تخليق الهيموجلوبين

ال تخليق الهيموجلوبين يتكون من تخليق الهيم وتخليق الغلوبين. أخيرًا ، ترتبط مجموعة الهيم الاصطناعية ، كل منها بأربعة غلوبينات ، بمركب البروتين المحتوي على الهيموغلوبين. يمكن أن تؤدي الاضطرابات في كل من تخليق الهيم وتخليق الغلوبين إلى مشاكل صحية خطيرة.

ما هو تخليق الهيموجلوبين؟

من أجل فهم تركيب الهيموغلوبين ، من الضروري أولاً معرفة بنية الهيموغلوبين. الهيموغلوبين عبارة عن مركب بروتيني يحتوي على الحديد ، ويتكون من أربع وحدات فرعية من الغلوبين ، كل منها مع مجموعة هيم صناعية.

في الهيموغلوبين البشري البالغ ، يوجد نوعان من جلوبين ألفا متطابقان بالإضافة إلى جلوبين بيتا متطابقين كوحدات فرعية. كل من هذه الوحدات الفرعية مرتبطة بمجموعة هيم اصطناعية ، والتي تتكون من مركب بورفيرين الحديد (II). وهكذا يحتوي مجمع الهيموغلوبين على أربع مجموعات من الهيم.

اعتمادًا على البيئة الكيميائية ، يمكن لكل مجموعة هيم ربط جزيء الأكسجين بالأيون الحديدية بطريقة معقدة. اعتمادًا على عدد مجموعات الهيم المحملة بالأكسجين ، يتحدث المرء عن أوكسي هيموغلوبين (غني بالأكسجين) أو ديوكسي هيموغلوبين (منخفض الأكسجين).

يقع أيون الحديدوز في منتصف حلقة البورفيرين. على الجانب هناك رابطة معقدة لبقايا الهيستيدين من الغلوبين. من ناحية أخرى ، اعتمادًا على حالة طاقة أيون الحديد ، يمكن ربط جزيء الأكسجين في مجمع. تتأثر حالة الطاقة بالظروف الفيزيائية والكيميائية الخارجية بسبب التغيرات في شكل الغلوبين.

الوظيفة والمهمة

تتمثل الخطوة الأخيرة في تخليق الهيموجلوبين في تجميع مجموعة الهيم الاصطناعية مع أربع وحدات غلوبين لتشكيل مركب بروتين يحتوي على الحديد. تتشكل المكونات الفردية بواسطة مسارات اصطناعية مستقلة.

المواد الأولية لحلقة البورفيرين لمجموعة الهيم هي الأحماض الأمينية جلايسين وسكسينيل- CoA. يتكون Succinyl-CoA من أنزيم A وحمض السكسينيك. حمض السكسينيك هو منتج وسيط في تكسير أجسام الكيتون الغنية بالطاقة كجزء من استقلاب الطاقة. بمساعدة إنزيم دلتا-أمينوليفولينك أسيد سينثيز ، يتم تصنيع حمض دلتا أمينوليفولينيك من سكسينيل- CoA والجليسين. يتكثف جزيئين من حمض دلتا أمينوليفولينك مع التخلص من جزيء واحد من الماء لتكوين مشتق البيرول بورفوبيلينوجين. مع التخلص من الأمونيا وبمساعدة إنزيم uroporphyrinogen-I synthetase ، تتفاعل أربعة جزيئات من البورفوبيليوجين لتشكيل هيدروكسي ميثيل بيلين. يتحول هذا إلى uroporphyrinogen III مع تشكيل الحلقة.

يتم إنتاج البروتوبورفيرين من خلال نزع الكربوكسيل الأنزيمي والجفاف في الميتوكوندريا. مع إنزيم ferrochelatase ، يتم دمج أيون الحديد (II) في هذا الجزيء مع تكوين الهيم. في العصارة الخلوية للخلية ، يرتبط الهيم ببروتين غلوبين لتكوين مركب بروتين الهيموغلوبين المحتوي على الحديد.

يحدث تخليق الجلوبينات الفردية عن طريق التخليق الحيوي للبروتين الطبيعي. كما ذكرنا سابقًا ، يحتوي مركب الهيموغلوبين البالغ على وحدتين فرعيتين متطابقتين من جلوبين ألفا وبيتا. نظرًا لتركيبه المعقد ، طور الهيموجلوبين النهائي القدرة على نقل الأكسجين وتزويده لجميع خلايا الكائن الحي.

ومع ذلك ، فإن ارتباط الحديد المركزي بالأكسجين ليس محكمًا للغاية ويمكن أن يتأثر بسهولة بالعوامل الكيميائية والفيزيائية الخارجية. يتيح ذلك للهيموجلوبين امتصاص الأكسجين وإطلاقه بسرعة. يعتمد محتوى الأكسجين في الهيموجلوبين ، من بين أمور أخرى ، على عوامل الأس الهيدروجيني وثاني أكسيد الكربون أو الضغط الجزئي للأكسجين أو درجة الحرارة. تتغير هذه المتغيرات المؤثرة ، على سبيل المثال ، توافق الكراتين ، بحيث يمكن تقوية رابطة الأكسجين أو إضعافها من خلال التغييرات الطفيفة في الظروف النشطة والفاخرة.

مع انخفاض قيمة الأس الهيدروجيني والضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون ، تضعف رابطة الأكسجين مع أيون الحديد (II) ، وبالتالي يفضل إطلاق الأكسجين. في ظل هذه الظروف بالضبط ، يحدث دوران أيضي أقوى ، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة الطلب على الأكسجين. لذلك يتم تنسيق نظام نقل الأكسجين على النحو الأمثل مع الاحتياجات المادية عبر وظيفة الهيموجلوبين.

الامراض والاعتلالات

يمكن أن تؤدي الاضطرابات في تركيب الهيموجلوبين إلى أمراض مختلفة. هناك عدد من الأمراض الوراثية التي تقوم على اضطراب تخليق الهيم. في هذه العملية ، تتراكم سلائف الهيم في الجسم ، مما يؤدي ، من بين أمور أخرى ، إلى الحساسية الشديدة للضوء. في ما يسمى بالبورفيريات ، يتم تخزين البورفيرين في الأوعية الدموية أو حتى الكبد. عند التعرض للضوء ، تخزن بعض أشكال البورفيريا المزيد من الطاقة الإشعاعية. عندما يتم إطلاق الطاقة ، يتم إنشاء جذور الأكسجين التي تهاجم وتدمر الأنسجة المكشوفة. وهذا يؤدي إلى حكة شديدة وألم حارق.

هناك سبعة أشكال من الرخام السماقي. بناء الهيم هو عملية من ثماني خطوات يشارك فيها سبعة إنزيمات. إذا كان الإنزيم يعمل بشكل غير كافٍ فقط ، يتم تخزين السلائف المعنية في هذه المرحلة في تخليق الهيم. بناءً على الأعراض ، تنقسم البورفيريات إلى مجموعتين رئيسيتين. تتميز ما يسمى بالبورفيريات الجلدية بحساسية الجلد المؤلمة للضوء.في البورفيريات الكبدية ، يسود تأثر الكبد بألم شديد في البطن وغثيان وقيء. ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، يوجد تداخل بين مجمعي الأعراض.

تظهر البورفيريات غالبًا مسارًا متقطعًا بهجمات حادة. اعتمادًا على نوع البورفيريا ، تظهر هذه الأعراض بشكل مفاجئ في تفاعلات جلدية مؤلمة ، أو ألم بطني شبيه بالمغص ، أو غثيان / قيء ، أو تلون أحمر للبول ، أو نوبات ، أو عجز عصبي أو حتى الذهان.

ترتبط الاضطرابات الأخرى في تخليق الهيموجلوبين بالتخليق الخاطئ لجزيئات الغلوبين من خلال الطفرات في الجينات المقابلة. ومن الأمثلة على ذلك ما يسمى بفقر الدم المنجلي أو الثلاسيميا. في فقر الدم المنجلي ، يتم تعديل بروتين الوحدة الفرعية بيتا غلوبين وراثيًا. في الموضع السادس من هذا البروتين ، تم استبدال حمض الجلوتاميك من الأحماض الأمينية بالفالين. إذا كان هناك نقص في الأكسجين ، فإن الهيموجلوبين المعني يصبح على شكل منجل ، ويتكتل معًا ويسد الأوعية الدموية الصغيرة. هذا يؤدي إلى اضطرابات الدورة الدموية التي تهدد الحياة. التلاسيمية هي مجموعة من تشوهات الهيموغلوبين المختلفة التي تؤدي إلى انخفاض تكوين سلسلة الغلوبين من ألفا أو بيتا غلوبين. فقر الدم الحاد هو أهم الأعراض.