Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu Vladimíra Kvasnicová.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu Vladimíra Kvasnicová."— Transkript prezentace:

1 Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu Vladimíra Kvasnicová

2 Struktura hemoglobinu hemoprotein (složený protein: globin + prostetická skupina) kvarterní struktura: 4 podjednotky prostetická skupina každé podjednotky = hem 4 polypetidové řetězce 4 molekuly hemu 4 železnaté (Fe 2+ ) ionty

3 Obrázek převzat z (březen 2007)http://dtc.pima.edu/~biology/202alpha/lesson1/hemoglobin.jpg M r =

4 Obrázky převzaty z a z (březen 2007)http://www.virtuallaboratory.net/Biofundamentals/lectureNotes/AllGraphics/myoglobinSurface.jpghttp://courses.washington.edu/conj/protein/hemo.gif hemoglobin HEM MYOGLOBIN nemá kvarterní strukturu, má pouze 1 polypeptidový řetězec slouží ve svalu k vazbě O 2 „do zásoby“ váže kyslík pevněji než hemoglobin

5 Typy hemoglobinu a jeho podjednotek dospělý (adult) hemoglobin: HbA 1 =  2  2 HbA 2 =  2  2 (asi 2% z celkového Hb dospělých) fetální hemoglobin HbF =  2  2 ! vyšší afinita k O 2 než má HbA ! váže kyslík pevněji i při nižším pO 2 v krvi (placenta!)

6 Obrázek převzat z (březen 2007)http://www.labcorp.com/datasets/labcorp/html/img/fethgb.jpg

7 Struktura hemu cyklický tetrapyrol různě substituované pyrolové cykly patří mezi porfyriny (hem = Fe-protoporfyrin IX) obsahuje:  konjugovaný systém dvojných vazeb → červené zbarvení  4 atomy dusíku (N)  1 železnatý kation (Fe 2+ ) → vázán uprostřed tetrapyrolového skeletu koordinačně kovalentními vazbami

8 Obrázky převzaty z a z (březen 2007)http://www.medical-definitions.net/images/hemoglobin.jpghttp://omlc.bme.ogi.edu/spectra/hemoglobin/hemestruct/heme-struct.gif Pyrol hemoglobin

9 Obrázek převzat z (březen 2007)http://omlc.bme.ogi.edu/spectra/hemoglobin/hemestruct/heme-struct.gif Pyrol

10 Syntéza hemoglobinu v kostní dřeni v prekurzorech erytrocytů, nikoli v erytrocytech 4 samostatné podjednotky se spojí nekovalentními vazbami za vzniku tetrameru Hb hemoglobin je intracelulární protein: uvnitř ery koncentrace Hb v krvi: ženy120 – 162 g/l muži135 – 172 g/l

11

12 Syntéza hemoglobinu poruchy syntézy: TALASEMIE = dědičné onemocnění s narušenou tvorbou bílkovinných řetězců Hb (  nebo  talas.) ANEMIE = chudokrevnost (  kapacita krve přenášet O 2 )  sideropenická anemie – nedostatek železa  srpkovitá anemie – dědičné onemocnění s abnormálním hemoglobinem: HbS (záměna 1 aminokyseliny v  -řetězci: místo Glu obsahuje Val )

13 Syntéza hemu - OPAKOVÁNÍ hlavně v kostní dřeni (Hb) a játrech (cytochromy) mitochondrie / cytoplazma / mitochondrie substráty: sukcinyl-CoA + glycin významné meziprodukty:  kys.  -aminolevulová (= 5-aminolevulová, ALA)  porfobilinogen (PBG = derivát pyrolu)  uroporfyrinogen III (= 1. porfyrinogen– prekurzor hemu)  protoporfyrin IX (= přímý prekurzor hemu)

14 Obrázek převzat z knihy: Color Atlas of Biochemistry / J. Koolman, K.H.Röhm. Thieme ISBN

15 Syntéza hemu - REGULACE ALA-syntáza  klíčový regulační enzym synt. hemu ve všech tkáních  absolutně závislá na pyridoxalfosfátu ALA-syntáza 1 (játra)  inhibována hemem (zpětná vazba)  regulace na úrovni transkripce (represe) i alostericky  mnoho léků  množství ALA-syntázy v buňce (  konc. hemu) ALA-syntáza 2 (erytroblasty)  není zpětná inhibice hemem ani indukce léky  regulace na úrovni dostupnosti Fe (ovlivňuje translaci)

16 Poruchy syntézy hemu PORFYRIE vrozené nebo získané klasifikace podle defektního enzymu biosyntézy pekurzory hemu se hromadí v těle (kůže) a jsou vylučovány močí nebo stolicí (tmavé zbarvení) neuropsychické poruchy, fotosenzitivita otrava olovem – hromadí se ALA (krev, moč) (inhibice porfobilinogen syntázy)

17 Odbourávání hemoglobinu a hemu buňky retikulo-endoteliálního systému (RES) sleziny, kostní dřeně, jater, podkoží Hb uvolněný z erytrocytů v oběhu je rychle vychytán haptoglobinem → RES volný hem je v krvi vázán na hemopexin HEMOGLOBIN → 4x globin + 4x hem globinové řetězce → aminokyseliny hem → Fe 3+ + CO + biliverdin → žlučová barviva → stolice

18 Obrázek převzat z knihy: Color Atlas of Biochemistry / J. Koolman, K.H.Röhm. Thieme ISBN

19 Transport krevních plynů Složení vzduchu: 78% N 2 21% O 2 1% voda, vzácné plyny, CO 2 (0,04%) Tlak vzduchu: 1 atm = Pa (~ 101 kPa) = 760 Torr (= mmHg) 1 mmHg = 0,1333 kPa 1 kPa = 7,5 mmHg

20 Transport krevních plynů arteriální krevvenózní krev pO 2 13,33 kPa5,33 kPa 100 mmHg40 mmHg pCO 2 5,33 kPa6,13 kPa 40 mmHg46 mmHg (alveoly)

21 Obrázek převzat z (březen 2007)http://people.eku.edu/ritchisong/RITCHISO//301notes6.htm

22 Transport krevních plynů - funkce hemoglobinu - přenáší O 2 a část CO 2 (a CO - i fyziologicky) pufruje krev: váže H + O 2 se váže na Fe 2+ v hemu → 4 O 2 / 1 Hb  „oxyhemoglobin“ HbO 2 CO 2 se váže na globin! (-NH 2 sk. postranních řetězců AMK)  „karbaminohemoglobin“ HbCO 2 H + se váže na zbytky His  „deoxyhemoglobin“ HHb

23 Transport krevních plynů - transport CO převážně ve formě HCO 3 - (~ 70%) CO 2 + H 2 O  H 2 CO 3  HCO H + enzym: karbonát dehydratáza spontánní disociace (v erytrocytech) 2.vázaný na hemoglobin (~ 23%) 3.volně rozpuštěný (~ 7%)

24 Obrázek převzat z (březen 2007)http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/physiol/sf41x11.jpg

25 Transport krevních plynů - reakce probíhající v erytrocytech - tkáně: CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 → HCO H + H + + HbO 2 → HHb + O 2 → aerobní metabolismus plicní alveoly: HHb + O 2 → HbO 2 + H + H + + HCO 3 - → H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2 → vydýchá se

26 Obrázek převzat z (březen 07)http://science.kennesaw.edu/~jdirnber/Bio2108/Lecture/LecPhysio/42-29-BloodCO2Transport-AL.gif O2O2 O2O2

27 Saturace hemoglobinu kyslíkem Obrázek převzat z (březen 2007)http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/MbHbbindcurve.gif

28 Obrázek převzat z (březen 2007)http://dr-amy.com/rich/oxygen/fig1.gif Saturační / disociační křivka hemoglobinu posun vlevo posun vpravo

29 Saturační / disociační křivka hemoglobinu posun vlevo posun vpravo Obrázek převzat z (březen 2007)http://dr-amy.com/rich/oxygen/fig1.gif

30 Obrázek převzat z (březen 2007)http://www.biocrawler.com/encyclopedia/Fetal_hemoglobin saturační křivka HbF je „posunutá vlevo“ (HbF má vyšší afinitu ke kyslíku než HbA)

31 Saturace hemoglobinu kyslíkem kvarterní struktura hemoglobinu alosterický efekt T-konformace: malá afinita k O 2 (deoxy Hb) R-konformace: vyšší afinita k O 2 (oxyHb) T  R Hb + O 2  HbO 2

32 Obrázek převzat z (březen 2007)http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/MbHbbindcurve.gif

33 Animace převzata z (březen 2007)http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Hb-animation2.gif

34 Saturace hemoglobinu kyslíkem Faktory ovlivňující saturaci:  alkalické pH a  pO 2 stabilizují R-konformaci (V PLICÍCH) ~ zvyšují afinitu Hb ke kyslíku  kyselé pH,  pCO 2,  teplota a 2,3-BPG stabilizují T-konformaci ~ snižují afinitu Hb ke kyslíku (V PERIFERII) posun saturační křivky vpravo

35 Obrázek převzat z (březen 2007)http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bind/MbHbbindcurve.gif Bohrův efekt

36 Obrázek převzat z (březen 2007)http://www.nd.edu/~aseriann/dpg.html

37 Patologické deriváty hemoglobinu 1.methemoglobin (nad 3%)metHb  Fe 3+ místo Fe 2+  nemůže přenášet kyslík !!! 2.glykovaný hemoglobin (nad 6%)HbA 1c  při dlouhodobě zvýšené glykemii 3.karbonylhemoglobin (nad 2%)COHb  při otravách oxidem uhelnatým 4.sulfhemoglobin, kyanhemoglobin  otrava sulfanem nebo kyanovodíkem a kyanidy

38 Otrava oxidem uhelnatým CO má 200x vyšší afinitu k Hb než O 2 vzniká COHb = karbonylhemoglobin (starší název: karboxyhemoglobin) maximální povolená koncentrace ve vzduchu: 0.003% míra intoxikace CO závisí na pCO ve vzduchu a na délce expozice (0.04%  silná bolest hlavy, po 2-3 hodinách: bezvědomí; 1%  smrt během několika minut)

39 Obrázek převzat z (březen 2007)http://www.orthosmoke.org/index.php/pt/Carbon%20Monoxide CO se váže na Fe 2+ místo kyslíku

40 Obrázek převzat z (březen 2007)http://dr-amy.com/rich/oxygen/fig1.gif Saturace Hb oxidem uhelnatým / saturace Hb kyslíkem

41 Otrava oxidem uhelnatým příčiny: vdechování výfukových plynů z automobilů inhalace kouře nedostatečně ventilované plynové topení OBECNĚ: spalování organických paliv bez dostatečného přívodu kyslíku (tj. nedostatečná oxidace)

42 následky: snížení kapacity Hb pro přenos kyslíku snížené zásobování buněk kyslíkem  CO zabraňuje reverzibilní vazbě O 2 na Hb  CO posunuje disociační křivku O 2 -hemoglobin vlevo  CO inhibuje intracelulární respiraci (dýchací řetězec)  CO se může vázat přímo v srdeční a kosterní svalovině (přímá toxicita) a na složky nervového systému a způsobit tak demyelinizaci a neurologické symptomy Otrava oxidem uhelnatým

43 Obrázek převzat z (březen 2007)http://www.acsu.buffalo.edu/~lcscott/carbonmonoxide.html „třešňově zbarvená kůže“

44 Saturace Hb oxidem uhelnatým Obrázek převzat z (březen 2007)http://www.uhseast.com/ cfm COHb / celkový Hb (poměr v %) fyziologicky:  2% Slabý puls, selhání dýchání, smrt Bezvědomí, křeče, nebezpečí smrti Intenzivnější symptomy, zrychlené dýchání a puls, bezvědomí Těžká bolest hlavy, slabost, závratě, poruchy vidění, zvracení Bolest hlavy, bušení krve ve spáncích Bez příznaků

45 Obrázek převzat z (březen 2007)http://www.coheadquarters.com/CORisk/figco32x.htm

46 první pomoc: zajistit čerstvý vzduch vdechování vysokých koncentrací kyslíku (kyslík inhlován pod tlakem)  doporučeno u pacientů v bezvědomí, při koncentraci COHb větší než 25%, při metabolické acidóze a neurologických příznacích Otrava oxidem uhelnatým


Stáhnout ppt "Struktura, funkce a metabolismus hemoglobinu Vladimíra Kvasnicová."

Podobné prezentace


Reklamy Google