Geometria wiązania hemu w oksymioglobinie

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Geometria wiązania hemu w oksymioglobinie"

Artur Małecki
8 lat temu
Przeglądów:

1 Białka wiążące tlen

2 Geometria wiązania hemu w oksymioglobinie

3 Hem

Hb A tetrametr zbudowany z dwóch identycznych łańcuchów α (141 reszt aminokwasowych, N koniec stanowi walina, a C koniec arginina) i dwóch identycznych łańcuchów (146 reszt aminokwasowych, N koniec

4 Hb A tetrametr zbudowany z dwóch identycznych łańcuchów α (141 reszt aminokwasowych, N koniec stanowi walina, a C koniec arginina) i dwóch identycznych łańcuchów (146 reszt aminokwasowych, N koniec stanowi walina, a C koniec histydyna). Cztery łańcuchy ułożone są w stosunku do siebie tak, jakby znajdowały się w wierzchołkach czworościanu tworząc układ przestrzenny dwóch protomerów α o dwukrotnej osi symetrii stabilizowany oddziaływaniami hydrofobowymi i elektrostatycznymi.

5 Transport tlenu Przyłączenie cząstki tlenu do jednego hemu powoduje zmianę struktury przestrzennej całego tetrameru. Przyczyną jest wsunięcie atomu żelaza w płaszczyznę pierścienia hemu po połączeniu z tlenem. Wsunięcie atomu żelaza pociąga związaną z nim tzw. histydynę proksymalną, co powoduje przemieszczenie sąsiednich aminokwasów globiny. Doprowadza to w rezultacie do pęknięcia wiązań poprzecznych pomiędzy końcami karboksylowymi wszystkich czterech cząstek globiny. Konformacja, w której hemoglobina jest tylko częściowo utlenowana, określana jest jako stan T (od ang. taut - naprężony), zaś konformacja całkowicie utlenowanej hemoglobiny po wykonaniu obrotu o 15 jako stan R (ang. relaxed - rozluźniony). + O 2 hemoglobina oksyhemoglobina - O 2

histydynę proksymalną, co powoduje przemieszczenie sąsiednich aminokwasów globiny.

6 Uproszczony model przechodzenia ze stanu sztywnego (T-Tense, Taut) do rozluźnionego (R-relaxed) podczas wiązania tlenu przez Hb

8 Efekt Bohra

9 Efekt Bohra Hb-4O 2 + nh+ <=> Hb-nH+ + 4O 2 W fizjologii, ta reakcja ma 2 konsekwencje: 1) w naczyniach włosowatych, jony H + sprzyjają uwalnianiu O 2 przesuwając równowagę tej reakcji na prawo. 2) kiedy krew żylna dociera do płuc, utlenowaniu Hb towarzyszy uwalnianie jonów H + w wyniku przesunięcia równowagi tej reakcji w lewo. To, z kolei, sprzyja uwalnianiu CO 2 z wodorowęglanu (HCO 3- ) rozpuszczonego we krwi w wyniku przesunięcia równowagi poniższej reakcji w lewo. CO 2 + H 2 O <=> HCO H + Wtedy uwolniony CO 2 może być wydalony z wydychanym powietrzem.

2) kiedy krew żylna dociera do płuc, utlenowaniu Hb towarzyszy uwalnianie jonów H + w wyniku przesunięcia równowagi tej reakcji w lewo.

10 Dwutlenek węgla i hemoglobina Uwalnianie dwutlenku węgla (CO 2 ) z oddychających tkanek obniża powinowactwo hemoglobiny do tlenu w dwojaki sposób: 1. Część dwutlenku węgla tworzy kwas węglowy (wodorowęglan) CO 2 + H 2 O <-> HCO H + uwalniając przy tym protony, które składają się na efekt Bohra. 2. Część tego HCO 3 - opuszcza erytrocyty i jest dalej transportowana w formie rozpuszczonej w surowicy. Pozostała część reaguje bezpośrednio z hemoglobiną, wiążąc się z N- końcowymi grupami aminowymi (-NH 2 ) łańcuchów globinowych tworząc karbaminiany, zgodnie z reakcją: Tworzenie karbaminianów umożliwia hemoglobinie transportowanie CO 2 z tkanek do płuc lub skrzeli (u ryb). Odwrócenie kierunku reakcji, które ma miejsce w płucach lub skrzelach (czyli tam, gdzie stężenie O 2 jest wysokie) jest równie ważne. Wysokie stężenie O 2 w tych tkankach sprzyja utlenowaniu Hb i utworzeniu formy oksyhemoglobiny. Kiedy to nastąpi, zmniejsza się stabilizacja końca karbamylowego, co prowadzi do odszczepienia CO 2 i jego wydalenia z wydychanym powietrzem.

Pozostała część reaguje bezpośrednio z hemoglobiną, wiążąc się z N- końcowymi grupami aminowymi (-NH 2 ) łańcuchów globinowych tworząc karbaminiany, zgodnie z reakcją: Tworzenie karbaminianów

11 inne tkanki kapilary płucne

12 karbamylohemoglobina

13 Methemoglobina (hemoglobina utleniona) Przyczyna:utlenienie żelaza hemowego Fe2+ do Fe3+

14 Karboksyhemoglobina Tlenek węgla (II) -CO jest związkiem, który współzawodniczy z tlenem o przyłączenie się do hemoglobiny. Tlenek węgla (II) ma ponad 200 razy większe powinowactwo do Hb i wypiera tlen z oksyhemoglobiny. Zajmując miejsce tlenu tlenek węgla (II) tworzy z hemoglobiną trwałą karboksyhemoglobinę, charakteryzuje się ona znacznie większą trwałością niż połączenie z tlenem, co powoduje że transport tlenu z płuc do tkanek jest drastycznie zmniejszony. Dochodzi do niedotlenienia tkanek hypoksji. Objawy zatrucia tlenkiem węgla zależnie od stężenia objętościowego w powietrzu: ppm (0,01% - 0,02%) - lekki ból głowy przy ekspozycji przez 2-3 godziny; 800 ppm (0,08%) - zawroty głowy, wymioty i konwulsje po 45 minutach wdychania; po dwóch godzinach trwała śpiączka; ppm (0,16%)- silny ból głowy, wymioty, konwulsje po 20 minutach; zgon po dwóch godzinach; ppm (0,64%) - ból głowy i wymioty po 1-2 minutach; zgon w niecałe 20 minut; ppm (1.28%) - śmierć po 3 minutach.

Zajmując miejsce tlenu tlenek węgla (II) tworzy z hemoglobiną trwałą karboksyhemoglobinę, charakteryzuje się ona znacznie większą trwałością niż połączenie z tlenem, co powoduje że transport tlenu z

15 Anemia sierpowata

16 Kolagen Skład aminokwasowy kolagenu: Co 3-ci aminokwas to glicyna Sekwencja powtarzająca się to Gly-X-Y-, gdzie X- to prolina, a Y- to hydroksyprolina lub hydroksylizyna Szkorbut choroba wywołana wskutek niedoboru witaminy C i braku możliwości produkcji hydroksyproliny

to hydroksyprolina lub hydroksylizyna Szkorbut choroba wywołana

17 Typowe ułożenie cząsteczek tropokolagenu we włóknie kolagenowym

18 Równowaga kwasowo-zasadowa Równowaga kwasowo-zasadowa - to stan, w którym zachowany jest swoisty stosunek kationów i anionów w płynach ustrojowych, warunkujący odpowiednie ph i prawidłowy przebieg procesów życiowych. Skala ph kwasica zasadowica Optymalny zakres ph krwi dla większości procesów przemiany materii wynosi 7,35-7,45. Właściwości buforowe krwi są związane z obecności: 1. Buforu wodorowęglanowego 2. Buforu fosforanowego 3. Białek osocza, które wiążą kwasy i zasady 4. Krwinek czerwonych

45 zasadowica Optymalny zakres ph krwi dla większości procesów przemiany materii wynosi 7,35-7,45.

19 h ph krwi: 7,35 7,45

Podobne dokumenty

Równowaga kwasowo-zasadowa. Zakład Chemii Medycznej PUM

Równowaga kwasowo-zasadowa. Zakład Chemii Medycznej PUM Równowaga kwasowozasadowa Zakład Chemii Medycznej PUM Teorie kwasów i zasad Teoria dysocjacji elektrolitycznej Arheniusa: podczas rozpuszczania w wodzie wodzie kwas: dysocjuje z odszczepieniem kationu