Hemoglobino sintezė sudaro hemo sintezė ir globino sintezė. Galiausiai protezų hemo grupė, kiekvienoje iš jų yra keturi globinai, yra sujungta su geležies turinčiu baltymų komplekso hemoglobinu. Dėl hemo ir globino sintezės sutrikimų gali kilti rimtų sveikatos problemų.
Kas yra hemoglobino sintezė?
Norint suprasti hemoglobino sintezę, pirmiausia reikia žinoti apie hemoglobino struktūrą. Hemoglobinas yra geležies turintis baltymų kompleksas, susidedantis iš keturių globino subvienetų, kurių kiekviename yra protezų hemo grupė.
Žmogaus suaugusiojo hemoglobino subvienetuose yra du identiški alfa globinai, taip pat du identiški beta globinai. Kiekvienas iš šių subvienetų yra sujungtas su protezų hemo grupe, kurią sudaro porfirino geležies (II) kompleksas. Taigi hemoglobino kompleksą sudaro keturios hemo grupės.
Priklausomai nuo cheminės aplinkos, kiekviena hemo grupė gali kompleksiškai surišti deguonies molekulę prie juodųjų juodųjų jonų. Atsižvelgiant į tai, kiek hemo grupių yra apkrautos deguonimi, galima kalbėti apie oksihemoglobiną (daug deguonies) arba deoksihemoglobiną (mažai deguonies).
Juodosios juodos spalvos jonai yra porfirino žiedo viduryje. Šone yra sudėtingas ryšys su globino histidino liekana. Kita vertus, priklausomai nuo geležies jonų energetinės būklės, deguonies molekulė gali būti sujungta komplekse. Energijos būsenai įtakos turi išorinės fizinės ir cheminės sąlygos, atsirandančios dėl globulo struktūros pokyčių.
Funkcija ir užduotis
Paskutinis hemoglobino sintezės žingsnis yra protezo hemo grupės surinkimas su keturiais globino vienetais, kad būtų sudarytas geležies turintis baltymų kompleksas. Atskiri komponentai yra suformuoti nepriklausomais biosintetiniais keliais.
Hemo grupės porfirino žiedo pradinės medžiagos yra aminorūgštys glicinas ir sukcinil-CoA. Succinyl-CoA sudaro koenzimas A ir gintaro rūgštis. Sukcino rūgštis yra tarpinis produktas suskaidant daug energijos turinčius ketonų kūnus kaip energijos apykaitos dalį. Pasitelkiant fermentą delta-aminolevulino rūgšties sintazę, iš sukcinilo-CoA ir glicino sintetinamos delta-aminolevulino rūgštys. Dvi delta-aminolevulino rūgšties molekulės kondensuojasi, pašalindamos vieną vandens molekulę, sudarydamos pirofolio darinį - porfobilinogeną. Pašalinant amoniaką ir pasitelkus fermentą uroporfirinogeno-I sintetazę, keturios porfobiliogeno molekulės reaguoja sudarydamos hidroksimetilbilaną. Susidarant žiedui, tai virsta uroporfirinogenu III.
Protoporfirinas gaminamas fermentuojant dekarboksilinimą ir dehidrataciją mitochondrijose. Su fermento ferlatozės fermentu į šią molekulę yra įtraukiamas geležies (II) jonas, susidarant hemui. Ląstelės citozolyje hemas yra susietas su baltymo globinu, sudarydamas geležies turinčio baltymų komplekso hemoglobiną.
Atskirų globinų sintezė vyksta normalios baltymų biosintezės būdu. Kaip jau minėta, suaugusiųjų hemoglobino komplekse yra du vienodi alfa ir beta globinų subvienetai. Dėl sudėtingos struktūros gatavas hemoglobinas sukūrė galimybę pernešti deguonį ir tiekti jį visoms organizmo ląstelėms.
Tačiau centrinės geležies jungtis su deguonimi nėra labai tanki ir tam labai lengvai gali įtakos išoriniai cheminiai ir fiziniai veiksniai. Tai leidžia hemoglobinui greitai absorbuoti ir išlaisvinti deguonį. Deguonies kiekis hemoglobino sudėtyje, be kita ko, priklauso nuo veiksnių pH, anglies dioksido ar deguonies dalinio slėgio ar temperatūros. Šie įtakojantys kintamieji keičia, pavyzdžiui, globinų atitikimą, todėl deguonies ryšį gali sustiprinti ar susilpninti nedideli energetinių ir steriškų sąlygų pokyčiai.
Esant žemai pH vertei ir esant dideliam anglies dioksido daliniam slėgiui, deguonies jungtis su geležies (II) jonu susilpnėja, todėl deguonies išsiskyrimas yra palankiausias. Būtent tokiomis sąlygomis vyksta stipresnė medžiagų apykaita, dėl kurios taip pat padidėja deguonies poreikis. Taigi deguonies transportavimo sistema yra optimaliai suderinta su fiziniais poreikiais, naudojant hemoglobino funkciją.
Ligos ir negalavimai
Sutrikę hemoglobino sintezė gali sukelti įvairias ligas. Yra daugybė genetinių ligų, kurių pagrindą sudaro hemo sintezės sutrikimas. Proceso metu kūne kaupiasi hemo pirmtakai, kurie, be kita ko, lemia ypač didelį jautrumą šviesai. Šiose vadinamosiose porfirijose porfirinai laikomi kraujagyslėse ar net kepenyse. Kai kurios porfirijos formos, veikiamos šviesos, kaupia daugiau radiacijos energijos. Kai energija išsiskiria, susidaro deguonies radikalai, kurie puola ir sunaikina paveiktą audinį. Tai sukelia stiprų niežėjimą ir deginantį skausmą.
Yra septynios porfirijos formos. Hemo konstravimas yra aštuonių žingsnių procesas, kuriame dalyvauja septyni fermentai. Jei fermentas veikia tik nepakankamai, atitinkamas pirmtakas yra saugomas šioje hemo sintezės vietoje. Remiantis simptomais, porfirijos yra suskirstytos į dvi pagrindines grupes. Vadinamosioms odos porfirijoms būdingas skausmingas odos jautrumas šviesai. Kepenų porfirijose kepenys dažniausiai būna su stipriais pilvo skausmais, pykinimu ir vėmimu. Tačiau daugeliu atvejų abu simptomų kompleksai sutampa.
Porfirijos dažnai rodo protarpinį kursą su ūminiais priepuoliais. Priklausomai nuo porfirijos tipo, jos pasireiškia staigiomis skausmingomis odos reakcijomis, pilvo skausmais, atsirandančiais diegliais, pilvo skausmu, pykinimu / vėmimu, raudonu šlapimo spalva, traukuliais, neurologiniais trūkumais ar net psichozėmis.
Kiti hemoglobino sintezės sutrikimai yra susiję su netinkama globino molekulių sinteze per atitinkamų genų mutacijas. Pavyzdžiai yra vadinamoji pjautuvinių ląstelių anemija arba talasemija. Sergant pjautuvo formos ląstelių anemija, beta globino subvieneto baltymai yra genetiškai modifikuoti. Šeštoje šio baltymo vietoje aminorūgštis glutamo rūgštis buvo pakeista valinu. Jei trūksta deguonies, atitinkamas hemoglobinas tampa pjautuvo formos, susikaupia ir užkemša mažas kraujagysles. Dėl to atsiranda gyvybei pavojingi kraujotakos sutrikimai. Talasemijos yra grupė skirtingų hemoglobino apsigimimų, dėl kurių sumažėja alfa arba beta globino globalinių grandinių susidarymas.Sunki anemija yra svarbiausias simptomas.
