1 / 46

Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu

Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu. Vladimíra Kvasnicová. Struktura hemoglobinu. hemoprotein (složený protein: globin + prostetická skupina) kvarterní struktura: 4 podjednotky prostetická skupina každé podjednotky = hem 4 polypetidové řetězce 4 molekuly hemu

norman
Download Presentation

Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu Vladimíra Kvasnicová

  2. Struktura hemoglobinu • hemoprotein (složený protein: globin + prostetická skupina) • kvarterní struktura: 4 podjednotky • prostetická skupina každé podjednotky = hem 4 polypetidové řetězce 4 molekuly hemu 4 železnaté (Fe2+) ionty

  3. Mr = 64 500 Obrázek převzat z http://dtc.pima.edu/~biology/202alpha/lesson1/hemoglobin.jpg (březen 2007)

  4. HEM hemoglobin • MYOGLOBIN • nemá kvarterní strukturu, má pouze 1 polypeptidový řetězec • slouží ve svalu k vazbě O2 „do zásoby“ • váže kyslík pevněji než hemoglobin Obrázky převzaty z http://www.virtuallaboratory.net/Biofundamentals/lectureNotes/AllGraphics/myoglobinSurface.jpga z http://courses.washington.edu/conj/protein/hemo.gif (březen 2007)

  5. Typy hemoglobinu a jeho podjednotek • dospělý (adult) hemoglobin:HbA1 = 22HbA2 = 22(asi 2% z celkového Hb dospělých) • fetální hemoglobinHbF = 22! vyšší afinita k O2 než má HbA ! váže kyslík pevněji i při nižším pO2 v krvi (placenta!)

  6. Obrázek převzat z http://www.labcorp.com/datasets/labcorp/html/img/fethgb.jpg (březen 2007)

  7. Struktura hemu • cyklický tetrapyrol • různě substituované pyrolové cykly • patří mezi porfyriny(hem = Fe-protoporfyrin IX) • obsahuje: • konjugovaný systém dvojných vazeb → červené zbarvení • 4 atomy dusíku (N) • 1 železnatý kation (Fe2+)→ vázán uprostřed tetrapyrolového skeletu koordinačně kovalentními vazbami

  8. Pyrol hemoglobin Obrázky převzaty z http://www.medical-definitions.net/images/hemoglobin.jpga z http://omlc.bme.ogi.edu/spectra/hemoglobin/hemestruct/heme-struct.gif (březen 2007)

  9. Pyrol Obrázek převzat z http://omlc.bme.ogi.edu/spectra/hemoglobin/hemestruct/heme-struct.gif(březen 2007)

  10. Syntéza hemoglobinu • v kostní dřeni • v prekurzorech erytrocytů, nikoli v erytrocytech • 4 samostatné podjednotky se spojí nekovalentními vazbami za vzniku tetrameru Hb • hemoglobin je intracelulární protein: uvnitř ery koncentrace Hb v krvi: ženy 120 – 162 g/l muži 135 – 172 g/l

  11. Syntéza hemoglobinu poruchy syntézy: • TALASEMIE= dědičné onemocnění s narušenou tvorbou bílkovinných řetězců Hb ( nebo  talas.) • ANEMIE= chudokrevnost( kapacita krve přenášet O2) • sideropenická anemie – nedostatek železa • srpkovitá anemie – dědičné onemocněnís abnormálním hemoglobinem: HbS(záměna 1 aminokyseliny v -řetězci: místo Glu obsahuje Val)

  12. Syntéza hemu - OPAKOVÁNÍ • hlavně v kostní dřeni (Hb) a játrech (cytochromy) • mitochondrie / cytoplazma / mitochondrie • substráty: sukcinyl-CoA + glycin • významné meziprodukty: • kys. -aminolevulová (= 5-aminolevulová, ALA) • porfobilinogen (PBG = derivát pyrolu) • uroporfyrinogen III (= 1. porfyrinogen– prekurzor hemu) • protoporfyrin IX (= přímý prekurzor hemu)

  13. Obrázek převzat z knihy: Color Atlas of Biochemistry / J. Koolman, K.H.Röhm. Thieme 1996. ISBN 0-86577-584-2

  14. Syntéza hemu - REGULACE ALA-syntáza • klíčový regulační enzym synt. hemu ve všech tkáních • absolutně závislá na pyridoxalfosfátu ALA-syntáza 1 (játra) • inhibována hemem (zpětná vazba) • regulace na úrovni transkripce (represe) i alostericky • mnoho léků  množství ALA-syntázyv buňce ( konc. hemu) ALA-syntáza 2 (erytroblasty) • není zpětná inhibice hemem ani indukce léky • regulace na úrovni dostupnosti Fe (ovlivňuje translaci)

  15. Poruchy syntézy hemu PORFYRIE • vrozené nebo získané • klasifikace podle defektního enzymu biosyntézy • pekurzory hemu se hromadí v těle (kůže) a jsou vylučovány močí nebo stolicí (tmavé zbarvení) • neuropsychické poruchy, fotosenzitivita otrava olovem – hromadí se ALA (krev, moč)(inhibice porfobilinogen syntázy)

  16. Odbourávání hemoglobinu a hemu • buňky retikulo-endoteliálního systému (RES) sleziny, kostní dřeně, jater, podkoží • Hb uvolněný z erytrocytů v oběhu je rychle vychytán haptoglobinem→ RES • volný hem je v krvi vázán na hemopexin HEMOGLOBIN → 4x globin + 4x hem • globinové řetězce → aminokyseliny • hem→ Fe3++ CO + biliverdin→žlučová barviva→stolice

  17. Obrázek převzat z knihy: Color Atlas of Biochemistry / J. Koolman, K.H.Röhm. Thieme 1996. ISBN 0-86577-584-2

  18. Transport krevních plynů Složení vzduchu: 78% N2 21% O2 1% voda, vzácné plyny, CO2 (0,04%) Tlak vzduchu: 1 atm = 101 325 Pa (~ 101 kPa) = 760 Torr (= mmHg) 1 mmHg = 0,1333 kPa 1 kPa = 7,5 mmHg

  19. Transport krevních plynů arteriální krevvenózní krev pO213,33 kPa 5,33 kPa 100 mmHg 40 mmHg pCO25,33 kPa 6,13 kPa 40 mmHg 46 mmHg (alveoly)

  20. Obrázek převzat z http://people.eku.edu/ritchisong/RITCHISO//301notes6.htm (březen 2007)

  21. Transport krevních plynů- funkce hemoglobinu - • přenáší O2 a část CO2 (a CO - i fyziologicky) • pufruje krev: váže H+ • O2 se váže na Fe2+ v hemu → 4 O2 / 1 Hb • „oxyhemoglobin“HbO2 • CO2 se váže na globin! (-NH2 sk. postranních řetězců AMK) • „karbaminohemoglobin“HbCO2 • H+ se váže na zbytky His • „deoxyhemoglobin“HHb

  22. Transport krevních plynů- transport CO2 - • převážně ve formě HCO3- (~ 70%) CO2 + H2O  H2CO3 HCO3- + H+ enzym: karbonát dehydratázaspontánní disociace (v erytrocytech) • vázaný na hemoglobin (~ 23%) • volně rozpuštěný (~ 7%)

  23. Obrázek převzat z http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/physiol/sf41x11.jpg (březen 2007)

  24. Transport krevních plynů- reakce probíhající v erytrocytech - tkáně: CO2 + H2O → H2CO3→ HCO3- + H+ H+ + HbO2→ HHb + O2→ aerobní metabolismus plicní alveoly: HHb + O2→ HbO2 + H+ H+ + HCO3-→ H2CO3→ H2O + CO2 → vydýchá se

  25. O2 O2 Obrázek převzat z http://science.kennesaw.edu/~jdirnber/Bio2108/Lecture/LecPhysio/42-29-BloodCO2Transport-AL.gif (březen 07)

  26. Saturace hemoglobinu kyslíkem Obrázek převzat z http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/MbHbbindcurve.gif(březen 2007)

  27. Saturační / disociačníkřivka hemoglobinu posun vlevo posun vpravo Obrázek převzat z http://dr-amy.com/rich/oxygen/fig1.gif (březen 2007)

  28. Saturační / disociačníkřivka hemoglobinu posun vlevo posun vpravo Obrázek převzat z http://dr-amy.com/rich/oxygen/fig1.gif (březen 2007)

  29. saturační křivka HbF je „posunutá vlevo“(HbF má vyšší afinitu ke kyslíku než HbA) Obrázek převzat z http://www.biocrawler.com/encyclopedia/Fetal_hemoglobin (březen 2007)

  30. Saturace hemoglobinu kyslíkem • kvarterní struktura hemoglobinu alosterický efekt T-konformace: malá afinita k O2 (deoxy Hb) R-konformace: vyšší afinita k O2 (oxyHb) T  R Hb + O2  HbO2

  31. Obrázek převzat z http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/MbHbbindcurve.gif (březen 2007)

  32. Animace převzata z http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Hb-animation2.gif (březen 2007)

  33. Saturace hemoglobinu kyslíkem Faktory ovlivňující saturaci: • alkalické pH a  pO2 stabilizují R-konformaci(V PLICÍCH) ~zvyšují afinitu Hb ke kyslíku • kyselé pH,  pCO2,  teplota a 2,3-BPG stabilizují T-konformaci~snižují afinitu Hb ke kyslíku (V PERIFERII) posun saturační křivky vpravo

  34. Bohrův efekt Obrázek převzat z http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/MbHbbindcurve.gif(březen 2007)

  35. Obrázek převzat z http://www.nd.edu/~aseriann/dpg.html (březen 2007)

  36. Patologické deriváty hemoglobinu • methemoglobin (nad 3%)metHb • Fe3+ místo Fe2+ • nemůže přenášet kyslík !!! • glykovaný hemoglobin (nad 6%)HbA1c • při dlouhodobě zvýšené glykemii • karbonylhemoglobin (nad 2%)COHb • při otravách oxidem uhelnatým • sulfhemoglobin, kyanhemoglobin • otrava sulfanem nebo kyanovodíkem a kyanidy

  37. Otrava oxidem uhelnatým • CO má 200x vyšší afinitu k Hb než O2 • vzniká COHb=karbonylhemoglobin(starší název: karboxyhemoglobin) • maximální povolená koncentrace ve vzduchu:0.003% • míra intoxikace CO závisí na pCO ve vzduchu a na délce expozice(0.04%  silná bolest hlavy, po 2-3 hodinách: bezvědomí; 1%  smrt během několika minut)

  38. CO se váže • na Fe2+ místo kyslíku Obrázek převzat z http://www.orthosmoke.org/index.php/pt/Carbon%20Monoxide (březen 2007)

  39. Saturace Hb oxidem uhelnatým / saturace Hb kyslíkem Obrázek převzat z http://dr-amy.com/rich/oxygen/fig1.gif (březen 2007)

  40. Otrava oxidem uhelnatým příčiny: • vdechování výfukových plynů z automobilů • inhalace kouře • nedostatečně ventilované plynové topení • OBECNĚ:spalování organických paliv bez dostatečného přívodu kyslíku(tj. nedostatečná oxidace)

  41. Otrava oxidem uhelnatým následky: • snížení kapacity Hb pro přenos kyslíku • snížené zásobování buněk kyslíkem • CO zabraňuje reverzibilní vazbě O2 na Hb • CO posunuje disociační křivku O2-hemoglobin vlevo • CO inhibuje intracelulární respiraci (dýchací řetězec) • CO se může vázat přímo v srdeční a kosterní svalovině (přímá toxicita) a na složky nervového systému a způsobit tak demyelinizaci a neurologické symptomy

  42. „třešňově zbarvená kůže“ Obrázek převzat z http://www.acsu.buffalo.edu/~lcscott/carbonmonoxide.html (březen 2007)

  43. COHb / celkový Hb(poměr v %) Saturace Hb oxidem uhelnatým Slabý puls, selhání dýchání, smrt Bezvědomí, křeče, nebezpečí smrti Intenzivnější symptomy, zrychlené dýchání a puls, bezvědomí Těžká bolest hlavy, slabost, závratě, poruchy vidění, zvracení Bolest hlavy, bušení krve ve spáncích Bez příznaků fyziologicky:  2% Obrázek převzatz http://www.uhseast.com/134221.cfm (březen 2007)

  44. Obrázek převzat z http://www.coheadquarters.com/CORisk/figco32x.htm (březen 2007)

  45. Otrava oxidem uhelnatým první pomoc: • zajistit čerstvý vzduch • vdechování vysokých koncentrací kyslíku(kyslík inhlován pod tlakem) • doporučeno u pacientů v bezvědomí, při koncentraci COHb větší než 25%, při metabolické acidóze a neurologických příznacích

More Related