Hemoglobiin süntees koosneb heemi sünteesist ja globiini sünteesist. Lõpuks tekib proteesi heemirühma seos nelja globiiniga, moodustades selle raudsisaldav valgukompleks hemoglobiin. Mõlemad heemi sünteesi ja globiini sünteesi häired võivad viima tõsiseks tervis probleeme.
Mis on hemoglobiini süntees?
Hemoglobiin on raud- mis sisaldab punast värvi valgukompleksi veri rakke. Hemoglobiini sünteesi mõistmiseks on kõigepealt vaja teada hemoglobiini struktuuri. Hemoglobiin on an raud- mis sisaldab proteiinikompleksi, mis koosneb neljast globiini alaühikust, millel mõlemal on proteeside heemrühm. Täiskasvanud inimese hemoglobiinis on alaühikutena mõlemad kaks identset alfa-globiini ja kaks identset beeta-globiini. Kõik need alamüksused on kinnitatud proteesi heemrühma, mis koosneb porfüriin-raud II kompleksist. Seega sisaldab hemoglobiinikompleks igaüks nelja heemirühma. Iga heemirühm võib komplekteerida hapnik molekuli raua II ioonini sõltuvalt keemilisest keskkonnast. Sõltuvalt sellest, kui palju heemirühmi on koormatud hapnik, räägime oksühemoglobiinist (hapnikurikas) või deoksühemoglobiinist (hapnikuvaene). Raud II ioon asub porfüriinitsükli keskel. Selle küljel on globiini histidiinijäägiga keeruline side. Teisele poole, sõltuvalt raua iooni energiaseisundist, an hapnik molekul võib olla seotud kompleksiga. Energiaseisundit mõjutavad globiini konformatsioonimuutustest tingitud välised füüsikalised ja keemilised tingimused.
Funktsioon ja ülesanne
Hemoglobiinisünteesi viimane etapp on proteesi heemrühma kokkupanemine nelja globiiniühikuga rauda sisaldavas valgukompleksis. Üksikud komponendid moodustuvad sõltumatute biosünteetiliste radade kaudu. Heemrühma porfüriinitsükli lähteaineteks on aminohape glütsiin ja suktsinüül-CoA. Suktsinüül-CoA koosneb koensüümist A ja merevaikhappest. Merevaikhape on vaheprodukt energiarikaste ketoonkehade lagundamisel osana energia metabolism. Ensüümi delta-aminolevuliinhappe süntaasi abil sünteesitakse delta-aminolevuliinhape suktsinüül-CoA-st ja glütsiinist. Koos kõrvaldamine ühe molekuli vesiKaks molekulid delta-aminolevuliinhape kondenseerub, moodustades pürrooli derivaadi porfobilinogeeni. Koos kõrvaldamine of ammoniaak ja ensüümi uroporfürinogeen I süntetaas abil neli molekulid Porfobiliogeeni reaktsioon moodustab hüdroksümetüülbilaani. See muundatakse koos tsükli moodustumisega uroporfürinogeeniks III. Ensümaatiline dekarboksüülimine ja dehüdrogeenimine mitokondrid toodab protoporfüriini. Fermentkelelaasi ensüümi abil lisatakse sellesse molekuli heemi moodustamiseks raud II ioon. Raku tsütosoolis on hem seotud valguglobiiniga, moodustades raua sisaldava valgukompleksi hemoglobiini. Üksikute globiinide süntees toimub normaalse valgu biosünteesi kaudu. Nagu varem mainitud, saab täiskasvanud hemoglobiinikompleks kaks identset alfa- ja beeta-globiini subühikut. Kompleksse struktuuri tõttu on valmis hemoglobiinil välja kujunenud võime hapnikku transportida ja varustada organismi kõigi rakkudega. Tsentraalse raua seondumine hapnikuga pole aga eriti tugev ja seda mõjutavad välised keemilised ja füüsikalised tegurid väga kergesti. See võimaldab hemoglobiinil nii hapnikku kiiresti imada kui ka kiiresti vabastada. Seega sõltub hemoglobiini hapniku laadimine muu hulgas teguritest PH väärtus, süsinik dioksiidi või hapniku osaline rõhk või isegi temperatuur. Need mõjutavad muutujad muudavad globiinide konformatsiooni näiteks nii, et hapniku sidumist saab energeetilise ja steerilise suhte kergete muutuste abil tugevdada või nõrgendada. Seega madala PH ja kõrge juures süsinik dioksiidi osaline rõhk, hapniku sidumine raua II iooniga on nõrgenenud, soodustades hapniku vabanemist. Just nendes tingimustes toimub suurem metaboolne voolavus, millel on ka suurem hapnikutarve. Hapniku transpordisüsteem sobib seega kõige paremini füüsiliste vajadustega hemoglobiini funktsiooni kaudu.
Haigused ja vaevused
Hemoglobiini sünteesi häired võivad viima mitmesuguste haiguste korral. Näiteks on mitmeid geneetilised haigused mis põhinevad heemi sünteesi häirel. Sellisel juhul akumuleeruvad heemi eelkäijad kehas, mis viib muu hulgas äärmise valgustundlikkuseni. Nendes nn porfüüria, porfüriine hoitakse veri laevad või isegi maks. Valgusele sattudes võivad mõned porfüüria salvestada suurenenud kiirgusenergiat. Energia vabastamisel moodustuvad hapnikuradikaalid, mis ründavad ja hävitavad avatud koe. Tugev sügelus ja põletamine valu arenema. On seitse vormi porfüüria. Heemi moodustumine on kaheksaetapiline protsess, milles seitse ensüümide on kaasatud. Kui ensüüm toimib ebapiisavalt, salvestatakse vastav eelkäija heemi sünteesi selles punktis. Sümptomite põhjal jagunevad porfüüriad kahte põhirühma. Nn naha porfüüriaid iseloomustavad valulikud valgustundlikkus Euroopa nahk. Maksa porfüüriate korral maks kaasamine domineerib tõsiste kõhuvalu, iiveldus ja oksendamine. Paljudel juhtudel on aga kahe sümptomikompleksi kattuvus. Porfüüriad näitavad sageli episoodilist kulgu ägedate rünnakutega. Sõltuvalt porfüüria, need avalduvad äkiliste valusatena nahk reaktsioonid, kolikad kõhuvalu, iiveldus/oksendamine, uriini punane värvus, krambid, neuroloogiline defitsiit või isegi psühhoosid. Muud hemoglobiini sünteesi häired viitavad globiini defektsele sünteesile molekulid vastavate geenide mutatsioonide tõttu. Näideteks on nn sirprakk aneemia või talasseemiad. Sirprakul aneemia, on beeta-globiini alaühiku valk geneetiliselt muutunud. Selle valgu kuues positsioonis asendatakse aminohape glutamiinhape valiiniga. Hapniku puudumisel deformeerub kõnesolev hemoglobiin sirpiks, kokku klompides ja ummistudes veri laevad. Selle tagajärjeks on eluohtlik vereringehäired. Talassemiad on rühm erinevaid hemoglobiini väärarenguid, mille tulemuseks on alfa- või beeta-globiini globiini ahela moodustumise vähenemine. Kõige olulisem sümptom on tõsine aneemia.
