Hemoglobīns sintēze sastāv no hēma sintēzes un globīna sintēzes. Visbeidzot, protēzes hēma grupas saikne ar četriem globīniem katrā notiek, veidojot dzelzs- kas satur olbaltumvielu kompleksu hemoglobīns. Gan hēma sintēzes, gan globīna sintēzes traucējumi var vadīt nopietni veselība problēmas.
Kas ir hemoglobīna sintēze?
Hemoglobīns ir dzelzs- satur olbaltumvielu kompleksu, kas atrodams sarkanā krāsā asinis šūnas. Lai saprastu hemoglobīna sintēzi, vispirms ir jāzina hemoglobīna struktūra. Hemoglobīns ir dzelzs- kas satur olbaltumvielu kompleksu, kas sastāv no četrām globīna apakšvienībām, katrai no tām ir protēžu hēma grupa. Pieauguša cilvēka hemoglobīnā kā apakšvienības ir divi identiski alfa globīni un divi identiski beta globīni. Katra no šīm apakšvienībām ir piesaistīta hēma protezēšanas grupai, kas sastāv no porfirīna-dzelzs II kompleksa. Tādējādi hemoglobīna kompleksā katrā ir četras hēma grupas. Katra hēma grupa var sarežģīt skābeklis molekulu līdz dzelzs II jonam atkarībā no ķīmiskās vides. Atkarībā no tā, cik daudz hēma grupas ir noslogotas skābeklis, mēs runājam par oksihemoglobīnu (bagātu ar skābekli) vai deoksihemoglobīnu (ar skābekli nabadzīgi). Dzelzs II jons atrodas porfirīna gredzena centrā. Tā pusē ir sarežģīta saikne ar globīna histidīna atlikumiem. Uz otru pusi, atkarībā no dzelzs jonu enerģijas stāvokļa, an skābeklis molekula var būt saistīta ar kompleksu. Enerģijas stāvokli ietekmē ārējie fizikālie un ķīmiskie apstākļi globīna konformācijas izmaiņu dēļ.
Funkcija un uzdevums
Hemoglobīna sintēzes pēdējais posms ir protēzes hēma grupas ar četrām globīna vienībām salikšana dzelzi saturošā olbaltumvielu kompleksā. Atsevišķos komponentus veido neatkarīgi biosintētiski ceļi. Hēmas grupas porfirīna gredzena izejmateriāli ir aminoskābe glicīns un sukcinil-CoA. Sukcinil-CoA sastāv no koenzīma A un dzintarskābes. Dzintarskābe ir starpprodukts, sadalot ar enerģiju bagātus ketona ķermeņus kā daļu no tā enerģijas metabolisms. Ar fermenta delta-aminolevulīnskābes sintāzes palīdzību delta-aminolevulīnskābe tiek sintezēta no sukcinil-CoA un glicīna. Ar Eliminācijas vienas molekulas ūdens, Divi molekulas delta-aminolevulīnskābes kondensējas, veidojot pirolola atvasinājumu porfobilinogēnu. Ar Eliminācijas of amonjaks un ar fermenta uroporfirinogēna I sintetāzes palīdzību četras molekulas porfobiliogēna reaģē, veidojot hidroksimetilbilānu. Tas ar gredzena veidošanos tiek pārveidots uroporfirinogēnā III. Enzimatiskā dekarboksilēšana un dehidrogenēšana mitohondriji ražo protoporfirīnu. Ar fermentu ferrohelatāzi šajā molekulā tiek iestrādāts dzelzs II jons, veidojot hēmu. Šūnas citozolā hēma ir saistīta ar proteīna globīnu, veidojot dzelzi saturošu olbaltumvielu kompleksu hemoglobīnu. Atsevišķu globīnu sintēze notiek, izmantojot normālu olbaltumvielu biosintēzi. Kā minēts iepriekš, pieaugušo hemoglobīna komplekss saņem divas identiskas alfa un beta-globīnu apakšvienības. Sarežģītās struktūras dēļ gatavajam hemoglobīnam ir attīstījusies spēja transportēt skābekli un piegādāt to visām organisma šūnām. Tomēr centrālā dzelzs saistīšanās ar skābekli nav ļoti spēcīga, un to ļoti viegli ietekmē ārējie ķīmiskie un fizikālie faktori. Tas ļauj hemoglobīnam gan ātri absorbēt skābekli, gan ātri to atbrīvot. Tādējādi hemoglobīna skābekļa slodze cita starpā ir atkarīga no faktora PH vērtības, ogleklis dioksīda vai skābekļa parciālais spiediens vai pat temperatūra. Šie ietekmējošie mainīgie maina, piemēram, globīnu konformāciju, lai skābekļa saistīšanos varētu pastiprināt vai vājināt, nedaudz mainot enerģētisko un sterisko attiecību. Tādējādi ar zemu PH un augstu ogleklis dioksīda daļējais spiediens, skābekļa saistīšanās ar dzelzs II jonu ir vājināta, veicinot skābekļa izdalīšanos. Tieši šādos apstākļos notiek lielāka vielmaiņas apgrozība, kurai ir arī lielāks skābekļa patēriņš. Tāpēc skābekļa transporta sistēma ir vislabāk piemērota fiziskām vajadzībām, izmantojot hemoglobīna funkciju.
Slimības un kaites
Hemoglobīna sintēzes traucējumi var vadīt dažādām slimībām. Piemēram, ir vairāki ģenētiskās slimības kas balstās uz hēma sintēzes traucējumiem. Šajā gadījumā hēma prekursori uzkrājas ķermenī, kas cita starpā izraisa ārkārtēju jutību pret gaismu. Šajos t.s. porfīrijas, porfirīnus uzglabā asinis kuģi vai pat aknas. Saskaroties ar gaismu, dažās formās porfīrijas uzglabāt palielinātu starojuma enerģiju. Kad enerģija tiek atbrīvota, veidojas skābekļa radikāļi, kas uzbrūk un iznīcina pakļautos audus. Smaga nieze un dedzināšana sāpes attīstīties. Ir septiņas formas porfīrijas. Hēma veidošanās ir astoņu posmu process, kurā septiņi fermenti ir iesaistīti. Ja ferments darbojas nepietiekami, attiecīgais prekursors tiek uzglabāts šajā hēma sintēzes punktā. Pamatojoties uz simptomiem, porfīrijas ir sadalītas divās galvenajās grupās. Tā sauktajām ādas porfīrijām raksturīgas sāpīgas fotosensitivitāte no āda. Aknu porfīrijās aknas iesaistīšanās dominē ar smagu sāpes vēderā, nelabums un vemšana. Tomēr daudzos gadījumos abu simptomu kompleksi pārklājas. Porfīrijās bieži parādās epizodisks kurss ar akūtiem uzbrukumiem. Atkarībā no veida porfīrija, tie izpaužas pēkšņi sāpīgi āda reakcijas, colicky sāpes vēderā, nelabums/vemšana, sarkana urīna krāsa, krampji, neiroloģisks deficīts vai pat psihozes. Citi hemoglobīna sintēzes traucējumi attiecas uz nepilnīgu globīna sintēzi molekulas atbilstošo gēnu mutāciju dēļ. Piemēri ir tā saucamā sirpjveida šūna anēmija vai talasēmijas. Sirpjveida šūnā anēmija, beta-globīna apakšvienības proteīns ir ģenētiski mainīts. Šī proteīna sestajā vietā aminoskābi glutamīnskābi aizstāj ar valīnu. Ja trūkst skābekļa, attiecīgais hemoglobīns deformējas sirpjveida formā, salipdams kopā un aizsērējot mazus asinis kuģi. Tā rezultātā draud dzīvība asinsrites traucējumi. Talasēmijas ir dažādu hemoglobīna malformāciju grupa, kuras rezultātā samazinās alfa vai beta globīna globīna ķēdes veidošanās. Vissvarīgākais simptoms ir smags anēmija.
