Гем представляет собой железосодержащее тетрагидропиррольное вещество и является простетической группой многих белков: гемоглобина, миоглобина, цитохромов митохондриальной цепи переноса электронов, цитохрома Р450, участвующего в микросомальном окислении, а также составной частью О2-связывающих белков и различных коферментов оксидоредуктаз. Ряд ферментов (каталаза, пероксидаза, цитохромоксидаза) содержат гем в качестве кофермента. Биосинтез гема в основном происходит в костном мозге, и лишь небольшая часть - в печени.
СТРОЕНИЕ ГЕМА
Гем состоит из иона двухвалентного железа и порфирина, который представляет собой 4 пиррольных кольца (рис. 1.1). В зависимости от структуры заместителей различают несколько типов порфиринов: протопорфирины, являющиеся предшественниками всех других типов порфиринов, этиопорфирины, мезопорфирины и копропорфирины.
Существуют четыре основных изомера порфирина, обозначаемые римскими цифрами I, II, III и IV, из которых I и III - естественно встречающиеся изомеры. У млекопитающих выявлен только порфирин III. Изомером порфирина типа III является протопорфирин IX, имеющий в своем составе 4 метильных, 2 винильных и 2 остатка пропионовой
&hide_Cookie=yes)
Рис. 1.1. Строение гема
кислоты. В процессе синтеза гема образуются небольшие количества изомеров порфирина типа I.
Железо в геме находится в восстановленном состоянии (Fe+2) и связано двумя ковалентными и двумя координационными связями с атомами азота пиррольных колец. При окислении железа Fe+2 гем превращается в гематин (Fe+3).
СТРУКТУРА ГЕМОГЛОБИНА
Гемоглобин взрослого человека является тетрамером, состоящим из двух α- и двух ß-субъединиц, которые различаются аминокислотной последовательностью, но имеют сходную конформацию. Каждая субъединица несет группу гема с ионом двухвалентного железа в центре. Гемоглобин может находиться в двух конформациях. Т-форма (от англ. tense) обладает существенно более низким сродством к кислороду, чем R-форма. С возрастанием парциального давления кислорода увеличивается доля молекул гемоглобина в высокоаффинной R-форме (от англ. relaxed). На равновесие между Т- и R-формами влияют различные аллостерические эффекторы, к наиболее важным из которых относятся CO2, ионы водорода, 2,3-дифосфоглицерат (2,3-ДФГ).