Hämoglobin und Sauerstoffbindung

Bedeutung des Hämoglobins

- Übergang von anaeroben zur aeroben Lebensweise wichtiger Schritt in der Evolution, höhere Energie- ausbeute; Vertebraten haben zwei grundlegende Mechanismen entwickelt um ihre Zellen kontinuierlich und ausreichend mit O2zu versorgen: O2-transportiernde Moleküle (Hämoglobin, Myoglobin), Kreislaufsystem
- Hämoglobin: dient zum Transport von O2, CO2, H+, in Erythrozyten
- Myoglobin: Speicherung O2in Muskel

Struktur und Sauerstoffbindung

Prosthetische Gruppe: Häm organischer Teil: Protoporphyrin IX

- Porphyrinsystem, besteht aus 4 Pyrrolringen, die durch Methinbrücken zu Tetrapyrrolsystem verknüpft sind
- 4 Methyl-, 2 Vinyl- und 2 Propionatseitenketten

anorganischer Teil: Fe2+

- im desoxygenierten Hb von 5 Stickstoff-Liganden quadratisch-pyramidal umgeben: Bindungen zu den 4 Stickstoffatomen im Zentrum des Porphyringerüst, eine weitere zum His-Rest des Globins
- auf der dem His gegenüberliegenden Seite Bindung zu O2, Bindung von O2nur zu Fe2+möglich

Myoglobin

- 1 Polypeptidkette gebildet, nur 1 Häm pro Molekül, kann daher nur ein O2-Molekül aufnehmen
Hämoglobin
- 4 Polypeptidketten (Tetramer); je 2 identische (a,b); die 4 Ketten werden durch nicht-kovalente Bindungen zusammengehalten; Ketten in tetraedrisch gepackter Form
- AS-Sequenzen von a- und b-Kette sehr unterschiedlich, sie zeigen dennoch eine sehr ähnliche drei- dimensionale Struktur; gemeinsames Faltungsprinzip essentiell für O2-Bindung und -Transport
- im Molekülinneren unpolar, wichtig für die Stabilität der dreidimensionalen Struktur
- je Untereinheit eine Hämgruppe in einer Tasche im Außenbereich des Moleküls
- jede a- in Kontakt mit beiden b-Ketten, dagegen kaum Wechselwirkungen zwischen identischen Ketten

- beim Mensch unterschiedliche Hbs bekannt (adult: Hb A, Hb A2; embryonal: Hb Gower1, Hb Gower2, Hb Portland; fetal: Hb F); verschiedene adulte und embroynale Hbs notwendig für O2-Transfer in Plazenta

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Modell Hämoglobin (hell a-Kette, dunkel

b-Kette, schwarz Hämgruppe)