Hemoglobin-struktur: Kvartær sammensætning, heme-grupper og kooperativt iltbinding

Hemoglobin (Hb) er et tetramerisk ilttransport-protein i erythrocyter. Dens struktur gør effektiv O₂-optagning i lunger og afgivelse i væv mulig.

Molekylær arkitektur

Fire globin-kæder: 2α (141 aa) + 2β (146 aa) i voksen HbA (α₂β₂). Foster HbF = α₂γ₂; HbA₂ = α₂δ₂.
Hver kæde folder til globin-fold: 7–8 α-helixer (A–H) der danner en hydrofob lomme for heme.
Heme-gruppe: Protoporphyrin IX-ring + centralt Fe²⁺ (jern). Fe²⁺ binder O₂ reversibelt; Fe³⁺ (methemoglobin) kan ikke.
Proximal histidin (F8) koordinerer Fe²⁺; distal histidin (E7) stabiliserer bundet O₂, sterisk hindre CO-binding.

T (tense) tilstand: DeoxyHb; lav O₂-affinitet; underenheder begrænset af saltbroer (α₁β₂-grænseflade).
R (relaxed) tilstand: OxyHb; høj O₂-affinitet; saltbroer brudt, underenheder roterer ~15°.
Kooperativ binding: Første O₂-binding skifter ligevægt mod R-tilstand → efterfølgende O₂ binder lettere. Sigmoid O₂-dissociationskurve.
Allosteriske effekter:
- 2,3-BPG: Binder central hule i T-tilstand → stabiliserer T → sænker O₂-affinitet (højre skift). Kritisk for foster-moder O₂-overførsel.
- H⁺ (Bohr-effekt): Lavt pH → stabiliserer T → O₂-frigivelse i metabolisk aktive væv.
- CO₂: Karbamat-dannelse på N-terminaler → stabiliserer T.
- Temperatur: Feber → højre skift.

Lunger (højt pO₂, højt pH, lavt CO₂, lavt 2,3-BPG-effekt): R-tilstand favoriseret → >95% mætning.
Væv (lavt pO₂, lavt pH, højt CO₂, højt 2,3-BPG): T-tilstand favoriseret → O₂ frigivet.
Hvert Hb bærer 4 O₂; 1 g Hb binder 1,34 mL O₂.

Sicklecelle (HbS): β6 Glu→Val → polymerisering i T-tilstand → sickling, hæmolys, vaskulær okklusion.
Thalassemier: Ubalanceret α/β-kæde produktion → præcipitering, ineffektiv erythropoese.
Høj-affinitet Hbs: Venstre-skjult kurve → væv-hypoksi → erythrocytose.
Methemoglobinemi: Fe³⁺ → funktionel anæmi, cyanose.

Hemoglobins elegante allosteri er et paradigme for protein-kooperativitet og fysiologisk regulering.

Blødning