Hemoglobina - Polski Serwis Naukowy

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.

Glikemia – stężenie glukozy we krwi. Glikemia jest wyrażana w mmol/l lub mg/dl (czyli mg%). Celem przeliczenia wartości glikemii z jednych jednostek na drugie stosuje się przelicznik: 1 mmol/l = 18,1 mg/dl.
Oksyhemoglobina (oksy- + hemoglobina – gr. haíma ‘krew’ i globina, HbO2) jest to nietrwałe połączenie hemoglobiny z tlenem. Powstaje w płucach, jest transportowany do tkanek przez krew, gdzie oddaje tlen mioglobinie i zamienia się w hemoglobinę. Oksyhemoglobina ma jasnoczerwoną barwę.Występuje fizjologicznie jako składnik krwi utlenowanej.

Budowa hemoglobiny

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

Podjednostki nie są związane kowalencyjnie. Każda podjednostka zawiera jako grupę prostetyczną (niebiałkową) cząsteczkę hemu. Cząsteczka hemu zawiera położony centralnie atom żelaza (Fe) 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.

Asparagina (nazwa skrótowa Asn) - organiczny związek chemiczny, . Dobrze rozpuszcza się w wodzie gorącej, źle w alkoholu i eterze. Ogrzewana z mocnymi kwasami lub zasadami rozkłada się na kwas asparaginowy i .
Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali. Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotany oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

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 Fe zamiast Fe. Hemoglobina z Fe 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.

Alanina (skróty: A, Ala, α-alanina) jest prostym α-aminokwasem, jednym z dwudziestu standardowych aminokwasów białkowych. Za jej pojawienie się w łańcuchu polipeptydowym odpowiada obecność kodonów GCU, GCC, GCA lub GCG w łańcuchu mRNA.
Methemoglobina, MetHb – utleniona hemoglobina powstała w wyniku nieodwracalnej reakcji przyłączania tlenu, co związane jest ze zmianą stopnia utlenienia żelaza wchodzącego w skład hemoglobiny z +II na +III. Jon żelaza jest związany z heminą. Nie posiada zdolności przenoszenia tlenu.

Hemoglobina płodowa

Jest to hemoglobina ułatwiająca dostarczanie odpowiednich ilości tlenu tkankom płodu ssaków ze względu na jej większe powinowactwo do tlenu. Odmienna od hemoglobiny typu dojrzałego budowa umożliwia skuteczniejsze wyłapywanie tlenu w obrębie łożyska.

Glukoza (dokładniej: D-glukoza), C6H12O6 – węglowodan należący do cukrów prostych z grupy aldoheksoz. Jest białym, drobnokrystalicznym ciałem stałym, z roztworów wodnych łatwo krystalizuje jako monohydrat. Bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie (nie zmienia pH roztworu), nierozpuszczalna w etanolu. Ma słodki smak, nieco mniej intensywny od sacharozy.
Karbaminohemoglobina to związek hemoglobiny z jonami wodorowęglanowymi HCO3 - jony węglowodorowe tworzą się w momencie kiedy dwutlenek węgla trafia do erytrocytów znajdujących się we krwi. W erytrocytach znajduje się enzym umożliwiający przekształcenie się dwutlenku węgla w jony wodorowęglanowe. Karbaminohemoglobina rozpada się w momencie wymiany gazowej w pęcherzykach płucnych "oddając" dwutlenek węgla, natomiast jony węglowodorowe również się rozpadają oddając ten sam związek, co karbaminohemoglobina - CO2.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)