4. 혈색소 주성분: 단백질(색소). 철(4분자. Fe + O2) 분포: 적혈구의 1/3

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1 4. 혈색소 주성분: 단백질(색소). 철(4분자. Fe + O2) 분포: 적혈구의 1/3
    분포: 적혈구의 1/3     임상적 의의: Anemia, polycythemia 진단 1. 혈색소의 구조와 종류      혈색소 = globin + heme 이 결합 ( Hb = 4 heme + 1 globin)     분자량-- 68, 차구조(구형 분자구조)    1) Heme = 철 이온(Fe++) + protoporphyrin이 결합된 화합물         * protoporphyrin-- 4개의 pyrrol 고리(C4H5N) 가짐 * 산소 4분자와 가역적으로 결합, 주성분은 철, 유색색소 2) Globin = * 다수의 아미노산이 polypeptide chain을 형성                   * 한 분자의 globin은 4개의 polypeptide chain으로 구성           * 4개의 polypeptide chain-- 같은 2개의 사슬(α-chain과 β-chain)로 구성                        이 두 사슬은 이온결합과 수소결합으로 연결되어 있다.     

2 * α-chain-- 141개의 아미노산으로 구성. 
                    유전자는 chromosome 16번째 short arm에 위치      * β -chain-- 146개의 아미노산으로 구성.                      유전자는 chromosome 11번째 short arm에 위치   3) 혈색소의 분자구조:         Heme + 1개의 polypeptide chain         2가의 철은 α-chain의 58번, 87번 histidine과 β-chain의 63번, 92번 histidine에 결합(그림) 4) 혈색소의 종류        globin을 구성하고 있는 amino acid의 종류에 따라       ① 배아혈색소(Embryonic hemoglobin): 임신 2개월 전에 출현            Gower I(ζ2ε2)-- 2개의 zeta(ζ) chain(α-like globin chain)과 2개 의 ε-chain으로 표시            Gower II(α2ε2)-- 2개의 α-chain과 2개의 ε-chain

3 2개의 α-chain과 2개의 γ-chain으로 구성(α2γ2) 태생기 3개월--최대, 출생 3- 6 개월 후-- 최소
  ② 태아혈색소(Fetal hemoglobin,Hb-F): 2개의 α-chain과 2개의 γ-chain으로 구성(α2γ2)           태생기 3개월--최대,  출생 3- 6 개월 후-- 최소           Hb-A보다 산소와의 친화력이 강하다.      ③ Hb-A1(정상성인)-- 2개의 α-chain, 2개의 β-chain(α2β2) -- 전체 중 95-98%           Hb-A2-- 2개의 α-chain, 2개의 δ-chain(α2δ2)--전체 중 2-3%             (전기영동으로 혈색소를 분류하면 Hb-A보다 느리게 이동한다) ④ 비정상혈색소(Abnormal hemoglobin):             대부분 유전적 또는 선천적으로 나타날 수 있다.            ⓐ Hb-S: 흑인에게 많고  sickle cell 을 유발하는 겸상적혈구 혈색소                  β-chain의 6번째 위치가 glutamic acid 대신 valine으로 치환              ⓑ Methemoglobin, Sulfhemoglobin, CO-Hb, Hb-C, Hb- E, Hb- D 등 300여종 5) 혈색소 판별방법:  ① 혈색소 전기영동--Cellulose acetate(pH 8.6) C(slow)-E-A2-O-S-G-F-A1-K-H-I(fast)                           ② alkali 저항시험(Hb-F. 저항성 강함 )                              ③ 저 산소 환경하에서의 hemoglobin 용해성,                              ④ 그 외 각종 용매에 대한 용해성 등으로 구분된다. 

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5 2) 제 2단계: Porphobilinogen(PBG) 합성-- cytoplasm에서
2. Heme의 합성과정    1) 제 1단계: δ-aninolevulinic acid(ALA)의 합성--mitochondria내의 TCA cycle    glycine + succinyl-CoA→ 축합→ 체내의 α-keto acid를 분해 → α-amino-β-keto acid 생성 --→ δ-aninolevulinic acid              ↑↘카르복실근(COOH-)           <pyridoxal phosphate, Mg++ , aminolevulinic acid 합성효소>       * succinyl-CoA = amino acid(methionine, isoleucine, valine)의 α-ketoglutarate의 탈탄산반응으로 생성 2) 제 2단계: Porphobilinogen(PBG) 합성-- cytoplasm에서         2분자의 aminoleuvulinic acid→ 축합→ porphobilinogen (PBG, ↑↘2H2O pyrrol 유도체)                                                  AmLev dehydrase           * AmLev dehydrase(탈수소효소) = -SH 필요 (적혈모구나 간세포에 함유)        * lead poisoning= 납에 의해 활성 억제된 aminolevulinic acid가 요중 배설     

6 3) 제 3단계: Uroporphyrinogen의 합성-- cytoplasm에서
       ① uroporphyrin I 생성: 4 분자의 porphobilinogen→ 축합→ uroporphyrin I                                                       ↑↘NH2                                                   deaminase        ② uroporphyrin III 생성: 4 분자의 porphobilinogen→ 축합→ uroporphyrin III                                                           ↑↘3H2                                                   isomarase, deaminase        * uroporphyrin I(porphyrin계) = 화학실험에서 우연히 합성된 것 -- protoporphyrin 생성 불가        * uroporphyrin III = heme과 유사, porphyrin화합물의 보체 uroporphyrin I의 7번과 8번의 순서가 바뀐 것        * porphyria(유전병)= 반응의 항진으로 소변에 다량의 uroporphyrin I 과 III 가 배설되는 질환

7 4) 제 4단계: Corproporphyrinogen III 합성-- cytoplasm에서
         uroporphyrin III→ corproporphyrin III(methyl기, CH2-)                          ↑↘CO2                  UROgen decarboxylase          * 미량배설(정상. 대변 속)    다량배설-- 대사이상, 유전성 질환 5) 제 5단계: Protoporphyrinogen III 합성-- mitochondria에서          corproporphy III의 고리 I과 고리 II→ protoporphyrinogen III ↑ 산화효소  → protoporphyrinogen IX          ↑↘COOH-, H+    [비닐근(-CH=CH2)]          COPROgen III 산화효소   

8 6) 제 6단계: Protoporphyrin IX 합성-- mitochondria
                     protoporphyrinogen IX→ protoporphyrin IX                                            ↑                                  PROTOgen IX 산화효소 7) 제 7단계: Heme 합성-- mitochondria            protoporphyrin IX + Fe++(2가의 철)→ Heme                               ↑                 <mitochondria에 있는 heme 합성효소= ferrochetalase>          * Fe+++(골수)→ (조혈)→ Fe++ : 이 반응은 납(Pb)에 의해 저해된다.     

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11 3. Globin 합성-- ribosome내 mRNA의 지령에 따라 amino acid가 배열
        α -chain: 글로빈 유전자의 위치-- 염색체 16번 short arm.            β -chain: 글로빈 유전자의 위치-- 염색체 11번 short arm.                    146개의 amino acid 중 2군데의 intron 부위를 가짐        4. Hemoglobin 합성       hemoglobin= heme + globin-- 세포질에서 형성 * 하나의 chain마다 각각의 heme이란 물질과 결합     * Hemoglobin의 종류: ?         

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13 5. 혈색소의 가스대사 1) 산소와의 결합 인자: ① 산소농도 ② pH ③ 온도 ④ pCO2 ⑤ 2,3-DPG의 농도 ① 산소농도 * 100mmHg(폐)→ 결합(포화-- 산소 운반능력 중지) 26mmHg→ 50%(Hb-O2), 20mmHg-50mmHg→ 결합이 증가 80mmHg-100mmHg→ 포화(모든 Hb이 산소와 결합) * 20mmHg(조직, 낮은 분압)→ 결합<해리 ② pH * 저하(조직→ CO2 증가→ H+ 증가)→ 결합<해리→ 산소는 조직으로 방출 * 상승(폐→ CO2 방출(감소)→ H+ 방출)→ 결합>해리 ③ 온도-- 저온→ 산소 친화도 증가 고온→ 산소 친화도 감소( 조직으로 산소 방출 ) ④ 2,3-DPG의 농도-- 증가→ 산소 친화도 감소(산소 해리, 조직)→ Hb과 결합

14 2) 이산화탄소와의 결합 CO2 증가(조직)→ 결합→ O2는 조직으로 방출
 2) 이산화탄소와의 결합        CO2 증가(조직)→ 결합→ O2는 조직으로 방출        CO2 감소(폐)→ 해리→ 산소와 혈색소가 결합, CO2 는 체외로 방출    CO2(정맥혈) + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+            HCO3-(혈장) + Na+→ NaHCO3(폐)→ Na+ + HCO3-            HCO3-(폐) + H+ → H2CO3 → CO2(체외 방출) + H2O 6. 혈색소와 O2 및 혈색소와 철과의 결합관계       1 heme 분자 + 산소 1분자 결합 → 즉, 1 Hb 분자 + 산소 4분자와 결합      Hemoglobin 1gm ml의 산소와 결합          → 즉, 전혈 100ml에는 산소 약 20ml를 결합 운반한다 (15×1.34= 20.1)       Hemoglobin 100gm은 철 0.34gm과 결합       동맥혈은 산소함유량이 약 20%이다       (CO 중독= 혈색소가 산소보다 일산화탄소와의 결합이 210배나 강하기 때문에 발생)

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