Hemoglobin

Hemoglobin (Syredepå vid Arbete)

Vad är det?

Hemoglobin är blodets huvudsakliga syrebärande protein, som tillsammans med myoglobin (i muskel) fungerar som en syredepå som behöver fyllas på efter fysiskt arbete. Varje subenhet bär en prostetisk hem-grupp med en järnjon som binder syre.

Mekanism

Under intensivt arbete töms syrebundet till hemoglobin och myoglobin snabbare än det kan återfyllas via normal andning. Under återhämtningsfasen (EPOC) återställs dessa syredepåer, vilket bidrar till det förhöjda syreupptaget efter arbete.

Kooperativ syrebindning och allosteri

Syre binder till en subenhet i hemoglobin, vilket via allosteri (en plats påverkar en annan plats) ökar molekylens affinitet för syre i de andra subenheterna – ett exempel på homotropisk Allosterisk enzymreglering. På samma sätt sänker varje syre som släpps i vävnaden affiniteten för resten av det bundna syret, vilket gör att syre lättare släpps där det redan finns lite syre kvar.

Förutom syre påverkas hemoglobinets syreaffinitet av H+, CO2 och 2,3-BPG:

• H+ stabiliserar en spänd (T) form av hemoglobin, vilket minskar syreaffiniteten (Bohr-effekten).
• CO2 har samma effekt genom att binda till de terminala aminogrupperna på globinkedjorna.
• 2,3-BPG bildas från en intermediär i glykolysen och finns i hög koncentration i erytrocyter. Det binder till en positivt laddad ficka mellan subenheterna och stabiliserar T-formen, vilket gör det svårare för Hb att gå in i den avslappnade (R) formen och därmed minskar syreaffiniteten.
• Detta ger en sigmoidal kurva för syrebindning (jämför allosteriska enzym som fosfofruktokinas I).

HbA vs HbF

• HbA (hemoglobin Adult, α2β2) är den dominerande formen hos vuxna, med lägre 2,3-BPG-affinitet.
• HbF (hemoglobin Fetalt, α2γ2) dominerar hos foster och övergår sedan till HbA, men en liten andel (1–2 %) kvarstår hos vuxna. HbF har lägre 2,3-BPG-affinitet än vad 2,3-BPG kräver för att sänka dess syreaffinitet lika mycket som hos HbA, vilket ger HbF högre syreaffinitet än HbA.
• Detta optimerar HbF för att ta upp syre från moderns blod (vinna över HbA vid placentan) medan HbA är optimerad för syretransport och frisättning i perifera vävnader.

Relaterade sjukdomar

• Sickle cell-anemi: mutation i hemoglobin (Glu → Val), ger HbS som klibbar ihop och bildar polymerer, påverkar erytrocyternas form → blodproppar i kapillärer, sämre syreupptag/transport → anemi.
• Methemoglobinemi: fel i enzymet NADH-cytokrom b5-reduktas, gör att järnjonen i hemoglobin (oxiderad till Fe3+) inte kan reduceras tillbaka till Fe2+. Methemoglobin kan inte transportera syre, ger chokladcyanos (blågrå hudfärg) på grund av minskad syretransport.
• Thalassemi: fel i syntesen av hemoglobinets subenheter, kan leda till att andra kombinationer än alfa/beta uppstår, ger varierande grad av anemi beroende på vilka kombinationer som förekommer.

Klinisk relevans & Diagnostik

Hemoglobinets totala syrebindningskapacitet begränsar den maximala mängden syre som kan transporteras per hjärtslag, vilket är en av flera faktorer som bestämmer en individs VO2max.

Tenta-fokus

Kunna förklara hemoglobinets kooperativa syrebindning och hur H+, CO2 och 2,3-BPG allosteriskt sänker syreaffiniteten, samt skillnaden i affinitet mellan HbA och HbF.

Kopplingar

Kurs: Basvetenskap 5 Moment 2, Basvetenskap 2

Relaterat: Myoglobin, Syreskuld, Oxyhemoglobindissociationskurvan, 2,3-BPG, Sickle cell-anemi, Methemoglobinemi, Thalassemi, Modul 4 - Biokemi Kolhydrater