of 8/8
1 1 PRIJENOS KISIKA MIOGLOBIN I HEMOGLOBIN Kolegij: BIOKEMIJA 1 TIHANA ŽANIĆ GRUBIŠIĆ, KARMELA BARIŠIĆ i LADA RUMORA Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju Farmaceutsko-biokemijski fakultet 2 Prijelaz s anaerobnog na aerobni život: evolucijski važno - omogućava iskorištavanje novog spremnika energije U prisutnosti O 2 iz glukoze se dobije 18 puta više energiije nego u odsutnosti O 2 Molekule prijenosnici O 2 : MIOGLOBIN i HEMOGLOBIN Transport O 2 aktivno krvožilnim sustavom 3 KVARTERNA STRUKTURA HEMOGLOBINA 4 HEMOGLOBIN SE SASTOJI OD 4 POLIPEPTIDNA LANCA Hemoglobin: 4 vezna mjesta za O 2 - svaki hem po 1 Hb A 98% α α α 2 β β β 2 HbA 2 2% α α α 2 δ δ δ 2 Embrijski Hb α α α 2 ε ε ε 2 Hg F-fetalni α α α 2 γ γ γ 2 α α α - 141 AA β β β, δ δ δ, γ γ γ - 146 AA

Hemoglobin 2011

  • View
    90

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Hemoglobin 2011

  • 11

    PRIJENOS KISIKA

    MIOGLOBIN I HEMOGLOBIN

    Kolegij: BIOKEMIJA 1

    TIHANA ANI GRUBII, KARMELA BARII i LADA RUMORAZavod za medicinsku biokemiju i hematologiju

    Farmaceutsko-biokemijski fakultet 2

    Prijelaz s anaerobnog na aerobni ivot: evolucijski vano - omoguava iskoritavanjenovog spremnika energije

    U prisutnosti O2 iz glukoze se dobije 18 putavie energiije nego u odsutnosti O2

    Molekule prijenosnici O2 : MIOGLOBIN i HEMOGLOBIN

    Transport O2 aktivno krvoilnim sustavom

    3

    KVARTERNA STRUKTURA HEMOGLOBINA

    4

    HEMOGLOBIN SE SASTOJI OD 4 POLIPEPTIDNA LANCA

    Hemoglobin: 4 vezna mjesta za O2 - svaki hem po 1

    Hb A 98% 22HbA2 2% 22Embrijski Hb 22Hg F-fetalni 22 - 141 AA

    , , - 146 AA

  • 25

    STRUKTURA MIOGLOBINA1 polipeptidni lanac, 1 hem i 1 vezno mjesto za O2

    proksimalni i distalni histidin

    6

    HEM -prostetika skupina u Hb i Mbu biolokim sustavima PROTOPORFIRIN IX

    tetrapirolni prsten

    4 pirolne skupine meusobno povezane metenskim mostovima

    na pirolne skupine vezana4 metilna, 2 vinilna i 2 propionatna bona lanca

    7

    STRUKTURE PROTOPORFIRINA IX I HEMA

    8

    SAMO hemoglobin oksidacijskog stanja 2+MOE VEZATI O2

    Fe se vee na 4 N u sreditu protoporfirina 5 i 6 koordinacijsko mjesto je slobodno

    Fe2+ - ferohemoglobin

    Fe3+ - ferihemoglobin ili methemoglobin

  • 39

    MEHANIZAM VEZANJA O2

    Atom Fe je izravno vezan na His F8 (proksimalni)5. koordinacijsko mjesto

    Vezno mjesto za O2 je na drugoj strani hema na6. koordinacijskom mjestu, u blizini distalni His E7

    Atom Fe je oko 0,03 nm izvan ravnine porfirina

    Atom eljeza pomie se pri oksigenaciji premaravnini skupine hema otprilike 0,02 nm

    10

    MODEL MIOGLOBINSKOG VEZNOG MJESTA ZA O2

    11

    Vezanje O2 izaziva strukturne promjene u molekuli hema

    Fe Fe

    12

    Oksid. stanje 5. koord. mj 6. koord. mj.

    DeoksiMb +2 His F8 Prazno

    OksiMb +2 His F8 O2

    FeriMb +3 His F8 H2O

    Razliiti oblici molekule mioglobina

  • 413

    HEMOGLOBIN VEZUJE CO VRE NEGO O2

    Hem ima visoki afinitet za CO slobodan u otopini25 000 puta jae vee CO nego O2

    Hem u Mb i Hb 200 puta jae vee CO nego O2

    Globinski lanac prisiljava CO da se vee koso linearnom vezanju CO smeta distalni His

    Globinski lanac pospjeuje vezanje O2 aoslabljuje interakciju CO s hemom

    14

    DISTALNI His SLABI VEZANJE CO

    15

    FUNKCIONALNE RAZLIKE MIOGLOBINA I HEMOGLOBINA

    Vezanje prve molekule O2 na Hb potie vezanjedaljnjih molekula O2 na istu Hb molekulu.

    O2 se na Hb vee kooperativno.

    Afinitet Hb za O2 ovisi o pH i o pCO2, a afinitetMb NE ovisi.

    Afinitet Hb prema O2 odreuju i organski fosfati, poput bisfosfoglicerata i smanjuju afinitet Hbza O2

    Mb Ne vee bisfosfoglicerat16

    VEZANJE KISIKA NA HEMOGLOBIN JE KOOPERATIVNO

  • 517

    KOOPERATIVNO VEZANJE O2 NA HEMOGLOBIN poveava PRIJENOS O2

    alveole: pO2 = 13,3 kPa Y=0,97

    kapilare: pO2= 2,7 kPa Y=0,25

    P50=4,0 kPa

    (Hillov koeficijent n=2,8) isporueni kisik:0,72

    P50 = 4,0 kPa

    alveole: pO2 = 13,3 kPa Y=0,77

    kapilare: pO2= 2,7 kPa Y=0,41isporueni kisik: 0,36

    (ako nema kooperativnosti n=1) 18

    BOHROV EFEKT

    Utjecaj pH

    Utjecaj CO2

    19

    CO2 SE VEE NA TERMINALNE SKUPINE HEMOGLOBINA I SMANJUJE NJEGOV AFINITET

    ZA O2

    CO2 se prenosi u obliku karbamata, a tostabilizira T oblik

    veina CO2 prelazi djelovanjem karboanhidrazeu H2CO3 , a prenosi se kao HC03-

    H+ stvoren disocijacijom H2CO3 vee se nadeoksihemoglobin puferski uinak Hb

    CO2 se vrsto vee na DEOKSIHEMOGLOBIN a slabo na OKSIHEMOGLOBIN 20

    MEHANIZAM BOHROVOG EFEKTA

    promjena konformacije iz RR u TTstanje je rezultat ukruivanja strukture zbog protoniranja His 146koji stvara H vezuH vezu s karboksilnom skupinom Asp 94

  • 621

    BISFOSFOGLICERAT SMANJUJE AFINITET HEMOGLOBINA ZA O2

    22

    BPG se vee za -podjedinice i ukruuje strukturu DEOKSIHEMOGLOBINA

    -podjedinica

    23

    KLINIKO ZNAENJE BPG

    pohranjivanje krvi: afinitet za O2 raste BPG

    hipoksija BPG

    metaboliki poremeaji

    prilagodba na veliku visinu BPG

    fetalni Hb ne vee BPG (nema lance)

    24

    FETALNI HEMOGLOBINA IMAVISOKI AFINITET ZA KISIK

  • 725

    KVARTERNA STRUKTURA HEMOGLOBINA SE MIJENJA

    PRI OKSIGENACIJI

    26

    KOOPERATIVNOST PODJEDINICA Hb

    Promjena interakcija meu podjedinicamaomoguava alosterike efekte

    27

    ATOM Fe se pri oksigenaciji pomie u ravninuporfirina, to se prenosi na druge podjedinicepreko proksimalnog His

    28

    DEOKSIHEMOGLOBIN SAPINJU NABOJNE VEZE IZMEU RAZLIITIH

    LANACA

  • 829

    VEZANJE O2 MIJENJA KAVRTERNU STRUKTURU Hbi izaziva prelaz iz T u R konformaciju

    30

    SEKVENCIJSKI MODEL PROMJENA KONFORMACIJE PODJEDINICA DOVODI DO GLOBALNOG PRELAZA T u R FORMU Hb

    T RO2 O2

    O2

    O2

    O2 O2 O2 O2

    O2 O2

    forma forma