Hæmoglobinsyntese

Det Hæmoglobinsyntese er sammensat af hemsyntesen og globinsyntesen. Endelig er den protetiske hemmegruppe, hver med fire globiner, knyttet til det jernholdige proteinkompleks hemoglobin. Forstyrrelser i både hemmesyntese og globinsyntese kan føre til alvorlige sundhedsmæssige problemer.

Hvad er hæmoglobinsyntesen?

For at forstå hæmoglobinsyntesen er viden om strukturen af ​​hæmoglobin først nødvendig. Hemoglobin er et jernholdigt proteinkompleks, der består af fire underenheder globin, hver med en protetisk hemmegruppe.

I humant voksent hæmoglobin er der to identiske alfa-globiner såvel som to identiske beta-globiner som underenheder. Hver af disse underenheder er bundet til en protetisk hemmegruppe, der består af et porphyrin-jern (II) -kompleks. Således indeholder et hæmoglobinkompleks fire hemmegrupper.

Afhængigt af det kemiske miljø kan hver hemmegruppe binde et iltmolekyle til jernionen på en kompleks måde. Afhængig af hvor mange hemmegrupper der er fyldt med ilt, taler man om oxyhemoglobin (højt i ilt) eller deoxyhemoglobin (lavt ilt).

Jernholdigt ion er placeret i midten af ​​porphyrinringen. Ved siden er der en kompleks binding til histidinresten af ​​globin. Afhængigt af jernionens energitilstand kan derimod bindes et iltmolekyle i et kompleks. Energitilstanden er påvirket af eksterne fysiske og kemiske forhold på grund af ændringer i klodens konformation.

Funktion & opgave

Det sidste trin i hæmoglobinsyntesen består i at samle den protetiske hemmegruppe med de fire globin-enheder til dannelse af et jernholdigt proteinkompleks. De individuelle komponenter dannes af uafhængige biosyntetiske veje.

Udgangsmaterialerne til porphyrinringen i hemmegruppen er aminosyrerne glycin og succinyl-CoA. Succinyl-CoA består af coenzym A og ravsyre. Succinsyre er et mellemprodukt i nedbrydningen af ​​energirige ketonlegemer som en del af energimetabolismen. Ved hjælp af enzymet delta-aminolevulinsyresyntase syntetiseres delta-aminolevulinsyre fra succinyl-CoA og glycin. To molekyler delta-aminolevulinsyre kondenseres med eliminering af et molekyle vand til dannelse af pyrrolderivatet porphobilinogen. Ved eliminering af ammoniak og ved hjælp af enzymet uroporphyrinogen-I-syntetase reagerer fire molekyler af porphobiliogen til dannelse af hydroxymethylbilan. Dette omdannes til uroporphyrinogen III med ringdannelse.

Protoporphyrin produceres gennem enzymatisk dekarboxylering og dehydrering i mitokondrierne. Med enzymet ferrochelatase inkorporeres en jern (II) ion i dette molekyle med dannelse af heme. I cytosolen i cellen er hæmmen forbundet med proteinet globin for at danne det jernholdige proteinkompleks hæmoglobin.

Syntesen af ​​de enkelte globiner finder sted via normal proteinbiosyntesen. Som allerede nævnt indeholder det voksne hæmoglobinkompleks to identiske underenheder af alfa- og beta-globiner. På grund af dens komplekse struktur har det færdige hæmoglobin udviklet evnen til at transportere ilt og levere det til alle celler i organismen.

Bindingen af ​​det centrale jern til ilt er imidlertid ikke særlig stram og kan meget let påvirkes af eksterne kemiske og fysiske faktorer. Dette sætter hæmoglobin i stand til både at absorbere og frigive ilt hurtigt. Oxygenindholdet i hæmoglobinet afhænger blandt andet af faktorerne pH, kuldioxid eller iltpartialtryk eller temperatur. Disse påvirkningsvariabler ændrer for eksempel globins konformitet, så oxygenbindingen kan styrkes eller svækkes af små ændringer i de energiske og steriske forhold.

Med en lav pH-værdi og et højt kulstofdioxidpartielt tryk svækkes oxygenbindingen til jern (II) ion, og frigivelsen af ​​ilt foretrækkes således. Præcis under disse forhold finder der sted en stærkere metabolisk omsætning sted, som også har et øget iltbehov. Oxygentransportsystemet koordineres derfor optimalt med de fysiske behov via hæmoglobinfunktionen.

Sygdomme og lidelser

Forstyrrelser i hæmoglobinsyntesen kan føre til forskellige sygdomme. Der er en række genetiske sygdomme, der er baseret på forstyrrelse af syntese af heme. I processen ophobes hemmeforløbere i kroppen, hvilket blandt andet fører til ekstrem lysfølsomhed. I disse såkaldte porphyrias opbevares porphyriner i blodkarene eller endda i leveren. Når de udsættes for lys, lagrer nogle former for porfyri mere strålingsenergi. Når energien frigives, dannes iltradikaler, der angriber og ødelægger det udsatte væv. Dette fører til svær kløe og brændende smerter.

Der er syv former for porfyr. Konstruktionen af ​​hæmmet er en otte-trins-proces, hvor syv enzymer er involveret. Hvis et enzym kun fungerer utilstrækkeligt, gemmes den respektive forløber på dette tidspunkt i heme-syntesen. Baseret på symptomerne er porfyrerne opdelt i to hovedgrupper. De såkaldte kutane porphyrias er kendetegnet ved hudens smertefulde følsomhed over for lys.Hos leverporfyr er det mest involveret i leverinddragelse med svær mavesmerter, kvalme og opkast. I mange tilfælde er der imidlertid en overlapning mellem de to symptomkomplekser.

Porphyrias viser ofte et intermitterende forløb med akutte angreb. Afhængigt af typen af ​​porfyri manifesterer disse sig pludselig smertefulde hudreaktioner, koliklignende mavesmerter, kvalme / opkast, rød farve i urinen, anfald, neurologiske mangler eller endda psykoser.

Andre forstyrrelser i hæmoglobinsyntesen vedrører den fejlagtige syntese af globinmolekyler gennem mutationer i de tilsvarende gener. Eksempler er den såkaldte seglcelleanæmi eller thalassæmi. Ved sigdcelleanæmi er proteinet fra beta globin-underenheden genetisk modificeret. I position seks af dette protein er aminosyren glutaminsyre erstattet af valin. Hvis der er mangel på ilt, bliver det pågældende hæmoglobin formet af segl, klumper sig sammen og tilstopper små blodkar. Dette resulterer i livstruende kredsløbssygdomme. Thalassemias er en gruppe af forskellige hæmoglobin-misdannelser, der fører til reduceret globinkædedannelse af alfa eller beta-globin. Svær anæmi er det vigtigste symptom.