המוגלובין
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
המוגלובין (Hemoglobin) הוא חלבון המכיל ארבעה אטומי ברזל (שייך למשפחת חלבונים בשם מטאלופרוטאינים- en:Metalloprotein), המצוי בתאי הדם האדומים של בעלי חיים, ובכללם בני האדם, ותפקידו העיקרי הוא נשיאת חמצן אל תאי הגוף במערכת ההובלה.
ביונקים החלבון מהווה 97% מהמסה של תא דם אדום ללא נוכחות מים, ובערך כ-35% מהמסה בנוכחות מים. ההמוגלובין נושא חמצן מהריאות או הזימים לכל חלקי הגוף, כמו השרירים, ששם החמצן משתחרר. בנוסף להמוגלובין תפקיד חשוב במנגנון הובלת גזים שהם תוצרי לוואי רעילים בנשימה תאית.
תוכן עניינים |
[עריכה] אטימולוגיה
שמו של ההמוגלובין נובע משני המבנים הכימיים המרכיבים אותו: קבוצה פרוסטטית הם, שהיא מולקולה לא-חלבונית המכילה אטום ברזל, וגלובין, חלבון גלובולרי שבתוכו משובץ ההם בקישור קוולנטי. האינטראקציה של מולקולת חמצן לאטום הברזל בקבוצת ההם דרך אינטראקציות אלקטרוססטיות שמתאפשרות בגלל האופי המרחבי של המולקולה ופיזור המטען עליה. הסוג הנפוץ בותר ביונקים: מולקולת המוגלובין שמורכבת מארבע יחידות גלובין הקשורות האחת לשנייה, ומארבע קבוצות הם המצויות בתוך חלבוני הגלובין. כל קבוצת הם יכולה לקשור מולקולת חמצן אחת ולכן מולקולת המוגולבין אחת בעלת פוטנציאל קשירה של עד ארבעה מולקולות חמצן.
[עריכה] מסלול ביוסינטזה ורגנרציה
(הערה: ללא התיחסות מפורטת של מסלולי הסינתזה).
המוגלובין מסונתז דרך סידרה של מסלולים מורכבים. מולקולת ההם בחלקה מסונתזת במיטוכונדריה ובציטוזול של תא אדום לא בוגר, בעוד שחלבון הגלובין מסונתז על ידי הריבוזומים החופשיים בציטוזול. הבניה של החלבון השלם בתא ממשיכה דרך מסלולים במח העצמות שעובר התא עצמו. בשלבים הללו יש איבוד של הגרעין התא בתאי דם אדומים של יונקים, אך לא במינים רבים של עופות לדוגמה. אפילו לאחר איבוד הגרעין ממשיך העיבוד וההרכבה של החלבון.
כאשר התאים האדומים מגיעי לסוף חייהם כפונקציה של זמן מחצית חיים או עקב פקטור שגורם לתפקוד לקוי, מתפרק ההמוגלובין ומתחיל תהליך מיחזור שבו מפורקת טבעת ההם: הברזל מוסע על ידי חלבונים המכונים טרנספרינים (Transferrins) בחזרה למח העצמות, שם נעשה בו שימוש חוזר ליצירת התאים האדומים. שארית קבצות ההם, משמשת כבסיס ליצירת בילירובין המופרש לכיס המרה, מגיע למעיים ונותן לצואה את צבעה.
הנוסחא הכימית האמפירית של ההמוגלובין בבני אדם היא C738H1166N812O203S2Fe, אבל כמו שצויין לעיל, השונות גדולה בין מינים ואפילו בין תתי מחלקות של מינים.
[עריכה] תפקיד במערכת הובלת הגזים
ההמוגלובין קושר ומשחרר חמצן בסביבות שונות כפונקציה של תנאים (חומציות, ריכוזים וכדומה). הדרישה לחמצן בשרירים וברקמות גבוהה ועל כן יש צורך שלאנזים תהיה יכולת שחרור גבוה ובמקביל יכולת קישור גבוהה לפסולת הגזית של הנשימה התאית. בהגיעו שוב לריאות התנאים משתנים וכן גם העדיפות בקישור: שחרור פחמן דו-חמצני וקישור חמצן.
תפקידו העיקרי של ההמוגלובין הוא ביצירת קשרים רופפים בלתי יציבים והפיכים עם החמצן שנקשר בריאות ולהעבירו באמצעות זרם הדם אל כל תאי הגוף. מהתאים נושא ההמוגלובין בחזרה אל הריאות את הפחמן הדו-חמצני ואטומי מימן (אחראי לאיזון רמת החומציות ברקמות). החמצן והפחמן הדו-חמצני נקשרים אל אטום הברזל של קבוצות ההם בהמוגלובין ואטומי המימן יוצרים אינטראקציות באתרי קישור אחרים בחלבון.
קבוצות ההם מהוות רק ארבעה אחוזים מהמסה של מולקולת ההמוגלובין. למרות זאת, החלבון הגדול שמקיף אותן אינו מיותר; חלבוני הגלובין תורמים ליצירת מבנה מרחבי המאפשר קשירה יעילה של הגזים אל אטום הברזל. משמע, יש חשיבות למבנה המרחבי השלם של החלבון. ממצא נוסף שתומך בהנחה הזו הוא שקבוצות הם עצמאיות אינן מסוגלות לקשור חמצן או פחמן דו-חמצני באופן ספונטני.
[עריכה] מבנה מרחבי וחשיבותו לקישור חמצן
ההמוגלובין בנוי מארבע יחידות, כל יחידה מורכבת מחלבון בעל מבנה שניוני - סליל α, וקבוצת הם בעלת היכולת לקשור, בין היתר, מולקולת חמצן דו-אטומית. שתי יחידות קרות בשם α והשתיים האחרות בשם β, המבנה שלהן (סליל α) הוא דחוס ביותר ובכך הוא מונע התקרבות מולקולות מים לקבוצות ההם, דבר שיכול לפגום בקשירת החמצן.
ההמוגלובין, כאמור, מכיל 4 קבוצות הם ועל כן הוא מסוגל לקשור 4 מולקולות חמצן O2. ההמוגלובין הוא חלבון אלוסטרי בעל מבנה רבעוני, דבר המאפשר לו לשנות את צורתו (קואופרטיביות) ובכך לייעל את תפקודו.
קיימים שני מצבים מבניים עיקריים, בהם יכול להימצא ההמוגלובין - מצב T (מתוח - tense) ומצב R (רגוע - relaxed) - אשר מתחלפים עם קשירת או שיחרור מולקולות חמצן.
- מצב T - המבנה של ההמוגלובין כאשר הוא אינו נושא שום מולקולות חמצן, לא מחומצן (המוגלובין דה-אוקסי). במצב זה זיקתו לחמצן אינה גבוהה במיוחד, אך עם קשירת מולקולת החמצן הראשונה, הוא מתחיל לעבור למצב R וזיקתו לחמצן עולה.
- מצב R - כאשר ההמוגלובין נושא 4 מולקולות חמצן, מחומצן (המוגלובין אוקסי). עם הגיעו לרקמות התאים, התנאים (חומציות גבוהה והימצאותו של ומיוגלובין) מורידים את זיקתו למולקולות החמצן והן מתנתקות ממנו.
[עריכה] ערכי רמה תקינה
רמות תקינות של המוגלובין אצל גברים הן 13.8 עד 17.2 גרם לדציליטר, ואצל נשים - 12.1 עד 15.1 גרם לדציליטר.
רמת המוגלובין נמוכה עשויה להצביע על:
- אנמיה
- מחסור באריתרופויאטין (Erythropoietin), הורמון המווסת את ייצור תאי הדם האדומים (מחלה משנית למחלת כליות)
- הרעלת עופרת
- המוליזה (תמס דם)
- דימום
- תזונה לקויה
- עודף נוזלים בגוף
- מחסור באחד או יותר מהרכיבים הבאים: ברזל, ויטמין B12, חומצה פולית או ויטמין B6
[עריכה] ראו גם
- מודל קישור קואופרטיבי של המוגלובין: מודל MWC, מודל KNF
- בקרה אלוסטרית
- המוגלובין מסוכרר
- מיוגלובין
