Referat chimie. FIERUL SI STABILIATEA LUI IN HEMOGLOBINA

Incarcat la data: 15 Februarie 2007

Autor: Iulia Andreea

Pret: 50 credite

5 (2 review-uri)
Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea de Chimie Aplicata si Stiinta Materialelor Catedra de Chimie Anorganica COMBINATII COMPLEXE POLINUCLEARE FIERUL SI STABILITATEA LUI IN HEMOGLOBINA Masterand: Ing. Petruta Dumitru Februarie 2007 CUPRINS 1. Compusi metal-organici cu importanta biologica ...3 2. Fierul in sisteme biologice .... 4 2.1. Proteine ferice non-hemice..5 2.2. Hematoproteine si enzime hemice ...6 2.3. Proteine fier-sulf . 23 3. Configuratia ionului de fier ..24 4. Complexarea liganzilor .25 5. Spectroscopia fotoelectronica in raze X si spectrul IR.....27 6.Bibliografie ....30 1.Compusi metal-organici cu importanta biologica Enzimele, compusi biologici macromoleculari, cu proprietati catalitice, produse exclusiv de celulele vii, sunt holoproteine cu structuri tridimensionale specifice, alcatuite numai din lanturi polipeptidice, de aminoacizi sau heteroproteide, care contin, pe linga componenta proteica, termolabila, nedializabila, cu proprietati fizico-chimice specifice proteinelor, denumita apoenzima si o componenta neproteica, termostabila, cu masa moleculara mica si dializabila, denumita cofactor enzimatic. Activitatea catalitica a enzimelor este limitata la o regiune mica a componentei proteice, numita centru activ sau situs catalitic activ. Numeroase enzime contin in situsul lor activ ioni metalici sau necesita prezenta ionilor metalici pentru trecerea enzimei din starea de zimogen, inactiva, in stare catalitic activa. Enzimele in care ionii metalici sunt puternic incorporati si legati stoechiometric in structura lor, fara a putea fi eliminati in procesul de purificare al enzimei, se numesc metaloenzime. Metaloproteinele, compusii ai cationilor metalici cu moleculele organice de interes biologic, sunt heteroproteine in care componenta prostetica este reprezentata de un metal, iar componenta proteidica este constituita dintr-o catena in care exista gruparile polare libere apartinand poliheteroaminoacizilor constituenti. Structura chimica specifica macromoleculelor de metaloproteine confera acestora proprietati functionale in care specificitatea are importanta aparte. Gruparile polare din catenele macromoleculare concura la stabilirea legaturilor cu metalele din componenta prostetica. Acest considerent explica relatia structura chimica in activitate biologica, precum si prezenta numeroaselor metaloproteine ca bioconstituenti celulari si tisulari sau ca efectori in reactiile biochimice specifice proceselor metabolice. Metalele care au fost puse in evidenta frecvent in structura metaloproteinelor sunt: fier, cupru, mangan, zinc, cobalt, magneziu etc. Legatura dintre metal si apoproteina se realizeaza prin intermediul gruparilor polare libere ale aminoacizilor din molecula proteica. Se considera ca apoproteina prezinta o anumita regiune din molecula susceptibila de a stabili legaturi cu metalul, in conformitate cu distributia spatiala a gruparilor capabile sa formeze asemenea legaturi. Metalul (M2+) se fixeaza de apotroteina prin liganzi, grupari care pot dona electroni metalului, stabilindu-se astfel legaturi covalente coordinative, metalul devenind coordinat. Prin intermediul liganzilor, metalul fixat pe apoproteina formeaza un complex intern numit chelat care se caracterizeaza prin existenta unui ciclu in care se stabilesc covalente coordinative intre atomii de N sau O ai ligandului si ionul metalic coordinat. Existenta acestor structuri cu caracter de chelat sunt posibile in metaloenzime, structuri care explica mecanismul functional al acestora in procesele biochimice la care intervin. In tabelul 1 de mai jos sunt consemnate cateva exemple de metaloproteine si unele caracteristici ale lor : Tabel 1 Metaloproteine importante pentru organismul uman Cu cat numarul liganzilor care leaga ionul metalic este mai mare cu atat creste stabilitatea si selectivitatea metaloenzimei. Desi in structura metalo- enzimelor intra un numar mic de metale care vor fi puternic legate printr-un numar limitat de situsuri specifice, nu s-au putut stabili reguli pentru relatia metal-ligand care sa permita presupunerea unor preferinte de legare. Una din caracteristicile esentiale ale metaloenzimelor este inalta stabilitate a complexului format intre ionul metalic si partea proteica. Aceasta stabilitate trebuie considerata mai mult din punct de vedere termodinamic decat cinetic, deoarece in multe cazuri au fost stabilite conditiile de disociere reversibila a ionului metalic, cand legarea poate fi descrisa in termenii legii actiunii maselor. 2.Fierul in sisteme biologice Functiile proteinelor care contin fier sunt foarte variate si includ: (1) sinteza deoxiribozei (ribonucleotid reductaza); (2) transportul oxigenului (hemeritrina, hemoglobina); (3) activarea oxigenului (catecol dioxigenaza, citocromul P-450); (4) hidroliza fosfoesterilor (uteroferina, fosfataza acida purpurie); (5) depozitarea si transportul fosforului (fosvitina); (6) transportul fierului (transferina, fosvitina); (7) depozitarea fierului (feritina, fosvitina). Sideroforii (fierul de greutate moleculara mica transportat in microorganisme) pot fi de asemenea, inclusi in studiul proteinelor si enzimelor cu fier, deoarece interactiile fier-ligand si mecanismele metabolice pot servi ca modele pentru multe proteine ferice cunoscute. Consideram trei grupe principale de proteine care contin fier, bazate pe gruparile functionale prezente in fiecare tip de proteina: proteine ferice non-hemice, hematoproteine, proteine fier-sulf. 2.1.Proteine ferice non-hemice Fierul este cel mai abundent metal pe pamant; deci nu este surprinzator faptul ca se intalneste in multe proteine si enzime. Fierul este incorporat in proteine si enzime in doua forme bazice: proteine ferice non-hemice si proteine si enzime care contin hemul. Proteinele ferice non-hemice nu contin liganzi porfirinici, acestea contin fier coordinat la aminoacizii porfirinici din proteine si liganzi subordonati in solutie apoasa de proteina. Tabelul 2 prezinta functiile proteinelor ferice non-hemice cunoscute si proteinele hemice cu functiile analoage. Tabelul 2 Comparatie intre proteine ferice non-hemice si hematoproteine Hemeritrina : Hemeritrina este o metaloproteina cu continut redus de fier (aproximativ 0,8-1,0%), prezenta sub forma unui pigment rosu-violet in organismul animalelor nevertebrate. Masa moleculara a hemeritrinei variaza mult de la o specie la alta, presupunandu-se ca acest fapt s-ar putea datora existentei unei structuri bazate pe subunitati. Se considera ca hemeritrina intervine in procesele oxiforetice, decelandu-se spectroscopic formatiuni structurale de tipul oxihemeritrina - cu continut ridicat de oxigen, methemeritrina - rezultate prin oxidarea cu fericianura sau cu oxigen molecular. Asupra raportului oxigen/fier datele din literatura difera citandu-se valori de 1/3, 1/2 sau intermediare intre acestea. Exista si presupunerea existentei unei legaturi in care oxigenul apare ca ion peroxidic ( O2-2), precum si a existentei fierului feros (Fe2+) si a fierului feric (Fe3+). Cert este insa faptul ca la nevertebrate, hemeritrina are rolul hemoglobinei de la vertebrate. Metan monooxigenaza : Metan monooxigenaza (MMO) este o proteina ferica non-hemica care catalizeaza reactia: reactie considerata importanta din punct de vedere industrial datorita rezervelor mari de CH4 si intentiei de a converti astfel de hidrocarburi in combustibili sau aditivi pentru carburanti. Intelegerea mecanismului acestei enzime prezinta importanta, atat industriala, cat si in domeniul bioanorganic. Reducerea MMO in prezenta dioxigenului este capabila sa oxideze substraturile similar reactiilor catalizate de hematoproteina citocrom P-450. Un model sintetic pentru MMO care contine cobalt dinuclear cu toti atomii de oxigen ca liganzi in complex este CpCo[(OR)P(OET)2]3. Complexul are o serie de proprietati interesante, in voltamogramele ciclice reversibile ale acestuia fiind puse in evidenta toate starile de oxidare ale metalului. Ribonucleotid reductaza Ribonucleotid reductaza, proteina ferica non-hemica, este implicata in transferul de electroni, functie similara cu cea indeplinita de citocrom c oxidaza. Ribonucleotid reductaza implica ionii Mg2+, Mn2+ sau Ca2+ . Reactia catalizata de aceasta enzima implica conversia ribonuclotidelor la 2-deoxiribonucleotide. Feritina Metaloproteina neporfirinica, feritina are un continut de fier de aproximativ 23%. Forma sub care se afla fierul este clar definita, redindu-se prin (FeOOH)8 sau (FeOPO3 H2)n si remarcandu-se prin caracterul micelar. Rolul feritinei in stocarea fierului a fost relevat atat prin retinerea fierului anorganic de provenienta exogena (alimentara), cat si a fierului din compusii bioanorganici de provenienta endogena (metabolica). In aceste interactii intervin agenti reducatori (acid ascorbic, acid uric) si agenti oxidanti (oxigenul molecular). 2.2. Hematoproteine si enzime hemice Au fost gasite in natura un numar mare de proteine si enzime care contin ca grupare prostetica hemul (figura 1), o porfirina continand un ligand macrociclic care coordineaza fierul. Ligandul porfirinic are abilitatea de a coordina aproape toate metalele tranzitionale la fel de bine ca si multe nemetale. Porfirinele pot accepta doi ioni de hidrogen pentru a forma un diacid sau pot ceda doi protoni pentru a deveni un anion cu sarcina -2. Figura 1. Structura gruparii prosteice hem: hem b (protohem), R2, R4 = -CH=CH2 (denumita protoporfirina IX); mezohem, R2, R4= -CH2CH3 deuterohem, R2, R4 = H; hem a, R2= -CH =CH2, R = -CHOHCH3; hem c, R , R = -CHSCH3. Hemul poate fi separat de globina, cu acizi diluati sau cu piridina sau chiar cu apa curata, la diluatie mare. Separarea aceasta intampina dificultati experimentale fiindca globina se denatureaza usor, iar hemul se oxideaza extrem de usor la aer. Globina are caracter bazic, din cauza continutului ei mare de lisina si histidina. Legatura dintre globina si hem se stabileste prin intermediul fierului. Hemul se recombina cu globina, regenerand o hemoglobina cu proprietati identice in multe privinte cu cele initiale. Hemul este o combinatie complexa a fierului bivalent cu un colorant, protoporfirina. Se numesc hemine, combinatiile analoage cu fier trivalent (hemina obisnuita mai contine si un ion de clor); hematina contine un ion hidroxil, pentru satisfacerea celei de-a treia valente a fierului. Combinatia dintre hem si globina denaturata poarta numele de hemocromogen. Prin oxidarea fierului din hemoglobina la starea trivalenta se formeaza methemoglobina. Methemoglobina apare in sange si in urina in intoxicatiile cu nitro-derivati si cu amine aromatice. Hemul B este cel mai des intilnit tip de hem, fiind intilnit atit in structura proteinelor transportoare de O (hemoglobina, mioglobina), cit si in structura enzimelor de tipul peroxidazelor. Enzimele COX1 si COX2, ciclooxigenazele care intervin in sinteza prostaglandinelor, contin si ele o grupare hemica in unul din cele 2 site-uri active. n general hemul B este atasat de helixul proteic prin intermediul unei legaturi coordinative intre ionul de Fe si lantul proteic. n cazul hemoglobinei legatura coordinativa este realizata cu histidina,in timp ce NOS (sintaza oxidului de azot) si citocromul P450 realizeaza legatura cu cisteina. Datorita existentei unui singur electron la atomul de Fe, care poate fi legat printr-o legatura coordinativa cu proteina, fierul adopta o stare de pentacoordinare, in timp ce in cazul legarii oxigenului sau monoxidului de carbon, fierul este hexacoordinat. Figura2 : Structura tridimensionala a hemului B: Ionul de Fe++ este reprezentat de sfera gri centrala; N albastru O rosu, C bleu H alb. Hemul A : Diferenta fata de hemul B este oxidarea lantului metilic din pozitia 8 la o grupare formil, iar substituentul din pozitia 2 este un lant izoprenoid. Hemul A este atasat de proteina tot prin legatura coordinativa, si intra in structura citocromului c oxidazei. Se pare ca atit gruparea formil cit si radicalul izopreonoid joaca un rol important in conservarea oxigenului redus de catre citocrom c oxidazei. Figura3 : Hemul A este sintetizat din hemul B, printr-o secventa de reactii care include aditia 17-hidroxietilfarnesil moiety (albastru) la pozitia 2 , in timp ce o grupare CHO este aditionata in pozitia 8: Hemul C difera de hemul B , prin legaturile disulfurice stabilite intre cele 2 lanturi vinilice ce formeaza cu matricea proteica. Datorita acestui fapt fierul este legat de 2 lanturi de aminoacizi, fiind hexacoordinat. Citocromul C contine o grupare hemica de tip C legata la ambele capete cu histidina si cu metionina. Primul care a identificat structura hemului C este biochimistul suedez K.G.Paul. Hemul O difera fata de hemul A prin inlocuirea radicalului formil din pozitia 8 cu un radical metil, lantul izoprenoidic ramine neschimbat; hemul O este implicat in reducerea oxigenului la nivel tisular, oarecum asemanator cu hemul A. Hemul L este un derivat al hemului B, atasat prin legaturi covalente de lactoperoxidaza, peroxidaza eosinofilelor, si tiroid peroxidaza. Difera de hemul B prin esterificarea la nivelul C1 si C5 cu o grupare glutamat respectiv aspartat. Hemul L este cel mai important constituent al peroxidazelor animale: Lactoperoxidaza si eosonofil peroxidaza sunt enzime de protectie , responsabile de distrugerea bacteriilor si virusurilor ; Tiroid peroxidaza este o enzima ce catalizeaza biosinteza a numerosi hormoni tiroidieni. Hemul M este asemanator cu hemul B, fiind esterificat la C1 si la C5. Este legat de situsul activ la mieloperoxidazei. Gruparea vinilica este legata de un rest metionil, formind un ion sulfoniu ceea ce ii permite sa oxideze cu usurinta ionii bromura si clorura. Hemul S se deosebeste de hemul B prin prezenta unei grupe formil la C2 in locul gruparii vinil. A fost identificat la viermii de mare, structura sa fiind stabilita de chimistul Hans Fischer. Biosinteza Hemului : Calea de sinteza are drept precursori acidul D aminolevulinic format din glicina si succinil CoA provenite din ciclul Krebs. Transformarea porfibilinogenului in porfirina nu este un proces cunoscut in plante. Are loc condensarea a 3 molecule de porfobilinogen (eliminare de amoniac, si dehidrogenare), formindu-se un tripirol. Acesta se poate scinda fie in dipirol A fie in dipirol B. Prin condensarea a 2 molecule de dipirol A se formeaza porfirina de tip I, iar condensarea unei molecule de dipirol A cu o molecula de dipirol B se formeaza protoporfirina (porfirina de tip III). n procesul de biosinteza se formeaza la inceput uroporfirinogenul III, format dintr-o molecula de dipirol A si o molecula de dipirol B sun influenta uroporfirinogen sintetazei are loc eliminarea de amoniac si a unei grupari formil. Din uroporfirinogen III, prin decarboxilarea acidului acetic de la C1, C3, C5, C8 formeaza coproporfirinogenul III, cu grupari metilice la acesti carboni. Acesta este supus decarboxilarii si dehidrogenarii la C6 si C4, formindu-se protoporfirinogenul IX, care prin dehidrogenare trece in protoporfirina IX. Sub actiunea ferochelatazei asupra protoporfirinei IX, are loc incorporarea fierului, formindu-se astfel hemul. Figura 4 : Hemul este gruparea prostetica a multor proteine implicate in multe procese fiziologice.Biosinteza hemului include o succesiune de reactii cu formare de intermediari bine definiti care la rindul lor pot intra si in alte tipuri de reactii biosintetice Figura5 : Porfobilinogenul,o substanta cheie in biosinteza Porfirinelor: Aceasta posibilitate a porfirinelor conduce la complecsi porfirinici cu ionii metalici (in mod obisnuit divalenti), denumiti complecsi metal-porfirina. Astfel, porfirina, in forma sa nepolara serveste ca donor de doi electroni pentru fier in gruparea prostetica hemica. In figura 6 sunt prezentate principalele clase de proteine hemice impreuna cu functiunile lor biochimice. Pe langa functiile de transport si depozitare a oxigenului si electronilor, hematoproteinele joaca un rol important in controlul si utilizarea oxigenului si derivatilor oxigenului redus. Figura 7 prezinta chimia complecsilor oxigenului in termenii potentialelor de reducere care guverneaza starile de oxidare ale acestora in conditii neutre (pH=7) si acid (pH=0). Este prezentat, de asemenea, domeniul in care hematoproteinele isi exercita influenta. In vederea acoperirii intregii game de proteine si enzime care contin hem, vor fi discutate cate un tip de hematoproteina din fiecare din cele trei clase de proteine cunoscute. Citocromul c va fi discutat ca un exemplu de hematoproteina care este implicata in transferul de electroni; hemoglobina serveste ca prototip al hematoproteinelor implicate in legarea si transportul oxigenului; un exemplu al enzimelor hemice care catalizeaza inserarea unui atom de dioxigen in substraturi organice este prevazut pentru examinarea chimiei citocromului P-450. Figura 6 : Principalele hemoproteine si rolul lor biochimic Figura 7 : Potentialele de reducere standard asociate cu chimia oxigenului Citocromul c Clasa de citocromi c a fost intens studiata. Aceste hematoproteine se disting de alti citocromi prin faptul ca gruparea porfirinica cu fier (protoporfirina IX) este legata covalent la proteina prin tioeter. Un avantaj in studiul acestor hematoproteine este acela ca citocromii de tip c sunt suficient de mici ca dimensiune pentru a putea fi examinati prin metode structurale si fizice. In plus, citocromii c sunt mult mai bine caracterizati decat toate biomoleculele care contin metale in termenii intelegerii transferului de electroni in sisteme biologice. Principala functie a citocromilor c este aceea de asigura transferul de electroni. Citocromii c pot fi redusi de un numar de purtatori de electroni; acestia sunt in mod uzual membrane legate, astfel transferul de electroni trebuie sa fie eficient si specific in astfel de molecule datorita mobilitatii reduse a purtatorului de electroni care este incorporat in membrana. Caracterizarea structurala a citocromilor c prevede aproximativ 70 de secvente de aminoacizi determinate din eucariote. Primele studii asupra transferului de electroni in aceste sisteme au fost tratarea unui citocrom c cu un (sau o serie) de oxidanti sau reducatori pentru a determina parametrii cinetici care controleaza reactia cu transfer de electroni; acesti parametri includ taria ionica, pH-ul, temperatura. Multi dintre oxidantii si reducatorii utilizati in studiul reactiilor cu transfer de electroni ale citocromilor sunt complecsi anorganici fara importanta fiziologica Ru(NH3)5(H2O)3+/2+ si Ru (2, 2 - dipiridil)33+/2+. Tabelul 3 Lista hematoproteinelor si enzimelor hemice cunoscute si rolul fiziologic presupus Hemoglobina si mioglobina Numele hemoglobina provine de la cuvantul grecesc haima (sange) si globulina (o proteina). Hemoglobina este pigmentul respirator (pigmentul rosu), al tuturor vertebratelor, fiind prezenta in eritrocite, unde are rol in transportul oxigenului (oxihemoglobina), si a CO2 (carbohemoglobina). Fig. 8: Diagrama aratind schimbul gazos in alveole (stinga) si transportul de oxigen de catre hemoglobina (dreapta); Pigmentul haima care se gaseste in hematiile vertebratelor le da culoarea rosie prin fierul pe care-l contine in molecula. Hemoglobina fixeaza - dupa cum s-a mentionat - oxigenul in plamani, dand oxihemoglobina, o combinatie labila, forma prin care se transporta oxigenul spre toate organele unde este nevoie de el. Aceasta fixeaza apoi oxidul si chiar bioxidul de carbon la hemoglobina, dand carboxihemoglobina - o combinatie care se poate retransforma din nou in hemoglobina. Acest colorant rosu al sangelui are greutatea moleculara 68000. Totusi, unele animale - de exemplu racii - au sangele nu rosu, ci albastru. Acest tip de "hemoglobina" este hemocianina (haima=sange, kuanos=cupru), deci ohemoglobina care contine in molecula in loc de un atom de fier, unul de cupru, care-i da culoarea albastra in loc de cea rosie. Constituita dintr-o componenta proteica numita globina si o componenta prostetica, colorata, hemul, un nucleu porfirinic cu 11 duble legaturi conjugate. Hemul are ca heteroatom ionul de Fe (fier), legat prin valente secundare de 2 atomi de N (azot) in timp ce cu ceilati 2 atomi de N este legat covalent. Reale contributii in medicina le-au avut si chimistii Th. Sydenham si N. Lemery care au descoperit prezenta fierului in sange. Daca sangele este esential pentru aproape toata lumea animala, clorofila este sangele lumii vegetale. Un fapt este extrem de curios. Atat clorofila din plantele verzi cat si hemoglobina din sangele vertebratelor superioare au o structura chimica extrem de apropiata. Si una si cealalta contin grupe de atomi aproape identice, legate printr-un atom de magneziu la clorofila si printr-un atom de fier la hemoglobina. Sangele vertebratelor contine globule, plasma si gaze. Globulele sunt de doua feluri: rosii (sau hematii), identificate de Malpighi in 1665 si albe (sau leucocite), asa cum aratase englezul W. Hawson in anul 1770. Globulele rosii se gasesc in numar impresionant, aproximativ 5 milioane intr-un mililitru cub de sange. Ele contin globulina, saruri de potasiu si fosfati. Analizele spectrale au aratat prezenta fierului (1g la 200g de hemoglobina). Globulele albe sunt mult mai putin numeroase decat cele rosii. Un litru de sange contine 8 miliarde, adica revine o globula alba la 750 globule rosii. Mecinikov a aratat ca rolul acestora este de a apara organismul de infectii (de microbi patogeni), luptandu-se cu "inamicul" prin asa-nimita fagocitoza. Hemoglobinele vertebratelor au greutati moleculare intre 65000 si 68000 si contin patru molecule de hem deci patru atomi de fier la mol (4% hem si 96% globina in greutate). Hemoglobina animalelor inferioare din clasa ciclostomatelor are greutatea moleculara 17500. Hemoglobina are functiunea fiziologica importanta de a transporta oxigenul in organismul animal. Hemoglobina formeaza cu oxigenul molecular o combinatie slaba, usor disociabila, oxi-hemoglobina, de culoare rosie mai deschisa. Aceasta ia nastere atunci cand presiunea partiala a oxigenului este mare, de exemplu in plaman, si se disociaza la presiune partiala mica (in capilarele sanguine), punand oxigenul in libertate: Hemoglobina + 4O2 Hemoglobina x (O2)4 Oxigenul liberat in capilarele sanguine difuzeaza in tesuturi, unde serveste in reactiile de oxidare. In oxi-hemoglobina, fierul este tot bivalent, ca in hemoglobina. Numai hemoglobina nativa poate lega, in acest mod oxigenul. Reactiile pas cu pas: Hb + O2 HbO2 HbO2 + O2 Hb(O2)2 Hb(O2)2 + O2 Hb(O2)3 Hb(O2)3 + O2 Hb(O2)4 Reactia totala: Hb + 4O2 Hb(O2)4 Reactia oxigenului molecular cu hematoproteine este importanta in respiratie si pentru reglarea proceselor metabolice. Hemoproteinele sunt formate din protoporfirina IX si o apoproteina. Prin chelarea Fe2+ de catre porfirina, cei doi protoni de la atomii de azot sunt inlocuiti si se obtine protohemul sau hemul b, neutru din punct de vedere electric. Deoarece hemul este oxidat ireversibil de aer in mediu apos la specia corespunzatoare a Fe3+ (hemina), hemul insusi nu poate actiona ca transportor de oxigen in vivo. Natura a gasit solutia, prin incadrarea hemului intr-o matrice de proteina (globina), fiind inconjurat de grupari hidrofobe de aminoacizi. Functia de transport si depozitare a oxigenului este efectuata de hemoglobina (Hb) si mioglobina (Mb). Prima transporta oxigenul de la sursa (plamani, bronhii sau piele) la locul de utilizare din interiorul celulelor muschilor. Aici oxigenul este transferat mioglobinei pentru utilizarea in respiratie. In ambele proteine, fierul este coordiat la cei patru atomi de azot ai protoporfirinei IX si la un atom de azot al unei grupari imidazolice a histidinei din lantul polipeptidic globina in pozitia axiala. Cea de a sasea pozitie de coordinare, axiala, de cealalta parte a planului hemului este neocupata in absenta unor molecule mici cm ar fi O2, CO2, NO, H2O, deoarece un atom de azot al histidinei se afla la o distanta prea mare pentru a fi coordinat. In cea de a sasea pozitie de coordinare, vacanta, se pot lega si alti liganzi in locul oxigenului. Liganzii care stabilesc legaturi sunt favorizati si, de aceea, CO, liganzii care contin S si P se pot lega mai usor decat O2 ; in prezenta unor cantitati mari din oricare dintre acestia, hemoglobina este blocata si devine inaccesibila pentru transportul oxigenului. Rolul globinei in prevenirea oxidarii ireversibile a Fe3+ cu O2 este dublu : - inconjurarea hidrocarbonata a hemului are o constanta dielectrica scazuta si actioneaza ca un solvent nepolar care nu suporta (impiedica) separarea de sarcina care apare la oxidarea Fe2+; - inconjurarea sterica protectoare previne formarea unui dimer -oxo-hem, care pare a fi intermediarul necesar mecanismului oxidarii ireversibile. Hemoglobina si mioglobina se deosebesc prin afinitatea pentru O2 aceasta explicand si functiile lor diferite. Oxigenarea reversibila a Mb si Hb se caracterizeaza prin urmatoarele: - mioglobina are o afinitate de aproximativ 10 ori mai mare pentru oxigen decat hemoglobina; acest lucru este justificat de functia sa ca transportor de oxigen este mica; in tesut, unde concentratia in O2 este mica ; - mioglobina preia oxigen intr-un raport molar 1:1, in concordanta cu relatia normala intre gradul de complexare si presiunea O2 . In cazul hemoglobinei, o singura molecula poate accepta 4 moli de O2 , iar fixarea lor nu este independenta; - exista o dependenta de pH a fixarii oxigenului de catre hemoglobina, cunoscuta ca efect Bohr, rezultatul fiind favorizarea procesului de cedare a oxigenului la pH scazut (concentratii mari de CO2). Afinitatea pentru oxigen a hemoglobinei este diminuata drastic de fosfatii organici, care favorizeaza legaturile de hidrogen deplasand astfel echilibrul spre forma dezoxigenata. Efectele pH-ului si ale fosfatilor sunt specifice pentru lanturile peptidice tetramere ale hemoglobinei, In timp ce pentru mioglobina sau unitatile peptidice individuale ale hemoglobinei, preluarea oxigenului nu este afectata de acesti doi factori. Structura hemoglobinei Figura 9 : Structura tridimensionala a hemoglobinei: Gruparea hemica are un atom de fier cuplat cu inelul porfirinic. Atomul de fier realizeaza o legatura puternica cu proteina globulara prin intermediul nucleului imidazolic al unei molecule de histidina, proteina situata de obicei in planul inferior comparativ cu planul hemul. Planul superior este ocupat de o legatura reversibila cu oxigenul din heterociciclu, configuratia compusului format fiind cea de tip octaedrica. Atunci cind oxigenul nu este legat , locul sau este luat de o molecula de apa, conformatia fiind aceea a unui octaedru neregulat. Fierul are 2 ioni : Fe 2+ si Fe3+, insa Fe 3+ nu poate lega O;legarea O se face si cu oxidarea de catre oxigen a Fe la Fe3+, deci fierul trebuie sa existe in forma de oxidare +2 pentru a lega oxigenul. La om hemoglobina are o conformatie de tetramer, numita hemoglobina A , formata din 2 lanturi si 2 lanturi , formate fiecare fin 141, respectiv 146 aminoacizi. Hemoglobina A se numeroteaza 1 2, subunitatile fiind legate prin punti de sare, legaturi de hidrogen si interactii hidrofobe astfel: 11 12. Ionii de Fe 2+ si Fe3 + contin respectiv 24- 25 e- (configuratia electronica este [Ar]3d6 4s2 , [Ar]3d5 4s2d ) . Figura 10 : Complexul are structura octaedrica: Degradarea hemoglobinei Atunci cind are loc moartea hematiilor, membrana lor se rupe, hemoglobina este hidrolizata iar Fe recuperat. Ciclul porfirinic se desface iar fragmentele sunt metabolizate de ficat. n urma procesului rezulta o molecula de CO pentru fiecare molecula de hemoglobina metabolizata. Procesul este unul natural si reprezinta o sursa de CO pentru corpul uman, monoxid care se elimina prin aerul expirat. Produsul de metabolizare final estebilirubina, un pigment de culoare galbena a carui nivel semnifica distrugerea hematiilor. Daca ritmul de degradare a hemoglobinei este prea rapid, ea poate bloca anumite capilare mai ales capilarele din rinichi determinind aparitia unor boli. Scaderea hemoglobinei neasociata cu scaderea numarului de hematii poarta denumirea de anemie; anemia are drept principala cauza deficienta de Fe. Ca urmare a acestei deficiente, scade sinteza de hemoglobina, hematiile vor fi de tip hipocrom (sarace in pigment), si microcitic (mai mici decit in mod normal). n hemoliza (distrugere a hematiilor mai rapida decit sinteza), icterul asociat este cauzat de metabolitul bilirubina si de hemoglobina circulanta care poate determina blocaj renal. Hemoglobinopatiile sunt mutatii la nivelul lantului globinei, cele mai des intilnite fiind anemia falciforma (siclemia) si talasemia; tot in cadrul globinopatiilor sunt si porfiriile, caracterizate de erori in sinteza hemului. La nivel mai mic se pare ca hemoglobina A se combina cu glucoza, pe care o leaga intr-un anumit situs, formind compusul HbA1c (hemoglobina glucosilata, sau glicata). Pe masura ce concentratia glucozei creste, procentul de HbA transformata in HbA1c creste si el. La diabetici, unde glucoza are valori foarte mari, si compusul tinde catre valori mari, procentul sau fiind reprezentativ pentru nivelul glucozei sanguine datorita timpului de viata a hematiilor 50-55 zile Teste de laborator Hemoglobina este urmarita in permanenta in cadrul testelor sanguine, (numararea hematiilor), rezultatele fiind exprimate in g/L, g/dL, mol/L (1g/dL =0,621mmol/L). Daca concentratia Hb totale scade sub acest punct, avem de a face cu o anemie. Determinarea Hb se face prin analiza sanguina si urmarirea valorii hematocritului care reprezinta volumul ocupat de hematii in cadrul volumului sanguin. Nivelul glucozei are variatii orare, astfel incit urmarirea nivelului glucozei ora de ora este relativ greu de executat, iar rezultatele nu pot fi semnificative si pot da erori la interpretare. Pentru acest motiv se urmareste complexul HbA1C, a carui nivel este direct proportional cu valoarea glucozei sanguine. De obicei o valoare mai mica sau egala cu 6% reprezinta un nivel normal al glucozei sanguine, in timp ce valori de peste 7% indica un nivel ridicat al glucozei (diabet). Urmarirea valorii complexului se poate face doar la subiectii sanatosi care au un ciclu al hematiilor normal. La indivizii cu dereglari ale acestui ciclu cum ar fi bolnavii cu anemie falciforma, unde se pot intilni alte tipuri de hemoglobina (Hb S), ciclul de viata este mult mai scurt. Din acest motiv se foloseste testul nivelului de fructozamina, test care are la baza masurarea gradului de legare a glucozei de albumina serica, detereminindu-se astfel nivelul sanguin al glucozei in ultimele 18-21 zile, care reprezinta timpul de injumatatire a albuminei. Tipuri de hemoglobina 1. Hemoglobina umana: n embrion: Gower 1 ( 2 2) Gower 2 ( 2 2) Hemoglobina Portland ( 2 2) n fetus: Hemoglobina F ( 2 2) La adult: Hemoglobina A ( 22) - Tipul cel mai des intinit ; Hemglobina A2 ( 2 2) - Lanturile se sintetizeaza cam din al III-lea semestru de sarcina si al adulti reprezinta cam 2,5% ; Hemoglobina F ( 2 2) La adulti hemoglobina F este restrinsa la o populatie limitata de hematii numite celule F ; Hemoglobina S - Tipul de hemoglobina intilnita la hematiile in forma de secera (anemia falciforma). 2. Alte tipuri de (hemo)globina Mioglobina: Este identificata in muschi, intilnindu-se la toate vertebratele, unde coloreaza muschii in rosu sau cenusiu inchis. Este foarte aemanatoare cu hemoglobina, insa difera de aceasta prin faptul ca nu prezinta unitati tetramerice. De regula stocheaza oxigenul pentru a fi transportat mai departe. Hemocinina: Este al 2-lea transportor de oxigen din mediul animal, identificat la artropode si moluste, avind heteroatom ionul de Cu, iar culoarea sa datorita acestui fapt este albastra atunci cind leaga oxigenul. Hemeritrina: ntilnita la unele nevertebrate marine si anumite specii de anelide, heteroatom ionul de Fe, culoarea sa este roz/violet cind este oxigenata, incolora cind oxigenul nu este legat. Clorocruorina: Identificata la multe anelide, asemanatoare cu eritrocruorina, insa grupare hemica este diferita. Cind nu leaga oxigenul are culoarea verde, in timp ce oxigenata are culoare rosie. Vanabina: ntalnita la urocordate, se pare ca heteroatomul de ionul de vanadiu (ipoteza neconfirmata). Eritrocruorina: Identificata la multe anelide, este un complex proteic cu masa de peste 3,5 milioane daltoni. Pinaglobina: Identificata doar la molusca Pinna squamosa, heteroatomul fiind ionul de Mn. Leghemoglobina: Identificata la specii de leguminoase: lucerna, soia, bacteriile fixatoare de azot sunt protejate de aceasta proteina care are drept heteroatom ionul de Fe. Implicatiile hemoglobinei in medicina Rolul principal al hemoglobinei este acela de a fixa si transporta oxigenul de la plamn la tesuturi, pentru a asigura functionarea normala a celulelor. Reducerea capacitatii de a asigura transportul oxigenului (ca urmare fie a reducerii concentratiei de hemoglobina din eritrocite, fie a reducerii numarului de eritrocite din circulatie) se manifesta prin paloare, care se instaleaza lent in anemia cronica si rapid in anemia consecutiva unei hemoragii, racirea extremitatilor din cauza reducerii metabolismului din tesuturi, respiratie accelerata care asigura o crestere a cantitatii de oxigen fixata pe hemoglobina, tahicardie (adica cresterea frecventei batailor inimii) pentru a compensa reducerea cantitatii de snge care transporta oxigen. Datorita oxigenarii insuficiente a sistemului nervos mai pot aparea o serie de simptome cum ar fi: ameteli, cefalee (durerile de cap), astenie. Termenul "anemie" (din greaca "an" - negare, "hiema" - singe), tradus cuvint in cuvint, inseamna "lipsa singelui". Din aceasta, desigur nu reiese ca bolnavul de anemie are mai putin singe decit oamenii sanatosi. Anemia - reprezinta scaderea cantitatii de hemoglobina (proteina esentiala a eritrocitelor, ce are rolul de transport a oxigenului catre toate tesuturile organismului si catre copil) si numarului de eritrocite (celulelor rosii) in singe. Cantitatea de hemoglobina in singele unei femei se considera normala fiind in limitele 120-160 g/l, iar eritrocite - 3,4-5,0 mln. Una din cele mai frecvente forme de anemie este cea ferodeficitara care se intilneste in 85-90 % cazuri. Anemia ferodificitara se intilneste foarte frecvent in timpul sarcinii (la circa 50-60 % femeile insarcinate). Anemia ferodificitara reprezinta starea cind in organism nu ajunge unul din componenetele principale ale hemoglobinei - fierul. Figura 11 Eritrocitele se fac in maduva osoasa. Pentru a se forma normal (a se "naste" si a creste normal) globula rosie are nevoie de anumite conditii. Una din aceste conditii este si ca in organism sa existe o cantitate corespunzatoare de fier (dar nu este singura substanta de care este nevoie pentru a se face globule rosii in cantitate si calitate normala). Rolul laboratorului in diagnosticarea anemiei In cazul existentei unei suspiciuni de anemie confimarea acesteia este foarte usor de facut de catre laborator. Efectuarea unei hemograme complete reprezinta investigatia primara obligatorie la care se adauga in anumite cazuri examinarea frotiului de snge. O hemograma completa (care in laboratorele moderne se face in 1-5 minute) cuprinde: 1. numarul de hematii care in anemie poate fi scazut, normal sau crescut, in functie de vechimea anemiei si de capacitatea maduvei osoase de a compensa anemia; 2. hematocritul, care in anemii este scazut; 3. hemoglobina, care de asemenea este scazuta; 4. volumul eritrocitar mediu (VEM) ne da informatii asupra marimii hematiei este scazut in anemiile feriprive si talasemii, normal in anemii posthemoragice, crescut in anemia pernicioasa; 5. hemoglobina eritrocitara medie (HEM) este scazuta in anemiile feriprive si alte anemii care merg cu scaderea sintezei de hemoglobina (talasemii), normala in anemiile posthemoragice recente, crescuta in anemia pernicioasa; 6. concentratia hemoglobinei eritrocitare medii (CHEM) este scazuta in anemiile feriprive si alte anemii care merg cu scaderea sintezei de hemoglobina, si normala in restul anemiilor. Restul parametrilor unei hemograme (numar de trombocite, volumul trombocitar mediu, trombocitocritul, numarul de leucocite si formula leucocitara) constituie informatii utile care ne pot avertiza asupra unei cauze a anemiei. Examinarea microscopica a frotiului de snge reprezinta modalitatea de studiere a morfologiei celulelor sanguine, de apreciere a cantitatii de hemoglobina din hematii, a numarului de leucocite si trombocite din snge, informatii suplimentare care vor ajuta la stabilirea tipului de anemie. Principii de tratament Tratamentul anemiilor depinde de cauza care le-a provocat. Pentru anemiile cu caracter acut, provocate de hemoragii importante, cel mai bun tratament este inlocuirea rapida a sngelui pierdut (dupa ce s-a oprit hemoragia) prin efectuarea de transfuzii. In anemiile provocate de lipsa diferitelor elemente necesare productiei de hematii si de hemoglobina (anemie prin lipsa de fier, prin lipsa de vitamine) se administreaza, dupa caz si in cantitatile necesare, fierul si vitaminele care lipsesc. In anemiile produse de o hemoliza crescuta se administreaza hormoni corticoizi sau se indeparteaza operator splina. In anemiile provocate de infectii se face tratament antiinfectios corespunzator (cu antibiotice sau alte preparate), iar in cele provocate de cancer se face tratamentul bolii de baza. Cel mai bun tratament este insa preventia. O atentie deosebita trebuie acordata regimului alimentar zilnic care trebuie sa contina cantitati adecvate de minerale si vitamine. Necesitatea existentei Fe(II) pentru functia Hb si Mb Multe metaloenzime functioneaza adecvat daca ionul metalic fiziologic este inlocuit cu diferiti alti ioni metalici. Este cazul carboxipeptidazei, la care prin inlocuirea Zn(II) cu Co(II) activitatea enzimei creste. Incapacitatea methemoglobinei (Hb+) si metmioglobinei (Mb+ ), care contin Fe(III), de a fixa oxigenul molecular este cunoscuta. Acest efect este corelat cu faptul ca Fe(III) nu poate dona usor electroni oxigenului, ca in cazul ionului Fe(II). Porfirinele, asa cum s-a mentionat anterior, formeaza complecsi stabili cu cei mai multi ioni metalici. Totusi, singura proteina functionala, in care ionul de Fe(II) al Mb si Hb este inlocuit cu un alt ion metalic este coglobina, care contine Co(II) n locul Fe(II). Afinitatea coglobinei derivate de la Hb pentru O2 este de aproximativ 3 ori mai mica decat cea a Hb, iar interactiile hem-hem, desi apreciabile, sunt mai slabe decat in Hb. De asemenea, coglobina derivata de la Mb are o afinitate pentru O2 mai mica decat Mb. In multe privinte, reactiile coglobinei sunt similare cu cele ale Hb si Mb. Exista insa, unele diferente importante: - oxigenarea coglobinei nu presupune o modificare a starii de spin, asa cum se intampla la Mb si Hb, deoarece ambele forme oxi- si deoxi- ale coglobinei sunt complecsi de tip spin minim; - oxidul de carbon nu se coordineaza la coglobina, desi Hb si Mb au o afinitate mai mare pentru CO decat pentru O2 ; - deplasarea histidinei in momentul oxigenarii este mai mica de jumatate decat cea corespunzatoare HbO2 ; - gradul de cooperativitate intre unitatile individuale este destul de apropiat de valoarea pentru Hb. Hemoglobine si mioglobine in care Fe(II) este inlocuit cu Mn(II,III), Ni(II), Cu(II) sau Zn(II) au fost de asemenea preparate. Totusi, nici unul din acesti derivati nu fixeaza reversibil O2. Citocromul P-450 Citocromul P-450 este o hemoproteina ce reprezinta oxidaza terminala a catenei microzomale si isi are denumirea de la faptul ca tratarea acestor proteine cu diferite substraturi produce o deplasare a maximului de absorbtie al complexului cu monoxid de carbon la 450 nm. Are o activitate monooxigenazica, catalizand oxidarea steroizilor, acizilor grasi si medicamentelor cu nucleu aromatic. Citocromul P-450 functioneaza in forma oxidata si se cupleaza cu substratul pe care il va oxida. Concomitent, se produce o schimbare conformationala a hematoproteinei oxidate, cu o conversie de la stare de spin scazut la cea de spin inalt. Ciclul reactiilor in care activeaza citocromul P-450 trece prin patru faze: (1) legarea substratului la citocromul P-450 cu schimbarea conformationala a hematoproteinei si trecerea de la stare de spin scazut la cea de spin inalt; (2) reducerea fierului citocromic prin transfer de electroni de la NADPH2 reductaza ; (3) activarea oxigenului cu formarea unui complex oxigen activ, adus la stadiul de anion superoxid; (4) transferul atomului de oxigen cu hidroxilarea substratului. Citocromul P-450 este, de asemenea, cunoscut ca fiind catalizator in reactii de epoxidare, N-, S-, O- dezalchilari, N-oxidari, sulfoxidari, dehalogenari, ca si N- si S- hidroxilari. O reprezentare generala a reactiilor catalizate de citocromul P-450 este data de ecuatia: 2.3. Proteine fier-sulf Proteinele cu fier-sulf contin fier si sulf liberabil cu acizi, in cantitati echivalente. Prima proteina cu fier-sulf descoperita, feredoxina, a fost identificata intr-o bacterie anaeroba capabila de a fixa azotul atmosferic. Proteine asemanatoare au fost descoperite apoi si in plante superioare, unde se gasesc in cloroplaste si participa la transferul de electroni al fotosintezei. Proteinele fier-sulf au fost, de asemenea, gasite in alte microorganisme si in tesuturi animale, in mod special in mitocondrii. Mai mult, grupari Fe-S se gasesc in unele flavoproteine, unde se numesc centri de fier-sulf. Aceste proteine par sa functioneze ca transportori de electroni suferind tranzitii reversibile Fe(II)-Fe(III). In lantul mitocondrial de la NADH la oxigen par sa existe cel putin sapte centre fier-sulf diferite. Patru sunt localizate in complexul NADH dehidrogenazei, doua sunt asociate citocromului b si unul citocromului c1. Desi acesti centrii sunt fara indoiala foarte importati in transportul de electroni, functia lor precisa nu este inca cunoscuta. Feredoxina Structura feredoxinei a fost mai mult studiata datorita cuantumului ridicat de fier si existentei unor structuri tiolice - cistinodependente care fixeaza fier. Astfel, in feredoxina izolata in bacterii s-a observat existenta unei componente proteidice formata dintr-o catena polipeptidica in care exista opt resturi de cisteina si sapte atomi gram de sulf intr-o forma anorganica. Componenta prostetica este formata din sapte atomi de fier trivalent neheminic. S-a evidentiat faptul ca Fe este legat intre doua catene peptidice la nivelul atomilor de sulf. Atomii apartin atat gruparii tiolice a cistinei, cat si sulfului anorganic, probabil de natura sulfonica apartinand catenei polipeptidice. Feredoxina, in ansamblul sau, are o greutate moleculara redusa si participa la procesele de oxido-reducere din plantele superioare si din bacterii. 3. Configuratia ionului de Fe Din punct de vedere magnetic oxihemoglobina este diamagnetica, dar configuratia electronilor de joasa energie atit la nivelul oxigenului cit si a fierului denota caracter paramagnetic . Oxigenul triplet cu cea mai joasa energie, are 2 electroni in orbitali moleculari de antilegatura. Ionul de Fe++ are tendinta de a adopta o configuratie de spin inalt , electronii neparticipanti aflindu-se de asemenea in orbitali de antilegatura . Fe+++ are de asemenea electroni neparticipanti. Toate aceste molecule au caracter paramagnetic si nu diamagnetic cum ar trebui in mod teoretic. Exista 2 explicatii pentru acest lucru: Fe2+ se leaga de oxigenul singlet. Amindoua speciile sunt diamagnetice; Spinul inalt al Fe 3+ determina legarea de O2- (anionul superoxid),manifestindu-se antiferomagnetismul care aliniaza electronii neparticipanti, determinind proprietati diamagnetice; Fe 2+ cu configuratie de spin jos se leaga de O22-. Amindoua speciile sunt diamagnetice. Spectroscopia electronica cu raze X, sugereaza ca starea de oxidare a fierului este de aproximativ 3,2 , spectrul in infrarosu a legaturii O-O sugereaza un tip de legatura foarte asemanatoare cu configuratia ionului superoxid . Starea de oxidare corecta este +3 pentru fier si 1 pentro oxigen. Diamagnetismul acestei configuratii este dat de electronii ionului superoxid care au o aliniere antiferomagnetica, in sensul opus alinierii electronilor de Fe2+, optiune nefiind deloc surprinzatoare deoarece singletul oxigenului precum si larga separatie a incarcarii sunt nefavorabile starii de energie inalta. Schimbarea valentei de Fe2+ la Fe 3+ determina scaderea marimii atomului si permite acestuia sa intre in acelasi plan cu ciclurile pirolice, putind astfel coordina restul de histidina, initiind schimbari alosterice in lantul globulinic. De fapt se pare ca structura adoptata este una de echilibru intre aceste 3 forme. 4. Complexarea liganzilor Atunci cind oxigenul se leaga de ionul de Fe, are loc o contractie a atomului de Fe determinind mutarea in interioriul planului porfirinic, concomitent cu indepartarea de atomul de oxigen si apropierea de restul histidinic. La hemoglobina umana legarea oxigenului este de tip cooperativ. Hemoglobina are afinitate pentru oxigen, afinitate crescuta de saturarea moleculei cu oxigen; primul atom de oxigen legat influenteaza forma site-ului de legare pentru urmatorul atom. Acest lucru este posibil, cind datorita oxigenarii hemoglobinei, subunitatile proteice ale acesteia sufera modificari, modificari ce se traduc prin schimbari in intregul complex hemoglobinic determinind ca altor subunitati sa le creasca afinitatea pentru oxigen. Se observa ca la formarea oxihemoglobinei are loc o coborire a planului atomului de Fe , si apropierea de restul histidinic: Figura 12 Drept consecinta curba de legare a oxigenului de hemoglobina este de tip sigmoid sau S, opusa curbei de tip hiperbola asociata cu legarea de tip noncooperativ. Legarea oxigenului de hemoglobina este scazuta in prezenta monoxidului de carbon, deoarece acesta intra in competitie pentru site-urile de legare, monoxidul legindu-se de preferinta in aceleasi locuri ca si oxigenul. Dioxidul de carbon are un alt situs de legare, neafectind formarea complexului HbO.Sub infleunta anhidrazei carbonice, dioxidul de carbon se scindeaza in acid carbonic instabil care se descompune imediat punind in libertate ionul carbonat HCO3 - si un proton H+. Datorita procesului de legare de tip cooperativ, curba de legare a oxigenului de Hb are o forma sigmoida : CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ Singele incarcat cu dioxid de carbon are un pH acid, si din acest motiv poate lega protonul si dioxidul de carbon determinind transformari conformationale in partea proteica si la nivelul capacitatii de legare si de eliberare a oxigenului. Protonul poate fi legat in diferite locuri de-a lungul lantului proteic, dar dioxidul de carbon se poate lega doar de gruparea amino din pozitia alpha formind ionul carbamat. Atunci cind nivelul de dioxid de carbon scade (de exemplu in capilarele pulmonare), CO2 si H sunt eliberati de la nivelul hemoglobinei, crescind afinitatea proteinei pentru O 2. Acest control al hemoglobinei pentru oxigen prin legarea si eliberarea CO2 si acidului poarta denumirea de efectul Bohr. Monoxidul de carbon afecteaza legarea oxigenului de hemoglobina, datorita afinitatii de circa 200 de ori mai mare fata de oxigen. Acest lucru este tradus prin aceea ca o cantitate extrem de mica de CO (provenit de exemplu din fumul de tigara, esapamentul automobilelor), reduce foarte mult capacitatea de legare a O2 de catre hemoglobina. Monoxidul formeaza carboxihemoglobina un compus extrem de stabil, de culoare rosu stralucitor. Asemanator cu monoxidul de carbon se comporta si ionii CN-(cian), SO(monoxidul de sulf), NO2(dioxid de azot)0 ;S2-(sulfit).Toti acesti compusi manifesta afinitate crescuta pentru ionul de Fe de care se leaga fara a-i schimba starea de oxidare, si mai grav neinhibind legarea oxigenului, determinind intoxicatii grave. Oxidarea Fe2+ la Fe3+ deteremina conversia hemoglobinei la hemiglobina sau methemoglobina, compus care nu poate lega oxigenul. n singele normal hemoglobina este protejata printr-un sistem reducator de aceasta transformare. nsa anumiti anioni de tipul oxidului nitros N2 O, sau dioxidului de NO2, sunt capabili sa transforme o fractie foarte mica de hemoglobina in methemoglobina, acest lucru neavind importanta medicala (NO2 este nociv prin alt mecanism, in timp ce N2 O este folosit in anestezii de scurta durata, ceea ce nu permite afectarea hemoglobinei. La populatiile aclimatizate la inaltimi mari concentratia esterului glicerin23difosfat sanguin este mult crescuta, ceea ce permite transportul unor cantitati mai mari de oxigen la nivelul tesuturilor in conditiile unei presiuni a oxigenului scazuta. Acest fenomen in care o molecula Y afecteaza legarea moleculei X pentru transportul moleculei Z poarta denumirea de efect heterotropic allosteric. Moleculei X pentru transportul moleculei Z poarta denumirea de efect heterotropic allosteric. 5. Spectroscopia fotoelectronica in raze X si spectrul IR Curba spectrului pentru toti elementii Rezolutie spectrala inalta pentru semnalul Si (2p) 6. Bibliografie 1.E. Riedel, Anorganische Chemie, Walter de Gruyter Verlag, 4.Aufl.,Berlin, New York, 1999; 2.H. P. Latscha, H. A. Klein, Anorganische Chemie, Springer Verlag, Berlin u.a., 1996; 3.R. Demuth, F. Kober, Grundlagen der Komplexchemie, Otto Salle Verlag, Frankfurt am Main 1992; 4.N.N. Greenwood, A. Earnschaw, Chemie der Elemente, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim 1990; 5.Ch. Elschenbroich, A. Salzer, Organometallchemie, Teubner Verlag, Stuttgart 1993; 6.Campbell, Mary K. (1999), Biochemistry (Third Edition), Harcourt College Publishers, ISBN 0-03-024426-9. 7.Reece, JB (2005), Biology (Seventh Edition), Benjamin Cummings, ISBN 0-8053-7171-0. 8.Di Maio, M, Pisano, C & Tambaro, R, Greggi S, Casella G, Laurelli G, Formato R, Iaffaioli RV, Perrone F & Pignata S (May 1, 2006), "The prognostic role of pre-chemotherapy hemoglobin level in patients with ovarian cancer", Front Biosci, vol. 11:1585-90. PMID 16368539. 9.Eshaghian, S, Horwich, TB & Fonarow, GC (January 2006), "An unexpected inverse relationship between HbA1c levels and mortality in patients with diabetes and advanced systolic heart failure", Am Heart J, vol. 151(1):91. PMID 16368297. 10.Hardison, RC (June 11, 1996), "A brief history of hemoglobins: plant, animal, protist, and bacteria", Proc Natl Acad Sci USA. PMID 8650150. 11.Kneipp, J, Balakrishnan, G & Chen, R, Shen TJ, Sahu SC, Ho NT, Giovannelli JL, Simplaceanu V, Ho C, Spiro TG (November 22, 2005), "Dynamics of Allostery in Hemoglobin: Roles of the Penultimate Tyrosine H bonds", J Mol Biol. PMID 16368110. 12.Ganong, William F. (March 17, 2003), Review of Medical Physiology (Twenty-First Edition), Lange Medical Books (McGraw-Hill Medical Publishing Division), ISBN 0-07-140236-5. 13.Cotton, Wilkinson, Murillo and Bochmann (1999), Advanced Inorganic Chemistry (Sixth Edition), Wiley, ISBN 0-471-19957-5; 14. M. BREZEANU, E. CRISTUREAN, A. ANTONIU, D. MARINESCU, M. ANDRUH, Chimia metalelor, Ed. Academiei Romane, Bucuresti, 1990; 15.V. DARIE, Biochimie medicala, vol. I, Ed. Amon, Craiova, 1994; 16.M. ZAMFIRESCU-GHEORGHIU, A. POPESCU, Tratat de biochimie medicala, vol. I si II, Ed. Medicala, Bucuresti, 1991; 17.Z. GARBAN, Tratat elementar de biochimie, vol. I, partea 2, Ed. Mitron, Timisoara, 1996; 18.M.J. KENDRICK, M.T. MAY, M.J. PLISSHKA, K.D. ROBINSON, Metals in biological systems, Ellis Horwood, New York, 1992; 19. Grecu I., Neamtu Maria, Enescu L., Implicatii biologice si medicale ale chimiei anorganice, Ed. Junimea, Iasi, 1982.

Textul de mai sus reprezinta un extras din "Referat chimie. FIERUL SI STABILIATEA LUI IN HEMOGLOBINA". Pentru versiunea completa a documentului apasa butonul Download si descarca fisierul pe calculatorul tau. Prin descarcarea prezentei lucrari stiintifice, orice utilizator al site-ului www.studentie.ro declara si garanteaza ca este de acord cu utilizarile permise ale acesteia, in conformitate cu prevederile legale ablicabile in domeniul proprietatii intelectuale si in domeniul educatiei din legislatia in vigoare.

In cazul in care intampini probleme la descarcarea fisierului sau documentul nu este nici pe departe ceea ce se doreste a fi te rugam sa ne anunti. Raporteaza o eroare

Important!

Referatele si lucrarile oferite de Studentie.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.

Iti recomandam ca referatele pe care le downloadezi de pe site sa le utilizezi doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale pentru conceperea unui referat nou, propriu si original.