Hemoglobina

Hemoglobina

jako modelowe

jako modelowe

białko

białko

czynnościowe.

czynnościowe.

•

Hemoglobina

Hemoglobina

(skrót-

(skrót-

Hb

Hb

lub

lub

HGB

HGB

) -

) -

czerwony barwnik krwi, białko zawarte w

czerwony barwnik krwi, białko zawarte w

erytrocytach, którego zasadniczą funkcją jest

erytrocytach, którego zasadniczą funkcją jest

przenoszenie tlenu - przyłączanie go w

przenoszenie tlenu - przyłączanie go w

płucach i uwalnianie w tkankach.

płucach i uwalnianie w tkankach.

•

Możliwe jest to dzięki podjednostkowej

Możliwe jest to dzięki podjednostkowej

budowie hemoglobiny.

budowie hemoglobiny.

•

Właściwości allosteryczne hemoglobiny

Właściwości allosteryczne hemoglobiny

stanowią ponadto model do zrozumienia

stanowią ponadto model do zrozumienia

innych białek allosterycznych.

innych białek allosterycznych.

•

Wśród kompleksów spotykanych

Wśród kompleksów spotykanych

w przyrodzie do najważniejszych

w przyrodzie do najważniejszych

zaliczyć możemy kompleks

zaliczyć możemy kompleks

żelazo-porfirynowy, obecny w

żelazo-porfirynowy, obecny w

hemie hemoglobiny i

hemie hemoglobiny i

mioglobiny- białkach wiążących

mioglobiny- białkach wiążących

tlen we krwi i w mięśniach.

tlen we krwi i w mięśniach.

•

Hemoglobina jest białkiem złożonym, więc

Hemoglobina jest białkiem złożonym, więc

przyjmuje strukturę IV rzędową. Zbudowana

przyjmuje strukturę IV rzędową. Zbudowana

jest z czterech podjednostek (dwóch alfa

jest z czterech podjednostek (dwóch alfa

złożonych ze 141 aminokwasów i dwóch beta

złożonych ze 141 aminokwasów i dwóch beta

złożonych ze 146 aminokwasów), nazywamy

złożonych ze 146 aminokwasów), nazywamy

ją tetramerem. Kodowana jest przez dwa

ją tetramerem. Kodowana jest przez dwa

geny. Każda z podjednostek tworzy osiem

geny. Każda z podjednostek tworzy osiem

alfa helis i zawiera swoją własną

alfa helis i zawiera swoją własną

prostetyczną grupę hemową, zatem może

prostetyczną grupę hemową, zatem może

wiązać w sumie cztery cząsteczki tlenu.

wiązać w sumie cztery cząsteczki tlenu.

•

Przyłączenie O2 przez jeden z hemów

Przyłączenie O2 przez jeden z hemów

ułatwia wiązanie kolejnych cząsteczek

ułatwia wiązanie kolejnych cząsteczek

O2 przez pozostałe

O2 przez pozostałe

grupy hemowe.

grupy hemowe.

To

To

kooperatywne wiązanie tlenu z

kooperatywne wiązanie tlenu z

hemoglobiną jest właściwością

hemoglobiną jest właściwością

pozwalającą na wiązanie maksymalnej

pozwalającą na wiązanie maksymalnej

ilości O2 w płucach i uwalnianie

ilości O2 w płucach i uwalnianie

maksymalnej ilości O2 w tkankach

maksymalnej ilości O2 w tkankach

.

.

Utlenowaniu

Utlenowaniu

hemoglobiny

hemoglobiny

towarzyszą zmiany

towarzyszą zmiany

konformacji białka:

konformacji białka:

•

Przyłączeniu O2 towarzyszy rozerwanie wiązań

Przyłączeniu O2 towarzyszy rozerwanie wiązań

poprzecznych między końcami karboksylowymi

poprzecznych między końcami karboksylowymi

wszystkich czterech podjednostek hemoglobiny

wszystkich czterech podjednostek hemoglobiny

co powoduje zmiany w drugo- , trzecio- i

co powoduje zmiany w drugo- , trzecio- i

czwartorzędowej strukturze białka.

czwartorzędowej strukturze białka.

•

Czwartorzędową strukturę częściowo

Czwartorzędową strukturę częściowo

utlenowanej hemoglobiny określa się jako

utlenowanej hemoglobiny określa się jako

stan

stan

T(naprężony)

T(naprężony)

a całkowicie utlenowanej

a całkowicie utlenowanej

hemoglobiny (HbO2) jako

hemoglobiny (HbO2) jako

stan

stan

R(rozluźniony).

R(rozluźniony).

•

Oprócz transportu tlenu z płuc do tkanek ,

Oprócz transportu tlenu z płuc do tkanek ,

hemoglobina bierze udział w przenoszeniu

hemoglobina bierze udział w przenoszeniu

CO2 z tkanek do płuc, skąd jest on usuwany

CO2 z tkanek do płuc, skąd jest on usuwany

podczas oddychania. Bezpośrednio po

podczas oddychania. Bezpośrednio po

odłączeniu tlenu cząsteczka hemoglobiny

odłączeniu tlenu cząsteczka hemoglobiny

wiąże CO2 w ilości stanowiącej ok.15% CO2

wiąże CO2 w ilości stanowiącej ok.15% CO2

transportowanego przez krew. CO2 wchodzi w

transportowanego przez krew. CO2 wchodzi w

reakcje z końcowymi grupami

reakcje z końcowymi grupami





-aminowymi

-aminowymi

hemoglobiny tworząc karbaminian. Tworzeniu

hemoglobiny tworząc karbaminian. Tworzeniu

karbaminianu towarzyszy uwolnienie protonów

karbaminianu towarzyszy uwolnienie protonów

współodpowiedzialnych za efekt Bohra.

współodpowiedzialnych za efekt Bohra.

Reakcja

Reakcja

•

W warunkach niedoboru tlenu w tkankach

W warunkach niedoboru tlenu w tkankach

zwiększa się zawartość 2,3-

zwiększa się zawartość 2,3-

bifosfoglicerynianu(BPG). Związek ten tworzy

bifosfoglicerynianu(BPG). Związek ten tworzy

się z 1,3-bifosfoglicerynianu , będącego

się z 1,3-bifosfoglicerynianu , będącego

metabolitem pośrednim glikolizy. BPG wiąże

metabolitem pośrednim glikolizy. BPG wiąże

się z hemoglobiną w stosunku 1 cząsteczka

się z hemoglobiną w stosunku 1 cząsteczka

BPG na tetrametryczną cząsteczkę

BPG na tetrametryczną cząsteczkę

hemoglobiny a miejscem wiązania jest

hemoglobiny a miejscem wiązania jest

przestrzeń między czterema podjednostkami,

przestrzeń między czterema podjednostkami,

znajdująca się w centrum cząsteczki

znajdująca się w centrum cząsteczki

hemoglobiny.

hemoglobiny.

•

Przebywaniu na dużych wysokościach

Przebywaniu na dużych wysokościach

towarzyszą takie zmiany fizjologiczne,

towarzyszą takie zmiany fizjologiczne,

jak wzrost liczby erytrocytów, stężenia

jak wzrost liczby erytrocytów, stężenia

hemoglobiny oraz BPG. Wzrost

hemoglobiny oraz BPG. Wzrost

stężenia BPG powoduje zmniejszenie

stężenia BPG powoduje zmniejszenie

powinowactwa hemoglobiny do tlenu i

powinowactwa hemoglobiny do tlenu i

w konsekwencji wzrost zdolności

w konsekwencji wzrost zdolności

hemoglobiny do uwalniania tlenu w

hemoglobiny do uwalniania tlenu w

tkankach.

tkankach.

•

Hemoglobina pełni też

Hemoglobina pełni też

funkcje układu buforowego

funkcje układu buforowego

chroniącego organizm przed

chroniącego organizm przed

szkodliwym wpływem

szkodliwym wpływem

zwiększenia kwasowości krwi.

zwiększenia kwasowości krwi.

•

Mamy tu do czynienia z

Mamy tu do czynienia z

efektem Bohra.

efektem Bohra.

•

Najczęściej występujące

Najczęściej występujące

hemoglobiny mają następujący skład

hemoglobiny mają następujący skład

tetrameru: Hba (podstawowa

tetrameru: Hba (podstawowa

hemoglobina prawidłowa u ludzi

hemoglobina prawidłowa u ludzi

dorosłych) , HbF(hemoglobina

dorosłych) , HbF(hemoglobina

płodowa), HbS (hemoglobina

płodowa), HbS (hemoglobina

sierpowatych krwinek czerwonych)

sierpowatych krwinek czerwonych)

HbA2 (hemoglobina prawidłowa u

HbA2 (hemoglobina prawidłowa u

ludzi dorosłych stanowiąca ok. 2,5%

ludzi dorosłych stanowiąca ok. 2,5%

Hb całkowitej).

Hb całkowitej).

Bibliografia:

Bibliografia:

•

Murray K. R., Granner K. D., Mayes A.

Murray K. R., Granner K. D., Mayes A.

P., Rodwell W. V.

P., Rodwell W. V.

Biochemia Harpera.

Biochemia Harpera.

Warszawa, Wydawnictwo Lekarskie

Warszawa, Wydawnictwo Lekarskie

PZWL, 1994

PZWL, 1994