Hemoglobinas sintezė susideda iš hemo sintezės ir globino sintezės. Galiausiai susidaro protezo hemo grupės ryšys su keturiais globinais geležiesturintys baltymų kompleksą hemoglobinas. Ir hemo sintezės, ir globino sintezės sutrikimai gali vadovauti rimtai sveikatai problemos.
Kas yra hemoglobino sintezė?
Hemoglobinas yra geležiesturintis baltymų kompleksas, randamas raudonai kraujas ląstelių. Norint suprasti hemoglobino sintezę, pirmiausia reikia žinoti hemoglobino struktūrą. Hemoglobinas yra geležies- turintis baltymų kompleksas, susidedantis iš keturių globino subvienetų, kurių kiekvienas turi protezinę hemo grupę. Suaugusio žmogaus hemoglobine yra abu vienodi alfa globinai ir du vienodi beta globinai kaip subvienetai. Kiekvienas iš šių subvienetų yra prijungtas prie protezinės hemo grupės, kurią sudaro porfirino-geležies II kompleksas. Taigi hemoglobino komplekse yra keturios hemo grupės. Kiekviena hemo grupė gali kompleksuoti deguonis molekulę iki geležies II jono, priklausomai nuo cheminės aplinkos. Priklausomai nuo to, kiek hemo grupių yra pakrauta deguonis, kalbame apie oksihemoglobiną (kuriame gausu deguonies) arba deoksihemoglobiną (mažai deguonies). Geležies II jonas yra porfirino žiedo centre. Jo pusėje yra kompleksinis ryšys su globino histidino liekana. Į kitą pusę, atsižvelgiant į geležies jono energetinę būseną, an deguonis molekulė gali būti susieta su kompleksu. Energinę būseną įtakoja išorinės fizinės ir cheminės sąlygos dėl konformacinių globino pokyčių.
Funkcija ir užduotis
Paskutinis hemoglobino sintezės etapas yra protezo hemo grupės su keturiais globino vienetais surinkimas į geležies turinčių baltymų kompleksą. Atskirus komponentus sudaro nepriklausomi biosintezės keliai. Hemo grupės porfirino žiedo pradinės medžiagos yra aminorūgštys glicinas ir sukcinil-CoA. Sukcinil-CoA susideda iš kofermento A ir gintaro rūgšties. Gintaro rūgštis yra tarpinis produktas skaidant daug energijos turinčius ketoninius kūnus energijos apykaita. Fermento delta-aminolevulino rūgšties sintazės pagalba delta-aminolevulino rūgštis sintetinama iš sukcinil-CoA ir glicino. Su pašalinimas vienos molekulės vanduo, Du molekulės delta-aminolevulino rūgšties kondensuojasi, kad susidarytų pirolio darinys porfobilinogenas. Su pašalinimas of amoniakas o su fermento uroporfirinogeno I sintetazės pagalba - keturi molekulės porfobiliogeno reaguoja ir susidaro hidroksimetilbilanas. Tai virsta uroporphyrinogen III formuojantis žiedui. Fermentinis dekarboksilinimas ir dehidrinimas mitochondrijos gamina protoporfiriną. Su ferrochelatazės fermentu geležies II jonas įterpiamas į šią molekulę ir susidaro hemas. Ląstelės citozolyje hemas yra sujungtas su baltymo globinu, kad susidarytų geležies turintis baltymų kompleksas hemoglobinas. Atskirų globinų sintezė vyksta per normalią baltymų biosintezę. Kaip minėta anksčiau, suaugusio žmogaus hemoglobino kompleksas gauna du identiškus alfa- ir beta-globinų subvienetus. Dėl savo sudėtingos struktūros gatavas hemoglobinas sukūrė gebėjimą transportuoti deguonį ir tiekti jį visoms organizmo ląstelėms. Tačiau centrinės geležies jungimasis su deguonimi nėra labai stiprus, ir jį labai lengvai įtakoja išoriniai cheminiai ir fiziniai veiksniai. Tai leidžia hemoglobinui greitai absorbuoti deguonį ir greitai jį išlaisvinti. Taigi hemoglobino deguonies apkrova, be kita ko, priklauso nuo PH veiksnių, anglis dioksido ar deguonies dalinis slėgis ar net temperatūra. Šie įtakojantys kintamieji keičia, pavyzdžiui, globinų konformaciją, kad deguonies prisijungimas gali būti sustiprintas arba susilpnintas šiek tiek pakeitus energetinį ir sterinį santykį. Taigi esant žemam PH ir dideliam anglis dioksido dalinis slėgis, susilpnėja deguonies prisijungimas prie geležies II jonų, todėl deguonies išsiskyrimas yra palankesnis. Šiomis sąlygomis vyksta didesnė medžiagų apykaitos apyvarta, dėl kurios taip pat padidėja deguonies poreikis. Deguonies transportavimo sistema geriausiai atitinka fizinius poreikius per hemoglobino funkciją.
Ligos ir negalavimai
Hemoglobino sintezės sutrikimai gali vadovauti įvairioms ligoms. Pavyzdžiui, yra keletas genetinės ligos kurie yra pagrįsti hemo sintezės sutrikimu. Tokiu atveju hemo pirmtakai kaupiasi kūne, be kita ko, todėl ypač jautrūs šviesai. Šiuose vadinamuosiuose porfirijos, porfirinai saugomi kraujas laivai ar net kepenys. Veikiant šviesai, kai kurios formos porfirijos kaupti padidėjusią spinduliavimo energiją. Išleidus energiją, susidaro deguonies radikalai, kurie puola ir sunaikina atvirą audinį. Stiprus niežėjimas ir deginimas skausmas vystytis. Yra septynios formos porfirijos. Hemo susidarymas yra aštuonių pakopų procesas, kurio metu septyni fermentai (enzimai) dalyvauja. Jei fermentas veikia nepakankamai, atitinkamas pirmtakas yra saugomas šiame hemo sintezės taške. Remiantis simptomais, porfirijos yra suskirstytos į dvi pagrindines grupes. Vadinamosioms odos porfirijoms būdinga skausminga fotojautrumas iš oda. Kepenų porfirijose kepenys įsitraukimas vyrauja su sunkiu pilvo skausmas, pykinimas ir vėmimas. Tačiau daugeliu atvejų šie dviejų simptomų kompleksai sutampa. Porfirijos dažnai rodo epizodinę eigą su ūmiais priepuoliais. Priklausomai nuo tipo porfirija, tai pasireiškia staigiais skausmingais oda reakcijos, kolikos pilvo skausmas, pykinimas/vėmimas, raudona šlapimo spalva, traukuliai, neurologinis deficitas ar net psichozės. Kiti hemoglobino sintezės sutrikimai reiškia defektinę globino sintezę molekulės dėl atitinkamų genų mutacijų. Pavyzdžiai yra vadinamoji pjautuvo ląstelė anemija arba talasemijos. Pjautuvo ląstelėje anemija, beta-globino subvieneto baltymai yra genetiškai pakitę. Šeštoje šio baltymo padėtyje aminorūgštis glutamo rūgštis pakeičiama valinu. Trūkstant deguonies, atitinkamas hemoglobinas deformuojasi į pjautuvo formą, sulimpa ir užkemša mažus kraujas laivai. Tai sukelia pavojų gyvybei kraujotakos sutrikimai. Talasemijos yra grupė skirtingų hemoglobino apsigimimų, dėl kurių sumažėja alfa arba beta globino formavimasis globino grandinėje. Svarbiausias simptomas yra sunkus anemija.
