Startuj z nami!

www.szkolnictwo.pl

praca, nauka, rozrywka....

mapa polskich szkół
Nauka Nauka
Uczelnie Uczelnie
Mój profil / Znajomi Mój profil/Znajomi
Poczta Poczta/Dokumenty
Przewodnik Przewodnik
Nauka Konkurs
uczelnie

zamów reklamę
zobacz szczegóły
uczelnie

Hemoglobina

Hemoglobina

Model cząsteczki hemoglobiny. Cztery zasocjowane podjednostki, z których każda zawiera cząsteczkę hemu (zaznaczoną na zielono). Nie pokazano grup bocznych aminokwasów, a tylko konformację łańcuchów peptydowych – tzw. model wstęgowy
Miejsce i odsetek syntezy łańcuchów hemoglobiny w życiu pre- i postnatalnym
Krzywa wysycenia hemoglobiny w zależności od ciśnienia cząstkowego tlenu.
Porównanie krzywych saturacji Mioglobiny(Mb) z Hemoglobiną (HbA), Hemoglobiną płodową

Hemoglobina, oznaczana też skrótami Hb lub HGB – czerwony barwnik krwi , białko zawarte w erytrocytach , którego zasadniczą funkcją jest przenoszenie tlenu – przyłączanie go w płucach i uwalnianie w tkankach. Mutacje genu hemoglobiny prowadzą do chorób dziedzicznych: anemii sierpowatej , talasemii lub rzadkich chorób zwanych hemoglobinopatiami .

Spis treści

Budowa hemoglobiny

Cząsteczka hemoglobiny jest tetramerem złożonym z dwóch par białkowych podjednostek. Podjednostki oznaczone są najczęściej literami greckiego alfabetu (np. α,β,γ,δ).

Nazwa hemoglobinyPary podjednostek
HbAα2β2
HbFα2γ2
HbA2α2δ2
HbS α2S2

Podjednostki nie są związane kowalencyjnie . Każda podjednostka zawiera jako grupę prostetyczną (niebiałkową) cząsteczkę hemu . Cząsteczka hemu zawiera położony centralnie atom żelaza (Fe2+) umożliwiający jej wiązanie cząsteczek tlenu (O2). Jedna cząsteczka hemoglobiny może przyłączyć od jednej do czterech cząsteczek tlenu, co powoduje że hemoglobina może występować albo w stanie "odtlenowanym" (deoxyHb) lub w różnym stopniu "utlenowania" (oxyHb). Hem nadaje białku (i krwi) czerwony kolor.

Konformacja łańcuchów α i β ludzkiej hemoglobiny wykazuje podobieństwa do cząsteczki mioglobiny .

Podział hemoglobin

Hemoglobiny "prawidłowe"

  • HbA (HbA1) (2α2β) – prawidłowa hemoglobina dorosłych
  • HbA2 (2α2δ) – prawidłowa hemoglobina dorosłych; stanowi około 1,5% – 3% hemoglobiny
  • HbF (2α2γ) – hemoglobina płodowa; ma większe powinowactwo do tlenu niż HbA, dzięki czemu jest w stanie pobrać tlen z krwi matki przez łożysko i uwolnić go w tkankach płodu. W życiu pozamacicznym jest zastępowana, gdyż słabiej uwalnia tlen w tkankach przy wyższym ciśnieniu parcjalnym tlenu. U dorosłych do 2%
  • hemoglobiny embrionalne – mają podobne właściwości jak HbF:
    • Hemoglobina Gower 1 (ξ2ε2)
    • Hemoglobina Gower 2 (α2ε2)
    • Hemoglobina Portland (ξ2γ2)
  • HbA1c – HbA z przyłączoną nieenzymatycznie, trwale cząsteczką glukozy do N-końcowych aminokwasów łańcuchów globiny. Duże stężenie świadczy o proporcjonalnie podwyższonej glikemii , co może pozwolić na określenie średniego poziomu glukozy w surowicy przez okres 2-3 miesięcy, a to ma znaczenie np. w ocenie skuteczności leczenia cukrzycy . Norma stanowi 4-6% ogólnej ilości hemoglobiny. Produkty przejściowe pomiędzy HbA1 a HbA1c stanowią formy HbA1a oraz HbA1b będące zasadami Schiffa , w których glukoza jest przyłączona odwracalnie. Ogólna liczba wszystkich form glikowanej hemoglobiny powinna mieścić się w zakresie 6-8% ogólnej ilości hemoglobiny.

Hemoglobiny nieprawidłowe

  • HbS - mutacja punktowa – podmiana hydrofilowego kwasu glutaminowego w pozycji A2 (6β) na hydrofobową walinę co powoduje powstanie lepkich miejsc i tworzenia agregatów nieutlenowanej HbS, które zniekształcają erytrocyty prowadząc do niedokrwistości sierpowatokrwinkowej
  • HbM – mutacja powodująca zamianę histydyny w pozycji F8 na tyrozynę , która stabilizuje żelazo w hemie w formie Fe3+ zamiast Fe2+. Hemoglobina z Fe3+ nazywa się methemogolobiną (metHb) i nie wiąże się z tlenem.
  • Hemoglobina typu Chesapeake – zamiana argininy na leucynę w pozycji FG4 (92 w łańcuchu α)
  • Hemoglobina typu Bristol – zmiana waliny na kwas asparaginowy w pozycji 67 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji
  • Hemoglobina typu Sydney – zmiana waliny na alaninę w pozycji 67 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji
  • Hemoglobina typu Hikari – zmiana lizyny na asparaginę w pozycji 61 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji
  • Hemoglobina typu Milwaukee – zmiana waliny na kwas glutaminowy w pozycji 67 łańcucha β. Zmiana nie powoduje zaburzenia funkcji
  • Hemoglobina typu Lepore – (2α2Lepore) – hemoglobina w jednym z typów β-talasemii , wynik delecji genów kodujących łańcuchy β i δ. Ich resztki tworzą gen kodujący łańcuch Lepore.

Uwaga: litery greckie w nawiasach oznaczają jakie łańcuchy globiny wchodzą w skład cząsteczki.

Zmiany konformacji pod wpływem tlenu

Hemoglobina. Przechodzenie między stanami T (na animacji stan "deoxy") oraz R (na animacji stan "oxy")

Przyłączenie cząstki tlenu do jednej z czterech cząstek hemu hemoglobiny powoduje zmianę struktury drugo-, trzecio- i czwartorzędowej całego tetrameru. Przyczyną jest wsunięcie atomu żelaza (położonego w przypadku nieutlenowanej hemoglobiny w odległości około 0,06 nm od płaszczyzny hemu) w płaszczyznę pierścienia hemu po połączeniu z tlenem.

Wsunięcie atomu żelaza pociąga związaną z nim tzw. histydynę proksymalną leżącą w pozycji F8, co powoduje przemieszczenie sąsiednich aminokwasów globiny. Doprowadza to w rezultacie do pęknięcia wiązań poprzecznych pomiędzy końcami karboksylowymi wszystkich czterech cząstek globiny. W efekcie dochodzi do rotacji pary α11 względem pary α22 o 15°

Konformacja, w której hemoglobina jest tylko częściowo utlenowana, określana jest jako stan T (od ang. taut – naprężony), zaś konformacja całkowicie utlenowanej hemoglobiny po wykonaniu obrotu o 15° – jako stan R (ang. relaxed – rozluźniony).

Hemoglobina w stanie R wykazuje większe powinowactwo do tlenu aniżeli w stanie T. W związku z tym każde przyłączenie w płucach cząstki tlenu do hemoglobiny ułatwia przyłączanie następnych (tzw. wiązanie kooperacyjne), zaś odczepienie każdej cząstki tlenu w tkankach ułatwia uwalnianie kolejnych cząstek O2. Wiązanie kooperacyjne sprzyja maksymalizacji wysycania tlenem hemoglobiny w płucach (przy danym ciśnieniu parcjalnym tlenu – PO2) oraz oddawania przez nią tlenu w tkankach.

Wiązanie dwutlenku węgla

Hemoglobina transportuje około 15% z ogólnej ilości CO2 przenoszonego przez krew. W momencie gdy z cząstki hemoglobiny zostaje uwolniony tlen, dwutlenek węgla wchodzi w reakcję z grupą α-aminową globiny, tworząc karbaminian , jednocześnie w wyniku tej reakcji powstają wolne protony równoważące protony zużywane w płucach przez efekt Bohra (dwa mole protonów na każdy mol CO2). W wyniku powstania karbaminianu zmienia się ładunek grup na końcach łańcuchów globiny, co umożliwia tworzenie wiązań poprzecznych i przejście do stanu T.

W płucach natomiast, w momencie gdy dochodzi do przejścia ze stanu T do stanu R, w wyniku rozerwania wiązań poprzecznych uwolnione zostają protony z atomów azotu pierścieni imidazolowych histydyny znajdującej się w pozycji HC3 (His 146) na łańcuchach β. Łączą się one z wodorowęglanami , co prowadzi do powstania kwasu węglowego , rozkładanego następnie przez anhydrazę węglanową zawartą w erytrocytach na wodę i dwutlenek węgla usuwany z krążenia.

W tkankach występuje niższe pH niż w płucach, w związku z czym protony wiążą się z histydyną HC3, sprzyjając przejściu hemoglobiny ze stanu R do stanu T.

Rola bisfosfoglicerynianu

W warunkach niedotlenienia w organizmie zwiększa się synteza 2,3-bisfosfoglicerynianu (BPG). Substancja ta, powstająca z 1,3-bisfosfoglicerynianu będącego produktem pośrednim glikolizy , ma właściwość wiązania się z tetramerem hemoglobiny znajdującym się w stanie T i stabilizowania go.

W stanie T konformacja łańcuchów hemoglobiny umożliwia wniknięcie między nie jednej cząstki BPG, która następnie wytwarza po trzy (w sumie sześć) wiązań poprzecznych z każdym z łańcuchów β, a dokładniej z posiadającymi dodatni ładunek resztami waliny w pozycji NA1, lizyny EF6 oraz histydyny H21. Te dodatkowe wiązania utrudniają przejście ze stanu T o niższym powinowactwie do tlenu do stanu R, w którym hemoglobina jest mniej skłonna do uwalniania tlenu.

Ciekawym przystosowaniem ewolucyjnym jest zamiana histydyny H21 na serynę w łańcuchu γ, który zastępuje łańcuch β w hemoglobinie płodowej HbF. Dzięki temu BPG ma mniejszy wpływ na hemoglobinę płodową, a co za tym idzie przy niższym stężeniu tlenu HbF ma do niego większe powinowactwo niż HbA. Efekt ten umożliwia wymianę gazową między krwią płodu a krwią matki zachodzącą w łożysku .

Normy

Normy ilości hemoglobiny we krwi dorosłego człowieka wynoszą około 11,0-17,5 g/dl, jednak ze względu na różne metody pomiarowe każde laboratorium analityczne ustala własne normy (zwykle podyktowane przez producenta analizatora). Należy również zaznaczyć, że fizjologicznie stężenie hemoglobiny u mężczyzn jest wyższe niż kobiet.

Pochodne hemoglobiny

Zobacz też

Przeczytaj !


Inne hasła zawierające informacje o "Hemoglobina":

Białka złożone (tkanka okrywająca i płyny ustrojowe) chromoproteiny - zawierają część barwnikową (np. chlorofil albo Hemoglobina) lipoproteiny - zawierające tłuszczowiec ( błona komórkowa , osocze krwi) nukleoproteiny - związane z kwasem ...

Mioglobina ...

Elementy morfotyczne krwi ...

Paramagnetyzm większą od jedności. Dla ferromagnetyków μ jest wielokrotnie większe od 1.Przykłady paramagnetyków:tlen O2aluminiumsódHemoglobina krwiplatyna Pttlenek azotu (II) NO Zobacz też magnetyzm diamagnetyzm ferromagnetyzm . ...

Supernowa ...

Hemocyjanina ...

Hem (biochemia) ...

Miód ...

Siarkowodór ...

Kręgowce ...


Inne lekcje zawierające informacje o "Hemoglobina":

Układ oddechowy (plansza 11) dwutlenek węgla jest transportowany przez erytrocyty. Gazy te wchodzą w reakcję z hemoglobiną: Hemoglobina + O2 - oksyHemoglobina Hemoglobina + CO2 - karboksyHemoglobina a - pęcherzyk płucny, ...

Zanieczyszczenia atmosfery (plansza 10) ...

Krew (plansza 8) class="lekcja_boks"> Hemoglobina Jest to czerwony barwnik krwi, zawarty w erytrocytach, którego ...





Zachodniopomorskie Pomorskie Warmińsko-Mazurskie Podlaskie Mazowieckie Lubelskie Kujawsko-Pomorskie Wielkopolskie Lubuskie Łódzkie Świętokrzyskie Podkarpackie Małopolskie Śląskie Opolskie Dolnośląskie