HemoglobinHemoglobin, manusia, dewasa

(heterotetramer, (αβ) 2 ) (Heterotetramer, (αβ) 2)

Struktur hemoglobin manusia. protein's α dan subunit β yang berada di

merah dan biru, dan besi yang mengandung heme kelompok dalam hijau.

Dari PDB 1GZX Proteopedia Hemoglobin - -

Jenis protein metalloprotein, globulin

Fungsi oksigen -transportasi

Kofaktor (s) heme - -

Name Gene

Locus Tempat

Hb-α1 HBA1 Chr. 16 p13.3

Hb-α2 HbA2 Chr. 16 p13.3

Hb-β HBB Chr. 11 p15.5

Hemoglobin ( juga dieja hemoglobin dan disingkat Hb atau Hgb) adalah besi yang mengandung oksigen -transportasi metalloprotein dalam sel darah merah dari vertebrata jaringan dan beberapa invertebrata . Hemoglobin dalam darah yang mengangkut oksigen dari paru-paru atau insang ke seluruh tubuh (yaitu jaringan) di mana ia melepaskan oksigen untuk penggunaan sel. Dalam mamalia protein membuat naik sekitar 97% dari sel darah kering's konten merah, dan sekitar 35% dari total kandungan (termasuk air) [ rujukan? ]. Hemoglobin memiliki kapasitas mengikat oksigen antara 1,36 dan 1,37 ml O 2 per gram hemoglobin, yang meningkatkan total kapasitas oksigen darah seventyfold.

Hemoglobin yang terlibat dalam transportasi gas-gas lain: ia membawa beberapa tubuh pernafasan karbon dioksida (sekitar 10% dari total) sebagai carbaminohemoglobin , di mana CO 2 adalah terikat pada protein globin. Molekul ini juga membawa peraturan molekul penting oksida nitrat terikat dengan protein globin tiol kelompok, melepaskannya pada saat yang sama seperti oksigen.

Hemoglobin juga ditemukan di luar sel-sel darah merah dan garis nenek moyang mereka. Sel-sel lain yang mengandung hemoglobin termasuk A9 yang dopaminergik neuron dalam nigra substantia , makrofag , sel-sel alveolar , dan sel-sel mesangial di ginjal. Dalam jaringan, hemoglobin memiliki-oksigen-menjalankan fungsi non sebagai antioksidan dan pengatur. Hemoglobin dan molekul hemoglobin seperti juga ditemukan di banyak invertebrata, jamur, dan tanaman. hemoglobin dapat membawa oksigen, atau mereka mungkin bertindak untuk transportasi dan mengatur spesies lain seperti karbon dioksida, oksida nitrat, hidrogen sulfida, dan sulfida. Varian dari molekul, yang disebut leghemoglobin , digunakan untuk mengais-ngais oksigen, untuk menjaga dari keracunan anaerobik sistem, seperti nitrogen-fixing nodul polongan tanaman.

Sejarah Penelitian

Pelaksanaan protein hemoglobin-oksigen ditemukan oleh Hünefeld tahun 1840. Pada tahun 1851, Otto Funke menerbitkan serangkaian artikel di mana ia menggambarkan kristal hemoglobin tumbuh secara berturut pengenceran sel darah merah dengan pelarut seperti air murni, alkohol atau eter, diikuti oleh memperlambat penguapan pelarut dari larutan protein yang dihasilkan. reversibel oksigenasi's Hemoglobin digambarkan beberapa tahun kemudian oleh Felix Hoppe-Seyler .

Pada tahun 1959 Max Perutz menentukan struktur molekul hemoglobin dengan kristalografi sinar-X . [10] [11] Karya ini mengakibatkan berbagi dengan John Kendrew tahun 1962 Nobel Kimia . Peran hemoglobin dalam darah itu dijelaskan oleh fisiolog Claude Bernard . Hemoglobin namanya berasal dari kata heme dan globin , mencerminkan kenyataan bahwa setiap subunit hemoglobin merupakan protein bundar dengan tertanam heme (atau hem) kelompok. Setiap kelompok heme berisi satu atom besi, yang dapat mengikat satu molekul oksigen melalui ion -induced dipole kekuatan. Yang tipe paling umum hemoglobin dalam mamalia berisi empat subunit tersebut.

Genetika

Hemoglobin terdiri sebagian besar dari protein (yang "globin" rantai), dan protein ini, pada gilirannya, terdiri dari urutan asam amino.. Ini urutan yang linear, dengan cara huruf dalam sebuah kalimat tertulis atau manik-manik pada tali. Dalam semua protein, itu adalah variasi jenis asam amino dalam urutan protein asam amino, yang menentukan kimia protein itu sifat dan fungsi. Hal ini benar hemoglobin, dimana urutan asam amino dapat mempengaruhi fungsi-fungsi penting seperti afinitas protein untuk oksigen.

Ada lebih dari satu gen hemoglobin. Urutan asam amino dari protein globin dalam hemoglobin biasanya berbeda antara spesies, meskipun perbedaan tumbuh dengan jarak evolusi antar spesies. Sebagai contoh, urutan hemoglobin yang paling umum pada manusia dan simpanse hampir identik, berbeda dengan hanya satu asam amino baik di alfa dan rantai globin beta protein. Perbedaan-perbedaan tumbuh lebih besar antara spesies erat terkait

kurang. Bahkan di dalam suatu spesies, berbagai varian hemoglobin selalu ada, walaupun satu urutan biasanya merupakan "paling umum" satu di setiap spesies. Mutasi pada gen untuk hemoglobin protein dalam hasil spesies dalam varian hemoglobin. Banyak bentuk-bentuk mutan dari hemoglobin menyebabkan penyakit no. Beberapa bentuk mutan dari hemoglobin, bagaimanapun, menyebabkan kelompok dari penyakit keturunan diistilahkan sebagai hemoglobinopathies . Yang hemoglobinopati dikenal terbaik adalah penyakit sel sabit , yang merupakan penyakit manusia pertama yang mekanisme dipahami pada tingkat molekuler. A (kebanyakan) terpisah set penyakit yang disebut thalassemia melibatkan rendahnya produksi dan kadang-kadang abnormal hemoglobin normal, melalui masalah dan mutasi pada globin regulasi gen . Semua penyakit ini menghasilkan anemia.

Variasi dalam sekuens asam amino hemoglobin, seperti dengan protein lain, dapat adaptif. Sebagai contoh, studi terbaru menunjukkan varian genetik pada tikus rusa yang membantu menjelaskan bagaimana tikus rusa yang hidup di pegunungan mampu bertahan di udara tipis yang menyertai ketinggian tinggi. Seorang peneliti dari Universitas Nebraska-Lincoln ditemukan mutasi pada empat gen yang berbeda yang dapat menjelaskan perbedaan antara tikus rusa yang hidup di padang rumput dataran rendah versus pegunungan. Setelah memeriksa tikus liar ditangkap dari kedua dataran tinggi dan dataran rendah, ditemukan bahwa: gen dari dua ras yang "hampir identik-kecuali bagi mereka yang mengatur kapasitas pembawa oksigen dari hemoglobin mereka". "Perbedaan genetis dataran tinggi memungkinkan tikus untuk membuat efisien lebih banyak menggunakan oksigen mereka", karena kurang tersedia di ketinggian yang lebih tinggi, seperti di pegunungan. Mammoth hemoglobin fitur mutasi yang memungkinkan untuk pengiriman oksigen pada temperatur yang lebih rendah, sehingga memungkinkan mammoths untuk bermigrasi ke lintang yang lebih tinggi selama Pleistosen .

Sintesis

Hemoglobin (Hb) adalah disintesis dalam serangkaian langkah yang kompleks . Bagian heme disintesis dalam serangkaian langkah-langkah dalam mitokondria dan sitosol dari tanaman sel darah merah, sedangkan globin bagian protein disintesis oleh ribosom di sitosol. Produksi Hb terus dalam sel sepanjang perkembangan awal dari yang proerythroblast ke retikulosit dalam sumsum tulang. Pada titik ini, inti hilang dalam mamalia sel darah merah, tapi tidak dalam burung dan spesies lainnya. Bahkan setelah kehilangan inti pada mamalia, sisa RNA ribosomal memungkinkan sintesis lebih lanjut dari Hb sampai retikulosit kehilangan nya RNA segera setelah memasuki pembuluh darah (ini-sintetis RNA hemoglobin pada kenyataannya memberikan tampilan reticulated retikulosit dan nama).

Struktur

kelompok

Hemoglobin memperlihatkan karakteristik dari kedua dan kuaterner struktur tersier protein. Sebagian besar asam amino dalam bentuk heliks alfa hemoglobin, dihubungkan dengan segmen non-heliks pendek. Hidrogen obligasi menstabilkan heliks bagian dalam protein ini, menyebabkan atraksi dalam molekul, lipat setiap rantai polipeptida menjadi bentuk tertentu. struktur kuartener's Hemoglobin berasal dari empat subunit dalam kira-kira susunan tetrahedral. Pada kebanyakan manusia, hemoglobin molekul tersebut merupakan rakitan dari empat protein globular subunit. Setiap subunit terdiri dari protein rantai erat dengan non-protein heme kelompok. Setiap rantai protein mengatur ke dalam set alpha-helix struktural segmen terhubung bersama dalam globin flip pengaturan, disebut demikian karena pengaturan ini adalah motif lipat yang sama digunakan dalam heme lain / protein globin seperti mioglobin . lipat ini pola berisi saku yang sangat mengikat kelompok heme.

Sebuah kelompok heme terdiri dari ion (Fe) besi (dibebankan atom) yang diselenggarakan di sebuah heterosiklik cincin, dikenal sebagai porfirin . Cincin porfirin ini terdiri dari empat molekul pirol siklis terkait bersama-sama dengan ion besi terikat di pusat. Ion besi, yang merupakan tempat pengikatan oksigen, berkoordinasi dengan empat nitrogen di tengah cincin, yang semuanya bohong dalam satu bidang datar. Setrika terikat kuat terhadap protein globular melalui imidazol cincin dari F8 histidin residu bawah cincin porfirin. Posisi keenam dapat reversibel mengikat oksigen oleh ikatan kovalen koordinat , menyelesaikan kelompok enam ligan oktahedral. Oksigen mengikat dalam sebuah "akhir-on bengkok" geometri di mana satu atom oksigen mengikat Fe dan menjorok lain di sudut. Ketika oksigen tidak terikat, sebuah molekul air terikat sangat lemah mengisi situs, membentuk terdistorsi segi delapan .

Walaupun karbon dioksida dibawa oleh hemoglobin, tidak bersaing dengan oksigen untuk posisi besi-mengikat, tetapi sebenarnya terikat pada rantai protein struktur. Pada mengikat, oksigen sementara dan reversibel mengoksidasi (Fe 2 +) untuk (Fe 3 +), sedangkan oksigen temporal berubah menjadi superoksida , sehingga besi harus ada dalam keadaan oksidasi +2 untuk mengikat oksigen. Jika ion superoksida terkait dengan Fe 3 + adalah terprotonasi besi hemoglobin akan tetap teroksidasi dan tidak mampu untuk mengikat oksigenDalam kasus tersebut, enzim reduktase methemoglobin akan dapat mengaktifkan kembali akhirnya methemoglobin dengan mengurangi pusat besi.

Pada manusia dewasa, hemoglobin jenis yang paling umum adalah tetramer (yang berisi 4 subunit protein) disebut hemoglobin A, terdiri dari dua α dan dua subunit β non-kovalen

terikat, masing-masing terbuat dari 141 dan 146 residu asam amino, masing-masing. Ini dinotasikan sebagai α 2 β 2. Sub-unit secara struktural sama dan tentang ukuran yang sama. Tiap subunit memiliki berat molekul sekitar 17.000 dalton , dengan total berat molekul dari tetramer dari sekitar 68.000 dalton (64.458 g / mol). Dengan demikian, 1 g / dL = 0,01551 mmol / L. Hemoglobin adalah yang paling intensif dipelajari dari molekul hemoglobin.

Pada bayi manusia, molekul hemoglobin terdiri dari 2 rantai α dan 2 rantai gamma. Rantai gamma secara bertahap digantikan oleh rantai β sebagai bayi tumbuh. Keempat rantai polipeptida terikat satu sama lain oleh jembatan garam , ikatan hidrogen , dan interaksi hidrofobik . Ada dua macam kontak antara rantai α dan β: α 1 β 1 dan α 1 β 2.

Secara umum, hemoglobin bisa jenuh dengan molekul oksigen (oksihemoglobin), atau desaturated dengan molekul oksigen (deoxyhemoglobin). oksihemoglobin terbentuk selama respirasi fisiologis ketika oksigen mengikat komponen heme dari hemoglobin protein dalam sel darah merah. Proses ini terjadi pada kapiler paru berdekatan dengan alveoli paru-paru. oksigen kemudian berjalan melalui aliran darah yang akan diturunkan di sel di mana ia digunakan dalam aerobik glikolisis dan dalam produksi ATP melalui proses fosforilasi oksidatif . Ini tidak, bagaimanapun, membantu untuk menetralkan penurunan pH darah. Ventilasi , atau bernapas, bisa membalikkan kondisi dengan penghilangan karbon dioksida , sehingga menyebabkan pergeseran di pH.

Deoxyhemoglobin adalah bentuk hemoglobin tanpa oksigen terikat. Para Spektrum serapan dari oksihemoglobin dan deoxyhemoglobin berbeda. oksihemoglobin memiliki penyerapan rendah secara signifikan dari 660 nm panjang gelombang dari deoxyhemoglobin, sedangkan pada 940 nm penyerapan sedikit lebih tinggi. Akun ini untuk warna merah hemoglobin dan warna biru deoxyhemoglobin's. Perbedaan ini digunakan untuk mengukur jumlah oksigen dalam darah di pasien dengan suatu instrumen yang disebut oksimeter pulsa .

Oksidasi Sekumpulan Besi Di Oksihemoglobin

Hemoglobin oksidasi's sekumpulan oksigen Menetapkan sulit karena oksihemoglobin (Hb-O2), dengan pengukuran eksperimental, adalah diamagnetic (tidak ada elektron tidak berpasangan bersih), namun energi elektron konfigurasi-rendah di kedua oksigen dan besi adalah paramagnetik (yang menunjukkan setidaknya satu elektron tidak berpasangan dalam kompleks). Bentuk terendah-energi oksigen, dan bentuk-bentuk energi terendah dari sekumpulan-sekumpulan yang relevan oksidasi besi, adalah:

Triplet oksigen , energi terendah spesies oksigen molekul, memiliki dua elektron tidak berpasangan dalam orbital molekul π * antibonding.

Besi (II) cenderung untuk tetap eksis dalam spin-konfigurasi tinggi dimana elektron tidak berpasangan ada di E g orbital antibonding.

Besi (III) memiliki jumlah elektron ganjil, dan dengan demikian harus memiliki satu atau lebih elektron tidak berpasangan, dalam keadaan energi.

Semua struktur ini paramagnetik (memiliki elektron tidak berpasangan), tidak diamagnetic. Dengan demikian, distribusi non-intuitif (misalnya, sebuah energi yang lebih tinggi untuk setidaknya satu spesies) elektron pada kombinasi dari besi dan oksigen harus ada, untuk menjelaskan diamagnetisme diamati dan tidak ada elektron tidak berpasangan. Tiga kemungkinan logis untuk menghasilkan diamagnetic (tidak ada spin bersih) Hb-O2 adalah:

1. Spin rendah Fe 2 + mengikat singlet oksigen . Kedua zat besi rendah spin dan oksigen singlet yang diamagnetic. Namun, bentuk singlet oksigen adalah bentuk energi yang lebih tinggi-molekul.

2. Spin rendah Fe 3 + mengikat -. O 2 (yang superoksida ion) dan elektron tidak berpasangan pasangan dua antiferromagnetically, memberikan terbentuk bersifat diamagnetik.

3. Spin rendah Fe 4 + mengikat peroksida, O 2 2 -. Both are diamagnetic. Keduanya

diamagnetic.

Langsung eksperimental data:

Menunjukkan besi memiliki keadaan oksidasi sekitar 3,2 Frekuensi inframerah peregangan dari ikatan OO menunjukkan panjang ikatan pas

dengan superoksida (urutan ikatan sekitar 1,6, dengan superoksida menjadi 1,5).

Dengan demikian, oksidasi formal sekumpulan terdekat besi di Hb-O2 adalah sekumpulan +3, dengan oksigen di sekumpulan -1 (sebagai superoksida O 2). The diamagnetisme dalam konfigurasi ini muncul dari elektron tidak berpasangan tunggal pada superoksida menyelaraskan antiferromagnetically dari elektron tidak berpasangan tunggal pada besi, untuk tidak memberikan spin bersih untuk seluruh konfigurasi, sesuai dengan oksihemoglobin diamagnetic dari percobaan.

Pilihan kedua dari tiga kemungkinan logis di atas untuk oksihemoglobin diamagnetic ditemukan benar dengan percobaan, tidak mengherankan: singlet oksigen (kemungkinan # 1) dan pemisahan besar biaya (kemungkinan # 3) keduanya tidak baik energi tinggi sekumpulan. pergeseran Besi untuk keadaan oksidasi yang lebih tinggi dalam menurunkan Hb-O2 ukuran atom, dan memungkinkan ke dalam pesawat dari cincin porfirin, menarik terhadap residu histidin yang terkoordinasi dan memulai perubahan alosterik terlihat pada globulin.

Awal dalil oleh ahli kimia bio-anorganik mengklaim bahwa kemungkinan # 1 (atas) adalah benar dan besi yang harus ada di sekumpulan oksidasi II. Ini tampaknya sangat mungkin karena sekumpulan besi oksidasi III sebagai methemoglobin , bila tidak disertai oleh superoksida -. O 2 untuk "menahan" elektron oksidasi, dikenal untuk memberikan hemoglobin tidak mampu mengikat triplet normal O 2 seperti itu terjadi di udara. Hal demikian diasumsikan bahwa besi tetap sebagai Fe (II) saat gas oksigen terikat di paru-paru. Kimia besi dalam model klasik sebelumnya elegan, tetapi kehadiran dibutuhkan oksigen singlet tinggi energi yang dibutuhkan diamagnetic tidak pernah dijelaskan. Itu klasik berpendapat bahwa pengikatan molekul oksigen ditempatkan-spin besi tinggi (II) dalam bidang oktahedral dari medan-ligan kuat; perubahan di lapangan akan meningkatkan bidang energi membelah kristal , menyebabkan's elektron besi untuk memasangkan ke rendah spin konfigurasi, yang akan diamagnetic di Fe (II). Pasangan ini terpaksa spin rendah memang diperkirakan terjadi pada besi ketika oksigen mengikat, tetapi tidak cukup untuk menjelaskan perubahan dalam hal ukuran besi. Ekstraksi elektron tambahan dari besi dengan oksigen yang diperlukan untuk menjelaskan ukuran baik besi lebih kecil dan mengamati peningkatan bilangan oksidasi, dan ikatan oksigen lemah.

Perlu dicatat bahwa penugasan biloks keseluruhan nomor formalisme, sebagai ikatan kovalen tidak diharuskan untuk memiliki perintah ikatan yang sempurna yang melibatkan transfer elektron-keseluruhan. Jadi, semua tiga model untuk paramagnetik Hb-O2 dapat berkontribusi untuk beberapa derajat kecil (dengan resonansi) dengan konfigurasi elektronik sebenarnya

Hb-O2. Namun, model besi dalam Hb-O2 menjadi Fe (III) lebih benar dari ide klasik yang tetap Fe (II).

Binding Untuk Ligan Lain Selain Oksigen

Selain oksigen ligan , yang mengikat hemoglobin dalam koperasi dengan cara, ligan hemoglobin juga termasuk inhibitor kompetitif seperti karbon monoksida (CO) dan alosterik ligan seperti karbon dioksida (CO 2) dan oksida nitrat . Karbon dioksida terikat kepada kelompok-kelompok amino dari protein globin sebagai carbaminohemoglobin , dan diperkirakan untuk memperhitungkan sekitar 10% karbon dioksida transportasi pada mamalia. Nitrat oksida terikat kepada kelompok tiol spesifik dalam protein globin untuk membentuk S-nitrosothiol yang terdisosiasi menjadi oksida nitrix bebas dan tiol lagi, sebagai hemoglobin melepaskan oksigen dari situs heme-nya. Ini transportasi oksida nitrat ke jaringan perifer sehingga membantu mengatur menggunakan oksigen pada jaringan, dengan melepaskan oksida nitrat vasodilatory untuk jaringan di mana kadar oksigen rendah.

Koperasi

Sebuah model visual skematik proses mengikat oksigen, menampilkan semua empat monomer dan hemes , dan rantai protein hanya sebagai gulungan diagramatik, untuk memudahkan visualisasi ke dalam molekul. Oksigen tidak ditampilkan dalam model ini, tapi, untuk masing-masing besi atom, itu mengikat besi (bola merah) di flat heme . Sebagai contoh, di kiri atas dari empat hemes ditampilkan, mengikat oksigen di bagian kiri dari atom besi ditunjukkan di sebelah kiri atas diagram. Hal ini menyebabkan atom besi bergerak mundur ke heme yang memegang itu (besi bergerak naik karena mengikat oksigen, dalam ilustrasi ini), sambil menarik histidin residu (dimodelkan sebagai pentagon merah di sebelah kanan dari besi itu) lebih dekat, karena tidak.. Hal ini, pada gilirannya, menarik pada rantai protein memegang histidin .

Pandangan lain tentang bagaimana mengikat dan pelepasan ligan menyebabkan perubahan (struktural) konformasi dalam hemoglobin. Hanya satu dari empat kelompok heme yang ditampilkan, namun lebih dari awan elektron dari rantai protein termasuk dalam diagram ini, dibandingkan dengan di atas. Pengikatan dan pelepasan oksigen (ditampilkan sekarang di hijau) menggambarkan perbedaan struktural antara oxy deoxyhemoglobin-dan masing-masing., yang ditarik oleh gerakan atom besi, yang ditampilkan di sini dengan warna kuning.

Ketika oksigen mengikat ke kompleks besi, hal itu menyebabkan atom besi untuk bergerak kembali ke tengah pesawat dari cincin porfirin (lihat bergerak diagram). Pada saat yang sama, sisi rantai-imidazol dari interaksi residu histidin di kutub lainnya dari besi ditarik menuju cincin porfirin. Interaksi ini memaksa pesawat cincin menyamping ke arah luar tetramer, dan juga menyebabkan kejang di helix protein mengandung histidin ketika bergerak lebih dekat ke atom besi.. strain ini ditransmisikan ke tiga monomer yang tersisa di tetramer, di mana ia menginduksi perubahan konformasi yang sama di situs heme lain seperti yang mengikat oksigen ke situs-situs ini menjadi lebih mudah.

Dalam bentuk tetrameric hemoglobin dewasa normal, pengikatan oksigen, dengan demikian, sebuah koperasi proses. Afinitas hemoglobin untuk mengikat oksigen meningkat saturasi oksigen molekul, dengan oksigen pertama terikat mempengaruhi bentuk dari situs mengikat untuk oksigen berikutnya, dengan cara yang baik untuk mengikat. Ini positif koperasi mengikat dicapai melalui sterik perubahan konformasi dari kompleks protein hemoglobin seperti dibahas di atas, yakni, ketika salah satu protein subunit dalam hemoglobin menjadi oksigen, atau perubahan struktural konformasi di seluruh kompleks dimulai, menyebabkan subunit lain untuk memperoleh peningkatan afinitas untuk oksigen. Sebagai konsekuensinya, kurva mengikat oksigen dari hemoglobin sigmoidal , atau S-berbentuk, yang bertentangan dengan normal hiperbolik kurva yang terkait dengan mengikat noncooperative.

Mekanisme dinamis dari kooperatititas dalam hemoglobin dan kaitannya dengan frekuensi resonansi rendah telah dibahas.

Kompetitif

Teman-oksigen-mengikat kapasitas Hemoglobin menurun di hadapan karbon monoksida karena kedua gas bersaing untuk situs mengikat yang sama pada hemoglobin, pengikatan karbon monoksida lebih mudah terjadi dalam tempat oksigen. Pengikatan oksigen dipengaruhi oleh molekul seperti karbon monoksida (CO) (misalnya, dari merokok tembakau , knalpot mobil, dan pembakaran tidak lengkap dalam tungku).. CO bersaing dengan oksigen di situs mengikat heme. afinitas mengikat hemoglobin untuk CO adalah 200 kali lebih besar daripada afinitas untuk oksigen, [33] yang berarti bahwa sejumlah kecil CO secara dramatis mengurangi kemampuan hemoglobin untuk mengangkut oksigen. Ketika hemoglobin menggabungkan dengan CO, membentuk senyawa yang sangat terang merah yang disebut carboxyhemoglobin , yang dapat menyebabkan kulit korban keracunan CO untuk muncul merah muda dalam kematian, bukan putih atau biru. Ketika udara terinspirasi mengandung kadar CO serendah 0,02%, sakit kepala dan mual terjadi, jika konsentrasi CO meningkat menjadi 0,1%, tidak sadar akan mengikuti. Pada perokok berat, sampai dengan 20% dari situs oksigen-aktif dapat diblokir oleh CO

Dalam cara yang sama, hemoglobin juga memiliki afinitas pengikatan kompetitif untuk sianida (CN -), belerang monoksida (SO), nitrogen dioksida (NO 2), dan sulfida (S 2 -), termasuk hidrogen sulfida (H 2 S). Semua mengikat zat besi ke dalam heme tanpa mengubah bilangan

oksidasinya, tetapi mereka tetap menghambat oksigen-mengikat, menyebabkan toksisitas kuburan. Atom besi dalam kelompok heme awalnya harus dalam besi (Fe 2 +) oksidasi sekumpulan untuk mendukung oksigen dan 'gas mengikat dan transportasi lainnya (untuk sementara beralih ke besi selama oksigen terikat waktu, seperti yang dijelaskan di atas). Awal proses oksidasi terhadap besi (Fe 3 +) sekumpulan tanpa oksigen mengubah hemoglobin menjadi "globin i ujung" atau methemoglobin (diucapkan "MET-hemoglobin"), yang mengikat oksigen tidak bisa. Hemoglobin dalam sel darah merah normal dilindungi oleh sistem pengurangan untuk menjaga hal ini terjadi. Nitrogen dioksida dan nitrous oxide mampu mengkonversi sebagian kecil dari hemoglobin untuk methemoglobin, namun ini biasanya tidak penting medis (nitrogen dioksida beracun oleh mekanisme lain, dan oksida nitrat secara rutin digunakan dalam anestesi bedah pada kebanyakan orang tanpa methemoglobin semestinya penumpukan).

Alosterik

Karbon oksida menempati di situs pengikatan berbeda pada hemoglobin. Karbon dioksida lebih mudah larut dalam darah terdeoksigenasi, memfasilitasi penghapusan dari tubuh setelah oksigen telah dirilis ke jaringan mengalami metabolisme. Afinitas ini peningkatan karbon dioksida oleh darah vena yang dikenal sebagai efek Haldane . Melalui enzim anhydrase karbonat , karbon dioksida bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat , yang terurai menjadi bikarbonat dan proton :

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 → HCO 3 - + H + CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 → HCO 3 - + H +

Bentuk sigmoidal disosiasi oksigen-kurva hasil's hemoglobin dari koperasi mengikat oksigen dengan hemoglobin.

Oleh karena itu darah dengan kadar karbon dioksida tinggi juga lebih rendah pada pH (lebih asam ). Hemoglobin proton dapat mengikat dan karbon dioksida, yang menyebabkan perubahan konformasi dalam protein dan memfasilitasi pelepasan oksigen. Proton mengikat di berbagai tempat pada protein, sementara karbon dioksida mengikat di-amino kelompok α. [34] mengikat Karbon dioksida pada hemoglobin dan bentuk carbaminohemoglobin . Hal ini penurunan's afinitas hemoglobin terhadap oksigen oleh pengikatan karbon dioksida dan asam dikenal sebagai efek Bohr (menggeser kurva-saturasi O2 ke kanan). Sebaliknya, ketika tingkat karbon dioksida pada penurunan darah (yaitu, dalam kapiler paru-paru), karbon dioksida dan proton dilepaskan dari hemoglobin, meningkatkan afinitas oksigen protein.

Hal ini diperlukan untuk hemoglobin untuk melepaskan oksigen yang mengikat, jika tidak, tidak ada gunanya mengikat itu. Kurva sigmoidal hemoglobin membuatnya efisien dalam mengikat (mengambil O 2 dalam paru-paru), dan efisien dalam bongkar (bongkar O 2 dalam jaringan). [36]

Pada orang menyesuaikan diri ke tempat yang tinggi, konsentrasi 2,3-Bisphosphoglycerate (2,3-BPG) di dalam darah meningkat, yang memungkinkan orang-orang untuk memberikan jumlah yang lebih besar oksigen ke jaringan-jaringan di bawah kondisi yang lebih rendah tekanan oksigen . Fenomena ini, di mana molekul Y mempengaruhi pengikatan molekul X untuk transportasi Z molekul, disebut heterotropic alosterik efek.

Sebuah varian hemoglobin, disebut hemoglobin janin (HbF, α 2 γ 2), ditemukan dalam pengembangan janin , dan mengikat oksigen dengan afinitas lebih besar dari hemoglobin dewasa. Ini berarti bahwa kurva oksigen mengikat hemoglobin janin adalah kiri-bergeser (yakni, persentase yang lebih tinggi hemoglobin memiliki oksigen terikat untuk itu pada tegangan oksigen rendah), dibandingkan dengan hemoglobin dewasa. Akibatnya, darah janin di plasenta mampu mengambil oksigen dari darah ibu.

Hemoglobin juga membawa oksida nitrat di bagian molekul globin. Hal ini meningkatkan pengiriman oksigen di pinggiran dan berkontribusi terhadap kontrol respirasi. NO mengikat reversibel ke residu sistein tertentu dalam globin; mengikat tergantung pada keadaan (R atau T) dari hemoglobin. Hemoglobin S-nitrosylated menghasilkan pengaruh kegiatan berbagai NO-terkait seperti pengendalian resistensi pembuluh darah, tekanan darah dan respirasi. NO tidak dirilis di sitoplasma eritrosit tetapi diangkut oleh sebuah penukar anion yang disebut AE1 keluar dari mereka.

Sebuah studi dilakukan untuk mengetahui pengaruh bentuk hemoglobin (Hb) pada partisi dihirup senyawa organik yang mudah menguap (VOC) ke dalam darah [manusia dan hewan. Benzene adalah VOC prototypic yang digunakan dalam penyelidikan untuk penelitian ini karena sifat serupa itu saham dengan VOC lainnya. Secara khusus, penelitian ini menganalisis pengaruh kelarutan air Hb pada (PC) koefisien partisi dari VOC dibandingkan dengan pengaruh dari "spesies" atau bentuk Hb. Perbedaan bentuk darah yang digunakan meliputi: hemoglobin manusia (HbA), tikus Hb, dan hemoglobin sel sabit (HbS). Tikus Hb berisi air sedikit dan dalam bentuk quasi-kristal, ditemukan di dalam sel darah merah (RBC), yang berarti mereka lebih hidrofobik dari Hb manusia, yang larut dalam air. Sel sabit hemoglobin (HbS) adalah larut dalam air, namun bisa menjadi tidak larut air, membentuk polimer hidrofobik, ketika terdeoksigenasi. Sekumpulan temuan bahwa PC benzena untuk tikus Hb jauh lebih tinggi dari manusia itu untuk Hb, namun, tes yang mengukur PC bentuk oksigen dan terdeoksigenasi dari HbA dan HbS tidak berbeda, menunjukkan bahwa afinitas benzena tidak terpengaruh oleh kelarutan air Hb.

Jenis Pada Manusia

varian Hemoglobin adalah bagian dari normal embrio dan janin pengembangan, tetapi bisa juga patologis bentuk mutan dari hemoglobin dalam populasi , yang disebabkan oleh variasi dalam genetika. Beberapa dikenal hemoglobin varian-baik seperti anemia sel sabit bertanggung jawab untuk penyakit, dan dianggap hemoglobinopathies . varian lain menyebabkan tidak terdeteksi patologi , dan karena itu dianggap-varian non patologis.

Dalam embrio :

Gower 1 (ζ 2 ε 2 ) Gower 2 (α 2 ε 2 ) ( PDB 1A9W )) Hemoglobin Portland (ζ 2 γ 2 )

Pada janin :

Hemoglobin F (α 2 γ 2) ( PDB 1FDH )

Pada orang dewasa:

Hemoglobin A (α 2 β 2) ( PDB 1BZ0 ) - Yang paling umum dengan jumlah normal lebih dari 95%

Hemoglobin A 2 (α 2 δ 2) - δ sintesis rantai dimulai akhir pada trimester ketiga dan pada orang dewasa, ia memiliki kisaran normal 1,5-3,5%

Hemoglobin F (α 2 γ 2) - Dalam Hemoglobin F dewasa terbatas pada populasi terbatas sel darah merah yang disebut F-sel. However, Namun, tingkat F Hb dapat meningkat pada orang dengan penyakit sel sabit dan beta-thalassemia .

Varian bentuk yang menyebabkan penyakit:

Hemoglobin H (β 4) - Suatu bentuk varian dari hemoglobin, dibentuk oleh tetramer rantai β, yang mungkin ada dalam varian α thalassemia .

Hemoglobin Barts (γ 4) - Suatu bentuk varian dari hemoglobin, dibentuk oleh tetramer rantai γ, yang mungkin ada dalam varian α thalassemia .

. Hemoglobin S (α 2 β S 2) - Suatu bentuk varian hemoglobin yang ditemukan pada orang dengan penyakit sel sabit . Ada variasi dalam gen β-rantai, menyebabkan perubahan pada properti hemoglobin, yang menghasilkan sickling sel darah merah.

Hemoglobin C (α 2 β C 2) - varian lain karena adanya variasi dalam gen rantai β. This variant causes a mild chronic hemolytic anemia . Varian ini menyebabkan ringan kronis anemia hemolitik .

Hemoglobin E (α 2 β E 2) - varian lain karena adanya variasi dalam gen rantai β. Varian ini menyebabkan ringan kronis anemia hemolitik .

Hemoglobin SEBAGAI - Suatu bentuk heterozigot menyebabkan sifat sel sabit dengan satu gen orang dewasa dan satu penyakit sel sabit gen

Penyakit hemoglobin SC - Bentuk lain heterozigot dengan satu gen sabit dan pengkodean lainnya Hemoglobin C .

Degradasi Pada Hewan Vertebrata

Ketika sel darah merah mencapai akhir hidup mereka akibat penuaan atau cacat, mereka dipecah, molekul hemoglobin rusak dan besi mendapatkan daur ulang. Ketika cincin porfirin ini dipecah, potongan-potongan biasanya dikeluarkan dalam empedu oleh hati . Proses ini juga menghasilkan satu molekul karbon monoksida untuk setiap molekul heme terdegradasi. Ini adalah salah satu sumber alami beberapa produksi karbon monoksida dalam tubuh manusia, dan bertanggung jawab untuk tingkat darah normal karbon monoksida bahkan pada orang menghirup udara murni. Peningkatan kadar kimia ini yang terdeteksi dalam darah jika sel-sel merah yang sedang menghancurkan lebih cepat dari biasanya. Protein tidak benar

terdegradasi hemoglobin atau hemoglobin yang telah dilepaskan dari sel-sel darah terlalu cepat dapat menyumbat pembuluh darah kecil, terutama pembuluh darah halus penyaringan dari ginjal , menyebabkan kerusakan ginjal.

Peran dalam penyakit

Dalam hemoglobin sel asam sabit (HbS) glutamat pada posisi 6 (dalam rantai beta) bermutasi untuk valin. Perubahan ini memungkinkan bentuk terdeoksigenasi hemoglobin untuk menempel satu sama lain. Kekurangan hemoglobin dapat disebabkan baik oleh penurunan jumlah molekul hemoglobin, seperti pada anemia , atau dengan penurunan kemampuan masing-masing molekul untuk mengikat oksigen pada tekanan parsial oksigen yang sama. Hemoglobinopathies (cacat genetik yang mengakibatkan struktur abnormal dari molekul hemoglobin) dapat menyebabkan keduanya. Dalam hal apapun, kekurangan hemoglobin berkurang oksigen-daya dukung darah . kekurangan Hemoglobin adalah, pada umumnya, benar-benar dibedakan dari hipoksemia , yang didefinisikan sebagai penurunan tekanan parsial oksigen dalam darah, meskipun keduanya penyebab hipoksia (kekurangan pasokan oksigen ke jaringan).

Penyebab umum lainnya hemoglobin rendah termasuk kehilangan darah, kekurangan gizi, masalah sumsum tulang, kemoterapi, gagal ginjal, atau hemoglobin abnormal (seperti penyakit sel sabit). kadar hemoglobin yang tinggi dapat disebabkan oleh paparan terhadap ketinggian tinggi, merokok, dehidrasi, atau tumor.

Kemampuan masing-masing molekul hemoglobin untuk membawa oksigen biasanya dimodifikasi dengan pH darah diubah atau CO 2 , menyebabkan diubah -hemoglobin kurva disosiasi oksigen . Namun, juga bisa patologis diubah dalam, misalnya, keracunan karbon monoksida .

Penurunan hemoglobin, dengan atau tanpa penurunan absolut dari sel darah merah, menyebabkan gejala anemia . Anemia memiliki penyebab yang berbeda, meskipun defisiensi besi dan resultan yang anemia defisiensi besi merupakan penyebab paling umum di dunia Barat. Seperti tidak adanya besi menurun sintesis heme, sel-sel darah merah pada anemia defisiensi besi hipokrom (kurang pigmen hemoglobin merah) dan mikrositik (lebih kecil dari biasanya). \Dalam hemolisis (kerusakan dipercepat sel darah merah), terkait sakit kuning disebabkan oleh metabolit bilirubin hemoglobin, dan hemoglobin beredar dapat menyebabkan gagal ginjal .

Beberapa mutasi pada rantai globin berkaitan dengan hemoglobinopathies , seperti -penyakit sel sabit dan talasemia . . mutasi lainnya, seperti yang dijelaskan pada awal artikel, yang jinak dan yang disebut hanya sebagai varian hemoglobin . Ada sekelompok kelainan genetik, yang dikenal sebagai porphyrias yang ditandai dengan kesalahan pada jalur metabolisme sintesis heme. Raja George III dari Inggris mungkin adalah penderita porfiria yang paling terkenal.

Untuk sebagian kecil, hemoglobin A perlahan menggabungkan dengan glukosa pada terminal valin (suatu asam amino alfa) dari setiap rantai β. Sebagai konsentrasi glukosa dalam darah meningkat, persentase Hb A yang berubah menjadi Hb A 1c meningkat. Pada penderita diabetes glukosa yang biasanya berlangsung tinggi, persen Hb A 1c juga berjalan tinggi. Karena tingkat yang lambat Hb Kombinasi dengan glukosa, Hb A 1c persentase merupakan perwakilan dari kadar glukosa dalam darah rata-rata selama waktu yang lebih lama (setengah-hidup sel darah merah, yang biasanya 50-55 hari).

hemoglobin glikosilasi adalah bentuk hemoglobin yang terikat glukosa. Glukosa tetap melekat pada hemoglobin untuk kehidupan sel-sel darah merah, yang sekitar 120 hari. Tingkat hemoglobin glikosilasi diuji untuk memantau kontrol jangka panjang dari penyakit kronis dari diabetes mellitus tipe 2 (DMT2). Miskin kontrol hasil DMT2 tingkat tinggi glikosilasi hemoglobin dalam sel darah merah. Kisaran referensi normal kira-kira 4-5,9%. Meskipun sulit diperoleh, nilai kurang dari 7% direkomendasikan untuk orang dengan DMT2. Tingkat lebih besar dari 9% yang berhubungan dengan kontrol yang buruk dari hemoglobin glikosilasi, dan tingkat lebih besar dari 12% yang berhubungan dengan kontrol yang sangat miskin. Penderita diabetes yang menjaga tingkat hemoglobin glikosilasi mereka mendekati 7% memiliki lebih banyak kesempatan untuk menghindari komplikasi yang kadang-kadang dapat menyertai diabetes (daripada mereka yang kadarnya 8% atau lebih tinggi).

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh dua macam program pelatihan (gabungan ketahanan aerobik dan eksentrik program latihan dan latihan aerobik saja) di tingkat hemoglobin glikosilasi individu dengan DMT2:

Kontrol glukosa secara keseluruhan dalam penelitian ini diukur sebagai hemoglobin glikosilasi (HbA atau A). Pengaruh menggabungkan latihan resistensi dengan latihan aerobik meningkatkan kontrol glukosa lebih dari sekadar aerobik saja. Efek rata-rata program pelatihan termasuk pengurangan hemoglobin glikosilasi sebesar 0,8%, yang merupakan hasil yang serupa dengan yang jangka panjang dan obat diet atau terapi insulin (yang mengakibatkan pengurangan 0,6-0,8%).

Peningkatan kadar hemoglobin berhubungan dengan peningkatan jumlah atau ukuran sel darah merah, disebut polisitemia. elevasi ini mungkin disebabkan oleh penyakit jantung bawaan , pulmonale cor , fibrosis paru , terlalu banyak erythropoietin , atau polisitemia vera . Ketinggian di tingkat hemoglobin ditemukan di salah satu studi dari praktek yoga dari Yoga Nidra (yoga tidur) selama setengah jam setiap hari.

Diagnostik Menggunakan

Pengukuran konsentrasi Hemoglobin adalah salah satu yang paling umum dilakukan tes darah , biasanya sebagai bagian dari hitung darah lengkap . Sebagai contoh itu biasanya diuji sebelum atau sesudah donor darah . Hasil yang dilaporkan dalam g / L , g / dL atau mol / L. 1 g / dL setara dengan 0,6206 mmol / L [52] . tingkat normal:

Pria: 13,8-18,2 g / dL (138-182 g / L, atau 8,56-11,3 mmol / L) Perempuan: 12,1-15,1 g / dL (121-151 g / L, atau 7,51-9,37 mmol / L) Anak-anak: 11 sampai 16 g / dL (111-160 g / L, atau 6,83-9,93 mmol / L) Wanita hamil: 11 sampai 12 g / dL (110 hingga 120 g / L, atau 6,83-7,45 mmol / L)

nilai normal hemoglobin dalam trimester 1 dan 3 ibu hamil harus minimal 11 g / dL dan sedikitnya 10,5 g / dl selama trimester 2.

Anemi diklasifikasikan berdasarkan ukuran sel darah merah, sel-sel yang mengandung hemoglobin dalam vertebrata.. anemia ini disebut "mikrositik" jika sel darah merah yang kecil, "makrositik" jika mereka yang besar, dan "normositik" sebaliknya. Hematokrit , proporsi volume darah ditempati oleh sel darah merah, biasanya sekitar tiga kali tingkat hemoglobin. Misalnya, jika hemoglobin diukur pada 17, yang membandingkan dengan hematokrit 51.

Jangka panjang kontrol gula darah konsentrasi dapat diukur dengan konsentrasi Hb A 1c.. Mengukur secara langsung akan memerlukan banyak sampel karena kadar gula darah sangat bervariasi sepanjang hari. Hb A 1c adalah produk dari reaksi ireversibel A hemoglobin dengan glukosa Seorang yang lebih tinggi glukosa konsentrasi hasil di lebih Hb A 1c. Karena reaksi lambat, Hb A 1c merupakan proporsi kadar glukosa dalam darah rata-rata selama paruh sel darah merah, biasanya 50-55 hari.. Sebuah Hb Sebagian 1c sebesar 6,0% atau kurang menunjukkan kontrol glukosa jangka panjang yang baik, sedangkan nilai di atas 7.0% yang tinggi. Tes ini sangat berguna bagi penderita diabetes.

fungsional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) mesin menggunakan sinyal dari deoxyhemoglobin, yang sensitif terhadap medan magnet karena paramagnetik.

Analoginya Dalam Organisme Non-Vertebrata

Berbagai transportasi oksigen-dan-mengikat protein yang ada pada organisme di seluruh kerajaan hewan dan tumbuhan. Organisme termasuk bakteri , protozoa , dan jamur semua memiliki-seperti protein hemoglobin dan diperkirakan peran yang dikenal meliputi pengikatan reversibel dari gas ligan . Karena banyak dari protein ini mengandung globins dan heme bagian (besi dalam mendukung porfirin datar), mereka sering disebut hemoglobin, bahkan jika keseluruhan struktur tersier mereka sangat berbeda dari hemoglobin vertebrata. Secara khusus, perbedaan dari "mioglobin" dan hemoglobin pada hewan yang lebih rendah sering tidak mungkin, karena beberapa organisme ini tidak mengandung otot . Atau, mereka mungkin memiliki dikenali terpisah sistem peredaran tetapi tidak satu yang berhubungan dengan transportasi oksigen (misalnya, banyak serangga dan lainnya Arthropoda ). Dalam semua ini heme, kelompok / globin mengandung molekul (yang globin bahkan monomer) yang berhubungan dengan gas-mengikat yang disebut sebagai oxyhemoglobins. Selain berurusan dengan transportasi dan penginderaan oksigen, mereka juga dapat berurusan dengan NO, CO 2, senyawa sulfida, dan bahkan O 2 pemulungan di lingkungan yang harus anaerobik. Mereka bahkan mungkin menangani detoksifikasi bahan diklorinasi dengan cara analog dengan heme yang mengandung enzim P450 dan peroksidase.

Tabung cacing raksasa Riftia pachyptila menunjukkan bulu merah mengandung hemoglobin

Hemoglobin terjadi di semua kerajaan organisme, tapi tidak dalam semua organisme. Primitive species such as bacteria, protozoa, algae , and plants often have single-globin hemoglobins. spesies primitif seperti bakteri, protozoa, alga , dan tanaman sering memiliki-globin hemoglobin tunggal.. Banyak nematoda cacing, moluska , dan krustasea mengandung multisubunit molekul sangat besar, jauh lebih besar daripada yang ada di vertebrata. Secara khusus, hemoglobin chimeric ditemukan pada jamur dan raksasa annelida mungkin berisi baik globin dan jenis-jenis protein.

Salah satu kejadian yang paling mencolok dan menggunakan hemoglobin dalam organisme dalam cacing tabung raksasa (Riftia pachyptila, juga disebut Vestimentifera), yang dapat mencapai panjang 2,4 meter dan populasikan laut ventilasi vulkanik . cacing ini mengandung populasi bakteri yang merupakan organisme setengah berat. Bakteri bereaksi dengan H 2 S dari lubang dan O 2 dari air untuk menghasilkan energi untuk membuat makanan dari H 2 O dan CO 2. Akhir cacing dengan struktur seperti kipas merah-mendalam ("plume"), yang meluas ke dalam air dan menyerap H 2 S dan O 2 untuk bakteri, dan CO 2 untuk digunakan sebagai bahan baku sintetis yang mirip dengan tanaman fotosintesis. Struktur yang terang-merah karena hemoglobin mengandung beberapa mereka yang luar biasa kompleks yang memiliki sampai 144 rantai globin, masing-masing termasuk struktur heme terkait. Hemoglobin ini yang luar biasa untuk dapat membawa oksigen di hadapan sulfida, dan bahkan untuk membawa sulfida, tanpa benar-benar "keracunan" atau dihambat oleh sebagai hemoglobin pada sebagian besar spesies lainnya.

Protein Yang Mengikat Oksigen-Lain

Mioglobin : Ditemukan di jaringan otot vertebrata, termasuk manusia, memberikan jaringan otot atau abu-abu gelap warna merah yang berbeda. Hal ini sangat mirip dengan hemoglobin dalam struktur dan urutan, tetapi tidak tetramer sebuah, melainkan, itu adalah monomer yang tidak memiliki koperasi mengikat. Hal ini digunakan untuk menyimpan oksigen daripada transportasi itu.

Hemocyanin : Yang kedua yang paling umum mengangkut oksigen-protein yang ditemukan di alam, ditemukan dalam darah banyak arthropoda dan moluska . Menggunakan kelompok prostetik tembaga bukan kelompok heme besi dan berwarna biru ketika oksigen.

Hemerythrin Beberapa invertebrata laut dan beberapa spesies dari annelida menggunakan-heme protein yang mengandung besi untuk membawa oksigen dalam darah mereka. Muncul pink / violet ketika oksigen, jelas bila tidak.

Chlorocruorin : Ditemukan di annelida banyak, sangat mirip dengan erythrocruorin, tetapi kelompok heme secara signifikan berbeda dalam struktur. Muncul hijau ketika terdeoksigenasi dan merah saat oksigen.

Vanabins : Juga dikenal sebagai vanadium chromagens, mereka ditemukan di dalam darah menyemprotkan laut . Ada pernah diduga menggunakan vanadium logam langka sebagai kelompok prostetik mengikat oksigen. Namun, meskipun mereka berisi vandadium dengan preferensi, mereka rupanya mengikat oksigen sedikit, dan dengan demikian memiliki beberapa fungsi lain, yang belum dijelaskan (menyemprotkan laut juga mengandung hemoglobin beberapa), Mereka dapat bertindak sebagai racun.

Erythrocruorin : Ditemukan di annelida, termasuk cacing tanah , itu adalah raksasa mengambang bebas-darah yang mengandung banyak protein puluhan-mungkin ratusan-of-dan heme-bantalan besi protein subunit terikat bersama-sama ke sebuah kompleks protein dengan massa molekul lebih besar dari 3,5 juta dalton.

Pinnaglobin : Hanya terlihat di squamosa Pinna moluska. Brown protein mangan berbasis porfirin.

Leghemoglobin ; Pada tumbuhan polongan, seperti alfalfa atau kedelai, bakteri pengikat nitrogen di akar dilindungi dari oksigen oleh besi heme yang mengandung protein yang mengikat oksigen. Enzim spesifik dilindungi nitrogenase , yang tidak dapat mengurangi gas nitrogen dengan adanya oksigen bebas.

Coboglobin : Sebuah porfirin kobalt berbasis sintetis. Coboprotein akan muncul berwarna ketika beroksigen, tapi kuning ketika di pembuluh darah.

Kehadiran Pada Sel Nonerythroid

Beberapa sel nonerythroid (yaitu, sel-sel lain dari garis sel darah merah) mengandung hemoglobin. Di otak, ini termasuk A9 yang dopaminergik neuron dalam nigra substantia , astrosit di korteks serebral dan hipokampus , dan di semua matang oligodendrocytes Ia telah mengemukakan bahwa otak hemoglobin dalam sel ini dapat mengaktifkan "penyimpanan oksigen untuk menyediakan mekanisme homeostatis dalam kondisi anoxic, yang terutama penting bagi DA neuron A9 yang memiliki metabolisme tinggi dengan kebutuhan yang tinggi untuk produksi energi". Telah dicatat lebih lanjut bahwa "A9 dopaminergik neuron mungkin menghadapi risiko tertentu karena selain aktivitas tinggi mitokondria mereka berada di bawah stres oksidatif intens disebabkan oleh produksi hidrogen peroksida melalui autoxidation dan / atau monoamine oxidase (MAO)-deaminasi dimediasi dopamin dan reaksi berikutnya dari besi ferrous diakses untuk menghasilkan hidroksil radikal beracun yang sangat ". Hal ini mungkin menjelaskan risiko sel-sel ini untuk degenerasi di Penyakit Parkinson . Kehadiran besi dari hemoglobin dalam sel-sel ini juga menghasilkan the-mortem kegelapan pasca sel ini, yang merupakan asal nama Latin, nigra substantia.

Luar otak, hemoglobin telah non-oksigen-membawa berfungsi sebagai antioksidan dan pengatur metabolisme besi di makrofag , sel alveolar , dan mesangial sel-sel di ginjal.

Hemoglobin varian:

Hb A 1C

Hemoglobin A2 Hemoglobin C Hemoglobin F

Hemoglobin subunit protein (gen):

Alpha globin 1 Beta globin Delta globin

Hemoglobin compounds: Hemoglobin senyawa:

Carbaminohemoglobin (dengan karbon dioksida , berwarna biru) Carboxyhemoglobin (dengan karbon monoksida , berwarna cherry-red) Oksihemoglobin (dengan diatomik oksigen , berwarna darah merah)

Efek Root

Efek Root didefinisikan sebagai penurunan kadar oksigen dalam darah, pada level O2 atmosfer, pada saat pH darah menurun. Root efek hanya ditemukan di ikan teleost [dengan pengecualian Amia calva] dan level Hb, efek root dipikirkan secara berlebih sebagai efek

Bohr. Dasar lengkap tentang efek Root yang tersisa masih belum terpecahkan. Secara pisiologi, Efek root implikasi yang sangat berbeda untuk transportasi gas dibandingkan efek Bohr. Efek Root dikarenakan angka kecepatan O2 dari Hb ke mata dan sirip. Dengan demikian, karakteristik Hb dan bentuk sistem laju dalam ikan teleost membentuk perkalian O2 yang tidak ada bandingnya di kerajaan bintang dan mampu membagkitkan tekanan darah hampir 20 kali yang ditemukan dalam arteri darah.

Ini adalah penelitian dari 56 generasi ikan amazon, yang pertama diindinkasikan bahwa efek root ialah korelasi yang terbaik dengan presentase dari koroid dibandingkan dengan sirip. Efek Root efek terbesar diobservasi dengan spesies ini dengan kedua retia. Tidak nyata hubungan antara presentase Root efek dan jumlah Hb, level aktifitas, toleransi hypoxia, level presentase habitat tropikal, Pada umumnya, efek Root tidak ada atau sangat kecil pada Gymotodea dan Siliroidea, sama pada ikan penghirup udara. Efek Root telah didemostrasikan sekurang-kurang pada 2 ikan penghirup udara. A Gigas dan H. Unitaenatus. Karena Ikan penghirup udara ini tipikalnya mempunyai lebih tinggi darah PCO2 dan pH rendah dibandingkan Penghirup air, ini telah diusulkan pada wal tahun 1931 bahwa ikan penghirup udara akan memiliki Hb relatif tidak sensitif dibandingkan pHnya. Dengan demikian tidak diharapkan untuk memiliki efek Root. Unruk kebanyak bagian, pada kasus ini. Untuk Gigas dan H. Unitaenaitus, presentase efek Root telah dikomfirmasi dalam hemolizates pada pH = 5,5. Pada penelitian lainnya. Nyata bahwa efek Root pada hemolyzates dari Gigas tidak diteliti sebelum pH menurun dibawah 6,2 tidak seperti terjadi pada Vivo dimana sel darah merah beristirahat pada pH 7,22 ± 0,02. Dengan demikian tidak heran bahwa ikan penghirup udara memiliki efek Root. Disajikan tidak diperbaikan O2 pada insang atau ABO pada di vivo. Seharusnya ditandai bahwa presentase efek Root pada ikan penghirup udara ini yang telah dikonfirmasi pada tidak adanya organik pospat yang merawat pontensial terhadap efek Root dan pengningkatan pH.

Efek Bohr

Efek Bohr ialah pengaruh Karbon dioksida terhadap kurva oksigen terlarut dari darah. Pergeseran kurva ke sebelah kanan berarti suatu pengurangan dalam afinitas dari hemoglobin untuk oksigen.

Efek Bohr ialah sifat dari hemoglobin yang pertama kali digambarkan oleh psikologis Denmark Christian Bohr pada 1904, yang menyatakan bahwa dalam persentasi karbon dioksida, keafinitasan oksigen untuk pigmen respirasi disosiasi, yaitu hemoglobin; karena efek bohr, peningkatan level karbon dioksida dalam darah atau penunrunan pH menyebabkan hemoglobin bergabung dengan oksigen dengan afinitas lemah.

Efek fasilitas transport oksigen seperti hemoglobin membungkus oksigen di dalam paru-paru, tetapi kemudian melepaskan ke jaringan-jaringan yang paling membutuhkan oksigen. Ketika jaringan tersebut metabolismnya meningkatan. Produksi karbon dioksidanyapun meningkat. Karbon dioksida dengan cepat dijadikan molekul bikarbonat dan proton asam oleh enzim karbonik anhydrase

CO2+ H2O

Gagal bereaksi

H+ + HCO3−

Hal ini menyebabkan pH jaringan menurun dan juga meningkatkan oksigen terlarut dari hemoglobin, memperbolehkan jaringan tersebut memperoleh oksigen yang cukup sesuai kebutuhannya.

Kurva disosiasi bergeser ke kanan ketika karbon dioksida atau konsentrasi ion hydrogen meningkat. Membuat masuk akal karena peningkatan konsentrasi karon dioksida dan pembuatan asam laktat terjadi ketika otot memperlukan lebih banyak oksigen. Merubah keafinitasan oksigen hemoglobin ialah tubuh yang cepat beradaptasi dengan masalah ini.

Kurva disosiasi oksigen pada ikan berhubungan dengan aktivitasnya. Pada ikan yang aktif

dan berenang cepat, seperti misalnya ikan tuna, dan biasanya hidup di air yang kaya oksigen,

kurva disosiasinya lebih kekanan dibandingkan ikan-ikan lain. Afinitas oksigen yang rendah

tersebut diperlukan untuk pelepasan oksigen ke jaringan pada aktivitas metabolik tinggi.

Sebaliknya, pada ikan yang bergerak lamban dan berada di dasar perairan yang

kandungan oksigennya rendah biasanya toleran terhadap kekurangan oksigen. Afinitas

oksigen hemoglobin ikan semacam ini tinggi, kurva disosiasinya di kiri. Karena ikan ini

hidup di perairan yang miskin oksigen dan laju metaboliknya rendah, maka kebutuhan untuk

pengambilan oksigen lebih penting daripada kebutuhan untuk melepaskan oksigen ke

jaringan

Pada hewan invertebrata, Hb memiliki afinitas oksigen yang sangat tinggi dan kurva

disosiasinya terletak dipinggir kiri. Misalnya pada moluska bivalvia Phacoides dan juga larva

Chironomus, kedua spesies hewan tersebut sering berada pada perairan yang miskin oksigen.

Nampaknya bilamana oksigen sangat tipis hemoglobin menjadi sangat penting.

Daphnia yang dipelihara dalam air yang kandungan oksigennya rendah akan memiliki

konsentrasi hemoglobin tinggi (lihat Gambar). Daphnia yang memiliki konsentrasi

hemoglobin tinggi akan lulus hidup dalam perairan dimana Daphnia yang konsentrasi

hemoglobinyya rendah mati (Kobayashi and Hoshi, 1982). Hal yang sama juga terjadi pada

Artemia, larva Chironomus dan invertebrata lainnya.

Hem

og

lob

in d

alam d

arah(g

Hb

per 100 m

l)

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,21 2 3 4 5 6 7 8Oksigen dalam air (ml O2 per liter)

Daphnia bila dipelihara dalam air yang kandungan oksigennya rendah akan memiliki

konsentrasi Hb yang meningkat tinggi. Hal ini membantu kelulusan hidup dalam air yang

kurang oksigen yang bersifat letal pada Daphnia yang Hb-nya rendah (Kobayashi and Hoshi,

1982; Scmidt-Nielsen, 1990).

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Fisiologi Hewan Air

Nama : Herlinda

NPM : 230110090016

Kelas : A

Universitas Padjadjaran

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Jurusan Perikanan

Jatinangor

2010