סינתזת המוגלובין: פונקציה, תפקיד ומחלות

המוגלובין סינתזה מורכבת מסינתזת המם וסינתזת גלובין. לבסוף, הצמדה של קבוצת ההמה התותבת עם ארבעה גלובינים מתרחשת כל אחת מהן כדי ליצור את ברזל-מכלול חלבונים המכיל המוגלובין. שתי ההפרעות בסינתזת ההם וסינתזת הגלובין יכולות עוֹפֶרֶת ברצינות בריאות בעיות.

מהי סינתזת המוגלובין?

המוגלובין הוא ברזלמורכב חלבון המכיל נמצא באדום דם תאים. כדי להבין את סינתזת ההמוגלובין, ראשית יש לדעת את מבנה ההמוגלובין. המוגלובין הוא ברזל- מכלול חלבונים המכיל, המורכב מארבע יחידות משנה של גלובין, שלכל אחת מהן קבוצת המות תותבת. בהמוגלובין אנושי בוגר, ישנם שני גלובינים זהים של אלפא ושני גלובינים בטא זהים כתתי יחידות. כל אחת מיחידות המשנה הללו מחוברת לקבוצת heme תותבת, המורכבת ממתחם פורפירין-ברזל II. לפיכך, קומפלקס המוגלובין מכיל ארבע קבוצות המם כל אחת. כל קבוצת heme יכולה להרכיב חמצן מולקולה ליון הברזל II בהתאם לסביבה הכימית. תלוי בכמה קבוצות heme נטענות חמצן, אנו מדברים על oxyhemoglobin (עשיר בחמצן) או deoxyhemoglobin (דל חמצן). יון הברזל II ממוקם במרכז טבעת הפורפירין. בצד זה, יש קשר מורכב לשאריות ההיסטידין של הגלובין. לצד השני, בהתאם למצב האנרגיה של יון הברזל, an חמצן מולקולה עשויה להיות קשורה למורכבות. מצב האנרגיה מושפע מתנאים פיזיקלים וכימיים חיצוניים עקב שינויים קונפורמציים של הגלובין.

פונקציה ומשימה

השלב האחרון בסינתזת המוגלובין הוא הרכבת קבוצת ההם התותבת עם ארבע יחידות הגלובין למכלול חלבונים המכיל ברזל. המרכיבים הבודדים נוצרים על ידי מסלולים ביוסינתטיים עצמאיים. חומרי מוצא לטבעת הפורפירין של קבוצת ההם הם חומצת האמינו גליצין וסוציניל-CoA. Succinyl-CoA מורכב מקואנזים A וחומצה succinic. חומצה סוכרנית היא מוצר ביניים בפירוק גופי קטון עשירים באנרגיה כחלק מ מטבוליזם אנרגיה. בעזרת האנזים סינתזה של דלתא-אמינולווליניזה, סינתזה של חומצה דלתא-אמינולווילינית מסוצ'ניל-קו-א-ו-גליצין. עם ה חיסול של מולקולה אחת של מַיִם, שני מולקולות של חומצה דלתא-אמינולווילינית מתעבה ליצירת פורפובילינוגן הנגזרת פירול. עם ה חיסול of אַמוֹנִיָה ובעזרת האנזים uroporphyrinogen I synthetase, ארבע מולקולות של פורפוביליוגן מגיבים ליצירת הידרוקסימתילבילן. זה הופך לאורופורפירינוגן III עם היווצרות טבעת. דקרבוקסילציה אנזימטית והתייבשות מים המיטוכונדריה מייצר פרוטופורפירין. עם האנזים ferrochelatase, יון ברזל II משולב במולקולה זו ליצירת heme. בציטוזול התא, ההם מקושר לחלבון הגלובין ליצירת המוגלובין מורכב של חלבון המכיל ברזל. סינתזה של הגלובינים הנפרדים מתרחשת באמצעות ביוסינתזה חלבונית רגילה. כפי שצוין קודם, מתחם ההמוגלובין הבוגר מקבל שתי יחידות משנה זהות של אלפא ובטא-גלובינים. בשל המבנה המורכב שלו, המוגלובין המוגמר פיתח את היכולת להעביר חמצן ולספק אותו לכל תאי האורגניזם. עם זאת, קשירת הברזל המרכזי לחמצן אינה חזקה במיוחד ומושפעת בקלות מאוד מגורמים כימיים ופיזיקליים חיצוניים. זה מאפשר להמוגלובין לספוג חמצן במהירות וגם לשחרר אותו במהירות. לפיכך, עומס החמצן של המוגלובין תלוי בין היתר בגורמים PH, פַּחמָן לחץ חלקי דו-חמצני או חמצן, או אפילו טמפרטורה. משתנים משפיעים אלה משנים את הקונפורמציה של הגלובינים, למשל, כך שניתן לחזק או להחליש את קשירת החמצן באמצעות שינויים קלים ביחסים האנרגטיים והסטריים. לפיכך, ב- PH נמוך וגבוה פַּחמָן לחץ חלקי דו-חמצני, קשירת חמצן ליון הברזל II נחלשת, ומעדיפה שחרור חמצן. בתנאים אלה מתרחשת תחלופה מטבולית גדולה יותר, שיש לה גם ביקוש מוגבר לחמצן. לכן מערכת הובלת החמצן מותאמת בצורה הטובה ביותר לצרכים פיזיים באמצעות תפקוד המוגלובין.

מחלות ומחלות

הפרעות בסינתזת המוגלובין יכולות עוֹפֶרֶת למחלות שונות. לדוגמא, ישנן מספר מחלות גנטיות שמבוססים על הפרעה בסינתזת ההם. במקרה זה, מבשרי ההם מצטברים בגוף, מה שמוביל בין היתר לרגישות קיצונית לאור. במה שנקרא אלה פורפיריות, פורפירינים מאוחסנים ב דם כלי או אפילו כבד. כאשר הם נחשפים לאור, צורות מסוימות של פורפיריות לאחסן אנרגיה קורנת מוגברת. כאשר האנרגיה משתחררת נוצרים רדיקלים של חמצן שתוקפים ומשמידים את הרקמה החשופה. גירוד חמור ו שריפה כְּאֵב לְפַתֵחַ. ישנן שבע צורות של פורפיריות. היווצרות ההם היא תהליך בן שמונה שלבים שבו שבע אנזימים מעורבים. אם אנזים מתפקד בצורה לא מספקת, המבשר המתאים מאוחסן בנקודה זו של סינתזת ההם. על סמך הסימפטומים מחולקים פורפיריות לשתי קבוצות עיקריות. מה שמכונה פורפיריות עוריות מאופיינות בכאבים רגישות של עור. בפורפיריות בכבד, כבד מעורבות שולטת בחומרה כאב בטן, בחילה ו הקאה. אולם במקרים רבים קיימת חפיפה של שני מתחמי הסימפטומים. פורפיריות לעיתים קרובות מראות מהלך אפיזודי עם התקפות חריפות. תלוי בסוג של פורפיריה, אלה מתבטאים בכאבים פתאומיים עור תגובות, קוליקיות כאב בטן, בחילה/הקאה, צבע אדום של השתן, התקפים, חסרים נוירולוגיים או אפילו פסיכוזות. הפרעות אחרות בסינתזת המוגלובין מתייחסות לסינתזה לקויה של גלובין מולקולות בגלל מוטציות של הגנים המקבילים. דוגמאות הן מה שמכונה תא מגל אנמיה או התלסמיות. בתא מגל אנמיה, החלבון של יחידת המשנה בטא-גלובין שונה גנטית. במצב שש של חלבון זה, חומצת האמינו גלוטמי מוחלפת בוואלין. בהיעדר חמצן, ההמוגלובין המדובר מתעוות לצורת מגל, נצבר ונסתם קטן. דם כלי. התוצאה היא סכנת חיים הפרעות במחזור הדם. תלסמיה היא קבוצה של מומים שונים בהמוגלובין המביאים ליצירת שרשרת גלובין מופחתת של אלפא או בטא גלובין. התסמין החשוב ביותר הוא חמור אנמיה.