Hemoglobin i mioglobin

Question 1

Opišite kisik u kemijskom kontekstu!

Answer 1

• mala nepolarna dvoatomna molekula
• slabo topljiva (0.035 g/L na 50 Celzijevih stupnjeva)
• ne može se prenositi otopljen u krvnoj plazmi do tkiva u višestaničnim organizmima (potreban nam je razvoj proteina za prijenos i skladištenje kisika: hemoglobin i mioglobin))
• difuzija kisika je neučinkovita na udaljenostima većin od nekoliko milimetara (stoga su organizmi koji nemaju cirkulatorni sustav pretežito jednostanični, jer kisik primaju difuzijom)

Question 2

Koju ulogu ima željezo u višestaničnih organizama?

Answer 2

Ima ulogu u prijenosu i pohrani kisika

Question 3

Zašto željezo u slobodnoj formi nije dobro?

Answer 3

Potiče nastanak slobodnih radikala koji oštećuju unutarstanične komponente tj. molekule poput DNA, proteina…

Question 4

U kojoj formi se nalazi željezo kod višestaničnih organizama?

Answer 4

Vezano je za prostetičku skupinu HEM

Question 5

Što je prostetička skupina HEM?

Answer 5

• skupina koja je trajno vezana za protein i obično ima važnu ulogu u biološkoj aktivnosti proteina.

Question 6

Zašto je posebno važan razvoj cirkulatornog sustava?

Answer 6

Razvojem cirkulatornog sustava organizmi više nisu ograničenih dimenzija i takav sustav osigurava prijenos kisika do svih stanica odnosno tkiva u tijelu.

Question 7

Tko je razjasnio ulogu hemoglobina?👨🏼‍🔬

Answer 7

• francuski liječnik Claude Bernard
• otkriće proteina koji veže kisik
• istraživao je utjecaj ugljičnog monoksida na Hb (CO se može vezati na Hb umjesto kisika)

Question 8

Kako se vrši prijenos i pohrana kisika u tijelu?

Answer 8

Kisik se krvlju prenosi vezan za hemoglobin u eritrocitima, a skladištu se vezan za mioglobin u mišićima.
Izmjena plinova se odvija preko respiratornog sustava.

Question 9

Što je apo-protein?

Answer 9

Sami polipeptidni lanac.

Question 10

Što je holo-protein?

Answer 10

Funkcionalni oblik proteina koji ima u svom sastavu:
- polipeptidni lanac
- prostetičku skupinu (u slučaju hemoglobina i mioglobina to je HEM)

Question 11

Definiraj prostetičku skupinu?

Answer 11

• neproteinska molekula koja obavlja specifičnu zadaću (npr. vezanje kisika) koju ne mogu obaviti aminokiselinski ostatci u sastavu polipeptidnog lanca

Question 12

Koji su djelovi mioglobina i hemoglobina u smislu holo proteina (funkcionalnog oblika proteina)?

Answer 12

Mb/Hb:
- polipeptidni lanac: globin
- prostetička skupina: hem

Question 13

Kako je građen hemoglobin, a kako mioglobin?

Answer 13

HEMOGLOBIN:
- tetramer
- 2 alfa i 2 beta podjedinice
- 4 polipeptidna lanca (alfa heliksi)
- 4 molekule hema

MIOGLOBIN:
- jedan polipeptidni lanac (alfa heliksi)
- jednu molekulu hem-a

Question 14

Od čega je sastavljen HEM?

Answer 14

• 4 pirolna prstena povezana metenskim mostovima (TETRAPIROLNI PRSTEN: protoporfirin za kojeg je vezan ion željeza u Fe 2+ obliku)
• 4 metilne skupine
• 2 vinilne skupine
• 2 propionatne skupine

Question 15

Koliko željezo u hem-u ostvarju kordinacijskih veza?

Answer 15

Ostvaruje 6 kordinacijskih veza:
- 4 koordinacijske veze s dušikovim atomima porfirinskih prstena
- 2 koordinacijske veze koje su slobodne za vezanje kisika

Question 16

Kada se željezo prevodi iz Fe 2+ oblika u Fe 3+ oblik?

Answer 16

Kada se kisik veže za jedno slobodno koordinacijsko mjesto i kada željezo prijeđe u Fe3+ oblik, ono više nije u mogućnosti vezati drugu molekulu kisika.

Question 17

Zašto je drugo koordinacijsko mjesto željeza u hem-u nedostupno kisiku?

Answer 17

Jer je drugo koordinacijsko mjesto vezano za bočni ogranak His

Question 18

Što se događa glede strukture i komformacije hemoglobina prilikom vezanja kisika za HEM?
Razlika u strukturi deoksigeniranog i oksigeniranoga hema!

Answer 18

Željezo kada je u svome Fe2+ obliku u porfirinu strši van ravnine protoporfirina, no kada se veže kisik, kao što smo već i rekli fe2+ prelazi u fe3+ (smanjuje se radijus) i ulazi u ravninu protoporfirina.

Question 19

Na koje mjesto je vezan proksimalni His u hem-u?

Answer 19

• vezan je za 5. Koordinacijsko mjesto hem-a

Question 20

Koja dva konformacijska oblika zauzima Hb?

Answer 20

• T (tense) konformacija: niski afinitet prema kisiku
• R (relaxed) konformacija: visoki afintet prema kisiku

Question 21

Koja dva mehanizma kooperativnog vezanja kisika za hemoglobin poznaješ?

Answer 21

• MWC model: sve jedinice istovremeno prelaze u jednu od dvije moguće konformacije
• SEKVENCIJSKI model vezanja: vezanje kisika za jednu podjedinicu Hb, uzrokuje strukturne promjene u ostalim podjedinicama, a afinitet prema kisiku raste tako da se za posljednju podjedinicu kisik veže najlakše.