Hemoglobina, czyli czym są białka globularne?

Witamy w czwartym artykule skierowanym do uczniów/studentów. W firmie Gentaur jest to dla nas ważne by oprócz sprzedaży produktów diagnostycznych również edukować innych. W artykułach będą się pojawiać głównie zagadnienia biochemiczne. Możliwe, że również później pojawią się teksty związane z innymi przedmiotami. Razem odkryjemy, że biochemia nie jest aż taka straszna jak się wydaje.

Hemoproteiny globularne:

Są one grupą wyspecjalizowanych białek, zawierających hem jako grupę prostetyczną. Grupa hemowa cytochromów działa jako przenośnik elektronów, który jest naprzemiennie utleniany i redukowany. Ugrupowanie hemowe enzymu katalazy jest częścią jego miejsca aktywnego i bierze udział w katalitycznym rozkładzie nadtlenku wodoru. W hemoglobinie i mioglobinie ugrupowanie hemowe służy do odwracalnego wiązania tlenu.

Hem:

Jest on kompleksem protoporfiryny IX i żelaza. Żelazo znajduje się w centrum cząsteczki hemu, tworząc cztery wiązania z atomami azotu pierścienia porfirynowego. Żelazo hemowe może tworzyć dwa dodatkowe wiązania, jedno po każdej stronie płaszczyzny pierścienia porfirynowego. W mioglobinie i hemoglobinie jedno z tych wiązań tworzy wiązania koordynacyjne z łańcuchem bocznym histydyny wchodzącej w skład części globinowej tych białek, podczas gdy drugie wiązanie może być wykorzystane do wiązania tlenu.

Mioglobina:

Jest hemoproteiną obecną w sercu i mięśniach szkieletowych. Służy jako magazyn i przenośnik tlenu, zwiększający jego transport w obrębie komórki mięśniowej. Składa się z pojedynczego łańcucha białkowego, który wykazuje podobieństwo strukturalne do pojedynczego łańcucha polipeptydowego tetramerycznej cząsteczki hemoglobiny. Ma on zwartą budowę, około 80% jej łańcucha jest zwinięte, tworząc osiem alfa helis.

Hemoglobina:

Występuje wyłącznie w erytrocytach. Jej główną funkcją jest transport tlenu z płuc do naczyń włosowatych w tkankach. Główną hemoglobiną spotykaną u osób dorosłych jest hemoglobina A, która jest zbudowana z czterech łańcuchów polipeptydowych połączonych razem wiązaniami niekowalencyjnymi. Hemoglobina może transportować protony i dwutlenek węgla z tkanek do płuc oraz cztery cząsteczki tlenu z płuc do komórek organizmu. Siła wiązania tlenu przez hemoglobinę może być regulowana przez efektory allosteryczne. Dwa łańcuchy polipeptydowe w obrębie każdego dimeru są silnie związanie dzięki oddziaływaniom
hydrofobowym

Formy hemoglobiny:

Forma R

Wiązanie tlenu z hemoglobiną powoduje rozerwanie niektórych wiązań polarnych pomiędzy dimerami, co umożliwia ich wzajemny ruch. Ponieważ atom żelaza połączony jest także z proksymalną resztą histydyny, dochodzi do przemieszczenia łańcuchów globinowych, co zmienia połączenia pomiędzy oboma dimerami. Konformacja R jest konformacją hemoglobiny o wysokim powinowactwie do tlenu.

Forma T

Jest to odtlenowana hemoglobina. W formie T oba dimery oddziałują pomiędzy sobą poprzez wiązania jonowe i wodorowe, które ograniczają ruch łańcuchów polipeptydowych. Konformacja T jest postacią hemoglobiny o niskim powinowactwie do tlenu.

Wiązanie tlenu przez mioglobinę i hemoglobinę:

Mioglobina, ze względu na posiadanie tylko jednej cząsteczki hemu może wiązać tylko pojedynczą cząsteczkę tlenu. Hemoglobina może wiązać łącznie cztery cząsteczki tlenu, po jednej na każde z czterech ugrupowań hemowych.

Czynniki wpływające na powinowactwo do tlenu

pH - efekt Bohra:

Czad

2,3-BPG

Funkcje białka osocza krwi

  • utrzymanie ciśnienia osmotycznego – albuminy
  • transport – albuminy, lipoproteiny, transferyna
  • krzepnięcie krwi – fibrynogen
  • stan zapalny – białka ostrej fazy
  • enzymy – cholinoesteraza
  • antyproteazy – A1-antytrypsyna
  • obrona immunologiczna – immunoglobuliny

Białka osocza krwi

  • białka proste
  • glikoproteiny
  • lipoproteiny

Hemoglobina płodowa

W czasie pierwszego miesiąca ciąży, w pęcherzyku żółtkowym syntetyzowana jest hemoglobina Gower 1 zbudowana z łańcuchów zeta będących odpowiednikiem łańcuchów alfa i dwóch łańcuchów epsilon odpowiadających łańcuchom beta. W piątym tygodniu ciąży miejsce syntezy hemoglobiny przenosi się do wątroby, a następnie do szpiku, a główną syntetyzowaną hemoglobiną jest HbF, która jest główną hemoglobiną płodową i u noworodka. W warunkach fizjologicznych HbF charakteryzuje się większym powinowactwem do tlenu niż HbA, co wynika z tego, że HbF wiąże słabo 2,3-BPG. Większe powinowactwo HbF do tlenu ułatwia jego transfer z organizmu matki przez łożysko do erytrocytów płodu.

Hemoglobin
E61I012
EnoGene 100ug