ביוכימיה 5- חלבונים פנים ותוך תאיים

Question 1

המוגלובין

Answer 1

• המוגלובין הוא חלבון גלובולרי מסיס מים הנמצא בריכוז גבוה בתוך כדוריות הדם האדומות.
• הוא בנוי מחלק חלבוני גלובין וקבוצות פרוסטטיות הנקראות Heme.
• המוגלובין בנוי מ4 שרשראות פוליפפטידיות: שתי שרשרות מסוג אלפא, ושתיים מסוג בתא. כל שרשרת מקופלת למבנה תלת מימדי והן קשורות זו לזו בנקודות רבות.

ה
heme
בנוי מ4 טבעות פירוליות שבמרכזן
Fe²⁺.
במולקולת ההמוגלובין יש 4 קבוצות הם. לכל שרשרת פוליפפטידית יש קבוצת
heme
השקוע בשרשרת ומסוגלת לקשור מולקולת חמצן אחת. O₂

Question 2

המוגלובין בריאות וברקמות

Answer 2

בריאות החמצן נקשר לברזל של קבוצת ההם. המוגלובין שקשור לחמצן נקרא
oxyhemoglobin
וצבעו אדום.
ברקמות ההמוגלובין משחרר חמצן וקולט פחמן דו חמצני. המוגלובין שאינו קשור לחמצן נקרא
deoxyhemoglobin
וצבעו אדום כהה.

Question 3

סוגי המוגלובינים

Answer 3

• כ-%98 מההמוגלובין בדמם של בני אדם הוא המוגלובין
  A A Hb
  .נהוג לסמנו לפי השרשראות הפוליפפטידיות α2β2
  להמוגלובין 2
  α2γ2 בתאי דם אדומים של עובר יש
  F Hb
  שהרכבו

זיקה גדולה יותר לחמצן מאשר להמוגלובין הבוגר
* .המוגלובין זה מתחלף בהדרגה להמוגלובין לאחר הלידה.

Question 4

הרווית ההמוגלובין בחמצן

Answer 4

ההמוגלובין נקשר לחמצן בריאות. היכולת שלו לפרוק את החמצן ברקמות תלויה בתנאים השוררים ברקמות.

• לחץ חלקי של חמצן
• ריכוז פחמן דו חמצני ויוני הידריד
• 2,3, BPG (2,3 bisphosphoglycerate) רמת
  *

Question 5

לחץ חלקי של חמצן

Answer 5

• בלחץ חמצן נמוך התקשרות החמצן להמוגלובין מועטה אך עם העלייה בלחץ החלקי של חמצן גוברת רווית ההמוגלובין.
• לחץ החמצן החלקי משפיע בכל רקמה על כמות החמצן המשתחררת: בריאות לחץ חמצן גבוה-יש קשור להמוגלובין, בשריר לחץ חמצן נמוך-חלק מהחמצן משתחרר מההמוגלובין עובר דרך ממברנת התא האדום ומגיע בדיפוזיה לתא השריר.
• הדגמת הזיקה הגבוהה יותר לחמצן של המוגלובין עוברי: בכל לחץ חמצן חלקי, יותר חמצן נקשר להמוגלובין (ההמוגלובין של העובר “מושך” חמצן דרך השלייה מההמוגלובין של האם).

Question 6

ריכוז פחמן דו חמצני ויוני הידריד

Answer 6

תלות הפוכה בין ריכוז הפחמן דו חמצני או ההידריד לקשירת החמצן

• חמצן נקשר ל
  heme
• פחמן דו חמצני ופרוטון נקשרים לגלובין באתרים שונים ונפרדים
• מולקולת המוגלובין שנקשרת לאחד מהם לא יכולה לקשור חמצן בו זמנית.

רקמה פעילה המייצרת הרבה פחמן דו חמצני תקבל יותר חמצן מההמוגלובין בהשוואה לרקמה אחרת עם לחץ חמצן זהה אך רמת קטבוליזם נמוכה יותר. ככל שרמת הפחמן דו חמצני עולה, מספר גדול יותר של מולקולות המוגלובין משחררות חמצן.

בשרירים במאמץ, המפרקים גלוקוז בצורה אנאירובית ומייצרים הרבה
+H
, יש אותה מגמה: התקשרות קטיוני המימן להמוגלובין מביאה לשחרור חמצן בכמות יותר גדולה לשריר

באותו לחץ חלקי של חמצן, ככל שריכוז
+H
ו\או פחמן דו חמצני עולה, ישתחרר יותר חמצן. הזזה ימינה של העקומה הסיגמואידית.

Question 7

• *רמת**
• *2,3 BPG- bisphosphoglycerate**

Answer 7

• BPG
  הוא חומר שמצא בכדוריות דם אדומות.
• קישור
  BPG
  להמוגלובין מונע קישור חמצן, כלומר, ככל שיש יותר
  BPG
  , יותר חמצן משתחרר מההמוגלובין לרקמות
• עליה ברמת
  BPG
  באריתרוציטים חלה כאשר הרקמות נתונות ללחץ חמצן חלקי נמוך (פעילות נמוכה של ריאות או זרימת דם לא טובה), עובדה המסייעת לשחרור יעיל יותר של של חמצן ברקמות.
• עלייה ברמת
  BPG
  מתרחשת גם כאשר עוברים למקום גבוה בו לחץ החמצן נמוך. כתגובה, תוך שעות חלה עלייה ברמת
  BPG
  בתאי דם אדומים, עובדה המביאה לשחרור של חמצן ברקמות. אנשים העולים להרים גבוהים חייבים לעשות זאת בהדרגה כדי לאפשר לרמת ה
  BPG
  לעלות.

Question 8

ההומוגלובין כחלבון אלוסטרי

Answer 8

חלבון אלוסטרי מגיב לשינויים בסביבתו על ידי התאמת פעילותו לשינויים סביבתיים אלה:

השינויים במבנה המרחבי של המוגלובין מביאים לשינוי בזיקה של ההמוגלובין לחמצן.

Question 9

מאפייני חלבון אלוסטרי אל מול המוגלובין

Answer 9

• חומרים שונים הנמצאים בסביבת החלבון האלוסטרי נקשרים אליו. כל חומר נקשר באתר קשירה נפרד.
• ההתקשרות של כל חומר מביאה לשינויים במבנה המרחבי של החלבון
• שינוי במבנה המרחבי מביא לשינוי בפעילות החלבון. השינוי במבנה המרחבי של ההמוגלובין מביא לשינוי בזיקה של ההמוגלובין לחמצן
• ההתקשרות והשינויים המרחביים הם הפיכים: החזרת תנאי הסביבה הקודמים מחזירה את החלבון למבנה מרחבי ולפעילות קודמים.
• *כל אחד מהחומרים- פחמן דו חמצני, הידריד, או בפג מעודד שחרור חמצן ואילו חמצן מעודד את שחרורם של החומרים האחרים**

Question 10

להמוגלובין קיימים שני מצבים מרחביים אפשריים

Answer 10

• מצב רפוי- הקשרים בין השרשראות הפוליפפטידיות יוצרים מבנה רפוי. כאשר מולקולת חמצן ראשונה נקשרת לברזל של ההם נוצר המבנה הרפוי, הכולל שינוי בעמדת הברזל כלפי ההם. למבנה הרפוי זיקה רבה יותר לחמצן.
• מצב מתוח- הקשרים בין השרשראות הפוליפפטידיות יוצרים מבנה קשיח.

Question 11

הרעלת פחמן דו חמצני

Answer 11

• כאשר יש שריפה של חומר אורגני בלי אוורור מספק (ללא רמה מספיקה של חמצן), נוצר פחמן חד חמצני כתוצר לוואי.
• פחמן חד חמצני נקשר להם במקום החמצן, קישור חזק ומונע מההמוגלובין להוליך חמצן לרקמות.
• כאשר מספר רב של מולקולות המוגלובין ניזוקות, יהיה מצב של חוסר חמצן ומוות.

Question 12

טלסמיה

Answer 12

• מחלות עם מוטציות שונות המביאות לחוסר יכולת או יכולת מוגבלת ליצר שרשראות אלפא או בטא של המוגלובין.
• מחסור באחד השרשראות מביא לחסר בהמוגלובין
  A
  ואנמיה.
• נוצרים המוגלובינים לא נורמלים בגלל אי איזון כמותי של השרשראות.
• ביטוי המחלה הוא המוליזה ואנמיה קשה.
• *המוליזה-** הרס תאי דם אדומים
• *אנמיה-** ירידה ברמת ההמוגלובין ומחסור בחמצן לרקמות
• יש צורך בעירויים תכופים. במתן עירויים צריך להמנע משקיעת ברזל ברקמות (תרופות קושרות ברזל)

Question 13

קולגן

Answer 13

קולגן הוא חלבון סיבי, חוץ תאי קשה תמס.

Question 14

כמות הקולגן ביונקים הו כ

Answer 14

רבע מחלבוני הגוף

Question 15

לקולגן תפקיד מרכזי ב

Answer 15

• לקולגן יש תפקיד מרכזי בהרכב רקמות החיבור.
• הקולגן מרכיב עיקרי בעצמות, גידים, סחוס, כלי דם ועור.
• רקמת החיבור דלה בתאים ועשירה בתרכובות חוץ תאיות כמו קולגן שמהווה מרכיב מרכזי.

Question 16

פיברובלסטים

Answer 16

ברקמת החיבור יש תאים הנקראים פיברובלסטים והם מייצרים חלבון המהווה את חומר המוצא לקולגן ונקרא
procollgen.

Question 17

פרוקולגן

Answer 17

הפרוקולגן בנוי מ3 שרשראות פוליפפטידיות מלופפות אחת סביב השניה בצורת סליל משולש, עובדה המקנה חוזק רב.

• הפרוקולוגן שנוצר בתאים מופרש לנוזל החוץ תאי, שם הוא עובר הפעלה והופך לטרופוקולוגן.
• לאחר ההפעלה מולקולות רבות של טרופוקולגן יוצרות על ידי חיבור של מולקולות רבות פולימר ענק. ההתחברות בין המולקולות נעשית לאורך- נוצרים חוטים ארוכים. וגם לרוחב- חיבור בין החוטים. נוצר אגד של סיבים ארוכים הנקראים
  collagen fibril
  . הרבה פיברילות יוצרות סיב-
  fibre
  . זהו מבנה המצטיין בחוזקו.

Question 18

הסינטזה של קולגן דורשת

Answer 18

הסינטזה של קולגן דורשת חומצה אסקורבית
(ויטמין C)
הויטמין דרוש ליצירת שלושת השרשראות היוצרות את הסליל המשולש של הפרוקולגן.
מחסור בויטמין סי מביא למחלת הצפדינה. זאת מתבטאת בהתפוררות רקמות חיבור- כמו כלי דם, עור וחניכיים.