hemoglobin dan mioglobin (modul biologi molekular)

Prof. DR. Dr. H. Nursal Asbiran

Fungsi diatur melalui perubahan konformasi

Interaksi pada satu tapak mempengaruhi tapak lain pada molekul yang sama (Interaksi alosterik).

Contoh : Hemoglobin Enzim

Punya struktur kuatener Hemoglobin, punya 2

rantai α2 rantai

ß Enzim; dimer atau lebih

Protein-heme (Hemoglobin , Hb)dan Mioglobin (Mb) secara tetap mensuplai Oksigen untuk metabolisme oksidatif pada pembentukan ATP di mitokondria.

Mb suatu protein monomerik, pada otot, menyimpan oksigen sebagai reserve bila diperlukan kebutuhan oksigen berlebihan.

Hb suatu protein tetramer dl eritrosit mentranspor oksigen ke jaringan dan mengembalikan CO2 dan Ion H ke paru.

Sianida dan CO dapat membunuh karena merusak fungsi fisiologis heme protein (Sitokrom dan Hb).

Struktur sekunder dan tertier sub unit Hb identik dg Mioglobin.

Mb berikatan langsung dg Oksigen, sedangkan Hb berinteraksi ko-operatif.

BPG ( 2,3 bisfosfogliserat ) merangsang pelepasan O2 dan menstabilkan struktur kuartener deoksi Hb

Hb dan Mb merupakan senyawa yang fungsinya terkait struktur, dan molekul dasar penyakit genetik penyakit sel sabit (sickle cell disease) dan talasemia.

Sitokrom mgdg Fe dan Cu. Berfungsi sbg karier elektron.

Oksidasi Fe++ menjadi Fe+++ merusak aktifitas biologisnya.

Klorofil mgdg Mg.++

• Simpanan O2 dalam otot dibebaskan bila kebutuhan tinggi ( latihan berat).O2 digunakan oleh mitokondria utk sintesis ATP

• Td 153 AA , BM 17,000, bentuk kompak 4.5 x 3.5 x 2.5 nm

• Protein globular, heliks A-H, permukaan polar kecuali His E7 dan His F8 yang dekat dg Fe heme.

• Bagian dalam adalan nonpolar spt leu, Val, Phe dan Met.

Mioglobin , pengikatan langsung

Hemoglobin , pengikatan kooperatif

Pada waktu mengikat oksigen Fe++ bergerak ke arah bidang heme. Dan berikatan dg His F8

Pengikatan O2 pertama pd deoksi Hb menggeser Fe heme ke bidang heme (BH) dari posisi semula sejauh 0.6 nm. Pergeseran ini berdampak pada histidin proksimal F8, terjadi pemutusan ikatan garam pada karbonil terminal pada keempat subunit Hb.

Pengikatan O2 terhadap BH tegak lurus, pengikatan

molekul O2 kedua membentuk sudut 121 derajat

Selanjutnya satu bagian alfa/beta memutar 15 o posisi 4 subunit Hb, meningkatkan afinitas thd O2 dari keadaan low-affinity T(taut) ke keadaan R (relaxed)

Perubahan ini meningkatkan afinitas unoxygenated heme terhadap O2.

• CO : -sejumlah kecil ada di udara. produk dari pemecahan heme

• Dari penelitian Isolated Heme diketahui bahwa pengikatan CO juga tegak lurus terhadap BH

. Kekuatan ikatan Heme-CO, 25 000 kali kekuatan ikatan Heme-O

Ditubuh manusia kekuatan itu berkurang, menjadi 200 kali saja.

Kenapa berbeda? Hb dan Mb punya hindered environment (

lingkungan heme perintang. Ikatan CO-heme pd isolated heme tegak

lurus tbh. Dalam Hb dan Mb residu histidil distal E7 merintanggi pengikatan CO ini, shg sudut CO tbh 121o pula. Kekuatan ikatan CO-heme berkurang menjadi 200 kali kekuatan O-heme.

Kenyataan 1% mioglobin mengikat CO

Mb tidak mentranspor , tetapi hanya menyimpan oksigen.

Hubungan antara tekanan parsial O2 (PO2) dg jumlah O2 yg terikat, terlihat pada kejenuhan O2.

Kurva pengikatan O2 oleh Mb hiperbolik. Mb mengikat semua O2 pada PO2 100 mmHg.

Mb melepaskan sedikit O2 di :-Otot ( PO2 20 mmHg)-Jaringan lain ( 40mmHg).-Bila keaktifan berkurang, PO2 di otot ( 5 mmHG), Mb melepas oksigen ke mitokondria untuk sintesis ATP.

Struktur Kuatener Hb memungkinkan adanya sifat alosterik.

Sifat alosterik , merupakan salah satu karakteristik Hb.

Dibangun oleh 2 pasangan rantai polipeptida , α2 β 2 : HbA, Hb dewasa normalα2 γ2 : HbF, Hb fetalα2 S2 : HbS: Hb sickle cellα2 δ 2, HbA2, Hb dewasa minor

Bila PO2 rendah pada jaringan perifer, eritrosot mensintesis 2,3 bifosfogliserat (BPG)dari 1,3 bifosfogliserat.

Hb mengikat 1 molekul BPG melalui kedua rantai β,

BPG menstabilkan Deoksigenasi Hb. BPG berikatan lemah dg HbF dari pada

HbA, sebaliknya afinitas HbF terhadap O2 lebih kuat dari HbA

H2O + CO2 H2CO3 HCO3 - + H+ Deoksi Hb akan mengikat 1 H+ tiap 2

molekul O2 yang dibebaskan. Hb sebagai sifat bufer)

MioglobinuriaCrush injuri masif, membebaskan mioglubin dari otot akan menyebabkan urin merah pekat.

AnemiaGangguan sintesis Hb dapat terjadi karena defisiensi Fe

TalasemiaDefek genetik seperti Talasemia dapat terjadi karena tidak adanya seluruh atau sebagian rantai α atau rantai β.Sudah diketahui hampir 750 mutasi, tetapi yang dominan. Adalah alpha talasemia dan

beta thalasemia.

Terima kasih

• Glikosilat Hemoglobin ( HbA1.c)

Bila glukosa darah masuk ke eritrosit, terjadi glikosilasi residu Lisin dan amino ujung HemoglobinFraksi ini normal 5 %, tetapi tergantung kadar glukosa darah.

Waktu paruh eritrosit 60 hari, maka kadar HbA1.c merupakan refleksi kadar gula darah dalam 6-8 minggu

TERIMA KASIH