Hemoglobin sentezi

Hemoglobin sentezi hem sentezi hem de globin sentezinden oluşur. Son olarak, her biri dört globin içeren prostetik hem grubu, demir içeren protein kompleksi hemoglobine bağlanır. Hem hem sentezindeki hem de globin sentezindeki rahatsızlıklar ciddi sağlık sorunlarına yol açabilir.

Hemoglobin Sentezi nedir?

Hemoglobin sentezini anlamak için önce hemoglobinin yapısının bilinmesi gereklidir. Hemoglobin, her biri bir prostetik hem grubu içeren dört globin alt biriminden oluşan demir içeren bir protein kompleksidir.

İnsan yetişkin hemoglobinde, iki özdeş alfa globinin yanı sıra alt birimler olarak iki özdeş beta globini vardır. Bu alt birimlerin her biri, bir porfirin demir (II) kompleksinden oluşan bir prostetik hem grubuna bağlıdır. Dolayısıyla, bir hemoglobin kompleksi dört hem grubu içerir.

Kimyasal ortama bağlı olarak, her hem grubu bir oksijen molekülünü karmaşık bir şekilde demir iyonuna bağlayabilir. Kaç tane hem grubunun oksijen yüklü olduğuna bağlı olarak, oksihemoglobin (oksijen bakımından yüksek) veya deoksihemoglobinden (oksijen bakımından düşük) söz edilir.

Demirli iyon, porfirin halkasının ortasında bulunur. Yanda, globinin histidin kalıntısına karmaşık bir bağ vardır. Öte yandan demir iyonunun enerji durumuna bağlı olarak bir oksijen molekülü bir komplekse bağlanabilir. Enerji durumu, globinin konformasyonundaki değişiklikler nedeniyle harici fiziksel ve kimyasal koşullardan etkilenir.

İşlev ve görev

Hemoglobin sentezindeki son adım, protez heme grubunun demir içeren bir protein kompleksi oluşturmak için dört globin ünitesiyle birleştirilmesinden oluşur. Bireysel bileşenler, bağımsız biyosentetik yollarla oluşturulur.

Hem grubunun porfirin halkası için başlangıç ​​malzemeleri, glisin ve süksinil-CoA amino asitleridir. Süksinil-CoA, koenzim A ve süksinik asitten oluşur. Süksinik asit, enerji metabolizmasının bir parçası olarak enerji açısından zengin keton cisimciklerinin parçalanmasında bir ara üründür. Delta-aminolevulinik asit sentaz enzimi yardımıyla, süksinil-CoA ve glisinden delta-aminolevulinik asit sentezlenir. İki delta-aminolevulinik asit molekülü, pirol türevi porfobilinojeni oluşturmak için bir su molekülünün ortadan kaldırılmasıyla yoğunlaşır. Amonyağın ortadan kaldırılması ve üroporfirinojen-I sentetaz enziminin yardımıyla, dört porfobiliojen molekülü hidroksimetilbilan oluşturmak üzere reaksiyona girer. Bu, halka oluşumu ile üroporfirinojen III'e dönüştürülür.

Protoporfirin, mitokondride enzimatik dekarboksilasyon ve dehidrasyon yoluyla üretilir. Ferroşelataz enzimi ile heme oluşumu ile bu moleküle bir demir (II) iyonu katılır. Heme, hücrenin sitozolünde, demir içeren protein kompleksi hemoglobini oluşturmak için protein globin ile bağlanır.

Ayrı ayrı globinlerin sentezi, normal protein biyosentezi yoluyla gerçekleşir. Daha önce bahsedildiği gibi, yetişkin hemoglobin kompleksi iki özdeş alfa ve beta globin alt birimini içerir. Karmaşık yapısı nedeniyle, bitmiş hemoglobin, oksijeni taşıma ve onu organizmanın tüm hücrelerine sağlama yeteneğini geliştirmiştir.

Ancak, merkezi demirin oksijene bağlanması çok sıkı değildir ve dış kimyasal ve fiziksel faktörlerden çok kolay etkilenebilir. Bu, hemoglobinin oksijeni hızlı bir şekilde emmesini ve serbest bırakmasını sağlar. Hemoglobinin oksijen içeriği, diğer şeylerin yanı sıra, pH, karbondioksit veya oksijen kısmi basıncı veya sıcaklık faktörlerine bağlıdır. Etkileyen bu değişkenler, örneğin, enerji ve sterik koşullardaki küçük değişikliklerle oksijen bağı güçlendirilebilecek veya zayıflatılabilecek şekilde globinlerin uygunluğunu değiştirir.

Düşük pH değeri ve yüksek karbondioksit kısmi basıncı ile demir (II) iyonuna oksijen bağı zayıflatılır ve bu nedenle oksijen salınımı tercih edilir. Tam olarak bu koşullar altında, aynı zamanda artan bir oksijen ihtiyacına sahip olan daha güçlü metabolik devir gerçekleşir. Oksijen taşıma sistemi bu nedenle hemoglobin işlevi aracılığıyla fiziksel ihtiyaçlarla optimum şekilde koordine edilir.

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Hemoglobin sentezindeki bozukluklar çeşitli hastalıklara yol açabilir. Heme sentezinin bozulmasına dayanan bir dizi genetik hastalık vardır. Bu süreçte hem öncüleri vücutta birikir ve bu da diğer şeylerin yanı sıra ışığa aşırı duyarlılığa yol açar. Bu sözde porfirilerde porfirinler kan damarlarında ve hatta karaciğerde depolanır. Işığa maruz kaldığında, bazı porfiri türleri daha fazla radyasyon enerjisi depolar. Enerji serbest bırakıldığında, maruz kalan dokuya saldıran ve onu yok eden oksijen radikalleri oluşur. Bu şiddetli kaşıntı ve yanma ağrılarına neden olur.

Yedi çeşit porfir vardır. Heme'nin yapımı, yedi enzimin dahil olduğu sekiz aşamalı bir süreçtir. Bir enzim sadece yetersiz çalışıyorsa, ilgili öncü bu noktada hem sentezinde depolanır. Belirtilere göre porfiriler iki ana gruba ayrılır. Kutanöz porfiriler, cildin ışığa karşı ağrılı hassasiyeti ile karakterizedir. Karaciğer porfirilerinde, şiddetli karın ağrısı, bulantı ve kusma ile karaciğer tutulumu hakimdir. Ancak birçok durumda iki semptom kompleksi arasında bir örtüşme vardır.

Porfiriler genellikle akut ataklarla birlikte aralıklı bir seyir gösterir. Porfirinin türüne bağlı olarak, bunlar kendilerini aniden ağrılı cilt reaksiyonları, kolik karın ağrısı, bulantı / kusma, idrarda kırmızı renklenme, nöbetler, nörolojik bozukluklar ve hatta psikozlarla gösterir.

Diğer hemoglobin sentezi bozuklukları, karşılık gelen genlerdeki mutasyonlar yoluyla globin moleküllerinin hatalı sentezi ile ilgilidir. Örnekler, orak hücre anemisi veya talasemidir. Orak hücre anemisinde, beta globin alt biriminin proteini genetik olarak değiştirilir. Bu proteinin altıncı pozisyonunda, amino asit glutamik asit valin ile değiştirildi. Oksijen eksikliği varsa, söz konusu hemoglobin orak şeklini alır, bir araya toplanır ve küçük kan damarlarını tıkar. Bu, yaşamı tehdit eden dolaşım bozukluklarına neden olur. Talasemiler, alfa veya beta globinin azalmış globin zinciri oluşumuna yol açan bir grup farklı hemoglobin malformasyonlarıdır.Şiddetli anemi en önemli semptomdur.