Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

Безазотисті речовини плазми крові

До цієї групи входять вуглеводи, жири, мінеральні речовини та ін. З вуглеводів у плазмі крові містяться глікоген, глюкоза, галактоза, фруктоза тощо. У нормі вміст цукру в плазмі крові людини дорівнює 0,8–1,2 г/л, глюкози — 0,6–1,0 г/л. Концентрація глюкози в плазмі —

3,5–5,7 ммоль/л.

Ліпідів у крові міститься 5–7 г/л, холестеролу

—3–9 моль/л.

Мінеральних речовин в крові загалом близь-

ко 10 г/л. Вони відіграють важливу роль у підтримці осмотичного тиску і динамічної сталості рН крові. З катіонів плазми натрій займає провідне місце і становить 93 % від усієї кількості. Серед аніонів слід виділити хлор і бікарбонат. Кількість катіонів і аніонів практично однакова, тобто вся система електронейтральна.

Натрій. Концентрація його в плазмі крові приблизно у 8 разів більша, ніж в еритроцитах. Це головний осмотично активний іон позаклітинного простору.

Концентрація калію в еритроцитах приблизно в 20 разів більша, ніж у плазмі крові.

Плазмові ліпопротеїни

Основна функція плазмових ліпопротеїнів — транспорт ліпідів у організмі, тому вони ще називаються транспортними ліпопротеїнами. Ліпопротеїни мають характерну будову (рис. 17.5).

Фосфогліцериди і сфінголіпіди

Амфіфільні

аполіпоГідрофільна протеїни

поверхня

Триацил-

гліцероли

Гідрофобна

поверхня

Холестерол

Ефіри холестеролу

Рис.17.5. Будова ліпопротеїнів плазми крові

Усередині ліпопротеїнової частинки знаходиться жирова крапля (ядро), що складається з триацилгліцеролів і ефірів холестеролу. Жирова крапля оточена оболонкою з фосфоліпідів — фосфоліпідна оболонка. Фосфоліпіди гідрофільними кінцями утворюють зовнішню поверхню, а гідрофобні кінці «розчинені» у ліпідній фазі всередині частинки. Між молекулами фосфоліпідів знаходиться вільний холестерол. Фосфоліпідна оболонка містить білки (периферійні та інтегральні).

За хімічним складом, переміщенням у електричному полі ліпопротеїни розрізняються за щільністю і діляться на кілька груп (табл. 17.1):

1. α -Ліпопротеїни, або ліпопротеїни високої щільності (ЛПВЩ). При електрофорезі вони

Таблиця 17.1

Класифікація ліпопротеїнів

мігрують разом з α 1-глобулінами. Співвідношення між білковими й ліпідними компонентами в них становить у середньому 1 : 1. Ліпідний компонент представлений переважно фосфоліпідами, а також холестеролом і ефірами холестеролу. Вони забирають холестерол із клітини у вигляді ефірів холестеролу (лецитинхолестеролацилтрансфераза етерифікує холестерол у клітині). Вміст ЛПВЩ у плазмі крові в середньому 1–3 г/л (у чо-

ловіків — 1,25–4,25 г/л; у жінок — 2,5–6,5 г/л).

2.β -Ліпопротеїни, або ліпопротеїни низької

щільності (ЛПНЩ). При електрофорезі вони переміщаються разом із β -глобулінами. Співвідношення між білковим і ліпідним компонентом у них становить у середньому 1 : 4, тобто ЛПНЩ містять значну кількість ліпідів, де домінує холестерол.

Вони є транспортною формою холестеролу. Саме тому збільшення в крові β -ліпопротеїнів — одна з ознак нагромадження холестеролу в крові. Вміст ЛПНЩ у плазмі крові дорівнює 2,0–4,0 г/л.

3.Пре-β -ліпопротеїни, або ліпопротеїни дуже

низької щільності (ЛПДНЩ). При електрофорезі на папері розташовуються між α - і β -ліпопротеї- нами. Співвідношення між білковим і ліпідним компонентами в них 1 : 10. Крім білка, вони містять значну кількість холестеролу, ефірів холестеролу і триацилгліцеролів. Вони є транспортною формою ендогенних триацилгліцеролів. Вміст ЛПДНЩ у плазмі крові людини становить 1–1,5 г/л.

4.Хіломікрони (ХМ). Вони електрофоретично нерухливі. До їхнього складу входить близько 2 % білків і 98 % ліпідів (1 : 50), з яких 80 % триацилгліцеролів. Вони є транспортною формою екзогенних триацилгліцеролів. Вміст ХМ у плазмі крові людини — 1–2 г/л.

5.Неетерифіковані жирні кислоти (НЕЖК).

Це комплекс альбумінів із вільними жирними кислотами, який складається на 99 % із білка і 1 % НЕЖК. Незважаючи на низький вміст у цьому комплексі НЕЖК, ним транспортується за добу 50–150 г жирних кислот, окиснення яких може забезпечувати близько половини всіх енерговитрат організму.

Триацилгліцероли, що синтезуються у клітинах кишечнику з продуктів перетравлювання, у цих самих клітинах включаються в ліпопротеїни, переважно хіломікрони, а також ЛПДНЩ. Хіломікрони і ЛПДНЩ надходять у лімфатичні капі-

лять 0,05–0,07 його значень. В еритроцитах рН дорівнює (7,19±0,02). Динамічну сталість рН крові підтримують буферні системи: бікарбонатна, фосфатна, гемоглобінова і білкова, головною з яких є гемоглобінова буферна система.

Бікарбонатна буферна система. На її частку припадає близько 7–10 % усієї буферної ємності крові.

карбоангідраза

Н2О + СО2 Н2СО3 НСО3– + Н+

Капіляри

легень

сенні протонів із крові в обмін на іони Na+. Тим самим нирки беруть участь у підтримці стабільного рН плазми крові (рівноваги СО2/НСО3-).

За добу з сечею секретується близько 60 ммоль протонів. Проте в сечі велика частина протонів нейтралізується буферними системами, тому рН сечі лежить у слабокислій області (приблизно до 4,8). Найважливішою буферною системою сечі є

фосфатна — НPО42- . Певний внесок у підтрим- Н2PО4-

ку рН вносить аміак за рахунок утворення іонів амонію.

NH3 + H+ NH+4

Якщо екскреція фосфатів залежить від кількості фосфору, що надійшов з їжею, виведення аміаку варіює в широких межах залежно від метаболічних потреб організму.

Гемопротеїни

За біохімічними функціями гемопротеїни діляться на неферментні (гемоглобін, міоглобін) і ферментні (цитохроми, каталаза, пероксидаза). Небілкова частина гемопротеїнів — гем — є металопорфіриновим комплексом. Порфірин складається з чотирьох пірольних кілець, сполучених метиленовими містками. Порфірин має багато ізомерів залежно від положення замісників у макроциклі. Один із його ізомерів — протопорфірин IX — має в положеннях 1, 3, 5, 8 метильні групи, у положеннях 2 і 4 — вінільні, а в положеннях 6 і 7 — пропіонільні. Комплекс протопорфірину IX з Fe2+ називається гемом, а з Fe3+ — геміном. Координаційне число Феруму дорівнює шести. У гемі Ферум з’єднаний двома ковалентними зв’язками з атомами Нітрогену двох пірольних кілець і двома донорно-акцепторними зв’язками з атомами Нітрогену решти пірольних кілець. З двох невикористаних координаційних зв’язків один іде на з’єднання з білком глобіном, а другий — на з’єднання з різними лігандами (фізіологічними — кисень, вода і чужорідними — діоксид карбону, ціанід).

Гемоглобін

Гемоглобін має четвертичну структуру, він є сполукою гему з білком глобіном.

До складу молекули гемоглобіну входять 4 геми, кожен з яких зв’язаний з поліпептидним ланцюгом, причому гем у гемоглобінах вищих тварин і людини однаковий, а видові розбіжності зумовлені структурою глобіну. Молекула глобіну дорослої людини (НЬА) побудована з 4 поліпептидних ланцюгів: двох α - і двох β -; α -ланцюг містить 141 залишок амінокислот, β -ланцюг —

146.

Молекулярна маса гемоглобіну 66 000–68 000. Третинні структури α - і β -ланцюгів дуже схожі.

Гемоглобін виконує дві важливі біологічні функції.

1. Зв’язування кисню гемоглобіном відбувається в легенях, де парціальний тиск кисню ся-

гає 100 мм рт. ст., і вивільняється кисень у тканинах, де тиск його не перевищує 35 мм рт. ст. Крива насичення гемоглобіну киснем має сигмоїдний характер, що пояснюється взаємодією між субодиницями гемоглобіну. Відомо, що гемоглобін має слабку спорідненість до кисню, однак зв’язування кисню з однією субодиницею гемоглобіну збільшує спорідненість до кисню інших субодиниць, тобто виникає кооперативний ефект.

Веритроцитах міститься 2,3-бісфосфогліцерат

уеквімолярній концентрації до гемоглобіну. Бісфосфогліцерат є похідним метаболітів гліколізу, знижує спорідненість гемоглобіну до кисню в 26 разів, що має дуже велике значення для вивільнення кисню в тканинах, тому що гемоглобін легше віддає тканинам зв’язаний кисень. Виходячи з цього, стало зрозумілим, чому при переливанні консервованої крові знижується постачання тканин киснем — це наслідок зменшення вмісту в еритроцитах бісфосфогліцерату і посилення зв’язку кисню з гемоглобіном. Для запобігання цьому явищу до консервованої крові додають інозин, що проникає всередину еритроцитів і перетворюється на бісфосфогліцерат. Збільшення вмісту бісфосфогліцерату в еритроцитах сприяє адаптації організму до гіпоксії (захворювання легенів, перебування на високогір’ї тощо).

2. Гемоглобін переносить діоксид карбону із тканин, де він утворюється в реакціях декарбоксилювання, до легень, де він вивільняється. Однак фіксація вуглекислого газу, на відміну від кисню, відбувається не на гемі, а на глобіні за рахунок приєднання вуглекислого газу до вільних аміногруп з утворенням карбамату.

R–NH2 + CO2 R–NH–COO– + H+

У присутності вуглекислого газу або при низьких значеннях рН знижується спорідненість гемоглобіну до кисню й відбувається додаткове вивільнення кисню з оксигемоглобіну за рахунок збільшення ступеня дисоціації останнього. Це явище називається ефектом Бора (див. рис. 17.6). Слід зазначити, що основна кількість вуглекислого газу (близько 80 %) транспортується кров’ю у вигляді бікарбонатів.

Частина вуглекислого газу (близько 8–10 %) транспортується плазмою крові, розчиняючись у ній. Близько 2/3 загальної кількості вуглекислого газу крові перебуває в плазмі й 1/3 — в еритроцитах, однак при переносі вуглекислого газу від тканин до легенів майже весь він повинен пройти через еритроцити. У плазмі й еритроцитах вуглекислий газ присутній у вигляді розчиненого газу й гідрокарбонату.

Оксид карбону має дуже високу спорідненість до гемоглобіну, приблизно в 300 разів вищу, ніж до кисню. Це свідчить про високу токсичність чадного газу (СО), який зв’язується з гемоглобіном і не дає йому можливості брати участь у перенесенні кисню. У карбоксигемоглобіні (СО + гемоглобін) Ферум двовалентний.