Sintesis hemoglobin

Itu Sintesis hemoglobin terdiri dari sintesis heme dan sintesis globin. Akhirnya, kelompok heme prostetik, masing-masing dengan empat globin, dihubungkan dengan hemoglobin kompleks protein yang mengandung zat besi. Gangguan pada sintesis heme dan sintesis globin dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius.

Apa itu Sintesis Hemoglobin?

Untuk memahami sintesis hemoglobin, pengetahuan tentang struktur hemoglobin pertama-tama diperlukan. Hemoglobin adalah kompleks protein yang mengandung zat besi, yang terdiri dari empat subunit globin, masing-masing dengan kelompok heme prostetik.

Dalam hemoglobin manusia dewasa ada dua alfa globin identik serta dua beta globin identik sebagai subunit. Masing-masing subunit ini terikat pada kelompok heme prostetik, yang terdiri dari kompleks besi porfirin (II). Jadi kompleks hemoglobin mengandung empat kelompok heme.

Bergantung pada lingkungan kimianya, setiap kelompok heme dapat mengikat molekul oksigen ke ion besi secara kompleks. Bergantung pada berapa banyak kelompok heme yang diisi dengan oksigen, seseorang berbicara tentang oksihemoglobin (oksigen tinggi) atau deoksihemoglobin (rendah oksigen).

Ion besi terletak di tengah cincin porfirin. Di samping ada ikatan kompleks dengan residu histidin globin. Di sisi lain, bergantung pada keadaan energi ion besi, molekul oksigen dapat terikat dalam kompleks. Keadaan energi dipengaruhi oleh kondisi fisik dan kimia eksternal karena perubahan konformasi globin.

Fungsi & tugas

Langkah terakhir dalam sintesis hemoglobin terdiri dari perakitan kelompok heme prostetik dengan empat unit globin untuk membentuk kompleks protein yang mengandung besi. Komponen individu dibentuk oleh jalur biosintetik independen.

Bahan awal untuk cincin porfirin dari kelompok heme adalah asam amino glisin dan suksinil-KoA. Suksinil-KoA terdiri dari koenzim A dan asam suksinat. Asam suksinat adalah produk antara dalam pemecahan badan keton yang kaya energi sebagai bagian dari metabolisme energi. Dengan bantuan enzim sintase asam delta-aminolevulinic, asam delta-aminolevulinic disintesis dari suksinil-KoA dan glisin. Dua molekul asam delta-aminolevulinic mengembun dengan eliminasi satu molekul air untuk membentuk turunan porfobilinogen pirol. Dengan eliminasi amonia dan dengan bantuan enzim uroporfirinogen-I sintetase, empat molekul porfobiliogen bereaksi membentuk hidroksimetilbilan. Ini diubah menjadi uroporphyrinogen III dengan pembentukan cincin.

Protoporphyrin diproduksi melalui dekarboksilasi enzimatik dan dehidrasi di mitokondria. Dengan enzim ferrochelatase, ion besi (II) dimasukkan ke dalam molekul ini dengan pembentukan heme. Dalam sitosol sel, heme dihubungkan dengan protein globin untuk membentuk protein kompleks hemoglobin yang mengandung zat besi.

Sintesis globin individu terjadi melalui biosintesis protein normal. Seperti yang telah disebutkan, kompleks hemoglobin dewasa mengandung dua subunit alfa dan beta globin yang identik. Karena strukturnya yang kompleks, hemoglobin yang sudah jadi telah mengembangkan kemampuan untuk mengangkut oksigen dan memasoknya ke semua sel organisme.

Namun, pengikatan pusat besi ke oksigen tidak terlalu ketat dan dapat dipengaruhi dengan mudah oleh faktor kimia dan fisik eksternal. Ini memungkinkan hemoglobin menyerap dan melepaskan oksigen dengan cepat. Kandungan oksigen dalam hemoglobin antara lain bergantung pada faktor pH, karbondioksida atau tekanan parsial atau suhu oksigen. Variabel yang mempengaruhi ini berubah, misalnya, konformitas globin, sehingga ikatan oksigen dapat diperkuat atau dilemahkan dengan sedikit perubahan pada kondisi energik dan sterik.

Dengan nilai pH rendah dan tekanan parsial karbondioksida yang tinggi, ikatan oksigen ke ion besi (II) melemah sehingga pelepasan oksigen lebih disukai. Tepat di bawah kondisi ini terjadi pergantian metabolik yang lebih kuat, yang juga memiliki peningkatan kebutuhan oksigen. Oleh karena itu, sistem transpor oksigen secara optimal dikoordinasikan dengan kebutuhan fisik melalui fungsi hemoglobin.

Penyakit & penyakit

Gangguan pada sintesis hemoglobin dapat menyebabkan berbagai penyakit. Ada sejumlah penyakit genetik yang didasarkan pada gangguan sintesis heme. Dalam prosesnya, prekursor heme terakumulasi di dalam tubuh, yang antara lain menyebabkan kepekaan ekstrem terhadap cahaya. Dalam apa yang disebut porfiria, porfirin disimpan di pembuluh darah atau bahkan hati. Saat terkena cahaya, beberapa bentuk porfiria menyimpan lebih banyak energi radiasi. Ketika energi dilepaskan, radikal oksigen dibuat yang menyerang dan menghancurkan jaringan yang terbuka. Hal ini menyebabkan rasa gatal dan nyeri terbakar yang parah.

Ada tujuh bentuk porfiri. Konstruksi heme adalah proses delapan langkah yang melibatkan tujuh enzim. Jika enzim hanya berfungsi tidak memadai, prekursor masing-masing disimpan pada titik ini dalam sintesis heme. Berdasarkan gejalanya, porfiria terbagi menjadi dua kelompok utama. Yang disebut porfiria kulit dicirikan oleh kepekaan kulit yang menyakitkan terhadap cahaya. Pada porfiria hati, keterlibatan hati didominasi oleh nyeri perut yang parah, mual dan muntah. Namun, dalam banyak kasus, ada tumpang tindih antara kedua kompleks gejala tersebut.

Porphyrias sering menunjukkan jalur intermiten dengan serangan akut. Bergantung pada jenis porfiria, gejala ini muncul dalam reaksi kulit yang tiba-tiba menyakitkan, nyeri perut seperti kolik, mual / muntah, urine berwarna merah, kejang, defisit neurologis, atau bahkan psikosis.

Gangguan lain dari sintesis hemoglobin berhubungan dengan sintesis molekul globin yang salah melalui mutasi pada gen yang sesuai. Contohnya adalah yang disebut anemia sel sabit atau talasemia. Pada anemia sel sabit, protein subunit beta globin dimodifikasi secara genetik. Di posisi enam protein ini, asam amino asam glutamat telah digantikan oleh valin. Jika kekurangan oksigen, hemoglobin yang bersangkutan menjadi berbentuk sabit, menggumpal dan menyumbat pembuluh darah kecil. Hal ini menyebabkan gangguan peredaran darah yang mengancam jiwa. Thalassemia adalah sekelompok malformasi hemoglobin berbeda yang menyebabkan berkurangnya pembentukan rantai globin alfa atau beta globin.Anemia berat adalah gejala terpenting.