Hemoglobin
2
Globin - konformace molekuly, typy řetězců, interakce mezi podjednotkami. Hem - struktura, vazba kyslíku, uspořádání v oxygenovaném a deoxygenovaném stavu, vazba na globin. Hemoglobin (Hb) - vazba 2,3-BPG, Bohrův efekt, allosterické efekty, saturační křivka, fyziologické a abnormální typy Hb. Glykace proteinů.
Hemoglobin
Mr(tetramer) = 64 000
Koncentrace v krvi: 2,15-2,65 mmol/1 (tetramer) Vazba kyslíku: při úplném nasycení 4 mol 02/mol Hb Saturace Hb kyslíkem: arteriální krev  ~ 0,97 venózní krev    ~ 0,73
Průměrné hodnoty p02 Alveoly plic: 13-15 kPa
Arteriální krev: 9-13 kPa
Smíšená venózní krev: > 5 kPa (kritická hodnota pra hypoxii 3,5 kPa)
1. Uveďte hmotnostní a látkovou koncentraci hemoglobinu v krvi vztaženou na monomer Hb.
2. Vypočtěte, jaký objem kyslíku se může maximálně navázat na 1 g hemoglobinu. (1,4 ml)
3. Při reakci izolovaného hemu s kyslíkem ve vodném roztoku dochází k oxidaci Fe2+ na Fe +. Jak reaguje s kyslíkem hemoglobin? Vysvětlete, čím je způsoben rozdíl.
Sekundární a terciární struktura Struktura hemu
globinového řetězce
4. Charakterizujte sekundární a terciární strukturu globinového řetězce.
5. Charakterizujte strukturu hemu a jeho vazbu na globin.
12
Vazba kyslíku na hem
Elektronová konfigurace kationtu Fe2+ {doplňte)
26
Fe2+ Ir.
Deoxyhemoglobin
Vysokospinový stav, k.č.5
Oxyhemoglobin
Nízkospinový stav, k.č.6
F-helix,
-N
His F8
1^1
F-helix.
His
-N
// *
Rovina .-|(Fe")r
porfyrinu -
10.
6. K jaké změně ve struktuře hernu dochází po navázání 02?
7. Jak se přitom mění konformace proteinových podjednotek?
Kvartérní struktura hemoglobinu
2H20 + 2C02 <- 2H2C03
karbonátdehydratasa
Plíce
2 H+ + 2 HC03"
4 02 2H+ + 2,3-BPG 4 02        2 FT + 2,3-BPG
Tkáň
2 H+ + 2 HCO3-
karbonátdehydratasa
2 H20 + 2 CO;
>   2 H2C03
8. Popište hlavní  typy nevazebných  interakcí,  které  se uplatňují  mezi  podjednotkami Hb v oxygenované a deoxygenované formě.
9. Napište vzorec 2,3-bisfosfoglycerátu a naznačte jeho vazbu v T-formě hemoglobinu.
10. Jaká je molekulární podstata tzv. Bohrova efektu?
11. Jaká je molekulární podstata snížení afinity Hb ke kyslíku v přítomnosti 2,3-BPG?
Disociace hemoglobinu
HHb        ^ Hb" + H+ pAľA~7,8
HHb02     ^ Hb02 +H+ p^A ~ 6,2
12. Která z forem hemoglobinu (Hb nebo Hb02)je silnější kyselinou, tj. snadněji disociuje?
13. Která z aminokyselin je zodpovědná za acidobazické vlastnosti Hb při fyziologickém pH?
Saturace hemoglobinu kyslíkem
Saturační křivka hemoglobinu
p02 (kPa)
14. Do grafu naznačte oblast p02, jaký je v alveolách plic a ve smíšené venózní krvi. Z kolika procent je hemoglobin při těchto tlacích přibližně saturován?
15. Do grafu doplňte saturační křivku pro myoglobin. Vysvětlete rozdíly v charakteru obou křivek. Který z obou proteinů váže kyslík pevněji?
16. Vazba kyslíku na hemoglobin má kooperativní charakter. Vysvětlete.
17. Na saturační křivce hemoglobinu vyznačte změny, které vyvolá:
a) snížení pH b) snížení pC02 c) snížení koncentrace 2,3-BPG
18. Zvýšení teploty ovlivní průběh saturační křivky podobným způsobem jako 2,3-BPG. Jak se tato skutečnost v praxi projevuje?
14
Typy lidského hemoglobinu
Označení	Struktura		Podíl z celkového Hb u dospělých
HbAo	a2 ß2	(zčásti HbA-Glc)	
HbA			~ 97 %
HbA,	a2 ß2	(glykace na -NH2 ß-globinu)	
HbA2	a2 82		~ 2,5 %
HbF	a2 Y2		~ 0,5 %
19. Srovnejte rozdíl v afinitě HbA a HbF ke kyslíku. Čím je tento rozdíl způsoben a jaký je jeho význam?
Deriváty hemoglobinu
20. Pojmenujte deriváty hemoglobinu vzniknuvší: a) vazbou 02, CO, C02; b) oxidací.
21. Jaké jsou nejčastější příčiny otravy CO, jak lze otravu prokázat, jaká je první pomoc?
22. Vysvětlete pojem methemoglobinemie a její možné příčiny (vrozená, toxická).
23. Část C02 uvolňovaného ve tkáních se váže na hemoglobin ve formě karbamátu. Napište rovnici jeho vzniku.
Glykace hemoglobinu
Princip neenzymové glykace proteinů
H.
y°
HC—OH
H2N—CH2-
Protein
R Glc
HoO
neenzymová reakce irreverzibilní
\  /^N—CH2—[Protein
HC—OH R
aldimin (labilní)
Amadoriho přesmyk
H, C-
11
-N-
-CH,
„—	Protein
2	
c=o
R
glykovaný protein
ketoamin aminoderivát Fru
24. Které faktoiy ovlivní množství glykovaných proteinů v krvi?
15
Glykovaný hemoglobin
. HbA, - glykace pouze na /V-konci (Val) p-globinu (molekula ztrácí jednu skupinu -NH3+)
HbA, má negativnější náboj než HbA(1 ->   lze stanovit elektroforézou (frakce ai, a2, b, c, d)
nebo ionexovou chromatografií
-klinicky nej významnej šíje HbAic [TV-(l-deoxy-P-D-fruktosyl) HbA]
hodnota HbAlc -> informace o glukosemii v průběhu předchozích 2 měsíců
• HbA-Glc - glykace v jiných pozicích Hb - na TV-konci a-globinu nebo na e-NH2 (Lys) a, p-globinu stanovitelné jen afínitní chromatografií nebo reakcemi na cukr
25. Jaké jsou referenční meze HbAic v krvi? Dědičné poruchy syntézy hemoglobinu
Příčiny
bodové mutace
nedostatečná nebo chybějící tvorba jednoho z řetězců (a, P)
abnormální hemoglobiny (hemoglobinpatie, známo více než 2Q0 forem)
a-talasemie
P-talasemie
Př.:
HbS
a2 p2
6 Glu -> Val
HbC
a2 p2
6 Glu —> Lys
HbM
a2 p2
.. His —> Tyr
a2 p2'
67 Val -> Glu
26. Jaká je molekulární podstata srpkovité anémie?
27. Co je příčinou srpkovitého tvaru erytrocytu?
16