Hämoglobin

Sog. ‚roter Blutfarbstoff’: Enthält Globin (als Apoprotein) und 4 Häm (als prosthetische Gruppe) ...

Apoproteine enthalten nicht ihre prosthetische Gruppe und sind im Allgemeinen biologisch inaktiv.

Die prosthetische Gruppe ist i. e. S. das kovalent ans Apoenzym gebundene Coenzym; i. w. S. der Nichtproteinanteil zusammengesetzter Proteine. [Pschyrembel]

VORKOMMEN:

• In Erythrozyten (rote Blutkörperchen) und in geringerer Menge im Plasma (an Haptoglobin gebunden).

Haptoglobin wird in der Leber gebildet und gehört zu den ‚Akute-Phase-Proteinen’.

• „Seine Aufgabe ist die Bindung und der Transport von Hämoglobin, um es dem Abbau im Retikuloendothelialen System (RES) zuzuführen und die Ausscheidung von Eisen über die Nieren, sowie deren Schädigung durch Hämoglobin zu verhindern.
• In diesem Zusammenhang ist Haptoglobin entscheidender Marker für das HELLP-Syndrom [Form der Präeklampsie], einem schweren mütterlichen Notfall in der Geburtshilfe.“

[Quelle und zum Weiterlesen

http://de.wikipedia.org/wiki/Haptoglobin etc.]

* RES = Retikuloendotheliases System (alte Bezeichnung); neue Bezeichnung: Monozyten-Makrophagen-System. Dazu gehören auch die Osteoklasten (= gewebetypische Makrophagen; Zellen, die Knochensubstanz resorbieren) und Zellen der Mikroglia (= kleine spindelförmige Zellformen der Neuroglia des ZNS mit kurzen Fortsätzen).

AUFGABEN:

Bindung und Transport des in der Lunge aufgenommenen Sauerstoffs und Mitbeteiligung an der pH-Regulation des Blutplasmas.

Zur Erinnerung ...

Blutplasma enthält Proteine (Albumine, Globuline, Fibrinogen).

[Blutplasma ohne Fibrinogen ist Blutserum; s. u.]

Aufgaben:

Versorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen.

Abtransport von Kohlendioxid und Stoffwechselprodukten.

Wärmeregulation.

Verteilung von Enzymen und Hormonen.

ABBAU:

Abgebaut wird Hämoglobin zu Bilirubin, und das dabei freiwerdende Eisen wird v. a. zur Neubildung von Hämoglobin verwendet.

Der menschliche Organismus enthält ca. 950 g Hämoglobin.

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Albumin; Mineralstoffe – Fluor (Osteoklasten etc.); Glossar – Bilirubin, Leukozyten, Makrophagen, Nervenzellen, Gliazellen, Puffersysteme;

Zum Nachdenken – Blutgruppen (Globuline), Zeroidlipofuszinose (Akute-Phase-Proteine) etc.

Myoglobin

Sog. ‚roter Muskelfarbstoff’:

Speichert Sauerstoff im Muskelgewebe (Herz- und Skelettmuskelzellen).

Zum Nachdenken ...

• Nach dem Zerfall von Myoglobin* wird Eisen frei (als sog. Myosiderin) und als Pigment abgelagert. [Pschyrembel]

* ... durch Zerstörung der quergestreiften Muskulatur; s. u.: Rhabdomyolyse etc.

• Myoglobin bindet nicht an Haptoglobin (s. o.).

“Myoglobin contains a porphyrin ring with an iron center. There is a proximal histidine group attached directly to the iron center, and a distal histidine group on the opposite face, not bonded to the iron.” [Wikipedia]

Zur Erinnerung ...

Porphyrine sind Verbindungen mit Porphin als Grundgerüst .... Sog. Metalloporphyrine enthalten komplex gebundene Metallionen (Eisen, Magnesium, Cobalt) und sind prosthetische Gruppe (‚Coenzym’) vieler Chromoproteine – z. B. von Hämoglobin und Myoglobin.

• Metalloporphyrine sind z. B. Häm, Hämin und Cobalamin (Vitamin B12); ein wichtiger Faktor bei der Biosynthese der Porphyrine ist Glycin.

-> Siehe dazu: Essen & Co. – Biosynthese der Porphyrine etc.

Histidin ist eine im Säuglingsalter essentielle Aminosäure und kommt besonders vor im Hämoglobin (s. o.) und als 3-Methylhistidin in Aktin und Myosin.

• Aktin und Myosin verbinden sich bei der Muskelkontraktion zum ‚Aktin-Myosin-Komplex’; weitere dabei beteiligte Faktoren sind: Troponin (Muskelprotein der quergestreiften Muskulatur; bindet Ca2+-Ionen), ATP und Magnesium.

Decarboxylierung von Histidin ergibt Histamin. [Decarboxylierung ist die Kohlendioxidabspaltung aus einer Carbonsäure ...; Coenzyme dabei sind v. a.:

• Thiamindiphosphat (bei Alphaketosäuren) – Vitamin B1
• Pyridoxalphosphat (bei Aminosäuren) – Vitamin B6]

-> Siehe dazu: Essen & Co. – Aminosäuren, Phenylalanin (Decarboxylierung etc.); Glossar – ATP, Leukozyten, Zellorganellen; http://de.wikipedia.org/wiki/Myoglobin;

http://en.wikipedia.org/wiki/Myoglobin etc.

Speichereisen

Ferritin

Speicher- und Transportform des Eisens im Organismus:

Eine Eisen-Eiweiß-Verbindung (-> der Eiweißanteil wird als Apoferritin bezeichnet).

Der Eisenanteil beträgt ca. 20 %.

• Eisen aus Ferritin ist leicht mobilisierbar.
• Vorkommen: Dünndarmschleimhaut (Mukosa), Monozyten-Makrophagen-System, Plasma/Serum (in geringer Konzentration).

Zum Nachdenken ...

• Apoferritin ist ein Eiweißkörper, der sich bei Resorption zweiwertigen Eisens in der Darmwand als Schutzkolloid dem Eisen anlagert; diese entstehende lose Verbindung heißt Ferritin ... [Pschyrembel 1994]
• Apoferritin ist ein Protein, das dreiwertiges Eisen binden kann, z. B. in Mukosazellen des Dünndarms; in diesem Zustand nennt man es Ferritin ... [Pschyrembel 2007]

Hämosiderin

Speicherform des Eisens im Organismus:

Eine wasserunlösliche Eisen-Eiweiß-Verbindung mit einem Eisenanteil von ca. 30 – 37 %.

• Vorkommen: Bes. in Leber, Milz und Knochenmark und im Monozyten-Makrophagen-System.

Transferrin

Ein Glykoprotein (Protein mit ... Kohlenhydratanteil ...), das in der Leber gebildet wird.

Es transportiert im Serum freies Eisen, bindet 2Fe³⁺ und hemmt das Wachstum und die Vermehrung von Bakterien (Bakteriostase).

• Es gelangt durch Endozytose (rezeptor-vermittelt) in die Zielzellen und gibt in den Endosomen die Eisenionen an Apoferritin ab.
• Das eisenfreie Transferrin (Apotransferrin) wird durch Exozytose in die extrazelluläre Flüssigkeit befördert.

Zur Erinnerung ...

• Endozytose = Aufnahme von Makromolekülen und Partikeln in gelöster oder fester Form (durch einen Vesikulationsvorgang der Zellmembran) in die Zelle (Bezeichnungen dafür: Aufnahme in gelöster Form: Pinozytose; Aufnahme in fester Form: Phagozytose).
• Endosomen = Vesikel (Bläschen), die bei einer Endozytose entstehen.
• Exozytose = Abgabe des Sekrets aus sekretgefüllten Golgi-Vesikeln oder Phagosomen, die zur Zellmembran wandern und ihren Inhalt durch Verschmelzen der Membranen nach außen freigeben.

Zum Nachdenken ...

„... normalerweise ist Transferrin zu einem Drittel mit Eisen (Fe³⁺) gesättigt ...“. [Pschyrembel]

-> Siehe dazu auch: Essen & Co. – Ergänzungen; Glossar – Leukozyten, Makrophagen, Zellorganellen (Endo- und Exozytose, Golgi-Vesikel, Phagosomen); Zum Nachdenken – Zeroidlipofuszinose etc.;

http://de.wikipedia.org/wiki/Endosom, http://de.wikipedia.org/wiki/Phagosom etc.

Serumeisen

Serum ist der wässrige und v. a. durch Bilirubin und vereinzelt hämolysierte* Erythrozyten (rote Blutkörperchen) leicht gelb gefärbte Bestandteil des Bluts. Serum enthält kein Fibrin* und keine Blutkörperchen (Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten).

* Hämolyse = Auflösung/Abbau der Erythrozyten infolge Zerstörung ihrer Zellmembran; dabei tritt Hämoglobin aus. Wenn die Bindungskapazität von Haptoglobin überschritten ist, wird Hämoglobin im Urin ausgeschieden (sog. 'Hämoglobinurie').

[Bitte weiterlesen bei:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hämolyse etc.]

[Entsprechend dazu: Myolyse = Untergang von Muskelzellen, z. B. durch ein Trauma. Das freiwerdende Myoglobin wird mit dem Urin ausgeschieden (sog. 'Myoglobinurie').

Bitte weiterlesen bei:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hämaturie]

- S. a. u.: Rhabdomyolyse etc. -

* Fibrin und Fibrinogen: Fibrinogen (= Faktor I der Blutgerinnung) ist die inaktive Vorstufe des Fibrins; es wird durch Thrombin (= Faktor IIa der Blutgerinnung) in Fibrin überführt.

-> Siehe dazu auch: Glossar – Bilirubin (... und enterohepatischer Kreislauf), Blutgerinnung, Leukozyten, Makrophagen etc.;

http://de.wikipedia.org/wiki/Eisenbindungskapazität etc.

Eisenhaltige Enzyme

(Beispiele)

Katalase

Spaltet toxisches Wasserstoffperoxid (H₂O₂); die prosthetische Gruppe (‚Coenzym’) ist Häm (s. o.).

VORKOMMEN:

In Erythrozyten, Peroxisomen* (v. a. in der Leber und in der Niere), in Pflanzen und aeroben Mikroorganismen.

Zum Nachdenken ...

„Einige Bakterien nutzen Fe(III) als Elektronenakzeptor für die Atmungskette. Sie reduzieren es damit zu Fe(II), was eine Mobilisierung von Eisen bedeutet, da die meisten Fe(III)-Verbindungen schwer wasserlöslich sind, die meisten Fe(II)-Verbindungen aber gut wasserlöslich. Einige phototrophe Bakterien nutzen Fe(II) als Elektronendonator für die Reduktion von CO₂.“

[Quelle und zum Weiterlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen]

Peroxidasen

Nutzen Wasserstoffperoxid (H₂O₂) als Oxidationsmittel und übertragen von einem Substrat Wasserstoff darauf (z. B. von Glutathion). Die prosthetische Gruppe ist oft Häm (s. o.).

[* Peroxisomen gehören zu den Zellorganellen; sie enthalten Peroxidasen und Katalase. Ihre Membran ist einschichtig.]

Zytochrome

Sind Hämoproteine der inneren Mitochondrienmembran:

Sie transportieren Elektronen in der Atmungskette. Ihre prosthetische Gruppe (‚Coenzym’) ist Häm (s. o.).

Tyrosinhydroxylase

Hydroxyliert Tyrosin zu DOPA und ist Fe²⁺-abhängig.

Zur Erinnerung ...

Hydroxylasen gehören zur ersten Hauptklasse der Enzyme; sie katalysieren Redoxreaktionen. Dazu gehören auch die molybdänhaltigen Hydroxylasen: Sie bauen das Sauerstoffatom aus Wasser in ihr Substrat ein.

DOPA ist Zwischenprodukt in der Synthese der Katecholamine (Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin) und der Melanine.

-> Siehe dazu auch: Fragen, Fragen, Fragen – Katalase; Glossar – Erklärungs-ABC, Zellorganellen; Gedankensplitter – Bulbus olfactorius (Tyrosinhydroxylase etc.)