Синтеза хемоглобина

Тхе Синтеза хемоглобина састоји се од синтезе хема и глобине. Најзад, протетска хем група, свака са четири глобина, повезана је са протеинским комплексом хемоглобина који садржи гвожђе. Поремећаји синтезе хема и глобина могу довести до озбиљних здравствених проблема.

Шта је синтеза хемоглобина?

Да бисмо разумели синтезу хемоглобина, прво је потребно знање о структури хемоглобина. Хемоглобин је протеински комплекс који садржи гвожђе, а састоји се од четири подјединице глобина, свака са протетском хем групом.

У хемоглобину код одраслих људи постоје два идентична алфа глобина као и два идентична бета глобина као подјединице. Свака од ових подјединица везана је за протетску хем групу која се састоји од комплекса порфириног гвожђа (ИИ). Тако комплекс хемоглобина садржи четири хемске групе.

У зависности од хемијског окружења, свака хем група може на комплексан начин везати молекул кисеоника за ион гвожђа. У зависности од тога колико хеме група је напуњених кисеоником, говори се о оксихемоглобину (са високим уносом кисеоника) или дезоксихемоглобину (са мало кисеоника).

Ион жељеза налази се у средини порфириног прстена. Са стране постоји сложена веза са хистидинским остатком глобина. С друге стране, у зависности од енергетског стања јона гвожђа, молекул кисеоника се може везати у комплекс. На енергетско стање утичу спољна физичка и хемијска стања услед промена конформације глобина.

Функција и задатак

Последњи корак у синтези хемоглобина састоји се у састављању протетске хемске групе са четири глобинске јединице да би се формирао протеински комплекс који садржи гвожђе. Појединачне компоненте формиране су независним биосинтетским путевима.

Полазни материјали за порфирински прстен хемске групе су аминокиселине глицин и сукцинил-ЦоА. Сукцинил-ЦоА се састоји од коензима А и јантарне киселине. Сућинска киселина је интермедијарни производ у распаду кетонских тела богатих енергијом као део енергетског метаболизма. Уз помоћ синтазе ензима делта-аминолевулинске киселине, делта-аминолевулинска киселина се синтетише из сукцинил-ЦоА и глицина. Два молекула делта-аминолевулинске киселине кондензују се елиминацијом једног молекула воде да би се формирао порфобилиноген деривата пирола. Са елиминацијом амонијака и уз помоћ ензима уропорфириноген-И синтетаза, четири молекула порфобилиогена реагују и формирају хидроксиметилбилан. Ово се трансформише у уропорфириноген ИИИ са формирањем прстена.

Протопорфирин се производи ензимском декарбоксилацијом и дехидрацијом у митохондријама. Уз ензим ферохелатаза, ион гвожђа (ИИ) је уграђен у овај молекул са стварањем хема. У цитосолу ћелије, хем је повезан са глобинским протеинима да би формирао комплексни хемоглобин који садржи гвожђе.

Синтеза појединачних глобина одвија се путем нормалне биосинтезе протеина. Као што је већ поменуто, комплекс хемоглобина за одрасле садржи две идентичне подјединице алфа и бета глобина. Због своје сложене структуре, готови хемоглобин је развио способност транспорта кисеоника и снабдевања га у свим ћелијама организма.

Међутим, везивање централног гвожђа на кисеоник није веома чврсто и на њега могу лако утицати спољни хемијски и физички фактори. То омогућава хемоглобину да брзо апсорбује и ослобађа кисеоник. Садржај кисеоника у хемоглобину зависи, између осталог, од фактора пХ, угљен диоксида или парцијалног притиска или температуре кисеоника. Ове утицајне променљиве мењају, на пример, усаглашеност глобина, тако да веза кисеоника може да се ојача или ослаби малим променама у енергетским и стерицким условима.

Са ниском пХ вредношћу и високим парцијалним притиском угљен-диоксида, веза кисеоника за ион гвожђа (ИИ) је ослабљена и на тај начин се погодује ослобађању кисеоника. Управо у тим условима одвија се јачи метаболички промет који такође има повећану потребу за кисеоником. Транспортни систем кисеоника је, према томе, оптимално усклађен са физичким потребама преко хемоглобинске функције.

Болести и тегобе

Поремећаји у синтези хемоглобина могу довести до различитих болести. Постоји низ генетских болести које се заснивају на поремећају синтезе хема. У току се у организму накупљају прекурсори хема, што између осталог доводи до екстремне осетљивости на светло. Код ових такозваних порфирије порфирини се чувају у крвним судовима или чак у јетри. Изложени на светло, неки облици порфирије складиште више енергије зрачења. Када се енергија ослободи, стварају се кисеонички радикали који нападају и уништавају изложено ткиво. То доводи до јаког свраба и пецкања.

Постоји седам облика порфира. Изградња хеме је процес у осам корака у који је укључено седам ензима. Ако ензим функционише само неадекватно, одговарајући прекурсор се складишти на овом месту у синтези хема. На основу симптома порфирије су подељене у две главне групе. За такозване кожне порфирије карактеристична је болна осетљивост коже на светло.Код јетрених порфирија захваћеност јетре преовлађује са јаким боловима у трбуху, мучнином и повраћањем. Међутим, у многим случајевима постоји преклапање између два комплекса симптома.

Порфирије често показују испадање са акутним нападима. У зависности од типа порфирије, они се манифестују изненадно болним кожним реакцијама, боловима у трбуху налик коликима, мучнином / повраћањем, црвеном бојом мокраће, нападима, неуролошким дефицитом или чак психозама.

Остали поремећаји синтезе хемоглобина односе се на неисправну синтезу молекула глобина кроз мутације у одговарајућим генима. Примери су такозвана анемија српастих ћелија или таласемија. Код српасте ћелијске анемије, протеин подгрупе бета глобина је генетски модификован. У положају шест овог протеина, аминокиселина глутаминска киселина је замењена валином. Ако недостаје кисеоника, дотични хемоглобин постаје српаст, сакупља се и зачепљује мале крвне судове. То доводи до по живот опасних поремећаја циркулације. Таласемије су група различитих малформација хемоглобина које доводе до смањеног стварања алфа или бета глобина у ланцу глобина. Тешка анемија је најважнији симптом.