Class notes
BB Werkcolleges Uitwerkingen
- Course
- Institution
Met deze uitgebreide uitwerkingen van de werkcolleges van BB hoef je zelf geen uren meer te verliezen met het uitwerken van alle stof!
[Show more]
Seller
Follow
remconederlof
Reviews received
Content preview
E-module – Bloed, erytrocyt, hemoglobine en heemWc1
Voorbereiding
Bloed heeft 4 functies:
1. Transport (gaswisseling, stofwisseling, vervoer signaalstoffen (=humorale communicatie))
2. Handhaving van het interne milieu (pH, temperatuur, colloïd osmotische druk (C.O.D.))
3. Afweer (specifiek, aspecifiek)
4. Hydraulische functie (erectie penis, opzetten hanenkam)
Het bloedplasma bevat tal van laagmoleculaire stoffen en opgeloste eiwitten met allerhande
functies. Het plasmavolume beslaat ongeveer het halve bloedvolume.
Bloedplaatjes zijn in grote aantallen, maar erg klein & nemen dus een klein bloedvolume in.
Leukocyten nemen het kleinste cellulaire bloedvolume in & dienen voor de afweer.
De erytrocyten vullen het grootste deel van de cellulaire bloedportie met 5.000.000 cellen/𝜇L.
Meer erytrocyten zorgt voor een hogere bloedviscositeit waardoor het hart meer arbeid moet
leveren. Als bloedvaten vernauwen worden de erytrocyten tot een ‘parachutevorm’ geduwd
waardoor de stroomsnelheid afneemt en de gaswisseling toeneemt.
De stroomsnelheid in het midden van het bloedvat is het hoogst, hier bevinden zich vooral
erytrocyten. Langs de vaatwand worden leukocyten en trombocyten door selectines en
integrines aangetrokken, wat efficiënter is gezien hun functies.
Bij beschadiging van de endotheelwand komen weefselfactoren vrij die trombocyten en
stollingseiwitten induceert een netwerk te vormen. Hierbij speelt trombine een belangrijke rol,
evenals het Ca2+ ion.
Erytrocyten verschillen tussen diersoorten in grootte en vorm, over het algemeen is de vorm
biconcaaf maar kan afwijken. Erytrocyten van vogels, reptielen, en amfibieën zijn groter en hebben
een kern.
Het vervoer, transport en omzetting van O2 vindt plaats
d.m.v. hemoproteïnes:
Myoglobine is een monomeer die zich vooral in
spiercellen bevindt. Het is een opslageiwit voor O2 voor
het geval de O2-spanning snel daalt door inspanning.
Hemoglobine is een tetrameer met 4 heem-groepen (2𝛼 + 2𝛽 subunits). Hemoglobine is ook een
belangrijke pH buffer. O2 gebonden → oxy-hemoglobine; O2 losgelaten → deoxy-hemoglobine.
Cytochromen bevinden zich in mitochondriën en fungeren in e elektronentransportketen.
Cytochroom zorgt voor de reductie van O2 door een elektron op te nemen, hierbij wisselt een ion:
Fe2+ → Fe3+. Met protonen wordt hiermee H2O gevormd.
De curve van myoglobine is een hyperbool (Michaelis-
Menten) en de curve van hemoglobine vertoont
allosterische interactie met enzymen die afgifte van
zuurstof in perifere weefsels bevorderen.
De capaciteit van zowel myoglobine als hemoglobine
om O2 te binden komt door de gebonden
cofactorgroep heem. Aan het centrale Fe-atoom heeft
,6 bindende plaatsen, 4 worden door de pyrrole-ringen
ingenomen, één eventueel door O2, en tegenover het O2de
laatste door een distale histidinegroep. Deze groep voorkomt
oxidatie tot Fe3+, wat niet in staat is O2 te binden.
Na binding van het O2-molecuul verschuift het Fe-ion naar
middenin het vlak van de porfyrine. Deze is weer gebonden aan een 𝑎-helix, waardoor bij binding van
O2 een conformatieverandering in de gehele 𝛼- of 𝛽-subunit optreedt. Deoxyhemoglobine
correspondeert met de T-staat (tense); oxy-hemoglobine met de R-staat (relaxed) [CM hc5].
Binding van O2 in één subunit zorgt voor het overgaan van de overige subunits tot de R-staat,
waardoor deze ook biochemisch actiever worden en O2 zullen binden.
Hemoglobine bindt O2 sterk, maar de allostere regulator 2,3-bisfosfoglyceraat (2,3-BPG) die zich in
de erytrocyten bevindt bindt hemoglobine en vermindert daarmee de O2-affiniteit. 2,3-BPG bindt in
de ‘inkeping’ die bestaat in de deoxy-hemoglobine vorm, waarmee dus de T-staat wordt
gestabiliseerd en dus de O2-affiniteit wordt gereduceerd.
In de meeste dieren, behalve pooldieren, is zuurstofbinding
een exotherme reactie en zal de weefseltemperatuur door afgifte van O2 door Hb dus dalen.
Andersom wordt de warmte afgegeven in de uitgeademde lucht als O2 bindt.
Globuline zorgt dat O2 niet irreversibel aan heem bindt, en beschermt tegen het ontstaan van
zuurstofradicalen en Fe3+-ionen.
Bij transport in de vorm van oxy-hemoglobine treedt toch op kleine schaal deze
reactie op. Door voedingsmiddelen (o.a. nitraat) of medicaties kan overmatig
metHb in het bloed komen → methemoglobinemie.
Enzymen in de erytrocyt kunnen bijdragen aan het herstel van metHb en het onschadelijk maken van
de ontstane zuurstofradicalen.
De erytrocyt heeft geen organellen en is dus volledig afhankelijk van de cytosolaire
anaerobe glycolyse. Hieruit vormt ATP (voor ionenhuishouding) en NADH (helpt
terugvormen metHb). metHb-reductase katalyseert deze terugvormende reactie.
Er zijn ook 2 glycolyse-zijpaden actief: PPP en de 2,3-BPG-
shunt. In andere cellen zorgt het NADPH uit de PPP voor
reducerend vermogen voor de vetopbouw en voor de vorming van
nucleïnezuren. In deze cellen, maar vooral in erytrocyten, zorgt het
NADPH in samenwerking met glutathion
(GSH) ook voor het onschadelijk maken van
zuurstofradicalen [CM hc13].
Wanneer het PPP niet goed functioneert wordt
glutathion niet teruggevormd, en vormen
cysteïnes in Hb onderling zwavelbruggen.
Hierdoor ontstaan Heinz-bodies.
De 2,3-BPG-shunt is uniek voor erytrocyten (staat
niet op metabole kaart). Uit 1,3-bisfosfoglyceraat
wordt 2,3-bisfosfoglyceraat (BPG) gevormd wat deoxy-hemoglobine
stabiliseert en de O2-affiniteit doet afnemen. De 2,3-BPG shunt zorgt wel dat
er netto minder ATP geproduceerd wordt.
De anaerobe glycolyse in de erytrocyt produceert toch CO2, dit is afkomstig
uit het PPP.
,Werkcollege
1. Hemoglobine (Hb) versus Myoglobine (Mb)
Isoleer en zuiver myoglobine (Mb) uit paardenbiefstuk en hemoglobine
(Hb) uit paardenbloed. Bepaal vervolgens van beide eiwitpreparaten
wat de affiniteit voor zuurstof en de capaciteit voor zuurstofbinding is.
a) Schets in één diagram het verband tussen de zuurstofdruk PO2 (x-
as, eenheid arbitrair) en de hoeveelheid gebonden O2 (y-as, eenheid
arbitrair) aan Mb en aan Hb, wanneer gelijke gewichtshoeveelheden
van deze eiwitten worden getest.
b) Geef een (moleculaire) verklaring voor de overeenkomst(en) en verschil(len) tussen deze twee
curven. Myoglobine heeft één heemgroep, terwijl hemoglobine 4 heemgroepen heeft. Het verschil in
affiniteit berust op de toegankelijkheid van het zuurstof tot de heemgroep. De affiniteit wordt dus
bepaald door de eiwitmantel. Allostere invloed van de hemoglobine subunits zorgt voor allostere
beïnvloeding van de affiniteit van de andere subunits → S-curve.
c) Wat is het functionele belang van het verschil in P50 ? Myoglobine heeft een hogere affiniteit en is
hierdoor beter voor opslag, terwijl Hb een lagere affiniteit heeft en een S-curve heeft waardoor deze
passender is voor de afgifte van zuurstof aan weefsels.
Je bepaalt ook de zuurstof-bindingscurve van Hb in vers paardenbloed.
d) Argumenteer of de gevonden P50 kleiner, gelijk of groter is dan die voor het geïsoleerde Hb.
Formuleer hiervoor eveneens een moleculaire verklaring en leg het functionele belang ervan uit. De
affiniteit van puur hemoglobine is hoger, 2,3-DPG verlaagt de affiniteit onder fysiologische
omstandigheden.
2. Foetaal hemoglobine (HbF)
Tijdens de dracht is het belangrijk, dat er een efficiënte overdracht is van zuurstof vanuit het
placentaire bloed naar het foetale bloed. Moeder (natuur) voorziet hierin door er voor te zorgen dat
de zuurstof-affiniteit van HbF groter is dan die van het maternale Hb.
a) Bij honden, paarden en varkens ontstaat dit verschil in affiniteit door een verschil in concentratie
2,3-BPG (ook wel DPG genoemd) in de rode bloedcel. Bij wie is deze concentratie hoger, de foetus of
het moederdier? 2,3-DPG verlaagt de affiniteit voor O2, en zal dus hoger zijn in het moederdier om zo
gemakkelijker zuurstof af te staan aan de foetus.
b) Humaan is er geen sprake van verschil in concentratie 2,3-BPG, maar is er sprake van foetaal Hb
met een andere affiniteit voor 2,3-BPG. Leg uit hoe dit dan zit en hoe de 2,3-BPG affiniteit van Hb kan
veranderen. Evolutie van de globuline-eiwit familie door genduplicaties, mutaties, en
chromsoombreuken in coderende en regulerende gebieden zorgen voor expressie van HbF in de
foetus, en HbA in de adult. De HbF heeft een lagere 2,3-BPG affiniteit, waardoor het zelf een relatief
hogere O2-affiniteit heeft t.o.v. HbA.
c) Bij het rund speelt 2,3BPG nauwelijks een rol in de regulatie van affiniteit van Hb voor O2. Op
welke manier is het dan mogelijk om de affiniteit van Hb voor O2 in de foetus hoger te laten zijn dan
in het moederdier? Hoe kan de zuurstof-affiniteit van Hb dan veranderen tijdens de ontwikkeling:
foetaal → neonaat → adult?
3. Bloedvragen : Een spannende rode ‘bloed-draad’ spannen
Plenaire discussie, na een ‘brainstorm’ in ‘mind-mappende’ sub-groepjes over 3 vragen:
1. Waarom heeft een (zoog)dier bloed?
, B1: Bloed brengt (gaswisseling, stofwisseling, humorale signalering)
B2: Bloed buffert (temperatuur, pH, osmolariteit, hydraulische functie)
B3: Bloed beschermt (hemostase, afweer)
2. Waarom is er – door evolutie – een gespecialiseerd transport-eiwit (Hb) ontstaan?
1. Meer capaciteit voor zuurstoftransport
2. Reversibele O2-binding met fysiologische O2-affiniteit
3. Coöperatieve binding van 4 O2 (→ S-curve)
4. Fijnregulering van O2-dissociatie
5. Warmteregeling (bloed is koelvloeistof voor aerobe weefsels)
3. Waarom is Hb een cellulair eiwit en geen bloedplasma-component?
1. Transport efficiënter doordat ze in ‘pakketjes’ Hb met hogere stroomsnelheid door het midden van
het vat bewegen.
2. Vormverandering van de erytrocyt in capillairen zorgt voor betere gaswisseling/langere verblijftijd
en zorgt voor optimaal contact met het bloed.
3. Hb kan tijdens de circulatie beschadigd raken (→metHb), wat in de erytrocyt door metHb-
reductase kan worden gerepareerd.
4. RBC regelt de dissociatie van oxy-Hb.
Ad 1): ·Inventariseren van zoveel mogelijk bloedfuncties en nagaan welke bloedcomponenten (cellen,
eiwitten etc.) hiervoor verantwoordelijk zijn (HINT: Bloed 3x B).
Ad 2): Inzoomen op de molecuul-structuur van Hb en uitleggen waarom juiste deze eiwit-structuur
geëigend is om de gastransport in een zoogdier te verzorgen.
Ad 3): Het is toch veel eenvoudiger om Hb niet in een RBC, maar als plasma-eiwit te laten circuleren!?
Natuurlijk zijn er uitzonderingen, de Krokodil ijsvis heeft geen hemoglobine en ook geen erytrocyten.
Deze vis leeft onder lage temperatuur (meer O2 in plasma), heeft een hoge pompfunctie van het hart,
en kan O2 opnemen door de huid ter compensatie.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through EFT, credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying this summary from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller remconederlof. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy this summary for R106,77. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
78998 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy summaries for 14 years now