Hemoglobin i mioglobin

Question 1

Što je ligand?

Answer 1

Molekula koja se reverzibilno veže za makromolekulu

Question 2

Što je mehanizam induciranog pristajanja?

Answer 2

strukturna adaptacija proteina koja se događa pri vezanja supstrata

Kod proteina s kvaternom strukturom, konformacijska promjena u jednoj podjedinici utječe na konformaciju susjedne

Više manje princip alosterije

Question 3

Zašto je prostetička skupina HEM prisutna u mioglobinu i hemoglobinu

Answer 3

Kisik je preslabo topljiv u vodi, a nijedna AK nije prikladna za reverzibilno vezanje kisika za dovoljno kvalitetan transport kisika po tijelu

Fe(2+) reverzibilno veže kisik na sebe, Fe(2+) je vezan na HEM koji je vezan na protein

Question 4

Opiši strukturu hemoglobina

Answer 4

Sastoji se od jednog polipeptidnog lanca (nema kvaternu strukturu)

Sadrži jedan hem - može vezati jedan kisik

Sadrži 8 alfa zavojnica (78% svih AK)

Potpomaže difuziju kisika u mišićima

Question 5

Kako struktura proteina utječe na vezanje liganada?

Answer 5

CO se puno slabije veže na hem od kisika u okviru proteina zbog steričkih smetnji i interakcija s AK iz proteina(O2 se veže na Fe(2+) pod drugim kutem od CO)

Struktura i konformacija proteina utječe na vezanje liganada, promjenom konformacije dolazi i do promjene afiniteta proteina prema ligandu - O2

Question 6

Koja je razlika između krivulje vezanja kisika na mioglobin i hemoglobin?

Answer 6

Vezanje kisika na mioglobin je prikazano hiperbolom, a na hemoglobin je sigmoidalnom krivuljom (zbog alosterije)

Question 7

Koje su razlike između mioglobina i hemoglobina?

Answer 7

Hemoglobin sadrži 4 polipeptidna lanca (2 alfa i 2 beta lanca), njegove podjedinice su jako slične mioglobinu po tercijarnoj strukturi, ali se dosta razlikuju po primarnoj strukturu

Question 8

Kako oksidacijsko stanje željeza utječe na vezanje kisika?

Answer 8

Fe(2+) može reverzibilno vezati kisik, dok Fe(3+)(MetHb) ne može vezati kisik

Zato su jako važni antioksidansi koji vraćaju željezo u 2+ stanje, ima ih puno u eritrocitima

deoksiHb - Venska krv - tamna
oksiHb - arterijska krv - svijetlo crvena

Question 9

Kako su povezane podjedinice Hb-a?

Answer 9

Glavne interakcije su između alfa1beta1 podjedinica - 30AK

Manje interakcije - između alfa1beta2/alfa2beta1 - 19AK

Hidrofobne interakcije su najdominantnije - vodikove veze i ionski parovi

Tretiranje Hb urejom dolazi do disocijacije na alfabeta dimer, pa se Hb često zove dimer dimera

Question 10

Opiši dvije dominantne konformacije Hb-a

Answer 10

T stanje - tight - manji afinitet prema kisiku

R stanje - relaxed - veći afinitet prema kisiku

Question 11

Opiši promjenu konformacije hemoglobina pri vezanju kisika

Answer 11

Vezanjem kisika na hem, dolazi do “izravnjavanja” hema koji onda “povlači” proksimalni histidin koji onda povlači ostatak proteina, tj. mijenja mu konformaciju

Question 12

Kako se stabiliziraju T i R konformacije Hb-a?

Answer 12

T
ionski parovi - His(C- kraj beta lanca) s Lys(alfa lanac) i taj isti His s bočnim ogrankom s Asp beta lanca

R
Histidini na C-kraju beta lanaca rotiraju prema centralnoj šupljini gdje ostvaruju stacking(pi) interakcije

Question 13

Kako se opisuje način na koji hemoglobin veže kisik?

Answer 13

Kooperativno - alosterički proteini
Krivulja je sigmoidalna
Prijelaz iz T konformacije (niski afinitet) u R konformaciju (visoki afinitet)

Question 14

Što je alosterija?

Answer 14

Pojava kada vezanje liganda na jedno vezno mjesto proteina mijenja afinitet drugog aktivnog mjesta na istom proteinu

Question 15

Opiši podjelu alosteričkih modulatora

Answer 15

Pozitivni (aktivatori) i negativni (inhibitori)

Homotropni (ligand i modulator je ista molekula)
Heterotropni (ligand i modulator su različite molekule)

Question 16

Opiši dva modela konformacijskog prijelaza

Answer 16

Usklađeni

Dvije konformacije su uvijek u ravnoteži, vezanje liganada mijenja konstantu te ravnoteže (koja konfomracija je dominantna)
Sve podjedinice su u istoj konformaciji

Sekvencijalni

Vezanje liganada na jednom mjestu mijenja konformaciju tj. afinitet na drugoj podjedinici

Question 17

Što predstavlja Hillova jednadžba?

Answer 17

Hillova jednadžba opisuje frakciju popunjenih veznih mjesta ligandom (frakcijsko zasićenje) za kooperativno vezanje

Iz hillove jednadžbe se može odrediti n koji je stupanj interakcije između veznih mjesta

Može se odrediti i nH (hillov koeficijent) - mjera kooperativnosti

Question 18

Koji je mehanizam prijenosa kisika hemoglobinom u periferna tkiva?

Answer 18

Pri velikoj koncentraciji kisika (u plućima) Hb je prisutan u R konformaciji te takav dolazi do perifernih tkiva gdje H+ i CO2 stabiliziraju T konformaciju te dolazi do otpuštanja O2 i vezanja H+ i CO2 koji se onda otpuštaju u plućima

Question 19

Zašto je ugljična anhidraza važna za transport kisika?

Answer 19

Jer katalizira reakciju nastanka HCO3- i H+ iz CO2 i H2O, pa se smanjuje pH, tj povećava afinitet prema T stanju (Bohrov efekt)

Question 20

Što je Bohrov efekt?

Answer 20

utjecaj pH i CO2 na afinitet Hb-a prema kisiku

što ima više H+ (niži pH) i CO2 to je veća stabilizacija T stanja - manji afinitet prema kisiku

H+ se veže na bočne ogranke AK (Histidine na C-krajevima beta lanca) koji onda tvore ionske parove potrebne za stabilizaciju T stanja
Veže se i na N-krajeve alfa podjedinica

CO2 se veže na N-krajeve kao karbamat (dolazi do nastanka negativnog naboja umjesto pozitivnog/neutralnog naboja)

Question 21

Kako BPG(2,3-bisfosfoglicerat) utječe na vezanje kisika

Answer 21

Stabilizira T konformaciju -> smanjuje se afinitet prema kisiku

veže se u centralnu šupljinu Hb-a

Question 22

O čemu ovisi koncentracija BPG-a u krvi?

Answer 22

O vanjskim uvjetima u kojima je tijelo prisutno.

Npr. pri visokim nadmorskim visinama će se koncentracija BPG-a povisiti tako da se smanji afinitet prema kisiku, tj. da manja koncentracija kisika u plućima/tkivima bude svejedno dovoljna za vezanje i otpuštanje dovoljno kisika za normalno funkcioniranje tijela

Question 23

Kakve adaptacije imaju fetusi s obzirom na BPG?

Answer 23

S obzirom da se BPG veže na beta podjedinicu, fetalni Hb se sastoji od gama podjedinica umjesto beta te nema vezanja BPG-a, tj. veći je afinitet za kisik jer nema potrebe za prijenos kisika u fetusu

Question 24

Kako se manifestiraju simptomi srpaste anemije?

Answer 24

Kod homozigota za srpastu anemiju se događa zamjena jedne AK u beta lancu (glutamat umjesto valina) te dolazi do agregacije hemoglobina koji više nisu efektivni za transport kisika

Question 25

Zašto je srpasta anemija svejedno prisutna u svijetu?

Answer 25

Jer su heterozigoti (neletalna srpasta anemija) rezistentni na malariju, to je često u Africi

Question 26

Zašto postoje različite boje krvi kod različitih organizama?

Answer 26

Jer drugi organizmi koriste različite metale za vezanje kisika.

Cu - hemocijanin, oksi (plavi), deoksi (transparentno)

Vanadij - žuto zelena krv

Transparentna krv - antarktička riba, nema Hb jer kisik slobodno difundira kroz veliko srce