Hemoglobine
Hemoglobine – Kennisclip 1 – Heemgroepen en Globine:
Onze cellen hebben zuurstof nodig voor de verbranding (van bijvoorbeeld glucose). Iedere
cel doet in principe aan verbranding, wat dus betekent dat elke cel zuurstof nodig heeft. Het
probleem is alleen dat zuurstof slecht oplosbaar is, het moeilijk diffundeert (diffusie) en er zijn
ook geen aminozuren die zuurstof kunnen binden en vervoeren.
Metalen kunnen zuurstof beter vervoeren, bijvoorbeeld ijzer (metalen worden ook gebruikt
om reactieve zuurstofradicalen (schadelijke zuurstofatomen die het DNA kunnen
beschadigen) weg te vangen).
Heemgroepen: een prostetische groep waarbij een eiwit een ijzer heeft opgenomen, en dat
ijzer wordt gebruikt om zuurstof te binden. Dus een groep met ijzer in het eiwit.
Fe2+ kan 6 bindingen aangaan. Het ijzer zit in een heemgroep:
- De linker afbeelding is een weergave van de zijkant. Het ijzer zit aan de onderkant
vast aan de N van Histidine. De roze gedeeltes zijn een “zijvlak” (de rechter
afbeelding).
- In de rechter afbeelding kun je zien dat het ijzer ook nog met 4 andere aminozuren zit
verbonden, in totaal dus 5.
- Bovenaan bevind zich de zuurstof (O2) aan de zesde binding, die het ijzer kan binden
,Globines: een familie van eiwitten (met een vergelijkbare primaire en tertiaire structuur) die
(vaak) betrokken zijn bij het binden van zuurstof.
In zoogdieren zijn er 4 verschillende globinen:
1. Myoglobine
2. Hemoglobine
3. Neuroglobine
4. Cytoglobine
Myoglobine:
- Het blauwe gedeelte is de globine zelf
- Het rode gedeelte is de heemgroep. Het daadwerkelijke binden van de zuurgroep
vind plaats bij de heemgroep. Het heeft maar één heemgroep, dus kan ook maar één
O2 binden (dus 2 O atomen).
- Het is een monomeer
- Bestaat uit 8 α helixen.
Myoglobine zit vooral in spiercellen, en zorgt voor zuurstofopslag. Bij inspanning is er grote
vraag naar zuurstof, en myoglobine kan dat dan leveren. Mensen hebben niet veel
myoglobine, maar zeezoogdieren hebben veel myoglobine in hun spieren. Dat komt omdat
zeezoogdieren lange tijd onderwater moeten kunnen leven. Ze slaan veel zuurstof op in de
spieren, en kunnen lang onderwater blijven doordat ze zuurstof kunnen krijgen uit de
myoglobine.
,Hemoglobine:
- Abeelding a = hemoglobine, afbeelding b = myoglobine
- Hemoglobine is een tetrameer: het bestaat uit 4 sub units (globines). Elke globine
heeft een heemgroep, die ieder een O2 kunnen binden. Hemoglobine kan in totaal
dus 4 O2 binden (en dus 8 O atomen).
- Hemoglobine bestaat uit twee α sub untis en twee β sub units die net iets verschillen
qua vorm.
Hemoglobine komt wel vaak voor in mensen. Het zit in onze rode bloedcellen. Hemoglobine
heeft als functie om zuurstof te transporteren naar onze cellen. In ons bloed zitten ontzettend
veel erytrocyten (rode bloedcellen) die helemaal vol zitten met hemoglobine (rode
bloedcellen hebben ook geen celkern), om de zuurstof te transporteren.
Neuroglobine:
Eiwitten die betrokken zijn bij de zuurstoftoevoer van neuronen; zenuwcellen
Cytoglobine:
Eiwitten die je in veel cellen (van bloedvaten) tegenkomt, en die betrokken zijn in het
reguleren van NO concentraties.
Hemoglobine – Kennisclip 2 – Zuurstofverzadigingscurve:
Hemoglobine moet in de longen het zuurstof opnemen, en het in de weefsels weer afstaan.
Hoe kan een molecuul in de ene situatie op de ene manier handelen, en in de tweede
situatie op de andere manier?
,Om in de ene situatie O2 op te nemen en in de andere situatie O2 af te geven, kent
hemoglobine twee verschillende conformaties (states):
- Tense state (T state): lage affiniteit voor zuurstof. Neemt zuurstof moeilijk op, maar
geeft zuurstof makkelijk af.
- Relaxed state (R state): hoge affiniteit voor zuurstof. Neemt zuurstof makkelijk op,
maar geef zuurstof moeilijk af.
- In je longen wil je graag de R state, en in de weefsels een T state.
Hemoglobine kan switchen tussen die states in de longen. Wordt vaak schematisch
weergegeven:
- De 4 verschillende vakken stellen de verschillende subunits van hemoglobine voor.
- In de longen kan de T state worden omgezet in de R state, maar natuurlijk ook
andersom.
In de longen kan de T state worden omgezet naar de R state door het binden van één O2. In
de longen is de concentratie O2 zeer hoog. Als een T state hemoglobine een O2 bindt, dan
klapt hij om naar de R state. Hemoglobine heeft 4 bindingsplaatsen voor O2. Wanneer er één
bindt, en het hemoglobine dus omklapt naar de R state, dan zullen de andere subunits ook
graag O2 willen gaan binden omdat hemoglobine dan in zijn hoge affiniteit state komt.
- Het rode gedeelte is de heemgroep
, - OXY state: relaxed state
- DEOXY state: tense state
Het binden van één O2 aan hemoglobine heeft dus invloed op de affiniteit van de andere
bindingsplaatsen. In de biologie wordt dat coöperativiteit. Je zegt dat zuurstof coöperatief
aan hemoglobine wordt gebonden. Binding van één zuurstof molecuul leidt tot een
verandering in het hele eiwit, waardoor de andere bindingsplaatsen voor zuurstof een hogere
affiniteit krijgen.
Allosterisch eiwit: eiwitten die coöperativiteit kennen. Het zijn eiwitten die meerdere
conformaties hebben (die van vorm kunnen veranderen), waarbij de binding van een ligand
(zuurstof in dit geval) effect heeft op de andere bindingsplaatsen.
De zuurstofverzadigingscurve:
