Hemoglobin syntéza se skládá ze syntézy hemu a syntézy globinu. Nakonec dochází k propojení protetické skupiny hemu se čtyřmi globiny, které tvoří železo-obsahující proteinový komplex hemoglobin. Poruchy syntézy hemu a globinu mohou vést vážně zdraví problémy.
Co je to syntéza hemoglobinu?
Hemoglobin je železo-obsahující proteinový komplex nacházející se červeně krev buňky. Abychom pochopili syntézu hemoglobinu, je nejprve nutné znát strukturu hemoglobinu. Hemoglobin je železo-obsahující proteinový komplex, který se skládá ze čtyř podjednotek globinu, každá s protetickou hemovou skupinou. V dospělém lidském hemoglobinu existují oba dva identické alfa globiny a dva identické beta globiny jako podjednotky. Každá z těchto podjednotek je připojena k protetické skupině hemu, která se skládá z komplexu porfyrin-železo II. Komplex hemoglobinu tedy obsahuje každá čtyři skupiny hemu. Každá skupina hemu může komplexovat kyslík molekuly na iont železa II v závislosti na chemickém prostředí. Podle toho, kolik skupin hemu je načteno kyslík, mluvíme o oxyhemoglobinu (bohatém na kyslík) nebo deoxyhemoglobinu (chudém na kyslík). Ion železa II je umístěn ve středu porfyrinového kruhu. Na jeho straně je složitá vazba k histidinovému zbytku globinu. Na druhou stranu, v závislosti na energetickém stavu iontu železa, an kyslík molekula může být vázána komplexně. Energetický stav je ovlivňován vnějšími fyzikálními a chemickými podmínkami v důsledku konformačních změn globinu.
Funkce a úkol
Posledním krokem v syntéze hemoglobinu je sestavení protetické hemové skupiny se čtyřmi globinovými jednotkami do proteinového komplexu obsahujícího železo. Jednotlivé složky jsou tvořeny nezávislými biosyntetickými cestami. Výchozími látkami pro porfyrinový kruh hemové skupiny jsou aminokyselina glycin a sukcinyl-CoA. Sukcinyl-CoA se skládá z koenzymu A a kyseliny jantarové. Kyselina jantarová je meziproduktem při rozkladu energeticky bohatých ketonových tělísek energetický metabolismus. S pomocí enzymu syntázy kyseliny delta-aminolevulinové se kyselina delta-aminolevulinová syntetizuje ze sukcinyl-CoA a glycinu. S odstranění jedné molekuly voda, Dva molekuly kondenzace kyseliny delta-aminolevulinové za vzniku pyrrolového derivátu porfobilinogenu. S odstranění of amoniak a pomocí enzymu uroporphyrinogen I syntetázy čtyři molekuly porfobiliogenu reagují za vzniku hydroxymethylbilanu. Ten se transformuje na uroporfyrinogen III za vzniku kruhu. Enzymatická dekarboxylace a dehydrogenace v mitochondrie produkuje protoporfyrin. S enzymem ferrochelatáza je do této molekuly inkorporován ion železa II za vzniku hemu. V cytosolu buňky je hem spojen s proteinovým globinem za vzniku proteinového komplexu hemoglobinu obsahujícího železo. K syntéze jednotlivých globinů dochází prostřednictvím normální biosyntézy bílkovin. Jak již bylo zmíněno dříve, dospělý hemoglobinový komplex dostává dvě stejné podjednotky alfa- a beta-globiny. Díky své složité struktuře si hotový hemoglobin vyvinul schopnost transportovat kyslík a dodávat ho do všech buněk organismu. Vazba centrálního železa na kyslík však není příliš silná a je velmi snadno ovlivnitelná vnějšími chemickými a fyzikálními faktory. To umožňuje hemoglobinu jak rychle absorbovat kyslík, tak rychle ho uvolňovat. Kyslíková náplň hemoglobinu tedy závisí mimo jiné na faktorech hodnoty PH, uhlík parciální tlak oxidu nebo kyslíku nebo dokonce teplota. Tyto ovlivňující proměnné mění například konformaci globinů, takže vazba kyslíku může být posílena nebo oslabena mírnými změnami energetického a sterického poměru. Tedy při nízkém PH a vysokém uhlík parciální tlak oxidu uhličitého, vazba kyslíku na iont železa II je oslabena, což podporuje uvolňování kyslíku. Za těchto podmínek dochází k většímu metabolickému obratu, který má také zvýšenou spotřebu kyslíku. Systém přenosu kyslíku je proto nejlépe přizpůsoben fyzickým potřebám pomocí funkce hemoglobinu.
Nemoci a nemoci
Poruchy syntézy hemoglobinu mohou vést na různé nemoci. Například existuje celá řada genetická onemocnění které jsou založeny na poruše syntézy hemu. V tomto případě se prekurzory hemu hromadí v těle, což vede mimo jiné k extrémní citlivosti na světlo. V těchto tzv porfyrie, porfyriny jsou uloženy v krev plavidla nebo dokonce játra. Když jsou vystaveny světlu, některé formy porfyrie ukládat zvýšenou sálavou energii. Když se energie uvolní, vytvoří se kyslíkové radikály, které napadají a ničí exponovanou tkáň. Silné svědění a hořící bolest rozvíjet. Existuje sedm forem porfyrie. Tvorba hemu je osmikrokový proces, ve kterém je sedm enzymy jsou zapojené. Pokud enzym nefunguje dostatečně, je příslušný předchůdce uložen v tomto bodě syntézy hemu. Na základě příznaků jsou porfyrie rozděleny do dvou hlavních skupin. Takzvané kožní porfyrie se vyznačují bolestivostí fotocitlivost z kůže. U jaterních porfyrií játra zapojení převažuje s těžkou bolest břicha, nevolnost a zvracení. V mnoha případech se však tyto dva komplexy symptomů překrývají. Porfyrie často vykazují epizodický průběh s akutními záchvaty. V závislosti na typu porfyrie, projevují se náhle bolestivými kůže reakce, kolické bolest břicha, nevolnost/zvraceníčervené zbarvení moči, záchvaty, neurologické deficity nebo dokonce psychózy. Další poruchy syntézy hemoglobinu se týkají defektní syntézy globinu molekuly kvůli mutacím odpovídajících genů. Příkladem je takzvaná srpkovitá buňka anémie nebo thalassemias. V srpové cele anémie, protein podjednotky beta-globinu je geneticky pozměněn. V pozici šest tohoto proteinu je aminokyselina kyselina glutamová nahrazena valinem. Při nedostatku kyslíku se dotyčný hemoglobin deformuje do srpkovitého tvaru, shlukuje se a ucpává malé krev plavidla. Výsledkem je život ohrožující oběhové poruchy. Thalassemias jsou skupina různých malformací hemoglobinu, které mají za následek sníženou tvorbu globinového řetězce alfa nebo beta globinu. Nejdůležitějším příznakem je závažný anémie.
