การสังเคราะห์เฮโมโกลบิน: หน้าที่บทบาทและโรค

เฮโมโกลบิน การสังเคราะห์ประกอบด้วยการสังเคราะห์ฮีมและการสังเคราะห์โกลบิน ในที่สุดการเชื่อมโยงของกลุ่ม heme เทียมกับสี่ลูกโลกแต่ละอันเกิดขึ้นเพื่อสร้าง เหล็ก- ประกอบด้วยโปรตีนที่ซับซ้อน เฮโมโกลบิน. ทั้งความผิดปกติในการสังเคราะห์ฮีมและการสังเคราะห์โกลบินสามารถ นำ ร้ายแรง สุขภาพ ปัญหาที่เกิดขึ้น

การสังเคราะห์ฮีโมโกลบินคืออะไร?

เฮโมโกลบิน เป็น เหล็ก- มีโปรตีนคอมเพล็กซ์พบเป็นสีแดง เลือด เซลล์. เพื่อให้เข้าใจถึงการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินจำเป็นต้องทราบโครงสร้างของฮีโมโกลบินก่อน เฮโมโกลบินเป็น เหล็ก- ประกอบด้วยโปรตีนคอมเพล็กซ์ซึ่งประกอบด้วยสี่หน่วยย่อยของโกลบินแต่ละหน่วยมีกลุ่มฮีมเทียม ในฮีโมโกลบินของมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่มีทั้งอัลฟาโกลบินที่เหมือนกันสองตัวและเบต้าโกลบินที่เหมือนกันสองตัวเป็นหน่วยย่อย แต่ละหน่วยย่อยเหล่านี้ติดอยู่กับกลุ่มฮีมเทียมซึ่งประกอบด้วยคอมเพล็กซ์ porphyrin-iron II ดังนั้นฮีโมโกลบินคอมเพล็กซ์จึงมีกลุ่มฮีมสี่กลุ่ม กลุ่ม heme แต่ละกลุ่มสามารถซับซ้อน a ออกซิเจน โมเลกุลของเหล็ก II ไอออนขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางเคมี ขึ้นอยู่กับจำนวนกลุ่ม heme ที่โหลด ออกซิเจนเราพูดถึง oxyhemoglobin (ที่อุดมด้วยออกซิเจน) หรือ deoxyhemoglobin (ออกซิเจนไม่ดี) ไอออนของเหล็ก II อยู่ตรงกลางของวงแหวนพอร์ไฟริน ที่ด้านข้างของมันมีพันธะที่ซับซ้อนกับกากฮิสติดีนของโกลบิน ไปอีกด้านหนึ่งขึ้นอยู่กับสถานะพลังงานของไอออนเหล็ก a ออกซิเจน โมเลกุลอาจมีความซับซ้อนผูกพัน สถานะพลังงานได้รับอิทธิพลจากสภาพทางกายภาพและทางเคมีภายนอกเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงตามรูปแบบของโกลบิน

ฟังก์ชั่นและงาน

ขั้นตอนสุดท้ายในการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินคือการประกอบกลุ่มฮีมเทียมที่มีหน่วยโกลบินทั้งสี่หน่วยเป็นโปรตีนเชิงซ้อนที่มีธาตุเหล็ก ส่วนประกอบแต่ละชิ้นเกิดขึ้นจากวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่เป็นอิสระ วัสดุเริ่มต้นสำหรับวงแหวนพอร์ไฟรินของกลุ่มฮีมคือกรดอะมิโนไกลซีนและซัคซินิล - โคเอ Succinyl-CoA ประกอบด้วยโคเอนไซม์เอและกรดซัคซินิก กรดซัคซินิกเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการสลายตัวของคีโตนที่อุดมด้วยพลังงานซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ การเผาผลาญพลังงาน. ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์เดลต้าอะมิโนเลวูลินิกแอซิดซินเทสกรดเดลต้าอะมิโนเลวูลินิกจะถูกสังเคราะห์จากซัคซินิลโคเอและไกลซีน กับ การขจัด หนึ่งโมเลกุลของ น้ำสอง โมเลกุล ของกรดเดลต้า - อะมิโนเลวูลินิกกลั่นตัวเป็นพอร์โฟบิลิโนเจนอนุพันธ์ของไพร์โรล กับ การขจัด of สารแอมโมเนีย และด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ uroporphyrinogen I synthetase สี่ โมเลกุล ของ porphobiliogen ทำปฏิกิริยาเพื่อสร้าง hydroxymethylbilane สิ่งนี้ถูกเปลี่ยนเป็น uroporphyrinogen III ด้วยการสร้างวงแหวน Decarboxylation ของเอนไซม์และการคายน้ำใน mitochondria ผลิตโปรโตพอร์ไฟริน ด้วยเอนไซม์เฟอร์โรเชลาเทสไอออนของเหล็ก II จะรวมอยู่ในโมเลกุลนี้เพื่อสร้างฮีม ในไซโตซอลของเซลล์ฮีมจะเชื่อมโยงกับโปรตีนโกลบินเพื่อสร้างฮีโมโกลบินที่มีโปรตีนเชิงซ้อนที่มีธาตุเหล็ก การสังเคราะห์โกลบินแต่ละตัวเกิดขึ้นจากการสังเคราะห์โปรตีนตามปกติ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ฮีโมโกลบินคอมเพล็กซ์สำหรับผู้ใหญ่จะได้รับหน่วยย่อยที่เหมือนกันสองหน่วยของอัลฟาและเบต้า - โกลบิน เนื่องจากโครงสร้างที่ซับซ้อนฮีโมโกลบินสำเร็จรูปได้พัฒนาความสามารถในการขนส่งออกซิเจนและส่งไปยังเซลล์ทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตามการจับเหล็กกลางกับออกซิเจนนั้นไม่แข็งแรงมากนักและได้รับอิทธิพลจากปัจจัยทางเคมีและกายภาพภายนอกได้ง่ายมาก ทำให้ฮีโมโกลบินทั้งสองดูดซับออกซิเจนอย่างรวดเร็วและปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการโหลดออกซิเจนของฮีโมโกลบินจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยค่า PH คาร์บอน ความดันบางส่วนของไดออกไซด์หรือออกซิเจนหรือแม้กระทั่งอุณหภูมิ ตัวแปรที่มีอิทธิพลเหล่านี้เปลี่ยนโครงสร้างของโกลบินเช่นเพื่อให้การจับกับออกซิเจนสามารถเสริมสร้างหรือลดลงได้จากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอัตราส่วนที่มีพลังและสัดส่วน ดังนั้นที่ PH ต่ำและสูง คาร์บอน ความดันบางส่วนของไดออกไซด์ออกซิเจนที่จับกับไอออนของเหล็ก II จะอ่อนแอลงซึ่งเป็นที่นิยมในการปลดปล่อยออกซิเจน ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้จะเกิดการหมุนเวียนของการเผาผลาญมากขึ้นซึ่งมีความต้องการออกซิเจนเพิ่มขึ้นด้วย ระบบขนส่งออกซิเจนจึงเข้ากับความต้องการทางกายภาพได้ดีที่สุดผ่านการทำงานของฮีโมโกลบิน

โรคและความเจ็บป่วย

การรบกวนในการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินสามารถ นำ ไปจนถึงโรคต่างๆตัวอย่างเช่นมีจำนวนมาก โรคทางพันธุกรรม ที่ขึ้นอยู่กับความผิดปกติของการสังเคราะห์ฮีม ในกรณีนี้สารตั้งต้นของฮีมจะสะสมในร่างกายทำให้เกิดความไวต่อแสงมาก ในสิ่งที่เรียกว่า Porphyriasporphyrins จะถูกเก็บไว้ในไฟล์ เลือด เรือ หรือแม้กระทั่ง ตับ. เมื่อโดนแสงบางรูปแบบ Porphyrias กักเก็บพลังงานที่เปล่งประกายเพิ่มขึ้น เมื่อพลังงานถูกปลดปล่อยออกมาจะเกิดอนุมูลของออกซิเจนซึ่งจะทำร้ายและทำลายเนื้อเยื่อที่สัมผัส อาการคันอย่างรุนแรงและ ร้อน ความเจ็บปวด พัฒนา. มีเจ็ดรูปแบบของ Porphyrias. การก่อตัวของฮีมเป็นกระบวนการแปดขั้นตอนซึ่งเจ็ด เอนไซม์ ที่มีส่วนเกี่ยวข้อง. หากเอนไซม์ทำงานไม่เพียงพอสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้องจะถูกเก็บไว้ที่จุดนี้ของการสังเคราะห์ฮีม จากอาการ porphyrias แบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก porphyrias ผิวหนังที่เรียกว่ามีลักษณะเจ็บปวด ความไวแสง ของ ผิว. ใน porphyrias ตับ ตับ การมีส่วนร่วมมีผลเหนือกว่าอย่างรุนแรง อาการปวดท้อง, ความเกลียดชัง และ อาเจียน. อย่างไรก็ตามในหลาย ๆ กรณีมีการทับซ้อนกันของทั้งสองอาการที่ซับซ้อน Porphyrias มักจะแสดงหลักสูตรเป็นตอน ๆ พร้อมกับการโจมตีเฉียบพลัน ขึ้นอยู่กับประเภทของ พอร์ไฟเรียสิ่งเหล่านี้แสดงออกมาด้วยความเจ็บปวดอย่างกะทันหัน ผิว ปฏิกิริยาโคลิคกี้ อาการปวดท้อง, ความเกลียดชัง/อาเจียน, สีแดงของปัสสาวะ, อาการชัก, การขาดดุลทางระบบประสาทหรือแม้แต่โรคจิต ความผิดปกติอื่น ๆ ของการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินหมายถึงการสังเคราะห์โกลบินที่บกพร่อง โมเลกุล เนื่องจากการกลายพันธุ์ของยีนที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่นเซลล์รูปเคียว โรคโลหิตจาง หรือธาลัสซีเมีย ในเซลล์รูปเคียว โรคโลหิตจางโปรตีนของหน่วยย่อยเบต้า - โกลบินมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ที่ตำแหน่งที่หกของโปรตีนนี้กรดอะมิโนกลูตามิกจะถูกแทนที่ด้วยวาลีน ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนฮีโมโกลบินที่เป็นปัญหาจะเปลี่ยนรูปร่างเป็นรูปเคียวจับกันเป็นก้อนและอุดตันเล็ก ๆ เลือด เรือ. ส่งผลให้เกิดอันตรายถึงชีวิต ความผิดปกติของการไหลเวียนโลหิต. Thalassemias เป็นกลุ่มของความผิดปกติของฮีโมโกลบินที่แตกต่างกันซึ่งส่งผลให้การสร้างลูกโซ่โกลบินของอัลฟาหรือเบต้าโกลบินลดลง อาการที่สำคัญที่สุดคือรุนแรง โรคโลหิตจาง.