The Sinteza hemoglobina je sestavljen iz sinteze hema in globine. Končno je skupina protetskih hemov, vsaka s štirimi globini, povezana z beljakovinskim kompleksom hemoglobina. Motnje v sintezi hema in v globinu lahko povzročijo resne zdravstvene težave.
Kaj je sinteza hemoglobina?
Da bi razumeli sintezo hemoglobina, je najprej potrebno poznavanje strukture hemoglobina. Hemoglobin je beljakovinski kompleks, ki vsebuje železo in je sestavljen iz štirih podenot globina, od katerih ima vsaka protetično hemo skupino.
V človeškem odraslem hemoglobinu sta enaki alfa globini kot tudi dva enaka beta globina kot podenota. Vsaka od teh podenot je vezana na protetično hemsko skupino, ki jo sestavlja kompleks porfirinskega železa (II). Tako kompleks hemoglobina vsebuje štiri hemske skupine.
Vsaka skupina hema lahko glede na kemijsko okolje na kompleksen način veže molekulo kisika na železov ion. Glede na to, koliko skupin hema je napolnjenih s kisikom, govorimo o oksihemoglobinu (z veliko kisika) ali deoksihemoglobinu (z malo kisika).
Železov ion je nameščen na sredini porfirinskega obroča. Ob strani je zapletena vez na histidinski ostanek globina. Po drugi strani se molekula kisika, odvisno od energijskega stanja železovega iona, lahko zaplete v kompleks. Na energijsko stanje vplivajo zunanje fizikalne in kemijske razmere zaradi sprememb konformacije globina.
Funkcija in naloga
Zadnji korak v sintezi hemoglobina je sestavljanje protetske hemske skupine s štirimi globinskimi enotami, da se tvori beljakovinski kompleks, ki vsebuje železo. Posamezne komponente tvorijo neodvisne biosintetske poti.
Izhodni materiali za porfirinski obroč hemske skupine so aminokislini glicin in sukcinil-CoA. Sukcinil-CoA je sestavljen iz koencima A in jantarne kisline. Jajčna kislina je vmesni produkt pri razgradnji energijsko bogatih ketonskih teles kot dela energijskega metabolizma. S sintazo encima delta-aminolevulinska kislina se sintetizira delta-aminolevulinska kislina iz sukcinil-CoA in glicina. Dve molekuli delta-aminolevulinske kisline se kondenzirata z izločanjem ene molekule vode, da tvorita pirolski derivat porfobilinogena. Z izločanjem amoniaka in s pomočjo encima uroporfirinogen-I sintetaza reagirajo štiri molekule porfobiliogena in tvorijo hidroksimetilbilan. Ta se s tvorbo obroča spremeni v uroporfirinogen III.
Protoporfirin nastaja z encimsko dekarboksilacijo in dehidracijo v mitohondrijih. Z encimom ferohelatazo se v to molekulo vključi ion železa (II) s tvorbo heme. V citosolu celice je hem povezan z beljakovinskim globinom, da nastane kompleksni hemoglobin, ki vsebuje železo.
Sinteza posameznih globinov poteka z normalno biosintezo beljakovin. Kot smo že omenili, kompleks hemoglobina za odrasle vsebuje dve enaki podenoti alfa in beta globinov. Končni hemoglobin je zaradi svoje zapletene strukture razvil sposobnost prenosa kisika in ga dovajal do vseh celic organizma.
Vendar vezava centralnega železa na kisik ni zelo tesna, nanjo pa lahko zelo enostavno vplivajo zunanji kemični in fizikalni dejavniki. To omogoča hemoglobinu, da hitro absorbira in sprošča kisik. Vsebnost kisika v hemoglobinu je med drugim odvisna od dejavnikov pH, ogljikovega dioksida ali parcialnega tlaka ali temperature kisika. Te vplivne spremenljivke spremenijo na primer skladnost globinov, tako da se kisikova vez lahko okrepi ali oslabi z rahlimi spremembami energijskih in stericnih razmer.
Z nizko pH vrednostjo in visokim delnim tlakom ogljikovega dioksida oslabimo kisikovo vez na ion železov (II) in tako omogočimo sproščanje kisika. Prav v teh pogojih poteka močnejši metabolični promet, ki ima tudi povečano potrebo po kisiku. Sistem prenosa kisika je zato optimalno usklajen s fizičnimi potrebami s pomočjo funkcije hemoglobina.
Bolezni in bolezni
Motnje v sintezi hemoglobina lahko vodijo do različnih bolezni. Obstajajo številne genetske bolezni, ki temeljijo na motenju sinteze hema. V procesu se v telesu kopičijo predhodniki hema, ki med drugim vodijo do izjemne občutljivosti na svetlobo. V teh tako imenovanih porfirijah se porfirini shranijo v krvnih žilah ali celo jetrih. Nekatere oblike porfirije so izpostavljene svetlobi in hranijo več sevalne energije. Ko se energija sprosti, nastajajo kisikovi radikali, ki napadajo in uničujejo izpostavljeno tkivo. To vodi do močnega srbenja in pekoče bolečine.
Obstaja sedem oblik porfira. Gradnja heme je osemstopenjski postopek, v katerem je vključenih sedem encimov. Če encim deluje neustrezno, se v tem trenutku v sintezi hema shrani ustrezni predhodnik. Na podlagi simptomov porfirije razdelimo v dve glavni skupini. Za tako imenovane kožne porfirije je značilna boleča občutljivost kože na svetlobo.Pri jetrnih porfirijah prevladujejo jetrna vpletenost s hudimi bolečinami v trebuhu, slabostjo in bruhanjem. V mnogih primerih pa pride do prekrivanja obeh simptomskih kompleksov.
Porfirije pogosto kažejo prekinitveni potek z akutnimi napadi. Odvisno od vrste porfirije se ti manifestirajo v nenadno bolečih kožnih reakcijah, kolikam podobnim bolečinam v trebuhu, slabosti / bruhanju, rdečem obarvanju urina, epileptičnih napadih, nevroloških primanjkljajih ali celo pri psihozah.
Ostale motnje sinteze hemoglobina se nanašajo na napačno sintezo molekul globina z mutacijami v ustreznih genih. Primeri so tako imenovana anemija srpastih celic ali talasemija. Pri srpastocelični anemiji je protein podenote beta globina gensko spremenjen. V položaju šest tega proteina je aminokislino glutaminsko kislino zamenjal valin. Če primanjkuje kisika, zadevni hemoglobin postane srpast, se združi in zamaši majhne krvne žile. Posledica tega so življenjsko nevarne motnje krvnega obtoka. Talasemije so skupina različnih nepravilnosti hemoglobina, ki vodijo do zmanjšanega tvorjenja alfa ali beta globina v globinski verigi. Huda anemija je najpomembnejši simptom.
.jpg)
