أظهر بولينج ورفاقه أن هيموجلوبين الخلية المنجلية (HbS) ينتمي إلى نوع جزيئي غير طبيعي، ثم حدد إنجرام الذي استخدم نظامًا ثنائي الأبعاد من الرحلان الكهربائي واللوني لتحطيم جزيء الهيموجلوبين إلى خليط من الببتيدات الأصغر، عيبًا جزيئيًا في HbS من خلال إظهار أنه يختلف عن الهيموجلوبين الطبيعي للبالغين بواسطة ببتيد واحد فقط، ومن منذ ذلك الحين، تم وصف أكثر من 200 هيموجلوبين متغير وغير طبيعي.
ما هو الهيموغلوبين
الهيموغلوبين هو ناقل تنفسي ثنائي الاتجاه، ينقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة ويسهل إعادة نقل ثاني أكسيد الكربون، وفي الدورة الدموية الشريانية، يمتلك الهيموجلوبين قابلية عالية للأكسجين وقلة منخفضة لثاني أكسيد الكربون والفوسفات العضوي وأيونات الهيدروجين والكلوريد، وفي الدورة الدموية الوريدية، تنعكس هذه الصلات النسبية.
للتأكيد على هذه الخصائص الرائعة، منح جاك مونود الهيموجلوبين لقب “الإنزيم الفخري”، وإذا أطلق على الهيم موقعه النشط والأكسجين ركيزته وأيونات الهيدروجين مثبطاته، فإن الهيموغلوبين يحاكي خصائص الإنزيم، ولذلك أصبح من الواضح أن كشف خصائص الهيموجلوبين كان ضروريًا لفهم آلية وظيفة الهيموجلوبين من حيث صلتها بعلم وظائف الجهاز التنفسي.
هيكل الهيموغلوبين
يتكون الهيموغلوبين من أربع وحدات فرعية، لكل منها سلسلة بولي ببتيد واحدة ومجموعة هيم واحدة، حيث تحمل جميع الهيموغلوبينات نفس مجموعة الهيم الاصطناعية من الحديد البروتوبورفيرين التاسع المرتبط بسلسلة بولي ببتيد من 141 (ألفا) و146 (بيتا) من بقايا الأحماض الأمينية، ويرتبط أيون الحديدوز الهيم بـ N لحامض الهيستيدين.
يتم تثبيت حلقة البورفيرين في جيبها بواسطة فينيل ألانين من سلسلة البولي ببتيد الخاصة بها، وسلاسل البولي ببتيد للهيموجلوبين البالغ نفسها من نوعين، والتي تعرف باسم سلاسل ألفا وبيتا، متشابهة في الطول ولكنها تختلف في تسلسل الأحماض الأمينية، وسلسلة ألفا لجميع الهيموجلوبين البشري، الجنيني والبالغ، هي نفسها.
تتضمن السلاسل غير ألفا سلسلة بيتا للهيموجلوبين الطبيعي للبالغين (α2β2)، وسلسلة غاما للهيموغلوبين الجنيني (α2β2)، وسلسلة دلتا لـ HbA 2.في بعض المتغيرات، تتكرر جينات جاما، مما يؤدي إلى ظهور نوعين من سلاسل جاما، ويرتبط الأكسجين بشكل عكسي بذرة الحديد في كل مجموعة من الهيم، وتختلف مجموعة الهيم التي أصبحت مرتبطة بالأكسجين باختلاف الضغط الجزئي للأكسجين، ومن ثم ومع استمرار الأوكسجين، يصبح الاندماج مع المزيد من جزيئات الأكسجين أسهل.
وظائف الهيموغلوبين
الهيموغلوبين في نقل الأكسجين
الهيموغلوبين والماء
الآليات الحركية لـ O2 المرتبطة بالميوجلوبينات والهيموجلوبين
يمكن القول بأن الهيموجلوبين (Hb) هو البروتين الموجود في خلايا الدم الحمراء المسؤول عن توصيل الأكسجين إلى الأنسجة. لضمان أكسجة الأنسجة الكافية، ويجب الحفاظ على مستوى كاف من الهيموجلوبين.
