Pont annyi, amennyit beleteszel.



Loading


Biokémia

a tárgy honlapja

Előadások

Első féléves előadás diák

Második féléves előadás diák

2012-2013as szigorlati tételsor

A tárgy adatlapja
Típus előadás, gyakorlat
Intézet Orvosi Biokémia Intézet
Intézet honlap www.biokemia.sote.hu
Oktatási felelős Maróthyné dr. Tóth Erzsébet
Elérhetősége 36 / 1 4591500 (60061-es mellék)
Jegymegajánlás a kollokviumra jegymegajánló versenyre, a szigorlatra plusz pontokért tanulmányi versenyre lehet jelentkezni
Félévek száma 2
Vizsga írásbeli a kollokvium és a szigorlat is

Képletek

fehérjék

aminosavak

szerkezete

  • az emberi szervezet fehérjéi 20 L,α-aminosavból képződnek
  • bizonyos aminosavak a szintézis során tovább módosulhatnak
  • valamennyi aminosav karboxil- és aminocsoportot tartalmaz az α-szénatomon
  • a közös alapszerkezet mellett különböző oldalláncokkal rendelkeznek, ami a glicinen kívül optikailag aktívvá teszi a molekulát
  • pH~7,4 körül teljesen ionizált állapotban vannak jelen a szervezetben ikerionok

csoportosítása oldallánc szerint

apoláros
glicin alanin valin leucin izoleucin prolin fenilalanin tirozin triptofán
Gly Ala Val Leu Ile Pro Phe Tyr Trp
  • van der Waals kölcsönhatások, hidrofób kölcsönhatások
  • a glicin teszi lehetővé a polipeptidlánc legnagyobb flexibilitását
  • a prolin gátolja leginkább a flexibilitást
  • a tirozin hidroxilcsoportja H-hidakat alakíthat ki
poláros, töltés nélküli
szerin treonin cisztein metionin aszparagin glutamin
Ser Thr Cys Met Asn Gln
  • H-híd kialakítására képes aminosavak
  • hidrofilok
  • a metionin inkább apoláros (a kén a szénláncban)
  • a cisztein könnyen oxidálódik cisztinné (diszulfidhíd), ez képes egyedül kovalens kötés kialakítására
  • a szerin és a cisztein részt vehet enzimkatalízisekben
poláros, savas (-)
  • aminodikarbonsavak
aszparaginsav glutaminsav
(aszpartát) (glutamát)
Asp Glu
poláros, bázikus (+)
lizin arginin hisztidin
Lys Arg His

fehérjék szerkezete

  • az egyik aminosav α-karboxil-csoportja egy másik aminosav α-amino-csoportjához peptidkötéssel (amidkötés) hozzákapcsolódik
  • a polipeptidlánc szabályosan ismétlődő része a főlánc, amelyhez az oldalláncok kapcsolódnak
  • az első beépülő aminosav amino-csoportja szabad marad (N-terminális)
  • az utolsó beépülő aminosav karboxil-csoportja is szabad (C-terminális)
  • a peptidkötések víz jelenlétében spontán hidrolizálnak, de a hidrolízis sebessége rendkívül kicsi (bizonyos katalizátorok hatására azonban extrém módon fölgyorsul)
  • megkülönböztetünk egyszerű és összetett fehérjéket
  • az 50-nél több aminosavból álló fehérjék a polipeptidek.

elsődleges szerkezet

  • a fehérjék elsődleges sorrendje az aminosavak kapcsolódási sorrendje
  • a peptidkötésben a szén-nitrogén atom kötéstávolsága az egyes és a kettős kötés közé esik, ez pí-delokalizáció
  • a kötésben részt vevő hat szénatom egy síkban helyezkedik el, ezek a síkok rotálnak az α-szénatom körül.

másodlagos szerkezet

  • a karbonil- és aminocsoportok között kialakuló hidrogénhidak stabilizálják a szerkezetet
    • egyik formája az alfa-hélix
    • másik formája a béta-redő
  • egy fehérje nem feltétlenül csak alfa-hélix vagy béta-redő szerkezetű, hanem ezek, és más szabályos (B-turn) és szabálytalan struktúrák (random coil) keveredhetnek egymással
alfa hélix

* a RTG-diffrakciós vizsgálatok szerint két periodicitást mutatnak (0,15 és 0,54 nm) * két alfa szénatom között a távolság 0,15 nm * egy spirál 3,6 aminosavból áll, így mire a következő alfa szénatom az előző fölé kerül » 0,15 * 3,6 = 0,54 nm * az NH és C=O csoportok ellentétes orientációval egymás fölé kerülnek, ez stabilizálja a szerkezetet * egymástól négy peptidkötésnyire lévő aminosavak amid nitrogén és karbonil oxigénatomja között jön létre * az oldalláncok kilógnak, a peptidkötések körüli atomok pedig olyan közel kerülnek egymáshoz, hogy a hélix belseje kitöltött * nem alakulhat ki a helikális szerkezet, ha a láncban

  • prolin
  • vagy sok negatív töltés található (az apoláros oldalláncok kiszorítják a vizet, hogy ne azzal lépjenek H-hidas kölcsönhatásba)

* alfa-helikális szerkezet esetén csökken a forgatási szög

béta redő
  • ha két lánc kerül egymás mellé, kialakul a H-híd
    • lehet paralel és antiparalel
  • a prolin képes arra, hogy olxan mértékben megtörje a láncot, hogy az önmagával képezzen béta-redőt (béta-turn)

harmadlagos szerkezet

  • az aminosav oldalláncok között kialakuló kölcsönhatások stabilizálják, hozzák létre
    • hidrogénkötések
    • elektrosztatikus kölcsönhatások (ionpárok)
    • apoláros kölcsönhatások (London-féle erők)
    • ezeket kiegészíti a ciszteinek között létrejövő diszulfidhíd (kovalens kötés)
  • az így kialakuló konformáció felelős a fehérje funkciójáért
  • egymástól távol lévő aminosavak oldalláncai kerülhetnek olyan közel egymáshoz, hogy kölcsönhatásba léphetnek
  • a fehérjék nagy mennyiségű vizet képesek megkötni, általában rendezett hidrátburok alakul ki körülöttük
  • az apoláros részletek egymás közelébe kerülnek és a fehérjegomolyag belseje felé orientálódnak
  • izoelektromos pont: amikor a fehérje összes negatív és pozitív töltése megegyezik, a hidrátburok szétesik és a fehérje oldékonysága a minimumra csökken. azt a pH értéket, ahol ez bekövetkezik, a fehérje izoelektromos pontjának nevezzük

negyedleges szerkezet

  • egy fehérjemolekulán belül több polipeptidláncot másodlagos kötőerők tartanak össze (diszulfidhíd esetén nem beszélünk negyedleges szerkezetről)
    • az oxigénkötő hely kialakításában meghatározó funkciója van egy másik hisztidinnek, amely nem kötődik a vasatomhoz
  • de ezt is az aminosavak kapcsolódási sorrendje határozza meg

multienzim komplexek

  • bizonyos enzimek, amelyek külön-külön is jól definiált funkciót töltenek be, összekapcsolódhatnak és összehangoltan működhetnek

szupramolekuláris struktúrák

  • multienzim komplexek tovább kapcsolódhatnak

a fehérjék denaturációja

  • natív szerkezet: az a szerkezet, amelyben a fehérje működőképes
  • fehérjedenaturáció során megszűnnek a gyenge kölcsönhatások és elveszik a hidrátburok az elsődleges szerkezet megváltozása nélkül. lehet:
    • reverzibilis
      • könnyűfémsók (ammónium-szulfát, nátrium-klorid, magnézium-klorid)
      • szerves oldószerek (etanol, aceton)
      • denaturáló vegyületek (urea, guanidin)
      • detergensek (Na-dodecil-szulfát)
    • irreverzibilis
      • szerves savak (triklórecetsav)
      • nehézfémsók (Pb, Hg)

a natív állapot kialakulása

  • a natív szerkezet az ún. protein-folding során alakul ki
  • a fehérjelánc föltekeredése a termodinamikailag legkedvezőbb folyamatot követi
  • a natív konformáció így a fehérje szerkezetének legkedvezőbb állapota
  • a primer szerkezet, az aminosavak sorrendje határozza meg a natív állapot konformációját
  • vannak kitüntetett aminosavak, amelyek a szekvenciában elfoglalt szerkezetüktől függően alapvető fontosságúak a konformáció kialakításában
  • a chaperonok speciális szerepet játszanak a funkcióképes polopeptidszerkezet kialakításában
    • alapvető funkciójuk a denaturált, de legalábbis nem szabályosan föltekeredett fehérjék aggregálódásának meggátlása és az alapvető konformáció kialakításának elősegítése

a fehérjeszerkezet megismerése

  • tulajdonságok, amelyek alapján a fehérjék elválaszthatók egymástól:
    • méret
    • oldékonyság
    • töltés
    • kötődési affinitás
aminosav-összetétel meghatározása
  • a polipeptidlánchoz
    • 6 N HCl-t adok
    • 110 fokon 24 órán át inkubálom (savas hidrolízis)
    • így az összes peptid kötés felszakad és az aminosavakat mennyiségileg meg tudom határozni.
aminosav-sorrend meghatározása
  • a fehérje N-terminális aminosavat kell reagáltatni olyan vegyülettel, amely az aminosavval együtt eltávolítható
  • külön-külön megemésztettem a peptidláncot az endopeptidázokkal és átfedő szakaszokat keresve meg tudom határozni akármilyen hosszú polipeptidlánc aminosav sorrendjét.
  • Probléma: 98%-os hatásfok
    • mindig visszamarad ismeretlen aminosav
    • egy átlag polipeptid 100-150 aminosavból áll, ezt már nem tudom meghatározni
    • endopeptidázokra - tripszin, kemotripszin - van szükségem, melyek oldalláncspecifikusak.
kidolgozói
  • Sanger határozta meg elsőként az inzulin aminosavszekvenciáját
    • dinitro-fluoro-benzollal reagáltatta
      • az N-terminális véghez kötődik
      • mindig csak egy szakadt aminosav szakadt le
      • egyesével meg tudta határozni a sorrendet.
  • Edman lúgos közegben fenil-izotiocinátot használt reagensként.
    • A közeg enyhe savanyítására leszakad az első peptidkötés
    • ismételt visszalúgosítással, újabb Edman-reagenssel és savanyítással minden aminosav leszakítható
    • A leszakadó aminosavak fenil-izohidantiont alkotnak, melyeket az oldalláncok különböztetnek meg egymástól.
  • Kendrew a ribonukleáz fehérjét vizsgálta
    • 124 aminosav
      • 8 cisztein - térben elég közel helyezkednek el egymáshoz, ezért a szulfid-csoportok O2 jelenlétében kovalens kötéssel összekapcsolják a láncot.
        • fontos: meghatározott cisztein meghatározott ciszteinnel kapcsolódhat, mert így működik csak az enzim.
    • másodlagos kötéseket 6 M-os urea oldattal bontotta fel
    • diszulfidhidakat szétbontani merkaptoetanollal lehet
    • ha a denaturáló ágenseket eltávolítom dialjzissel, akkor az alapszerkezetet nyerem vissza, ezzel bebizonyította, hogy az aminosav sorrend határozza meg a térszerkezetet.

enzimek

katalitikus funkció

  • az élő szervezetben kevés reakció megy végbe önmagától, bár a szabadentalpiaváltozása negatív érték
    • a reakciók önmagukban rendkívül lassúak, meggyorsításukhoz katalízisre van szükség
    • a katalízist enzimeknek nevezett fehérjék végzik
  • a reakcióban résztvevő partnerek (szubsztrátok) és a végtermék stabil kémiai szerkezete között az átalakuló molekulának egy tranzíciós (átmeneti) állapotba kell kerülnie
    • az átmeneti állapot eléréséhez szükséges energiaszint a reakció gátja
    • az enzimek pontos kiegészítői a tranzíciós állapotban lévő szubsztrátok szerkezetének, így stabilizálják az átmeneti állapotot és csökkentik az aktiválási energiát
  • az enzimek szerkezete specializálódott, specifikusak szubsztrájukat és a reakciót tekintve is
  • kizárólag a reakció aktiválási energiáját csökkentik, az egyensúlyi állapotot nem változtatják meg
    • a reakció tényleges irányát a reakció szabadenergiaváltozása határozza meg
      • végbemehetnek az élő szervezetben olyan reakciók is, amelyek önmagukban szabadenergianövekedéssel járnak, azonban ezekhez mindig kapcsolódik egy szabadenergiacsökkenéssel járó folyamat
      • léteznek olyan enzimek, amelyek több reakciót képesek összekapcsolni

ES komplex kialakulása

  • a szubsztrátok az enzim szubsztrátkötő helyéhez kapcsolódnak, amely az aktív helyhez tartozik
    • az aktív helyet alkotják még
      • az aminosav-oldalláncok, amelyek részt vesznek a szubsztrátok átalakításában
      • a prosztetikus csoportok (általában vitamin természetű anyag származéka)
    • az aminosav-oldalláncok, amelyek az aktív helyet alkotják, csak a harmadlagos szerkezetben kerülhetnek egymás közelébe
    • az aktív hely szubsztrátkötő része a szubsztrát szerkezetének pontos térbeli kiegészítője
      • kulcs-zár mechanizmus szerint az enzim már a kapcsolódás előtt ilyen szerkezetben létezik
      • indukált illeszkedés elmélet szerint pont a szubsztrát kötődése hozza létre a komplementer szerkezetet
  • az enzim-szubsztrát kapcsolatot a gyenge, reverzibilis kölcsönhatások sokasága biztosítja

a katalízis

  • a legtöbb katalízis néhány részfolyamaton alapul, ezek a
    • sav-bázis katalízis
    • kovalens katalízis
    • entrópia effektus
sav-bázis katalízis
  • az általános savak (adott pH-n protont tud leadni) protonálni képesek a szubsztrát valamely csoportját
  • az általános bázisok (adott pH-n protont vonzanak) deprotonálják a szubsztrátot
  • pl. a pancreasban termelt ribonukleáz működési mechanizmusa
kovalens katalízis
  • az aktív hely aminosav oldalláncai vagy a prosztetikus csoport átmenetileg kovalens kötést létesít a szubsztráttal
  • pl. a kimotripszin és egyéb szerin-proteázok
entrópia effektus
  • az enzimekhez való kötődéskor a szubsztrátok a megfelelő elrendeződésben kerülnek egymáshoz közel, így az entrópia csökken
metalloenzimek
  • a fémiont tartalmazó enzimek jelentős csoportja redoxireakciókat katalizál

enzimek csoportosítása

  • egy-egy enzimet négy szám határoz meg
  • az első szám hat nagy osztályba sorol
    • oxidoreduktázok
      • redoxireakciókat katalizálnak
    • transzferázok
      • funkciós csoportokat helyeznek át (pl. kinázok)
    • hidrolázok
      • víz segítségével hasítanak
    • liázok
      • víz, ammónia, szén-dioxid vagy valamilyen más molekula adódik egy molekulához vagy vonódik el egy molekulától
    • izomerázok
      • izomerizációkat katalizálnak
    • ligázok
      • különböző molekulákat kapcsolak össze nagyenergiájú foszfátkötés hasításából fedezett energiával
  • az azonos szubsztrátok azonos reakcióját katalizáló, de elsődleges szerkezetükben eltérő enzimek az izoenzimek

koenzimek és prosztetikus csoportok

  • a katalitikus funkció betöltéséhez az enzimek jelentős része egy koenzimnek nevezett molekulát igényel
    • ezeket az emberi szervezet a vitaminokból veszi fel
    • ha az enzim ls a koenzim kapcsolata nagyon szoros, prosztetikus csoportnak nevezzük

Michaelis-Menten modell

  • a nem katalizált kémiai reakcióban a reakció sebessége a résztvevő anyagok koncentrációjától függ
  • a katalizált reakció sebessége sokkal nagyobb, mint a nem katalizálté, azonban a reagáló anyag koncentrációjának emelése egy telítési koncentráció felett már nem okoz észrevehető sebességnövekedést
    • ilyenkor a rendszer maximális sebességgel (vmax) működik
    • minden enzim szubsztrátot köt
    • ha az enzimkoncentrációt növeljük, növekedik a reakció sebessége
  • a Michaelis-Menten modell leírja a legegyszerűbb katalizált reakció menetét
    • feltétele, hogy a szubsztrát koncentráció [S] az enzim koncentrációjánál [E] nagyságrendekkel nagyobb
    • a vizsgált időtartam alatt az eredeti [S]-hoz képest elhanyagolható mennyisegű szubsztrát alakuljon át
  • az enzim és a szubsztrát k1 sebességi állandó szerint alakul át ES komplexszé és k2 állandóval alakul vissza
  • az ES komplex k3 sebességi állandó szerint alakul át termékké
  • a három sebességi állandóból k2 + k3 / k1 szerint nyert állandó a Michaelis-konstans KM
  • az egyenlet szokásos formája:
    • v = [S]vmax / ([S] + KM)
  • ha a reakciósebesség éppen a fele a maximális reakciósebességnek, akkor a KM érték éppen [S]
    • azaz a Michaelis-konstans számértékileg megegyezik azzal a szubsztrátkoncentrációval, amely mellett egy adott enzimmennyiség az általa elérhető maximális reakciósebesség felét éri el
    • minél kisebb a KM érték, annál kisebb szubsztrátkoncentrációnál képes az enzim dolgozni
  • a kettős reciprok linearizálási formája a Lineweaver-Burk féle ábrázolás
  • az enzim katalitikus képességét az átviteli szám jellemzi
    • megmutatja, hogy egy adott enzim időegység alatt hány molekula szubsztrát átalakulását képes katalizálni
  • készítmények jellemzésére az enzim aktivitását szokták használni
  • az enzim tisztasága kapcsán a fajlagos aktivitás fejezi ki az egységnyi mennyiségű fehérjére eső enzimaktivitást
  • a valóságban azonban legalább két szubsztrát vesz részt a legtöbb reakcióban
    • a reakció jellege szerint lehet szekvenciális (előbb az egyik, majd a másik szubsztrát kötődik » hármas komplex)
    • vagy lehet ping-pong reakció, amikor először az egyik szubsztrát kötődik, a termék leválik, majd a másik szubsztrát kötődik

az enzimaktivitás gátlása

irreverzibilis gátlás
  • a gátló anyag nagyon erősen, legtöbbször kovalens kötéssel kapcsolódik
  • nagyon lassan, vagy egyáltalán nem disszociál
reverzibilis gátlás
  • a gátló anyag okozhatja a szubsztrát kötődését
  • vagy gátolhatja a katalízis folyamatát
  • kompetitív gátlás
    • a gátló anyag a szubsztrát enzimhez való kötődését gátolja
    • a sszubsztrát és az inhibitor ugyanazért a kötőhelyért verseng
    • ha emelkedik a szubsztrát koncentráció, az ES komplex fog kialakulni
    • a kompetitív inhibitor tehát
      • nem változtatja meg a vmax értéket
      • a KM értéket azonban látszólag megnöveli
  • nem kompetitív gátlás
    • a gátló anyag nem a szubsztrátkötő helyhez, hanem az aktív centrum más, a katalízisben részt vevő csoportjához kapcsolódik
    • a gátlás a maximális reakciósebesség csökkenésével jár
    • a KM érték változatlan marad
  • unkompetitív gátlás
    • a gátló anyag nem ugyanahhoz az enzimformához kötődik, mint a szubsztrát
    • vmax és KM értéke is csökken
  • az enzimek természetes szubsztrátjaira hasonlító gátlószereket antimetabolitoknak nevezzük

az enzimaktivitás szabályozása

  • két tényező határozza meg az enzim aktivitásának mértékét
    • az enzim mennyisége
    • az egyes enzimmolekulák működésének sebessége
  • a már megszintetizálódott enzimmolekulák működésének sebességét többféle regulációs mechanizmus módosíthatja
    • allosztérikus szabályozás
    • oldalláncok kovalens módosítása
    • proenzimek aktív enzimmé alakítása limitált proteolízis segítségével
allosztérikus enzimek
  • a szubsztrátkötő helyen kívül rendelkeznek még más ligand számára is kötőhellyel (allosztérikus kötőhely)
    • gyakran az aktív helytől távol
    • az aktív hely és az allosztérikusan kötődő ligand funkcionális kapcsolatát az enzim harmadlagos szerkezetének változása biztosítja (allosztérikus konformációváltozás)
  • az allosztérikus aktivátor és allosztérikus inhibitor kötődése gyenge kölcsönhatások sokaságán alapul, ezért reverzibilis folyamat
  • allosztérikus aktivátorok
    • megnövelheti az enzim affinitását a szubsztrát iránt (csökken a KM érték)
    • elősegítheti a szubsztrátok megfelelő orientációját (nő a vmax érték)
    • léteznek olyan enzimek is, amelyek kizárólag a ligand kötődése után működnek
  • allosztérikus inhibitorok
    • ha a ligand és a szubsztrát kölcsönösen kizárja egymás kötődését, bár nem ugyanazért a kötőhelyért versengenek, akkor látszólag kompetitív gátlás kinetikai képét kapjuk
  • a szubsztrátétól eltérő szerkezetű allosztérikus hatás a heterotrop hatás
  • több azonos polipeptidláncból felépülő enzimek esetén jöhet létre a homotrop hatás
    • egyetlen fajta molekula, enzimek esetén maga a szubsztrát képes betölteni az allosztérikus ligand szerepét is
    • a jelenség magyarázata a negyedleges szerkezet konformációváltozása
      • ha kötődik egy ligand, nem csak egy alegység szerkezetét képes megváltoztatni, hanem a változás átterjed a többialegységre is
      • ezért a ligand a többi alegység szempontjából allosztérikus szabályozóként szerepel
    • a pozitív homotrop hatás (homotrop kooperatív hatás)
      • Michaelis-Menten modell telítési görbéjétől eltérő, S-alakú (szigmoid) telítési görbét eredményez
      • az első molekula szubsztrát kötődése úgy változtatja meg az enzim negyedleges szerkezetét, hogy a következő molekula szubsztrát kötődésének valószínűsége megnő
      • szimmetria modell
        • kétféle konformációban létezik az enzim, egy katalízisre képes relaxált (R) és egy nem képes feszített (T) állapotban
        • a szabad enzim a két állapot közötti egyensúlya a T irányba van eltolva
        • az első molekula szubsztrát bekötődése az egész szerkezetet R konformációban stabilizálja
      • szekvenciális modell
        • nem szükségszerű, hogy az összes alegység ugyanabban a konformációban legyen
        • a ligand bekötődése megváltoztatja a konformációt, de ez nem terjed át az enzim teljes egészére, csak a következő alegységre
      • a homotrop kooperáció fiziológiai jelentősége, hogy az enzim működési tartományát sokkal szűkebb szubsztrátkoncentrációk között tartja (hemoglobin oxigénleadása)
oldalláncok kovalens módosítása
  • a szabályozó mechanizmus az enzimek foszforilációján és defoszforilációján alapul
  • a szabályozás kovalens módosítást katalizáló enzimeket igényel
  • a fehérjék foszforilációjáért felelős enzimek transzferázok, protein-kinázok
    • ATP foszfátcsoportjának terhére alakítják ki az észterkötést
    • fehérjék szerin, treonin vagy tirozin oldalláncának OH-csoportján foszforilálnak
    • a foszforiláció bizonyos enzimek esetén aktiváló más enzimek esetén gátló hatású
  • a defoszforilációt katalizáló enzimeket foszfo-protein-foszfatázoknak nevezzük
  • a foszforilációs kaszkád segítségével a kémiai jel megsokszorozódhat
proenzimek limitált proteolízise
  • irreverzibilis folyamat
  • a lényege, hogy az enzim csak ott legyen aktív, ahol már szükség van rá
  • a limitált proteolízis során egy másik proteáz néhány kitüntetett peptidkötésüket elhasítja, így válnak aktívvá

a hemoglobin és a mioglobin

  • 18x több energiát lehet előállítani oxigén jelenlétében
  • a sejtben oldódó oxigén nem elég az energiatermeléshez
  • vminek még kötni kell oxigént » fehérjék
    • a vörösvértestekben a hemoglobin (Hb)
      • főként az oxigén szállítására szolgál
    • az izomsejtekben a mioglobin (Mb)
      • főként az oxigén tárolására szolgál

a hemoglobin és a mioglobin szerkezete

  • mindkét molekula hemoprotein, prosztetikus csoportként hemet tartalmaz
    • a hem-vas az oxigén- és az elektronakceptor is
    • a vas a tetrapirrol gyűrűrendszer közepén mind a négy nitrogénhez kötpdik, továbbá két koordinatív kötésre képes a hem síkjának két oldalán
    • az ötödik koordinációs kötőhelyéhez a globinlánc egyik hisztidinje kapcsolódik
      • így már Fe(II) formában van jelen a hem-vas
      • nem képes föloxidálódni és képes oxigént kötni
      • az oxigénkötést egy másik hisztdin stabilizálja, amely nem kötődik a vasatomhoz
    • az oxigén O2-molekula formában kötődik
    • csak a hem-vas (Fe2+) képes oxigént kötni, az oxidált állapotú Fe3+ vagy methemoglobin nem, ez minden hemoproteinre igaz. ezért a hemoproteinek egy része:
      • Fe(II)-állapotban oxigéntranszportot bonyolít le
      • Fe(II)/Fe(III) redoxrendszer, elektrontranszportban vesz részt (citokrómok)
      • Fe(II) állapotban oxigént köt, Fe(II)/Fe(III) redoxreakcióban az oxigént redukálja
  • a Mb egyetlen polipeptidláncból és a kapcsolódó hemből áll
  • a Hb globinrészét négy polipeptidlánc alkotja
    • a Hb A két alfa és két bétaláncból áll
    • a magzati Hb F két alfa és két gammaláncból áll
    • az alegységeknek külön a Mb-hoz hasonló a telítési görbéje
  • denaturációs vizsgálatok
    • ha elvesszük a hemet, ureával denaturáljuk, dializáljuk az ureát és visszaadjuk a hemet » nem köt újra oxigént
    • ha elvesszük a hemet, ureával denaturáljuk, de a dialízis előtt adjuk vissza a hemet » újra képes oxigént kötni

az oxigénkötés

  • az oxigénkötő fehérjéket telítési görbéjükkel jellemezhetjük
    • megmutatja, hogy a fehérjék hány százaléka köt oxigént adott parciális oxigénnyomásnál
  • alapvető különbség a Mb és a Hb telítési görbéjében
    • Mb telítési görbéje hiperbola
      • a szövetekben fönnálló viszonyok között képtelen lenne leadni az oxigént
    • Hb telítési görbéje szigmoidális
      • az alegységek közötti kooperativitásra utal
        • az oxigén bekötődése gátolt egy ideig, de egy oxigén bekötődése elősegíti a többi bekötődését
      • a tüdőben telített oxigénnel, de a szövetekben képes leadni a kötött oxigént
  • oxigénkötés hatására a Fe(II) és a porfiringyűrű térbeli viszonya módosul
    • oxigén nélkül a gyűrű síkjából a Fe kiemelkedik
    • az oxigén kötődése mintegy behúzza a gyűrűbe a hem-vasat (csökken az ionrádiusz)
    • megváltoznak a hidrogénhíd-kötések és apoláros kölcsönhatások
    • fölszakad a deoxi-Hb-t stabilizáló 8 ionpár
    • ezzel magyarázható a pozitív kooperáció
  • a vörösvértestekben igen nagy mennyiségben termelődik 2,3-bifoszfoglicerát (2,3-BPG)
    • a negatív töltésű 2,3-BPG és a pozitív töltésű aminosav-oldalláncok olyan kötéseket hoznak létre, amelyek stabilizálják a deoxi-Hb negyedleges szerkezetét
    • oxi-Hb-hoz nem kötődik, mert az oxigenálódás gátolja a kötődését
    • a 2,3-BPG kötése pedig gátolja, hogy alacsony tenziónál bekötődjön az oxigén
    • ha nem tatalmazna a vörösvérsejt 2,3-BPG-ot, akkor a Hb telítési görbéje a Mb telítési görbéjéhez válna hasonlóvá
    • a tárolt vér 2,3-BPG-tartalma folyamatosan csökken, ezt inozin hozzáadásával lehet meggátolni
    • a Hb F kevésbé köti a 2,3-BPG-ot, ezért nagyobb az affinitása az oxigénhez, ez biztosítja a magzat oxigénellátását az anyai vérből
  • a Hb protonokat és szén-dioxidot is köt
    • a szövetekben termelődő CO2-ot az anhidráz H2CO3-tá alakítja
    • ez a fiziológiás pH-n deprotonálódik, a HCO3--ot szállítja a vér, a H+-t a Hb
  • pH csökkenésével a Hb oxigénaffinitása csökken
    • fokozott izomműködés esetén a laktáttermelés miatt a pH csökken, a telítési görbe jobbra tolódik, ez a Bohr-effektus
      • Hb leadja az oxigént és fölveszi a hidrogént, mert lecsökkent az oxigénaffinitás

hemoglobinopathiák

  • több, mint 300 humán hemoglobinopathiát írtak le
  • legtöbbjük egyetlen aminosav módosulása
  • egyes esetekben azonban ez is súlyos kórkép kialakulásához vezethet
  • a sarlósejtes anaemia mindössze egyetlen aminosav módosulásának következménye

ESSZÉKÉRDÉSEK


Más nyelveken
Translations of this page: