Hemoglobin je globularni hemski protein u crvenim krvnim stanicama kralježnjaka i u plazmi mnogih beskičmenjaka koji nose kisik i ugljični dioksid ; heme skupina veže kisik i ugljični dioksid te krvlju daje crvenu boju; piše se i kao hemoglobin.
- Hb veže O2, transportira O2 i isporučuje ga u tkiva.
- Hb veže CO2, otpadni produkt metabolizma.
- 2-3 BPG, proizvedeni u eritrocitu Rapport-Leuberingovim šantom, stabilizira Hb konformaciju na kvartarnoj razini i pojačava disocijaciju O2 od Hb na mjestu tkiva.
- Cijanid se kombinira s metamoglobinom stvarajući cijanomethemoglobin koji je netoksičan.
- Proučavanje strukture Hb daje uvid u molekularne osnove hemoglobinopatija.
- Fizičke i kemijske značajke-
- Heme je spoj željeznog porfirina. Porfirin je tetrapirolna struktura .
- Željezno željezo zauzima središte porfirinskog prstena i uspostavlja veze sa sva četiri dušika svih pirolskih prstenova.
- Također je povezan s dušikom imidazolnog prstena histidina koji je prisutan u globinskom dijelu.
- Dio globina izrađen je od četiri polipeptidna lanca, do identičnih α-lanaca i dva identična β-lanca u normalnom odraslom hemoglobinu.
- Svaki lanac sadrži "hem" u takozvanom "hem džepu". Dakle, jedna molekula Hb posjeduje četiri hem jedinice.
- Molekula Hb sadrži hidrofobne aminokiseline iznutra i hidrofilne na površini.
- Džepovi heme α-podjedinica upravo su prikladne veličine da omoguće ulaz molekuli O2. Ulaz f O2 u hem džepove β-podjedinica blokiran je ostatkom valina.
- Sorte normalnog ljudskog Hb su Hb-A1 (dva α-lanca i β-lanca) HbF (dva α-lanca i ¥ -lanca) Hb-A2 (dva α-lanca i delta-lanci) Embyonic Hb (dva α-lanca i € -lanci) Hb-A3 (Izmjenjeno od Hb-A koji se nalazi u starim crvenim stanicama) HbA1C (Glikozilirani Hb, prisutan u koncentraciji od 3-5% ukupnog Hb). Kod dijabetes melitusa povišen je na 6 do 15%.
- Hemoglobin has a kvartarna struktura karakteristična za mnoge globularne bjelančevine s više podjedinica.
[32]
Većina aminokiselina u hemoglobinu tvori alfa spirale, a te spirale povezane su kratkim ne-spiralnim segmentima. Vodikove veze stabiliziraju zavojne dijelove unutar ovog proteina, uzrokujući privlačenje unutar molekule, što uzrokuje da se svaki polipeptidni lanac presavije u određeni oblik.
[33]
Kvaternarna struktura hemoglobina dolazi iz njegove četiri podjedinice u otprilike tetraedarskom rasporedu.
[32]
U većine kralježnjaka, molekula hemoglobinaje sklop od četiri globularna proteinapodjedinice. Svaka podjedinica sastoji se od proteinalanac usko povezan s ne-proteinskim protetskim muskupina. Svaki se proteinski lanac slaže u skup alfa-zavojnicastrukturni segmenti povezani u globinasti naboruređenje. Takav je naziv dobio jer je ovaj raspored isti motiv presavijanja koji se koristi u drugim proteinima hema / globina, poput mioglobina.
[34]
[35]
Ovaj uzorak na preklapanje sadrži džep koji čvrsto veže hem skupinu.
Hemsku skupinu čine željezni (Fe) ion (nabijeni atom) koji se nalazi u heterocikličkomprsten, poznat kao porfirina. Ovaj porfirinski prsten sastoji se od četiri pirotamolekule ciklički povezane zajedno (pomoću metina mostovi) s željeznim ionom vezanim u središtu.
[36]
Ion željeza, mjesto gdje se veže kisik, koordinira s četiri dušikaatomi u središtu prstena, koji svi leže u jednoj ravnini. Željezo je snažno (kovalentno) vezano za globularni protein preko N atoma imidazoleprsten F8 histidinaostatak (poznat i kao proksimalni histidin) ispod porfirinskog prstena. Šesta pozicija može reverzibilno vezati kisik koordinatnom kovalentnom vezom,
[37]
dovršavajući oktaedarsku skupinu od šest liganada. Kisik se veže u "savijenoj krajnjoj" geometriji gdje se jedan atom kisika veže za Fe, a drugi strši pod kutom. Kada kisik nije vezan, vrlo slabo vezana molekula vode ispunjava mjesto stvarajući iskrivljeni oktaedar.
Iako se ugljični dioksid prenosi hemoglobinom, on se ne nadmeće s kisikom za položaje koji vežu željezo, već je vezan za proteinske lance strukture.
Ion željeza može biti ili u Fe2 + ili u Fe3 + stanju, ali ferihemoglobin ( methemoglobina) (Fe3 +) ne može vezati kisik.
[38]
Vezujući se, kisik privremeno i reverzibilno oksidira (Fe2 +) u (Fe3 +), dok se kisik privremeno pretvara u superoksidion, stoga željezo mora postojati u +2 oksidacijskom stanju da veže kisik. Ako se protonira superoksidni ion povezan s Fe3 +, željezo hemoglobina ostat će oksidirano i nesposobno vezati kisik. U takvim slučajevima enzim methemoglobin reduktaza moći će na kraju reaktivirati methemoglobin smanjenjem centra željeza.
U odraslih ljudi najčešći tip hemoglobina je tetramer(koji sadrži četiri bjelančevine podjedinice) nazvan hemoglobin A , koji se sastoji od dvije α i dvije β podjedinice koje nisu kovalentno povezane, a svaka je sastavljena od 141, odnosno 146 aminokiselinskih ostataka. To se označava kao α2β2. Podjedinice su strukturno slične i približno iste veličine. Svaka podjedinica ima molekularnu težinu od oko 16 000 Daltona,
[39]
za ukupnu molekularnu težinu tetramera od oko 64.000 daltona (64.458 g / mol).
[40]
Dakle, 1 g / dL = 0,1551 mmol / L. Hemoglobin A je najintenzivnije proučavan od molekula hemoglobina.
U ljudske novorođenčadi molekula hemoglobina sastoji se od 2 α lanca i 2 γ lanca. Kako dojenče raste, gama lanci se postupno zamjenjuju β lancima.
[41]
Četiri polipeptidni lancimeđusobno su vezani slani mostovi, vodikove veze, A hidrofobni učinak.
- mu b grupa
Posljednje ažuriranje 10/01/2021