ., М., 1966, с. 188 - 97; Рапопорт С. М., Медицинская биохимия, пер. с нем., М., 1966; Перутц М., Молекула гемоглобина, в сборнике: Молекулы и клетки, М., 1966; Цукеркандль Э.; Эволюция Эволюция (в биологии) - необратимое историческое развитие живой природы. Определяется изменчивостью, наследственностью и естественным отбором организмов. Сопровождается приспособлением их к условиям существования, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом. гемоглобина, там же; Fanelli A. R., AntoniniE., Caputo A., Hemoglobin and myoglobin, «Advances in Protein Chemistry», 1964, v. 19, p. 73 - 222; Antonini Е., Brunori M., Hemoglobin, «Annual Review of Biochemistry», 1970, v. 39, p. 977 - 1042. (Г. В. Андреенко, С. Е. Северин)

Найти ещё что-нибудь интересное:

• Перед применением информации проконсультируйтесь с врачом ! Марк Твен: Будьте осторожны при чтении книг о здоровье . Вы можете умереть от опечатки.

Комментарии к статье

Чтобы улучшить состав крови и поднять гемоглобин приготовьте такую кашу.

Перемешайте 1 стакан гречки и 1 стакан кефира и настаивайте 12 часов. Мёд добавьте по вкусу.

Ешьте такую кашу на завтрак или вечером. По сравнению с другими крупами гречка содержит мало углеводов, поэтому она очень полезна людям с избыточным весом и диабетикам.

Для повышения гемоглобина: натереть на крупной терке сырую морковь и свеклу по 300 г, добавить 300 г меда. Размешать и поставить в холодильник.

Принимать по 1 ст.л. 1 раз в день, утром натощак за 30 мин. до еды.

Через неделю гемоглобин повысится до нормы (может, и в два раза!).

Как поднять гемоглобин без мяса

Уровень гемоглобина можно поднять и с помощью следующих продуктов:

отруби, пшеничная каша, абрикосы, курага, горький шоколад, зеленые яблоки, зерновой хлеб,красный виноград, свекла, бобовые, миндаль, гранаты, сливовый сок, сливы, изюм, горох, томатный сок, брюссельская капуста, капуста брокколи, арахисовое масло, овсянка, ананасы (свежие и консервированные).

Все эти продукты богаты железом, которое повышает гемоглобин. И многие из перечисленных продуктов по содержанию железа сопоставимы с мясом.

Специальные рецепты для повышения гемоглобина

Из нижеследующих рецептов выберите тот, который вам наиболее подходит, и старайтесь употреблять его на постоянной основе, в качестве «витаминной подкормки» для организма.

1) Стакан грецких орехов и стакан сырой гречневой крупы перемолоть, добавить стакан меда, все перемешать, каждый день есть по столовой ложке.

2) Грецкие орехи, курага, мед, изюм – все в пропорции 1:1 – перемолоть и тщательно перемешать, есть по 1-3 столовые ложки в день (один из лучших рецептов не только для поднятия гемоглобина, но и для обеспечения организма необходимыми витаминами).

3) По 1 стакану чернослива, кураги, грецких орехов, изюма перемолоть, добавить мед, добавить 1-2 лимона со шкуркой (вместо лимона можно добавить сок алоэ), есть по 1-3 столовые ложки в день.

4) 100 мл свежевыжатого свекольного сока, 100 мл морковного, перемешать и пить (поднимает гемоглобин буквально за 2 дня).

5) 1/2 стакана яблочного сока, 1/4 стакана свекольного сока и 1/4 стакана морковного сока, перемешать и пить 1-2 раза в день.

6) 1/2 стакана свежевыжатого яблочного сока, 1/2 стакана клюквенного домашнего морса, 1 столовая ложка свежевыжатого свекольного сока, перемешать и пить.

7) Сырую гречневую крупу 1/2 стакана, промыть, залить 1 стаканом кефира и оставить на ночь, на утро каша готова, можно есть.

8) 1/2 стакана сухого красного вина хорошего качества, выпаренного на водяной бане в течение 5-7 минут; 1/4 стакана отварной крапивы, 1 столовая ложка топленого масла, пить теплым.

Молярная масса гемоглобина

ГЕМОГЛОБИН, Hb (haemoglobinum ; греч. haima кровь + лат. globus шарик),- гемопротеид, сложный белок, относящийся к гемсодержащим хромопротеидам; осуществляет перенос кислорода от легких к тканям и участвует в переносе углекислого газа от тканей в органы дыхания. Г. содержится в эритроцитах всех позвоночных и некоторых беспозвоночных животных (черви, моллюски, членистоногие, иглокожие), а также в корневых клубеньках некоторых бобовых растений. Мол. вес (масса) Г. эритроцитов человека равен; в одном эритроците находится ок. 400 млн. молекул Г. В воде Г. хорошо растворим, нерастворим в спирте, хлороформе, эфире, хорошо кристаллизуется (форма кристаллов Г. различных животных неодинакова).

В состав Г. входит простой белок- глобин и железосодержащая простетическая (небелковая) группа - гем (96 и 4% от массы молекулы соответственно). При pH ниже 2,0 происходит расщепление молекулы Г. на гем и глобин.

Гем (C 34 H 32 O 4 N 4) представляет собой железопротопорфирин- комплексное соединение протопорфирина IX с двухвалентным железом. Железо находится в центре протопорфиринового ядра и связано с четырьмя атомами азота пиррольных ядер (рис. 1): две связи координационные и две связи с замещением водорода.

Поскольку координационное число железа равно 6, две валентности остаются неиспользованными, одна из них реализуется при связывании гема с глобином, а ко второй присоединяется кислород или другие лиганды - CO, F + , азиды, вода (рис. 2) и т. д.

Комплекс протопорфина IX с Fe 3+ называют гематином. Солянокислая соль гематина (хлоргемин, гемин) легко выделяется в. кристаллическом виде (так наз. кристаллы Тейхманна). Гем обладает способностью образовывать комплексные соединения с азотистыми соединениями (аммиаком, пиридином, гидразином, аминами, аминокислотами, белками и т. д.), превращаясь при этом в гемохромогены (см.). Поскольку у всех видов животных гем одинаков, то различия в свойствах гемоглобинов обусловлены особенностями строения белковой части молекулы Г. - глобина.

Глобин

Глобин - белок типа альбуминов, содержит в своей молекуле четыре полипептидные цепи: две альфа-цепи (в каждую из которых входит по 141 аминокислотному остатку) и две бета-цепи, содержащие по 146 остатков аминокислот. Т. о., белковый компонент молекулы Г. построен из 574 остатков различных аминокислот. Первичная структура, т. е. генетически обусловленная последовательность расположения аминокислот в полипептидных цепях глобина человека и ряда животных, полностью изучена. Отличительной особенностью глобина человека является отсутствие в его составе аминокислот изо лейцина и цистина. N-концевыми остатками в альфа- и бета-цепях являются остатки валина. C-концевые остатки альфа-цепей представлены остатками аргинина, а бета-цепей - гистидина. Предпоследнее положение в каждой из цепей занимают остатки тирозина.

Рентгеноструктурный анализ кристаллов Г. позволил выявить основные особенности пространственной структуры его молекулы [Перутц (М. Perutz)]. Оказалось, что альфа- и бета-цепи содержат спиральные сегменты различной длины, которые построены по принципу альфа-спиралей (вторичная структура); альфа-цепь имеет 7, а бета-цепь - 8 спиральных сегментов, соединенных неспиральными участками. Спиральные сегменты, начиная с N-конца, обозначаются буквами латинского алфавита (А, В, С, D, E, F, G, Н), а неспиральные участки или углы поворота спиралей имеют соответствующее обозначение (АВ, ВС, CD, DE и т. д.). Неспиральные участки на аминном (N) или карбоксильном (С) конце цепи глобина обозначают соответственно NA или НС. Аминокислотные остатки нумеруются в каждом сегменте и, кроме того, в скобках дается нумерация данного остатка от N-конца цепи.

Спиральные и неспиральные участки определенным образом уложены в пространстве, что определяет третичную структуру цепей глобина. Последняя почти идентична у альфа- и бета-цепей Г., несмотря на значительные различия в их первичной структуре. Это обусловлено специфическим расположением полярных и гидрофобных групп аминокислот, приводящим к скоплению неполярных групп во внутренней части глобулы с образованием гидрофобного ядра. Полярные группы белка обращены к водной среде, находясь с ней в контакте. Внутри каждой цепи глобина недалеко от поверхности находится гидрофобная впадина («гемовый карман»), в к-рой располагается гем, ориентируясь так, что его неполярные заместители направлены во внутрь молекулы, входя в состав гидрофобного ядра. В результате возникает ок. 60 неполярных контактов между гемом и глобином и один-два полярных (ионных) контакта гема с альфа- и бета-цепями, в которых участвуют остатки пропионовой к-ты гема, выходящие наружу из гидрофобного «кармана». Расположение гема в гидрофобной впадине глобина обеспечивает возможность обратимого присоединения кислорода к Fe 2+ гема без окисления последнего до Fe 3+ и характерно для гемоглобинов различных видов животных. Подтверждением этого является крайняя чувствительность Г. к любым изменениям неполярных контактов вблизи гема. Так, замена гема в Г. на гематопорфирин приводит к резкому нарушению свойств Г.

Некоторые аминокислотные остатки, окружающие гем в гидрофобной впадине, относятся к числу инвариантных аминокислот, т. е. аминокислот, одинаковых для различных видов животных и существенных для функции Г. Среди инвариантных аминокислот большое значение отводится трем: остаткам гистидина, так наз. проксимальным гистидинам (87-я позиция в а- и 92-я позиция в P-цепях), дистальным гистидинам (58-я позиция в а- и 63-я позиция в (5-цепях), a также остатку валина Е-11 (62-я позиция в альфа-цепи и 67-я позиция в бета-цепи).

Связь между так наз. проксимальным гистидином и железом гема является единственной хим. связью между ними (реализуется пятая координационная связь атома Fe 2+ гема) и непосредственно влияет на присоединение кислорода к гему. «Дистальный» гистидин непосредственно не связан с гемом и участия в фиксировании кислорода не принимает. Его значение состоит в стабилизации атома Fe 2+ против необратимого окисления (по-видимому, за счет образования водородной связи между кислородом и азотом). Остаток валина (Е-11) является своего рода регулятором скорости присоединения кислорода к гемам: в бета-цепях он стерически расположен так, что занимает то место, куда должен присоединиться кислород, вследствие чего оксигенация начинается с фльфа-цепей.

Белковая часть и простетическая группа молекулы Г. оказывают друг на друга сильное влияние. Глобин изменяет многие свойства гема, придавая ему способность к связыванию кислорода. Гем обеспечивает устойчивость глобина к действию к-т, нагреванию, расщеплению ферментами и обусловливает особенности кристаллизационных свойств Г.

Полипептидные цепи с присоединенными к ним молекулами гема образуют четыре основные части - субъединицы молекулы Г. Характер соединения (укладки) их между собой ц расположение в пространстве определяют особенности четвертичной структуры Г.: а- и P-цепи располагаются по углам тетраэдра вокруг оси симметрии, причем альфа-цепи лежат поверх p-цепей и как бы втискиваются между ними, а все четыре гема далеко удалены друг от друга (рис. 3). В целом образуется тетрамерная сфероидная частица с размерами 6,4 X 5,5 х 5,0 нм. Четвертичная структура стабилизирована солевыми связями между α-α- и β-β-цепями и двумя видами контактов между α и β-цепями (α1-β1 и α2-β2). Контакты α1-β1 наиболее обширны, в них участвуют 34 аминокислотных остатка, большинство взаимодействий неполярно. Контакт α1-β2 включает 19 аминокислотных остатков, большинство связей также неполярно, за исключением нескольких водородных связей. Все остатки, находящиеся в этом контакте, одинаковы у всех изученных видов животных, в то время как 1/3 остатков в α1-β1-контактах варьирует.

Г. человека гетерогенен, что обусловлено различием полипептидных цепей, входящих в его состав. Так, Г. взрослого человека, составляющий 95-98% Г. крови (HbA), содержит две α- и две β-цепи; малая фракция Г. (HbA2), достигающая максимального содержания 2,0-2,5%, содержит две α- и две σ-цепи; гемоглобин плода (HbF), или фетальный гемоглобин, составляющий в крови взрослого человека 0,1-2% , состоит из двух α- и двух γ-цепей.

Фетальный Г. заменяется на HbA в первые месяцы после рождения. Он характеризуется значительной устойчивостью к тепловой денатурации, на чем основаны методы определения его содержания в крови.

В зависимости от состава полипептидных цепей перечисленные типы Г. обозначаются следующим образом: HbA - как Hbα2β2, HbA2 - как Hbα2σ2, a HbF - как Hbα2γ. При врожденных аномалиях и заболеваниях кроветворного аппарата появляются аномальные типы Г., напр, при серповидноклеточной анемии (см.), талассемии (см.), врожденной метгемоглобинемии неэнзиматического происхождения (см. Метгемоглобинемия) и др. Наиболее часто встречается замещение единственной аминокислоты в одной паре полипептидных цепей.

В зависимости от величины валентности атома железа гема и типа лиганда в молекуле Г. последний может находиться в нескольких формах. Восстановленный Г. (дезокси-Hb) имеет Fe 2+ со свободной шестой валентностью, при присоединении к нему O 2 образуется оксигенированная форма Г. (HbO 2). При действии на HbO 2 ряда окислителей (феррицианид калия, нитриты, хиноны и др.) происходит окисление Fe 2+ до Fe 3+ с образованием метгемоглобин, неспособного к переносу O 2 . В зависимости от величины pH среды различают кислую и щелочную форму метгемоглобина, содержащих в качестве шестого лиганда H 2 O или OH-группу. В крови здоровых людей концентрация метгемоглобина составляет 0,83+0,42% .

Метгемоглобин обладает способностью прочно связывать фтористый водород, синильную к-ту и другие вещества. Этим его свойством пользуются в мед. практике для спасения людей, отравленных синильной к-той. Различные производные Г. различаются по спектрам поглощения (табл.).

Длина волны (при максимуме поглощений), нм

Миллиэквивалентный коэффициент светопоглощения, E

Метгемоглобин (мет-Hb; pH 7,0-7,4)

Функциональные свойства гемоглобина. Основная биол, роль Г.- участие в газообмене между организмом и внешней средой. Г. обеспечивает перенос кровью кислорода от легких к тканям и транспорт углекислоты от тканей к легким (см. Газообмен). Не менее важны и буферные свойства Г., образующего мощные гемоглобинную и оксигемоглобинную буферные системы крови, способствующие, т. о., поддержанию кислотно-щелочного равновесия в организме (см. Буферные системы, Кислотно-щелочное равновесие).

Кислородная емкость HbO 2 составляет 1,39 мл O 2 на 1 г HbO 2 . Способность Г. связывать и отдавать кислород отражается его кислородно-диссоциационной кривой (КДК), характеризующей процент насыщения Г. кислородом в зависимости от парциального давления O 2 (pO 2).

Тетрамерные молекулы Г. имеют S-образную форму КДК, что свидетельствует о том, что Г. обеспечивает оптимальное связывание кислорода при относительно низком его парциальном давлении в легких и отдачу - при сравнительно высоком парциальном давлении кислорода в тканях (рис. 4). Максимальная отдача кислорода тканям сочетается с сохранением высокого парциального давления его в крови, что обеспечивает проникновение кислорода в глубь тканей. Величина парциального давления кислорода в мм рт. ст., при к-рой 50% Г. оксигенировано, является мерой сродства Г. к кислороду и обозначается Р50.

Присоединение кислорода к четырем гемам Г. происходит последовательно. S-образный характер КДК Г. свидетельствует о том, что первая молекула кислорода соединяется с Г. очень медленно, т. е. ее сродство к Г. невелико, поскольку требуется разорвать солевые контакты в молекуле дезоксигемоглобина. Однако присоединение первой молекулы кислорода увеличивает сродство к нему оставшихся трех гемов, и дальнейшая оксигенация Г. происходит значительно быстрее (оксигенация четвертого гема происходит в 500 раз быстрее, чем первого). Следовательно, налицо кооперативное взаимодействие между центрами, связывающими кислород. Закономерности реакции Г. с окисью углерода (СО) те же, что и для кислорода, но сродство Г. к СО почти в 300 раз выше, чем к O 2 , что обусловливает высокую ядовитость угарного газа. Так, при концентрации СО в воздухе, равной 0,1%, больше половины Г. крови оказывается связанным не с кислородом, а с угарным газом. При этом происходит образование карбоксигемоглобина, неспособного к переносу кислорода.

Регуляторы процесса оксигенации гемоглобина. Большое влияние на процессы оксигенации и дезоксигенации оказывают водородные ионы, органические фосфаты, неорганические соли, температура, углекислота и некоторые другие вещества, контролирующие величину сродства Г. к кислороду в соответствии с физиол. запросами организма. Зависимость сродства Г. к кислороду от величины pH среды носит название эффекта Бора (см. Вериго эффект). Различают «кислый» (рН<6) и «щелочной» эффект Бора (pH>6). Наибольшее физиол. значение имеет «щелочной» эффект Бора. Его молекулярный механизм обусловлен наличием в молекуле Г. ряда положительно заряженных функциональных групп, константы диссоциации которых значительно выше в дезоксигемоглобине за счет образования солевых мостиков между отрицательно заряженными группами соседних белковых цепей внутри молекулы Г. В процессе оксигенации вследствие происходящих конформационных изменений молекулы Г. солевые мостики разрушаются, изменяется pH отрицательно заряженных групп и протоны выделяются в р-р. Следовательно, оксигенация приводит к отщеплению протона (H +) от молекулы Г. и, наоборот, изменение величины pH, т. е. косвенно концентрации ионов H + , среды влияет на присоединение к Г. кислорода. Т. о., H + становится лигандом, связывающимся преимущественно с дезоксигемоглобином и тем самым уменьшающим его сродство к кислороду, т. е. изменение величины pH в кислую сторону вызывает сдвиг КДК вправо. Процесс оксигенации является эндотермическим, и повышение температуры способствует отщеплению кислорода от молекулы Г. Следовательно, усиление деятельности органов и повышение температуры крови вызовет сдвиг КДК вправо, и отдача кислорода тканям увеличится.

Своеобразную регуляцию процесса оксигенации осуществляют органические фосфаты, локализующиеся в эритроцитах. В частности, 2,3-дифосфоглицерат (ДФГ) значительно уменьшает сродство Г. к кислороду, способствуя отщеплению O 2 от оксигемоглобина. Влияние ДФГ на Г. возрастает при уменьшении значения pH (в пределах физиол, области), поэтому его влияние на КДК Г. проявляется в большей степени при низких величинах pH. ДФГ связывается преимущественно с дезоксигемоглобином в молярных соотношениях 1:1, входя во внутреннюю впадину его молекулы и образуя 4 солевых мостика с двумя альфа-NH 2 -группами остатков валина бета-цепей и, по-видимому, с двумя имидазольными группами гистидинов Н-21 (143) бета-цепей. Влияние ДФГ уменьшается с увеличением температуры, т. е. процесс связывания ДФГ с молекулой Г. является экзотермическим. Это приводит к тому, что в присутствии ДФГ в значительной мере исчезает зависимость процесса оксигенации от температуры. Следовательно, нормальное освобождение кислорода кровью делается возможным в широком интервале температур. Аналогичный эффект, хотя и в меньшей степени, оказывают АТФ, пиридоксальфосфата другие органические фосфаты. Т. о., концентрация органических фосфатов в эритроцитах оказывает значительное действие на дыхательную функцию Г., быстро приспосабливая ее к различным физиол, и патол, условиям, связанным с нарушением оксигенации * (изменение содержания кислорода в атмосфере, кровопотеря, регуляция транспорта кислорода от матери к плоду через плаценту и т. п.). Так, при анемии и гипоксии в эритроцитах увеличивается содержание ДФГ, что сдвигает КДК вправо и вызывает большую отдачу кислорода тканям. Многие нейтральные соли (ацетаты, фосфаты, хлориды калия и натрия) также уменьшают сродство Г. к кислороду. Этот эффект зависит от природы вещества и сходен с эффектом органических фосфатов. В присутствии высокой концентрации соли сродство Г. к кислороду достигает минимума - в одинаковой степени для различных солей и ДФГ, т. е. и соли, и ДФГ конкурируют друг с другом за одни и те же центры связывания на молекуле Г. Так, напр., влияние ДФГ на сродство Г. к кислороду исчезает в присутствии 0,5 М хлорида натрия.

Еще в 1904 г. Бор (Ch. Bohr) с сотр. показал уменьшение сродства Г. к кислороду при увеличении парциального давления углекислого газа в крови.

Увеличение содержания углекислого газа приводит в первую очередь к изменению pH среды, однако значение Р50 уменьшается в большей степени, чем это следовало бы ожидать при таком уменьшении зна

чения pH. Это обусловлено специфическим взаимоотношением углекислого газа с незаряженными альфа-NH2-группами альфа-цепей, а возможно, и бета-цепей Г. с образованием карбаматов (карбгемоглобина) по следующей схеме:

Дезоксигемоглобин связывает большее количество углекислого газа, чем HbO 2 . В эритроците присутствие ДФГ конкурентно ингибирует образование карбаматов. С помощью карбаматного механизма из организма здоровых людей в покое выводится до 15% углекислого газа. Более 70% буферной емкости крови обеспечивается находящимся в ней Г., что приводит и к значительному косвенному участию Г. в переносе углекислого газа. При протекании крови через ткани HbO 2 переходит в дезоксигемоглобин, связывая при этом ионы H+ и переводя тем самым H 2 CO 3 в HCO 3 - . Т. о., при прямом и косвенном участии Г. связывается более 90% углекислоты, поступающей из тканей в кровь, и переносится в легкие.

Существенно, что все указанные регуляторы сдвига КДК (H + , ДФГ, CO 2) являются взаимосвязанными между собой, что имеет большое значение при ряде возникающих патол, состояний. Так, увеличение концентрации ДФГ в эритроцитах является результатом сложных изменений в их метаболизме, в к-ром увеличение значения pH является основным условием. При ацидозе и алкалозе также вследствие взаимосвязи между H + и ДФГ происходит выравнивание величины P 50 .

Метаболизм гемоглобина

Биосинтез Г. происходит в молодых формах эритроцитов (эритробластах, нормобластах, ретикулоцитах), куда проникают атомы железа, включаемые в состав Г. В синтезе порфиринового кольца принимают участие глицин и янтарная к-та с образованием δ-аминолевулиновой к-ты. Две молекулы последней превращаются в пиррольное производное - предшественник порфирина. Глобин образуется из аминокислот, т. е. обычным путем синтеза белка. Распад Г. начинается в эритроцитах, заканчивающих свой жизненный цикл. Гем окисляется по альфа-метиновому мостику с разрывом связи между соответствующими кольцами пиррола.

Полученное производное Г. называют вердоглобином (пигмент зеленого цвета). Он очень неустойчив и легко распадается на ион железа (Fe 3+), денатурированный глобин и биливердин.

Большое значение в катаболизме Г. отводят гаптоглобин-гемоглобиновому комплексу (Hp-Hb). При выходе из эритроцита в кровяное русло Г. необратимо связывается с гаптоглобином (см.) в Hp-Hb комплекс. После истощения всего количества Hp в плазме Г. абсорбируется проксимальными канальцами почек. Основная масса глобина распадается в почках в течение 1 часа.

Катаболизм гема в Hp-Hb комплексе осуществляется ретикулоэндотелиальными клетками печени, костного мозга и селезенки с образованием желчных пигментов (см.). Отщепляющееся при этом железо очень быстро поступает в метаболический фонд и используется в синтезе новых молекул Г.

Методы определения концентрации гемоглобина. В клин, практике Г. определяют обычно колориметрическим методом с помощью гемометра Сали, основанном на измерении количества гемина, образующегося из Г. (см. Гемоглобинометрия). Однако в зависимости от содержания в крови билирубина и метгемоглобина, а также при некоторых патол, состояниях ошибка метода достигает +30%. Более точными являются спектрофотометрические методы исследования (см. Спектрофотометрия).

Для определения общего гемоглобина в крови используют цианметгемоглобиновый метод, основанный на превращении всех производных Г. (дезокси-Hb, HbO 2 , HbCO, мет-Hb и др.) в циан-мет-Hb и измерении величины оптической плотности р-ра при 540 нм. Для той же цели используют пиридин-гемохромогенный метод. Концентрацию HbO 2 обычно определяют по поглощению света при 542 нм или газометрическим методом (по количеству связанного кислорода).

Гемоглобин в клинической практике

Определение количественного содержания и качественного состава Г. используется в комплексе с другими гематол. показателями (показатель гематокрита, числа эритроцитов, их морфология и др.) для диагностики ряда патол, состояний красной крови (анемии, эритремии и вторичные эритроцитозы, оценка степени кровопотери, сгущения крови при дегидратации организма и ожогах и др.), для оценки эффективности гемо-трансфузий в процессе терапии и т. д.

В норме содержание Г. в крови составляет в среднем для мужчин 14,5 + 0,06 г% (колебания 13,0-16,0 г%) и для женщин 12,9 + 0,07 г% (12,0-14,0 г%), по данным Л. Э. Ярустовской и соавт. (1969); колебания зависят от возрастных и конституциональных особенностей организма, физ. активности, характера питания, климата, парциального давления кислорода в окружающем воздухе. Концентрация Г. в крови является относительной величиной, зависящей не только от абсолютного количества общего Г. в крови, но и от объема плазмы. Увеличение объема плазмы при неизменном количестве Г. в крови может давать при определении Г. заниженные цифры и имитировать анемию.

Для более полной оценки содержания Г. применяют также косвенные показатели: определение цветного показателя, среднего содержания Г. в одном эритроците, среднеклеточной концентрации Г. по отношению к показателю гематокрита и т. д.

Встречающееся при тяжелых формах анемии снижение концентрации Г. в крови до определенной критической величины - 2-3 г% и ниже (гемоглобинопения, олигохромемия) - обычно ведет к смерти, однако при некоторых видах хрон, анемий отдельные больные вследствие развития компенсаторных механизмов адаптируются и к такой концентрации.

При патол, состояниях содержание Г. и количество эритроцитов не всегда изменяются параллельно, что находит отражение в классификации анемий (различают нормо-, гипо- и гиперхромные формы анемии); эритремия и вторичные эритроцитозы характеризуются повышенной концентрацией Г. (гиперхромемией) и увеличением количества эритроцитов одновременно.

Практически весь Г. крови находится внутри эритроцитов; часть его находится в плазме в виде комплекса Hp-Hb. Свободный Г. плазмы составляет в норме 0,02-2,5 мг% (по Г. В. Дервизу и Н. К. Бялко). Содержание свободного Г. в плазме повышается при некоторых гемолитических анемиях, протекающих преимущественно с внутрисосудистым гемолизом (см. Гемоглобинемия).

В связи с наличием нескольких нормальных типов Г., а также появлением в крови при некоторых заболеваниях аномальных гемоглобинов различного происхождения (см. Гемоглобинопатии) большое внимание уделяется определению качественного состава Г. эритроцитов («гемоглобиновой формулы»). Так, обнаружение повышенных количеств Г. типа HbF и HbA2 характерно обычно для некоторых форм бета-талассемии.

Повышение содержания HbF отмечено и при других гематол. болезнях (острый лейкоз, апластическая анемия, пароксизмальная ночная Гемоглобинурия и др.), а также при инфекционном гепатите, при бессимптомном наследственном персистировании фетального гемоглобина и беременности. Концентрация фракции HbA2 в крови повышается при наличии некоторых нестабильных Г., интоксикациях и снижается при железодефицитной анемии.

В онтогенезе у человека отмечается смена различных типов нормальных Г. У плода (до 18 нед.) обнаруживают первичный, или примитивный, гемоглобин P (англ. primitive); его разновидности обозначают так же, как Hb Gower1 и Hb Gower2.

Преобладание первичного Г. соответствует периоду желточного кроветворения, а в следующий за ним период печеночного кроветворения синтезируется уже преимущественно HbF.

Синтез «взрослого» HbA резко интенсифицируется в период костномозгового кроветворения; содержание HbF у новорожденного ребенка составляет до 70-90 % общего количества Г. (остальные 10-30% приходятся на фракцию HbA). К концу первого года жизни концентрация HbF обычно снижается до 1-2% , и соответственно возрастает содержание HbA.

Известно св. 200 аномальных (патол. или необычных) вариантов Г., появление которых обусловливается различными наследственными дефектами образования полипептидных цепей глобина.

Открытие Л. Полинга, Итано (Н. А. Itano) и сотр. в 1949 г. патол, гемоглобина S (англ. sickle cell серповидноклеточный) положило начало учению о молекулярных болезнях. Наличие в эритроцитах аномального Г. обычно (но не всегда) приводит к развитию синдрома наследственной гемолитической анемии (см.).

Большинство из описанных вариантов гемоглобина следует считать не патологическими, а скорее редкими необычными формами Г. С мед. позиций определенное значение имеют гемоглобины S, С, D, Е, Bart, H, М и большая группа (ок. 60) нестабильных Г. Нестабильными Г. называют аномальные варианты Г., у которых в результате замены одной из аминокислот возникла неустойчивость молекулы к действию окислителей, нагревания и ряда других факторов. Г. М-группы возникают вследствие замен аминокислот в полипептидных цепях в области контактов гема и глобина, что приводит не только к неустойчивости молекулы, но и к повышенной склонности к метгемоглобинообразованию. M-гемоглобинопатия нередко является причиной наследственной метгемоглобинемии (см.).

Классификация Г. первоначально была основана на изображении их в порядке открытия буквами латинского алфавита; исключение сделано для нормальных «взрослых» Г., обозначенных буквой А, и Г. плода (HbF). Буквой S обозначен аномальный серповидноклеточный Г. (синоним HbB). Т. о., буквы латинского алфавита от А до S считались общепризнанными обозначениями Г. Согласно принятой на X Международном гематол. конгрессе (Стокгольм, 1964) номенклатуре Г. впредь для обозначения новых вариантов не рекомендуется использовать остальные буквы алфавита.

Вновь открываемые формы Г. теперь принято называть по месту открытия с использованием названия города (области), б-цы или лаборатории, где новый Г. был впервые обнаружен, и с указанием (в скобках) его биохим, формулы, места и характера аминокислотной замены в пораженной цепи. Напр., Hb Koln (альфа 2 бета 2 98 val->met) означает, что в гемоглобине Кёльн произошла замена в 98-й позиции одной из бета-полипептидных цепей аминокислоты валина на метионин.

Все разновидности Г. отличаются друг от друга по физ.-хим. и физ. свойствам, а некоторые и по функциональным свойствам, на чем основаны методы обнаружения различных вариантов Г. в клинике. Открыт новый класс аномальных Г. с измененным сродством к кислороду. Типирование Г. производится с помощью электрофореза и ряда других лабораторных методов (пробы на щелочеустойчивость и тепловую денатурацию, спектрофотометрия и др.).

По электрофоретической подвижности Г. делятся на быстродвижущиеся, медленные и нормальные (имеющие подвижность, одинаковую с HbA). Однако замена аминокислотных остатков не всегда приводит к изменению заряда молекулы Г., поэтому некоторые варианты не могут быть выявлены с помощью электрофореза.

Гемоглобин в судебно-медицинском отношении

Г. и его производные в судебной медицине определяются для установления наличия крови на вещественных доказательствах или в каких-либо жидкостях при диагностике отравлений веществами, вызывающими изменения Г., для отличия крови, принадлежащей плоду или новорожденному, от крови взрослого человека. Имеются данные об использовании особенностей Г., передающихся по наследству, в экспертизе спорного отцовства, материнства и замены детей, а также в целях индивидуализации крови на вещественных доказательствах.

Путем иммунизации животных гемоглобином человека были получены гемоглобинпреципитирующие сыворотки. При помощи этих сывороток в исследуемом на Г. пятне может быть установлено присутствие крови человека.

При установлении наличия крови в пятнах применяется микроспектральный анализ и микрокристаллические реакции. В первом случае Г. щелочью и восстановителем переводится в гемохромоген, который имеет характерный спектр поглощения (см. Гемохромоген), или на Г. действуют концентрированной серной к-той, что приводит к образованию гематопорфирина., Последний обладает типичным спектром поглощения в видимой части спектра.

Из микрокристаллических реакций для установления наличия крови наиболее часто пользуются пробами, основанными на получении кристаллов гемохромогена и солянокислого гемина. Для получения кристаллов гемина из ткани с пятном, исследуемым на Г., берут ниточку и помещают на предметное стекло, добавляют несколько кристаллов хлорида натрия и несколько капель концентрированной уксусной к-ты (реактив Тейхманна). При нагревании (в случае присутствия крови) из Г. образуются кристаллы солянокислого гемина (кристаллы Тейхманна)- коричневого цвета косые параллелограммы, иногда применяются реакции получения из Г. кристаллов йод-гемина - мелкие кристаллы черного цвета в форме ромбических призм.

Производные Г. спектроскопически устанавливаются в крови при некоторых отравлениях. Напр., при отравлении окисью углерода в крови пострадавших обнаруживается карбоксигемоглобин, при отравлении метгемоглобинобразующими веществами - метгемоглобин.

В делах о детоубийстве бывает необходимым установить на различных вещественных доказательствах присутствие крови новорожденного или плода. Поскольку в крови плода и новорожденного наблюдается высокое содержание HbF, а в крови взрослого человека - HbА, различаемых по своим физ.-хим. свойствам, Г. новорожденного (плода) и взрослого человека могут быть легко отдифференцированы.

На практике чаще всего используют щелочную денатурацию, т. к. Г. плода более устойчив к действию щелочей, чем Г. взрослого человека. Изменения Г. устанавливаются спектроскопически, спектрофотометрически или фотометрически.

Синтез полипептидных цепей Г. осуществляется под контролем структурных и (возможно) регуляторных генов. Структурные гены обусловливают определенную аминокислотную последовательность полипептидных цепей, регуляторные- скорость их синтеза (см. Ген).

Существующие 6 типов цепей нормального г. (Hbα, Hbβ, Hbγ, Hbδ, Hbε, Hbζ) у человека кодируются соответственно 6 генными локусами (α, β, γ, δ, ε, ζ). Полагают, что для α-цепей могут существовать два локуса. Кроме того, обнаружено 5 разных γ-цепей, которые кодируются разными локусами. Т. о., всего у человека может быть от 7 до 10 пар структурных генов, контролирующих синтез Г.

Изучение стадий развития показало, что у человека существует четкая и хорошо сбалансированная генетическая регуляция синтеза различных Г. В первой половине утробной жизни у человека активны гл. обр. локусы α, γ, ζ, ε-цепей (последний лишь кратковременно, в раннем периоде эмбриональной жизни). После рождения одновременно с выключением локуса гамма-цепей активируются локусы β, δ-цепей. В результате такого переключения происходит замена фетального Г. (HbF) на гемоглобины взрослого человека -HbA с малой фракцией HbA2.

Неясными вопросами остаются расположение генных локусов, определяющих синтез Г. на хромосомах, их сцепление, зависимость специфической и связанной с периодами онтогенеза активации и репрессии структурных генов Г. от действия регуляторных генов, влияния гуморальных факторов (напр., гормонов) и т. д.

Синтез цепей глобина представляет собой частный пример синтеза белка в клетке.

Хотя в регуляции синтеза Г. еще много неясного, однако, по-видимому, ключевыми являются механизмы, контролирующие скорость транскрипции иРНК (информационной РНК) с ДНК. Точной характеристики ДНК, специфически ответственной за синтез глобина, не получено. Однако в 1972 г. одновременно в нескольких лабораториях удалось синтезировать ген, регулирующий синтез Г. Это было сделано с помощью фермента обратной транскриптазы (см. Генная инженерия).

Гемовая часть молекулы Г. синтезируется отдельно с помощью серии ферментативных реакций, начиная с активного сукцината (янтарной к-ты) из цикла Кребса и кончая сложным протопорфириновым кольцом с атомом железа в центре.

В процессе белкового синтеза глобиновые цепи принимают характерную для них конфигурацию, и гем «вкладывается» в специальный карман. Далее происходит сочетание завершенных цепей Г. с образованием тетрамера.

Синтез специфической ДНК происходит в предшественниках эритроцитов только до стадии ортохромного нормобласта. За этот период создается окончательный набор полипептидных цепей глобина, происходит его соединение с гемом, образуются все разновидности РНК и необходимых ферментов.

Наследственные нарушения синтеза Г. делятся на две большие группы:

1) так наз. структурные варианты или аномалии первичной структуры Г.- «качественные» гемоглобинопатии типа Hb, S, С, D, E, М, а также заболевания, вызываемые нестабильными Г. и Г. с повышенным сродством к O 2 (см. Гемоглобинопатии),

2) состояния, возникающие вследствие нарушенной скорости синтеза одной из полипептидных цепей глобина - «количественные» гемоглобинопатии или талассемии (см.).

При структурных вариантах может изменяться стабильность и функция молекулы Г. При талассемиях структура глобина может быть нормальной. Т. к. во многих популяциях людей распространены оба типа генетического дефекта, то нередко наблюдаются индивидуумы, одновременно гетерозиготные по структурному варианту Г. и по талассемии. Сочетания различных генов составляют весьма сложный спектр гемоглобинопатий. В некоторых случаях мутации могут поражать механизмы переключения синтеза Г., что приводит, напр., к продолжению синтеза фетального Г. у взрослых. Эти состояния носят групповое название наследственной персистенции фетального гемоглобина.

К вариантам со слившимися цепями относятся мутанты типа Hb Lepore, anti-Lepore и Kenya. Наиболее вероятно, что эти структурные аномалии Г. возникли вследствие неравного негомологичного мейотического кроссинговера между тесно сцепленными генами Г. В результате этого, напр., в Hb Lepore α-цепи нормальны, а другие полипептидные цепи содержат часть последовательности δ- и часть последовательности β-полипептидных цепей.

Поскольку мутации могут возникнуть в любом из генов, определяющих синтез Г., может сложиться несколько ситуаций, при которых индивидуумы будут гомозиготами, гетерозиготами или двойными гетерозиготами по аллелям аномальных Г. в одном или нескольких локусах.

Известно более 200 структурных вариантов Г., из них охарактеризовано более 120, и во многих случаях удалось связать структурное изменение Г. с его аномальной функцией. Простейший механизм возникновения нового варианта Г. в результате точковой мутации (замены единственного основания в генетическом коде) может быть продемонстрирован на примере HbS (схема).

Влияние аминокислотного замещения на физ.-хим. свойства, стабильность и функцию молекулы Г. зависит от типа аминокислоты, к-рая заменила прежнюю, и ее положения в молекуле. Ряд мутаций (но не все) существенно изменяют функцию и стабильность молекулы Г. (HbM, нестабильные гемоглобины, гемоглобины с измененным сродством к O 2) или ее конфигурацию и ряд физ.-хим. свойств (HbS и HbC).

Гемоглобины нестабильные

Гемоглобины нестабильные - группа аномальных гемоглобинов, отличающихся особой чувствительностью к действию окислителей, нагреванию и ряду других факторов, что объясняется генетически детерминированной заменой в их молекулах одних аминокислотных остатков на другие; носительство таких гемоглобинов часто проявляется как гемоглобинопатия (см.).

В эритроцитах людей - носителей нестабильных Г. появляются так наз. тельца Гейнца, представляющие собой скопления денатурированных молекул нестабильного Г. (врожденная гемолитическая анемия с тельцами Гейнца). В 1952 г. Кати (I. A. Cathie) высказал предположение о наследственном характере этого заболевания. Фрик (P. Frick), Гитциг (W. H. Hitzig) и Ветке (К. Betke) в 1962 г. впервые на примере Hb Zurich доказали, что гемолитическая анемия с тельцами Гейнца связана с присутствием нестабильных гемоглобинов. Каррелл (R. W. Carrell) и Г. Леманн в 1969 г. предложили новое название таких гемоглобинопатий - гемолитические анемии, обусловленные носительством нестабильного Г.

Нестабильность молекул Г. может быть вызвана заменой аминокислотных остатков, контактирующих с гемом; заменой остатка неполярной аминокислоты на полярную; нарушением вторичной структуры молекулы, вызванной заменой любого аминокислотного остатка остатком пролина; заменой аминокислотных остатков в области α1β1- и α2β2-контактов, что может привести к диссоциации молекулы гемоглобина на мономеры и димеры; делецией (утратой) некоторых аминокислотных остатков; удлинением субъединиц, напр, два нестабильных Г.- Hb Cranston и Hb Tak имеют удлиненные по сравнению с нормальным гемоглобином бета-цепи за счет гидрофобного сегмента, присоединенного к их C-концу.

Классификация нестабильных Г., предложенная Дейси (J. V. Dacie) и модифицированная Ю. Н. Токаревым и В. М. Белостоцким, основана на характере изменений в молекуле, делающих Г. нестабильным.

Описано ок. 90 нестабильных Г., причем варианты с заменой аминокислотных остатков в бета-цепях молекулы Г. встречаются примерно в 4 раза чаще, чем с заменой таких остатков в альфа-цепях.

Носительство нестабильных Г. наследуется по аутосомно-доминантному типу, и носители являются гетерозиготами. В ряде случаев возникновение носительства нестабильных Г. является результатом спонтанной мутации. Снижение стабильности Г. не только приводит к его легкой преципитации, но в отдельных случаях и к потере гема. Замещения аминокислотных остатков в местах контактов а- и (3-цепей молекулы Г. могут влиять на сродство молекулы к кислороду, на взаимодействие гемов и равновесие между тетрамера-ми, димерами и мономерами гемоглобина. У людей, гетерозиготных по генам нестабильного Г., синтезируется как нормальный, так и аномальный, нестабильный Г., однако последний быстро денатурирует и становится функционально неактивным.

Тяжелая гемолитическая анемия обычно отмечается у больных, являющихся носителями нестабильных Г. с высокой степенью нестабильности молекулы.

При носительстве других нестабильных Г. клин, проявления обычно бывают средней тяжести или совсем незначительными. В ряде случаев (Hb Riverdale-Bronx, Hb Zurich и др.) носительство нестабильного Г. проявляется в виде гемолитических кризов после приема некоторых лекарств (сульфаниламидов, анальгетиков и др.) или воздействия инфекций. У некоторых больных, напр, носителей Hb Hammersmith, Hb Bristol, Hb Sydney и др., отмечается цианоз кожи, вызванный повышенным образованием мет- и сульфгемоглобинов. Гемоглобинопатии, обусловленные носительством нестабильных Г., следует дифференцировать с гемолитическими и гипохромными анемиями другой этиологии и прежде всего с железодефицитными и гемолитическими анемиями, связанными с генетически обусловленным дефицитом ферментов пентозо-фосфатного цикла, гликолиза и др.

Большинство людей - носителей нестабильных Г. не нуждается в специальном лечении. При гемолизе полезна общеукрепляющая терапия. Всем носителям нестабильных Г. рекомендуется воздерживаться от лекарств-окислителей, провоцирующих гемолиз (сульфаниламиды, сульфоны, анальгетики и др.). Гемотрансфузии показаны только при развитии глубокой анемии. При тяжелом гемолизе с повышенной секвестрацией эритроцитов селезенкой и гиперспленизме показана спленэктомия (см.). Однако спленэктомию детям (до 6 лет) обычно не производят из-за риска развития септицемии.

Методы выявления нестабильных гемоглобинов

Исследование термолабильности гемоглобина - важнейший тест выявления его нестабильности. Он предложен Граймсом (A. G. Grimes) и Мейслером (A. Meisler) в 1962 г. и Дейси в 1964 г. и заключается в инкубации гемолизатов, разбавленных 0,1 М фосфатным или трис-HCl буфером, pH 7,4, при 50-60° в течение часа. При этом нестабильные Г. денатурируются и выпадают в осадок, а количество оставшегося в р-ре термостабильного Г. определяют спектрофотометрически при 541 нм и рассчитывают по формуле:

/ * 100 = = термостабильный гемоглобин (в процентах),

где E - величина экстинкции при длине волны 541 нм.

Относительное содержание термолабильного Г. равно 100% - количество термостабильного Г. (в процентах).

Каррелл й Кей (R. Кау) в 1972 г. предложили инкубировать гемолизаты в смеси 17% р-р изопропанола- трис-буфер, pH 7,4 при 37° в течение 30 мин.

Гемолиз эритроцитов можно вызвать водой, т. к. использование для этой цели четыреххлористого углерода или хлороформа приводит к частичной денатурации нестабильных Г. и искажению получаемых данных.

Наиболее распространенным методом определения нестабильных Г. является гистохим, метод выявления телец Гейнца. Эритроциты при этом окрашивают кристаллическим фиолетовым, метиловым фиолетовым или используют реакцию с ацетилфенилгидразином. Кровь предварительно выдерживают в течение суток при 37°. Следует иметь в виду, что тельца Гейнца могут обнаруживаться и при других гемолитических анемиях, талассемии, при отравлении метгемоглобинообразователями и при некоторых энзимопатиях.

Электрофоретическое разделение гемолизатов на бумаге или ацетат-целлюлозе часто не дает результатов, т. к. у многих нестабильных Г. замена аминокислотных остатков в молекуле не вызывает изменения электрофоретических свойств молекулы. Более информативны в этом отношении электрофорез в полиакриламидном и крахмальном гелях (см. Электрофорез) или изоэлектрическое фокусирование.

У многих больных, являющихся носителями нестабильных Г., моча постоянно или временами приобретает темный цвет вследствие образования дипирролов, что служит достаточно точным признаком присутствия в эритроцитах нестабильных Г.

Библиография: Владимиров Г. Е. и Пантелеева Н. С. Функциональная биохимия, Л., 1965; И р ж а к Л. И. Ге-моглобины и их свойства, М., 1975, библиогр.; Коржуев П. А. Гемоглобин, М., 1964, библиогр.; Кушаковский М. С. Клинические формы повреждения гемоглобина, Л., 1968; Перу тц М. Молекула гемоглобина, в кн.: Молекулы и клетки, под ред. Г. М. Франка, пер. с англ., с. 7, М., 1966; т у-м а н о в А. К. Основы судебно-медицинской экспертизы вещественных доказательств, М., 1975, библиогр.; Успенская В. Д. О месте синтеза и катаболизма гаптоглобина и его роли в обмене гемоглобина, Вопр. мед. химии, т. 16, № 3, с. 227, 1970, библиогр.; Харрис Г. Основы биохимической генетики человека, пер. с англ., с. 15, М., 1973; Шаронов Ю. А. иШаронова Н. А. Структура и функции гемоглобина, Молекулярная биол., т. 9, № 1, с. 145, 1975, библиогр.; С h а г а с h e S. Haemoglobins with altered oxygen affinity, Clin. Haemat., v. 3, p. 357, 1974, bibliogr.; Giblett E. R. Genetic markers in human blood, Philadelphia, 1969; Hemoglobin and red cell structure and function, ed. by G. J. Brewer, N. Y.-L., 1972; HuehnsE. R. Genetic control of haemoglobin alpha-chain synthesis, Haematolo-gia, v. 8, p. 61, 1974, bibliogr.; Leh-mannH. a. Hunt s m a n R. G. Man’s haemoglobins, Philadelphia, 1974; P e-r u t z M. F. The croonian lecture, 1968, The haemoglobin molecule, Proc, roy, Soc. В., v. 173, р. 113, 1969; P e rut z М. F* a. Lehmann H. Molecular pathology of human haemoglobin, Nature (Lond.), v. 219, p. 902, 1968; RoughtonF. J. Some recent work on the interactions of oxygen, carbon dioxide and haemoglobin, Biochem. J., v. 117, p. 801, 1970;S t a m a-toyannoponlos G. a. NuteP. E. Genetic control of haemoglobins, Clin. Haemat., v. 3, p. 251, 1974, bibliogr.; Van Assendelft O. W. Spectrophotometry of haemoglobin derivatives, Assen, 1970; Weatherall D. J. Molecular basis for some disorders of haemoglobin, Brit, med. J., v. 4, p. 451, 516, 1974; Weatherall D. J. a. Clegg J. B. Molecular basis of thalassaemia, Brit. J. Haemat., v. 31, suppl., p. 133, 1975; Wintro-b e М. M. Clinical hematology, Philadelphia, 1974.

Гемоглобины нестабильные - Дидковский Н. А. и др. Гемоглобин Волга ft 27 (В9) аланин->аспарагиновая кислота (новый аномальный гемоглобин с выраженной нестабильностью), Пробл, гематол, и перелив, крови, т. 22, № 4, с. 30, 1977, библиогр.; И д e л ь-с о н Л. И., Дидковский Н. А. и Ермильченко Г. В. Гемолитические анемии, М., 1975, библиогр.; В u n n H. F., Forget B. G. a. R a n n e y H. M. Human hemoglobins, Philadelphia, 1977, bibliogr.; Lehmann H. a. K y-n o с h P. A. Human haemoglobin variants and their characteristics, Amsterdam, 1976.

А.П. Андреева; Ю. H. Токарев (гем. и ген.), А. К. Туманов (суд.).; Ю. H. Токарев, В. М. Белостоцкий.

Основные понятия и законы химии.

Молярная масса, количества вещества, постоянная Авогадро.

Молярный объём газа.

I. Расчет массы структурной единицы вещества.

Определите количество атомов водорода в составе образца воды массой 9 г.

M(H2O) = 18 г\моль

n(H2O) = 9/18= 0,5 моль

Из формулы следует, что 1 моль H2O содержит 2 моль атомов водорода, т.е. n(H) = 2×0,5 моль = 1 моль.

Определите количество атомов водорода в составе образца гидрофосфата аммония массой 26,4 г.

M(NH4)2HPO4 = 132 г\моль

n((NH4)2HPO4) = 26,4/132= 0,2 моль

n(H) =0,2×9= 1,8 моль

Ответ: 1,8 моль

Смесь состоит из этанола С2Н5ОН массой 46 г и воды массой 72 г. Определите количество атомов кислорода в смеси.

n(С2Н5ОН) = 46/46 = 0,1 моль n(О) =0,1×1= 0,1 моль

n(H2O) =72/18 = 0,4 моль n(О) =0,4×1= 0,4 моль n(О) =0,1+0,4=0,5 моль

Смесь состоит из уксусной кислоты СН3СООН массой 6 г и муравьиной кислоты НСООН массой 9,2 г. Определите количество атомов кислорода в смеси.

n(СН3СООН) =6 /60 = 0,1 моль n(О) =0,1×2= 0,2 моль

n(НСООН) =9,2/46 = 0,2 моль n(О) =0,2×2= 0, 4 моль n(О) =0,2+0,4=0,6 моль

Определите массу образца воды, содержащего 12,04 1022 молекулы воды.

n(H2O) = NNA= 12,04∙10226,02∙1023=0,2 моль

m(H2O) = 0,2×18= 3,6 г

Определите массу образца сульфата меди, содержащего 6,021022 атомов меди.

Ответ: 16 г.

Рассчитайте массу образца сульфата аммония, содержащего 3,011022 атомов водорода.

n(H) =NNA=3,0110226,02∙1023=0,05 моль

в соединении 8 атомов кислорода

n(NH4)2SO4 = 0,05 /8 = 0,00625 моль

m = 0,00625 ×132г\моль = 0,825 г.

Определите массу образца гидросульфата магния, если известно, что в его составе содержится 3,6121023 атома кислорода.

n(О) =NNA = 3,612×10236,02×1023=0,6 моль

n Mg(HSO4)2 = 0,6/8= 0,075 моль

m = 0,075×218= 16,35 г

Определите массу раствора сульфата натрия в воде, содержащего 30,1 1022 атомов натрия и 6,021024 атомов водорода.

n (Na) =NNA =30.1∙10226.02∙1023=0,5 моль

в формуле содержится 2 атома натрия, следовательно: n(Na2 SO4) = 0,5/2=0,25 моль

m вещества(Na2 SO4) = 0,25×142 г\моль= 35,5 г

n(H) =NNA= 6,02∙10246,02∙1023=10 моль

n(H2O) = 10/2=5 моль

m(H2O) =5×18=90 г

mраствора = m вещества(Na2 SO4) + m(H2O) = 35,5+90= 125,5 г.

Определите массу раствора этанола С2Н5ОН в воде, содержащего 12,04 1022 атомов углерода и 24,08 1022 атомов кислорода.

n (С) =NNA= 12,04∙10226,02∙1023=0,2 моль

n (С2Н5ОН) = 0,2/2= 0,1 моль

m(С2Н5ОН) = 0,1 ×46= 4,6 г

n(О) =NNA =2,405∙10236,02∙1023=0,4 моль

n(H2O) =0,4/1=0,4 моль

m(H2O) =0,4×18= 7,2 г

mраствора = m вещества+ m(H2O) =4,6 + 7,2 = 11,8 г

Рассчитайте массу одного атома натрия.

ma= M (Na) / NA = 23/ 6,021023 = 3,8210-23 г.

Найдите массу трех атомов кальция.

ma=3 M (Са) / NA = (3×40) / 6,021023 = 19,910-23 г

Вычислите массу 7 молекул воды.

ma=7 M (H2O) / NA = (7×18) / 6,021023 = 20,910-23 г

Определите массу одной молекулы SO3

ma= M (SO3) / NA = 80 /6,021023 = 13,3 10-23 г

Рассчитайте массу (в г) пяти формульных единиц оксида кремния (IV).

mфе=5×Mr×u=5×60×1.66∙10-27=4.98∙10-22 г.

Рассчитайте массу:

Атома натрия (г)

ma= M (Na) / NA = 23/ 6,021023 = 3,8210-23 г

ma=ArNa×u=23×1.6610-27 = 3,8210-23 г

Пяти молекул белого фосфора Р4 (кг)

Ответ: 1,02910-24 кг

Десяти молекул ромбической серы S8 (г)

Ответ: 4,2510-21 г

Трех молекул озона О3 (в а.е.м)

ma=3×16×3×а.е.м=144а.е.м.

Молекулы фуллерена С60 (мг)

mм = Mr(C60)×u = 1195,210-27 = 1,19510-24 кг = 1,19510-21 г = 1,195 10-18 мг

Трех молекул кофеина С8Н10O2N4(кг)

Ответ: 9,6610-25 кг

Катиона аммония (г)

ma=Mr(NH4+)×u = 18×1.6610-27 = 2,9910-23 г

Аниона SO42-(г)

Ответ: 1,5910-22 г.

Молекулы гемоглобина С2954H4516N780O806S12Fe4 (мг)

Ответ: 1,0710-16 мг

Формульной единицы хлорида натрия (г)

Шести формульных единиц гидроксида калия (кг)

Трех формульных единиц оксида бария (г)

Масса молекулы серы равна массе восьми атомов кислорода. Сколько атомов серы входит в состав ее молекулы?

maО=(8×16)×1,6610-27=2,12∙10-26 г

Состав молекулы представим, как Sx, тогда

Х = mмолекулыm атома=2,12∙10-26Ar∙u= 2.12∙10-2632×1.66∙10-27=4 атома

Во сколько раз масса молекулы сахарозы С12Н22О11 больше массы молекулы белого фосфора Р4 (ответ: 2,76 раз)

Образцы метана СН4 и кислорода содержат одинаковое число молекул. Найдите отношение массы кислорода к массе метана (ответ: 2)

В образце магния число атомов в три раза больше числа атомов углерода в алмазе. Рассчитайте отношение массы образца магния к массе образца алмаза (ответ: 6)

II. Расчеты с использованием понятия химическое количество вещества.

Рассчитайте химическое количество:

Водорода в порции, содержащей 3,01 1024 молекул Н2

n (Н2) =NNA=3,01∙10246,02∙1023=5 моль

Азота в порции объёмом 5,6 дм3(ответ: 0,25 моль)

Сульфата натрия в навеске массой 14,2 г (ответ: 0,1 моль)

Масса молекулы вещества равна 1,0610-22 г. Рассчитайте молярную массу вещества.

M= ma×NA=1.06∙10-22×6.02∙1023=64 г\моль

Определите число молекул в указанных порциях веществ:

3,25 моль О2 (ответ:1,961024)

11,5 моль Н2(ответ:6,921024)

40 моль NH3(ответ:2,411025)

0.0125 моль Н2О(ответ:7,521021)

Рассчитайте химическое количество в указанных порциях веществ:

3,921023молекул О2 (ответ: 0,651 моль)

14,7 1024 атомов аргона (ответ: 24,4 моль)

2,451023 формульных единиц Na3PO4(ответ: 0,407 моль)

17,34 1024молекул H2SO4(ответ: 28,8 моль)

Рассчитайте химическое количество для указанных порций веществ:

5,6 дм3 гелия (ответ: 0,25 моль)

1,12 дм3SO2 (ответ: 0,05 моль)

5 м3 NH3 (ответ: 2,23102 моль)

300 см3 HCl (ответ: 1,3410-2 моль)

Определите объёмы указанных порций веществ:

3,2 моль H2S (дм3) (ответ: 71,7 дм3)

0,05 моль СН4 (см3) (ответ: 1120 см3)

300 моль О2 (м3) (ответ: 6,72 м3)

1,14 моль аргона (дм3) (ответ: 25,5 дм3)

Рассчитайте объём (дм3) порции азота, содержащей 1,12 1023 молекул.

n(H2) =NNA= 1,12∙10236,02∙1023=0,18 моль

V (H2) = 0,18×22,4= 4 дм3

Рассчитайте объём порции кислорода массой 2 кг (ответ: 1400 дм3)

Рассчитайте число молекул в порции аммиака объёмом 3,45 дм3 (ответ: 9,271022)

Рассчитайте массу порции аммиака, в которой содержится 5,43 1024 молекул. (ответ: 153 г).

Besides being memorable, .com domains are unique: This is the one and only .com name of its kind. Other extensions usually just drive traffic to their .com counterparts. To learn more about premium .com domain valuations, watch the video below:

Turbocharge your Web site. Watch our video to learn how.

Improves Your Web Presence

Get noticed online with a great domain name

73% of all domains registered on the Web are .coms. The reason is simple: .com is the where most of Web traffic happens. Owning a premium .com gives you great benefits including better SEO, name recognition, and providing your site with a sense of authority.

Here"s What Others Are Saying

Since 2005, we"ve helped thousands of people get the perfect domain name

• Spoke to Ryan over the phone, and he helped me with all my questions! Great customer service and readily available. The process was easy and relatively quick, taking place over the course of only three business days. Would highly recommend for those that are considering buying a domain from hugedomains.com. A third-party gets involved called namebright.com but there is no additional charge and they facilitate the transfer of domains from severs. Cheers - Sammy Lam, 10/14/2019
• Frankly speaking before purchasing domain from HugeDomains.com, i was roo much scared as i read some negative review on some website.. but decided to take a chance. After purchase i was surprised, it was unbelievable my domain name purchase was successful and best part was i transferred it with other registrar and again hugggggggeeeee surprise because my domain name get transferred within 30 minutes.. total time taken from purchase to transfer was less than 2 hours.... Too much thanks to HugeDomain.com and NameBright.com - Sandip Rajput, 10/14/2019
• Fast and smooth deal and transfer. Can recommend it! - Tom, 10/12/2019
• More