Sintesis hemoglobin

The Sintesis hemoglobin terdiri daripada sintesis heme dan sintesis globin. Akhirnya, kumpulan prostetik heme, masing-masing dengan empat globin, dihubungkan dengan hemoglobin kompleks protein yang mengandungi zat besi. Gangguan dalam sintesis heme dan sintesis globin boleh menyebabkan masalah kesihatan yang serius.

Apakah Sintesis Hemoglobin?

Untuk memahami sintesis hemoglobin, pengetahuan mengenai struktur hemoglobin perlu dilakukan terlebih dahulu. Hemoglobin adalah kompleks protein yang mengandung zat besi, yang terdiri daripada empat subunit globin, masing-masing dengan kumpulan prostetik heme.

Pada hemoglobin dewasa manusia terdapat dua alpha globin yang sama dan juga dua beta globin yang serupa sebagai subunit. Setiap subunit ini terikat dengan kumpulan prostetik heme, yang terdiri daripada kompleks besi porfirin (II). Oleh itu, kompleks hemoglobin mengandungi empat kumpulan heme.

Bergantung pada persekitaran kimia, setiap kumpulan heme dapat mengikat molekul oksigen ke ion besi dengan cara yang kompleks. Bergantung pada berapa banyak kumpulan heme yang sarat dengan oksigen, seseorang bercakap mengenai oxyhemoglobin (tinggi oksigen) atau deoxyhemoglobin (rendah oksigen).

Ion ferus terletak di tengah gelang porfirin. Di sisi terdapat ikatan kompleks dengan residu histidin globin. Sebaliknya, bergantung pada keadaan tenaga ion besi, molekul oksigen dapat terikat dalam kompleks. Keadaan tenaga dipengaruhi oleh keadaan fizikal dan kimia luaran kerana perubahan konformasi globin.

Fungsi & tugas

Langkah terakhir dalam sintesis hemoglobin terdiri daripada mengumpulkan kumpulan heme prostetik dengan empat unit globin untuk membentuk kompleks protein yang mengandungi zat besi. Komponen individu dibentuk oleh laluan biosintetik bebas.

Bahan permulaan untuk cincin porphyrin dari kumpulan heme adalah asid amino glisin dan suksinil-CoA. Succinyl-CoA terdiri daripada koenzim A dan asid succinic. Asid succinic adalah produk perantaraan dalam pemecahan badan keton yang kaya dengan tenaga sebagai sebahagian daripada metabolisme tenaga. Dengan bantuan enzim sintase asid delta-aminolevulinic, asid delta-aminolevulinic disintesis dari suksinil-CoA dan glisin. Dua molekul asid delta-aminolevulinic mengembun dengan penghapusan satu molekul air untuk membentuk porphobilinogen turunan pirol. Dengan penghapusan ammonia dan dengan bantuan enzim uroporphyrinogen-I synthetase, empat molekul porphobiliogen bertindak balas untuk membentuk hidroksimetilbilana. Ini diubah menjadi uroporphyrinogen III dengan pembentukan cincin.

Protoporphyrin dihasilkan melalui dekarboksilasi enzimatik dan dehidrasi di mitokondria. Dengan enzim ferrokelatase, ion besi (II) dimasukkan ke dalam molekul ini dengan pembentukan heme. Dalam sitosol sel, heme dihubungkan dengan globin protein untuk membentuk hemoglobin kompleks protein yang mengandung zat besi.

Sintesis globin individu berlaku melalui biosintesis protein normal. Seperti yang telah disebutkan, kompleks hemoglobin dewasa mengandungi dua subunit alpha dan beta globin yang serupa. Oleh kerana strukturnya yang kompleks, hemoglobin yang telah siap telah mengembangkan kemampuan untuk mengangkut oksigen dan membekalkannya ke semua sel organisma.

Walau bagaimanapun, pengikatan besi pusat ke oksigen tidak terlalu ketat dan boleh dipengaruhi dengan mudah oleh faktor kimia dan fizikal luaran. Ini membolehkan hemoglobin menyerap dan melepaskan oksigen dengan cepat. Kandungan oksigen hemoglobin bergantung, antara lain, pada faktor pH, karbon dioksida atau tekanan separa oksigen atau suhu. Pemboleh ubah yang mempengaruhi ini berubah, misalnya, kesesuaian globin, sehingga ikatan oksigen dapat diperkuat atau dilemahkan oleh sedikit perubahan dalam keadaan bertenaga dan sterik.

Dengan nilai pH rendah dan tekanan separa karbon dioksida yang tinggi, ikatan oksigen ke ion besi (II) menjadi lemah dan oleh itu pembebasan oksigen lebih disukai. Tepat di bawah keadaan ini, perputaran metabolik yang lebih kuat berlaku, yang juga mempunyai permintaan oksigen yang meningkat. Oleh itu, sistem pengangkutan oksigen diselaraskan secara optimum dengan keperluan fizikal melalui fungsi hemoglobin.

Penyakit & penyakit

Gangguan dalam sintesis hemoglobin boleh menyebabkan pelbagai penyakit. Terdapat sebilangan penyakit genetik yang berdasarkan gangguan sintesis heme. Dalam prosesnya, prekursor heme terkumpul di dalam badan, yang antara lain menyebabkan kepekaan cahaya yang melampau. Dalam porfiria yang disebut ini, porfirin disimpan di saluran darah atau bahkan di hati. Apabila terkena cahaya, beberapa bentuk porphyria menyimpan lebih banyak tenaga radiasi. Apabila tenaga dilepaskan, radikal oksigen diciptakan yang menyerang dan memusnahkan tisu yang terdedah. Ini membawa kepada rasa gatal yang teruk dan kesakitan yang membakar.

Terdapat tujuh bentuk porfiri. Pembinaan heme adalah proses lapan langkah di mana tujuh enzim terlibat. Sekiranya enzim hanya berfungsi dengan tidak mencukupi, prekursor masing-masing disimpan pada tahap ini dalam sintesis heme. Berdasarkan simptom, porfiria dibahagikan kepada dua kumpulan utama. Porfiria kulit yang disebut dicirikan oleh kepekaan kulit yang menyakitkan terhadap cahaya. Pada porfiria hepatik, penglibatan hati didominasi dengan sakit perut yang teruk, mual dan muntah. Dalam banyak kes, bagaimanapun, terdapat pertindihan antara dua kompleks gejala.

Porphyrias sering menunjukkan jalan yang berselang dengan serangan akut. Bergantung pada jenis porfiria, ini muncul dalam reaksi kulit yang tiba-tiba menyakitkan, sakit perut seperti kolik, mual / muntah, warna merah air kencing, sawan, kekurangan neurologi atau bahkan psikosis.

Gangguan sintesis hemoglobin yang lain berkaitan dengan sintesis molekul globin yang salah melalui mutasi pada gen yang sesuai. Contohnya ialah anemia sel sabit atau talasemia. Dalam anemia sel sabit, protein subunit beta globin diubah secara genetik. Pada kedudukan keenam protein ini, asid glutamat asid amino telah digantikan oleh valine. Sekiranya terdapat kekurangan oksigen, hemoglobin yang bersangkutan menjadi berbentuk sabit, bergumpal bersama dan menyumbat saluran darah kecil. Ini mengakibatkan gangguan peredaran darah yang mengancam nyawa. Thalassemia adalah sekumpulan malformasi hemoglobin yang berbeza yang menyebabkan pengurangan pembentukan rantai globin alpha atau beta globin.Anemia teruk adalah gejala yang paling penting.