Hemoglobin (Hb) är ett tetramert syretransportprotein i erytrocyter. Dess struktur möjliggör effektiv O₂-lastning i lungor och avlastning i vävnader.
Molekylär arkitektur
- Fyra globinkedjor: 2α (141 aa) + 2β (146 aa) i vuxen HbA (α₂β₂). Foster HbF = α₂γ₂; HbA₂ = α₂δ₂.
- Varje kedja viker till globinfällning: 7–8 α-helixer (A–H) bildar en hydrofob ficka för hem.
- Hemgrupp: Protoporfyrin IX-ring + central Fe²⁺ (jern II). Fe²⁺ binder O₂ reversibelt; Fe³⁺ (methemoglobin) kan inte.
- Proximal histidin (F8) koordinerar Fe²⁺; distal histidin (E7) stabiliserar bundet O₂, steriskt hindrar CO-bindning.
Kvartär struktur & kooperativitet
- T (tänkt) tillstånd: DeoxyHb; låg O₂-affinitet; underenheter begränsade av saltbroar (α₁β₂ gränssnitt).
- R (avslappnad) tillstånd: OxyHb; hög O₂-affinitet; saltbroar brutna, underenheter roterar ~15°.
- Kooperativ bindning: Första O₂-bindning skiftar jämvikt mot R-tillstånd → efterföljande O₂ binder lättare. Sigmoid O₂-dissociationskurva.
- Allosteriska effekter:
- 2,3-BPG: Binder central kavitet i T-tillstånd → stabiliserar T → sänker O₂-affinitet (höger skift). Kritisk för foster-moders O₂-överföring.
- H⁺ (Bohr-effekt): Lågt pH → stabiliserar T → O₂-frigivning i metaboliskt aktiva vävnader.
- CO₂: Karbamatbildning på N-terminaler → stabiliserar T.
- Temperatur: Feber → höger skift.
Funktionell betydelse
- Lungor (högt pO₂, högt pH, lågt CO₂, lågt 2,3-BPG-effekt): R-tillstånd favoriseras → >95 % mättnad.
- Vävnader (lågt pO₂, lågt pH, högt CO₂, högt 2,3-BPG): T-tillstånd favoriseras → O₂ frigiven.
- Varje Hb bär 4 O₂; 1 g Hb binder 1,34 mL O₂.
Kliniska varianter
- Siccelcell (HbS): β6 Glu→Val → polymerisering i T-tillstånd → sicling, hemolys, vaskoocklusion.
- Thalassemier: Obalanserad α/β-kedjeproduktion → precipitation, ineffektiv erythropoies.
- Hög-affinitet Hbs: Vänsterskiftad kurva → vävnadsyoxi → erythrocytos.
- Methemoglobinemi: Fe³⁺ → funktionell anemi, cyanosis.
Hemoglobins eleganta allosteri är en paradigmat för protein kooperativitet och fysiologisk reglering.
