Апоферритин
Cтраница 2
В организме человека содержится около 4 5 - 5 0 г железа. Содержание железа в организме регулируется главным образом интенсивностью всасывания в кишечнике поступающего с пищей железа. Избыток его не всасывается. Потребность в железе резко возрастает при анемиях различного происхождения. Железо всасывается в кишечнике в виде неорганического двухвалентного иона Fe2 после освобождения его из комплексов с белками. В клетках слизистой оболочки кишечника железо уже в трехвалентной форме Fe3 соединяется с белком апоферритином с образованием стабильного комплекса ферритина. [16]
Более детально ферритиновые железосодержащие ядра были исследованы Фишбахом и Андереггом [26] с использованием рентгеновских лучей с малыми углами рассеяния. В этих растворах рассеяние на белковой части ферритина незначительно, так как она имеет такую же электронную плотность, как и среда, в то время как рассеяние на ядрах, обладающих высокой электронной плотностью, относительно велико. Никакое сочетание маленьких, идентичных, примерно сферических частиц не дало так хорошо совпадающего с экспериментальными результатами распределения рассеяния, как рассеяние на единственной частице. Средние размеры рассеивающего объекта становятся меньше, по мере того как содержание железа уменьшается. Модели, которые обладают наилучшим соответствием, - это одиночные параллелепипеды или цилиндры, размер которых такой, что они всегда закрывают дырку в апоферритине. Фракция с наиболее низкой молекулярной массой из всех изученных, которая содержала приблизительно 800 атомов железа, была аппроксимирована параллелепипедом с размерами 17x34X68 А. Теоретическая кривая была получена для единственного объекта, и она не представляла возможности варьировать форму и размер частиц, из которых состояло ядро, в молекулах с. Тем не менее эти модели, возможно, представляют какую-то усредненную частицу ядра. Во фракции, примерно содержащей 450 атомов железа на молекулу, электронная микрофотография которой показана на рис. 8.5 6, многие ядра кажутся примерно одинаковыми по размеру, хотя некоторые из них вытянуты. Это может быть отражением действительных отличий в форме или результатом рассмотрения одной и той же формы с разных точек зрения. Большая асимметрия частиц, о которой заключили на основании результатов рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами, возможно, обусловлена большим числом атомов железа, имеющихся в данной фракции. [17]
 |
Шлиран-диаграммы ферритина, воссозданного из Fe2 и апоферритина в условиях окисления. [18] |
Картина получена через 20 мин после достижения скорости 33 450 об / мин. Маленькое медленное плечо - апоферритин, а маленькая быстрая компонента представляет собой воссозданные димерные молекулы, б - реконструкция в трис-бу-фере при рН 6 7 - 7 3 с О2 в качестве окислителя. Содержание железа в продукте колеблется в широком интервале с наиболее быстрым плечом 65 S. Бесцветная не содержащая железа компонента с 318 - апоферритин. Апоферритин, использованный в в, был выделен из ферритина седиментацией с высокой скоростью. Аналогичный результат был получен при восстановлении ферритина дитионитом. Апоферритин, использованный в а и б, был получен восстановлением дитионитом. [19]
Этот белок был изолирован из костного мозга, селезенки и печени, а также из слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. В общих чертах предложенный механизм заключается в следующем: железо поступает в окисной форме с пищей в желудочно-кишечный тракт. Там железо превращается восстанавливающими агентами пищи и тканей в закисную форму. Всасывание закисного железа происходит большей частью в мукозных клетках двенадцатиперстной и подвздошной кишки. Присутствие железа вызывает увеличение концентрации апоферритина, образующего при соединении с железом ферритин, который и накапливается, представляя резерв железа. Регулирование всасывания железа поддерживается равновесием между ферритином, железом в сыворотке крови и закис-ным железом в слизистой оболочке, уровень которого устанавливается окислительно-восстановительными равновесиями. [20]
Основным белком млекопитающих, депонирующих железо, является ферритин. Вместе с гемосидерином он содержит около 25 % железа, присутствующего в организме. Он находится в клетках печени, селезенки, костного мозга и ретикулоцитах. Молекула ферритина - это белковая оболочка сферической формы диаметром 13 нм, состоящая из 24 субъединиц апофер-ритина двух видов ( Н и L) примерно одинакового размера. Субъединицы различаются по молекулярной массе, растворимости и иммунологически. Изоферритины человека, видимо, возникают в результате посттрансляционной модификации. Внутри сферы может находиться до 4300 атомов трехвалентного железа. В отсутствие фосфата железо находится в форме фер-ригидрата ( 5Fe2O3 - 9H2O) в виде гексагонального кристалла. Железо поступает внутрь апоферритина через 6 каналов, имеющихся в сфере, преимущественно в двухвалентном виде, после чего окисляется до трехвалентного состояния. Степень насыщения ферритина железом составляет в среднем 2000 атомов на молекулу. [21]
Число ядер, скорость роста и число и размер кристаллов, которые в конечном счете образуются, зависят от степени перенасыщения, температуры и наличия центров зарождения ядер. В случае ферритина повышение рН и концентрации железа может вызвать увеличение числа ядер и быстрое осаждение гидрата оксида, что, по-видимому, приводит к образованию менее плотно заполненных ядер. Возможно, различия в значениях рН - это один из факторов, объясняющих различия в процессе воссоздания, иллюстрируемые рис. 8.10, а - в. Понижение температуры от 25 до О С ухудшает процесс воссоздания по методу Билиха и Байера. Кристаллическое ядро характеризуется высоким отношением поверхности к объему и большой поверхностной энергией. Только при размерах больше критического энергетически выгоднее добавлять атомы к этому ядру, чем начинать образование других ядер, чем можно объяснить результаты, показанные на рис. 8.10, в и 8.11, а. Сравнение рис. 8.11, а с графиком зависимости отношения поверхность / объем от содержания железа, рассчитанным в предположении, что все железо находится только в кубических кристаллитах ( рис. 8.11 6), показывает, что поверхностная энергия кристаллитов, возможно, является важным фактором в связывании железа. Согласно рис. 8.11, а, молекулы, содержащие свыше 10 % железа, захватывают меньше железа. Возможно, это объясняется тем, что компонента, содержащая железо, включена в белок и теперь белок уже наполовину заполнен, а поверхность, к которой могут добавляться новые ионы, уменьшилась. Из рис. 8.10, в также следует, что в условиях такого воссоздания добавление атомов железа к частично заполненным молекулам является более выгодным, чем образование новых ядер внутри новых молекул апоферритина. Теория роста кристаллов показывает, что атом, добавленный к существующему слою, в основном будет удерживаться сильнее, чем атом, образующий новый слой. Результаты Фишбаха и Андерегга [26] по рассеянию под малыми углами на ферритине с низким содержанием железа свидетельствуют о поперечном росте кристаллов. И наоборот, быстрое накапливание может привести к образованию большого числа ядер и возникновению менее заполненных молекул. [22]
Страницы: 1 2