המוגלובין – מבנה וגורמים אלוסטריים מאת דר' אורית לוסטיג יריב החומר במצגת הינו בנוסף לחומר המצוי בספר ומהווה הרחבה שלו החומר נלקח ממצגות באינטרנט וממצגות של המורה יורי רזניק מאשדוד.

מבנה המיוגלובין , מבנה ההמוגלובין (תוך השוואה עם מבנה המיוגלובין) מיוגלובין הוא מונומר ללא אפקט אלוסטרי המוגלובין הוא חלבון טטרמרי (a2b2), זהו חלבון אלוסטרי

עקום קישור של מיוגלובין הפרקציה של מולקולות המיוגלובין הקושרות חמצן האם מיוגלובין יכול לשמש כנשא יעיל של חמצן בדם? הלחץ החלקי של החמצן

הפרקציה של מולקולות המיוגלובין הקושרות חמצן עקום קישור סיגמואידלי –המוגלובין האפקט הקואופרטיבי המוגלובין הפרקציה של מולקולות המיוגלובין הקושרות חמצן לחץ בריאות לחץ ברקמות

O2 binding to Mb & Hb Mb + O2  MbO2 (like a M-M enzyme; hyperbolic O2 binding curve) Hb (T-state, low O2 affinity)  Hb (R-state, high O2 affinity; sigmoidal O2 binding curve) like an allosteric enzyme H+ and BPG favour the T-state ie release of O2

קבוצת ההם כושרם של המיוגלובין וההמוגלובין לקשור חמצן תלויה בנוכחות קבוצה פרוסטטית בשם הם. ההם בנוי מארבע טבעות פירוליות המחוברות עם יון ברזל. הברזל יוצר ארבעה קשרים עם הטבעת המישורית וקשר נוסף עם היסטידין מתוך החלבון. העמדה השישית נותרת פנויה לקישור ליגנדים. יון הברזל קושר חמצן רק במצב של +2

קבוצת ההם

Myoglobin and Hemoglobin השואה בין המוגלובין ומיוגלובין Myoglobin and Hemoglobin מיוגלובין הוא מונומר המוגלובין הוא טטרמר (a2b2). תת היחידות של ההמוגלובין דומות לאלה של מיוגלובין, עם 8 אלפה הליקסים ללא מעטפת ביתה וללא מים. לשניהם קבוצה פרוסטטית הם. לשניהם היסטידין רחוק וקרוב האפיניות של מיוגלובין לחמצן גבוהה מזו של המוגלובין. ההמוגלובין הוא חלבון קואופרטיבי והמיוגלובין לא. להמוגלובין אפקטורים אלוסטריים ולמיוגלובין לא .

תפקידי ההמוגלובין להגדיל את מסיסות החמצן מסיסות החמצן במים = 3.5 x10-5 M מסיסות החמצן בדם = 7-9 x10-3 M(פי 100 גדולה יותר) 0.2 מול 25 ליטר = 8 x10-3 M כמו ריכוז החמצן באוויר !! לקשור הרבה חמצן בתנאים בהם ריכוזו גדול ולספק חמצן בתנאים בהם ריכוז החמצן נמוך לקשור פחות חזק את החמצן מאשר מיוגלובין (K) לשחרר יותר חמצן בשריר פעיל מאשר בשריר במנוחה להוביל חלק מה- CO2 מהגוף לריאות להיות מוכן לספק חמצן בתנאים קיצוניים של חוסר חמצן שמירה על pH קבוע בכדורית הדם

מצבי אוקסי ודה-אוקסי המוגלובין מיוצבים ע"י גורמים אלוסטריים Deoxyhemoglobin Oxyhemoglobin

1. אפקט Bohr – השפעת העליה ב- H+ בעקומה זו, ניתן לראות כי הורדת ה-pH מסיטה את עקומת הדיסוציאציה ימינה ולכן הזיקה לחמצן יורדת.

למה זה טוב ? ברקמות יש פליטה של CO2 בכדוריות הדם יש אנזים קרבוניק אנהידריד המזרז את התגובה הבאה: CO2 + H2O H+ + HCO3- כך נישאים יוני המימן והפחמן הדו חמצני בדם על ידי ההמוגלובין כלומר 80% ממנו נישא כך והשאר- ראה בשקופית הבאה. התוצאה- ההחמצה ברקמות הנושמות גורמת להמוגלובין לשחרר יותר חמצן בשל הירידה באפיניות. יש לציין שבעת מטבוליזם ברקמות נוצרות עוד חומצות.

2. השפעת ה- co2 מסתבר כי גם כאשר שמים המוגלובין בבופר, השומר על סביבה קבועה של pH עדיין מסיט פחמן דו חמצני את עקומת הקישור ימינה. הפחמן הדו חמצני נקשר לשיירי צד אמיניים בהמוגלובין ויוצר יון קרבמאט. המייצב את צורת ה- T של חלבון ההמוגלובין.

מעבר של פחמן דו חמצני בדם שימו לב בשקף זה אין רואים את האפקט של יון הקרבמאט בעצם היה צריך לצייר אותו קשור להמוגלובין בנוסף לפרוטונים

3. השפעת BPG BPG = 2,3-Bisphosphoglycerate

HbO2 binding regulated by BPG; 2,3 bisphosphoglycerate tissues lungs

כיצד מקבל עובר חמצן מהאם בהמוגלובין העוברי יש שרשרת g במקום שרשרת b כך שההמוגלובין הנוצר אצלו הוא a2g2 ולא a2b2 בשרשרת העוברית חל פחות קישור של ה –BPG ולכן האפיניות שלה לחמצן עולה.

HbF binds O2 more tightly than HbA HbF binds BPG less well than HbA

המוגלובין הקשור לחמצן מצוי במצב R המוגלובין ללא חמצן מצוי במצב T ל-R חלל בין מולקולרי קטן מ- T ייצוב מצב R ייצוב מצב T ככל שיש יותר מולקולות חמצן קשורות ל- Hb נדרשת פחות אנרגיה לניתוק הקשרים המייצבים את מצב T ריכוז חמצן נמוך ריכוז H3O+ גבוה ריכוז CO2 גבוה ריכוז DPG גבוה

מחלות הקשורות במוטציות בהמוגלובין למדנו בכתה על אנמיה חרמשית – ראה בהמשך למדנו על תלסמיות ראה טבלה המתארת עוד מחלות בהמשך

אנמיה חרמשית - שינוי באחת מן החומצות האמיניות שבהמוגלובין גורם למחלה תורשתית זו. Val à Glu results from T à A mutation Fig 7-47, page 171. Stryer :Biochemistry, 4th Ed.

המודל הדביק של האנמיה החרמשית Fig 7-48, page 171 המודל הדביק של האנמיה החרמשית Fig 7-48, page 171. Stryer :Biochemistry, 4th Ed.

רעלים חומרים כמו CO הנפלט מבעירה לא מוחלטת של גזים ומעישון של סיגריות. נקשרים להמוגלובין חזק יותר מחמצן ומסיטים אותו לצורה האפינית יותר לחמצן לכן הוא לא ישחרר את החמצן ביעילות לרקמות. אפקט דומה קורה בחשיפה לציאניד CN.

תשמרו על עצמכם תנשמו עמוק – עשו פעילות גופנית. תפסיקו לעשן – תתרחקו מאנשים שמעשנים (כשהם מעשנים , חלקם עשויים להיות נחמדים). לא לבלות בקרבת כביש סואן או מקומות מזוהמים. לבלות במקומות ירוקים- הרבה צמחיה איכלו מאכלים עשירים בברזל אל תדברו עם זרים – מי אמר שהכל חייב להיות קשור