ลักษณะและฟังก์ชั่นของเฮโมโกลบิน

รูกุญแจ เป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่ขนส่งออกซิเจนในสถานะของเหลวในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ประกอบด้วยอาร์โทรพอดและหอย ฮีโมไซยานินในเลือดมีบทบาทคล้ายกับฮีโมโกลบินในนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพในการขนส่งต่ำ.

เนื่องจากฮีโมไซยานินเป็นโปรตีนที่ใช้ทองแดงในการดักจับออกซิเจนแทนที่จะเป็นเหล็กพวกมันจึงใช้สีฟ้าเมื่อออกซิไดซ์ อาจกล่าวได้ว่าสัตว์ที่ใช้เป็นสัตว์เลือดสีฟ้า.

เราก็เหมือนกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ คือสัตว์เลือดแดง ในการทำหน้าที่นี้แต่ละโมเลกุลของ metalloprotein นี้ต้องใช้อะตอมทองแดงสองตัวสำหรับแต่ละออกซิเจนที่ซับซ้อน.

ความแตกต่างระหว่างเลือดสีน้ำเงินกับสัตว์เลือดแดงก็คือวิธีขนส่งออกซิเจน ในอดีตฮีโมไซยานินมีอยู่ในเลือดของสัตว์ ในทางกลับกันเฮโมโกลบินจะดำเนินการโดยเซลล์เฉพาะที่เรียกว่าเม็ดเลือดแดง.

ฮีโมไซยานินบางชนิดเป็นโปรตีนที่รู้จักและดีที่สุด พวกเขานำเสนอความหลากหลายของโครงสร้างที่กว้างและได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นประโยชน์อย่างมากในการใช้งานทางการแพทย์และการบำบัดในมนุษย์.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 ฟังก์ชั่น
  • 2.1 ฟังก์ชั่นอื่น ๆ
• 3 ใช้
• 4 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

ฮีโมไซยานินที่โดดเด่นที่สุดคือสิ่งที่แยกได้จากหอย เหล่านี้เป็นโปรตีนที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักกันมีมวลโมเลกุลอยู่ระหว่าง 3.3 และ 13.5 MDa.

mollusk hemocyanins เป็นโพรงกลวงขนาดใหญ่ของ multimeric glycoproteins ซึ่งสามารถละลายได้ในเลือดของสัตว์.

หนึ่งในเหตุผลในการละลายสูงคือฮีโมไซยานินมีพื้นผิวที่มีประจุลบสูงมาก พวกมันก่อตัวเป็นหน่วยย่อยของ decamers หรือ multidecameros ระหว่าง 330 และ 550 kDa ซึ่งประกอบด้วยเจ็ดหน่วยการทำงานของอาร์คติค.

ยีน paralogical เป็นหนึ่งที่เกิดขึ้นจากเหตุการณ์ของการทำสำเนาทางพันธุกรรม: โปรตีน paralogical เกิดขึ้นจากการแปลของยีน paralogical หน่วยย่อยเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในรูปแบบของตัวถอดรหัส, didecameros และ tridecameros ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับองค์กรของโดเมนการทำงานของพวกเขา.

ในขณะที่ฮีโมไซยานินของสัตว์ขาปล้องนั้นเป็นเฮกซาเมอร์ ในสถานะดั้งเดิมของมันจะพบว่าเป็นส่วนประกอบสำคัญของทวีคูณของ hexamers (จาก 2 x 6 ถึง 8 x 6) หน่วยย่อยแต่ละแห่งมีน้ำหนักระหว่าง 70 ถึง 75 kDa.

คุณลักษณะที่โดดเด่นอีกประการของฮีโมไซยานินคือพวกมันมีโครงสร้างและการใช้งานที่มั่นคงในช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างกว้าง (ตั้งแต่-20ºCถึงมากกว่า90ºC).

ฮีโมไซยานินสามารถสังเคราะห์ได้ในอวัยวะเฉพาะของสัตว์ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิต ในกุ้งมันเป็นตับ ในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ พวกมันถูกสังเคราะห์โดยเฉพาะเซลล์เช่นไซยาโนไซต์ของ chelicerates หรือโรโคไซต์ของหอย.

ฟังก์ชั่น

ฟังก์ชั่นที่รู้จักกันดีที่สุดของฮีโมไซยานินเกี่ยวข้องกับการมีส่วนร่วมในการเผาผลาญพลังงาน ฮีโมไซยานินทำให้การหายใจแบบใช้ออกซิเจนเป็นไปได้ในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่.

ปฏิกิริยาพลังงานชีวภาพที่สำคัญที่สุดในสัตว์คือการหายใจ ในระดับเซลล์การหายใจช่วยให้โมเลกุลน้ำตาลที่ย่อยสลายในลักษณะที่ควบคุมและต่อเนื่องเช่นเพื่อรับพลังงาน.

ในการดำเนินการขั้นตอนนี้จำเป็นต้องมีตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายซึ่งสำหรับวัตถุประสงค์ทั้งหมดคือโดย antonomasia ออกซิเจน โปรตีนที่รับผิดชอบในการจับและขนส่งนั้นมีหลากหลาย.

หลายคนใช้วงแหวนที่ซับซ้อนของอินทรีย์ที่ทำให้เหล็กมีปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจน ตัวอย่างเช่นเฮโมโกลบินใช้ porphyrin (กลุ่ม heme).

คนอื่นใช้โลหะเช่นทองแดงเพื่อจุดประสงค์เดียวกัน ในกรณีนี้โลหะจะเกิดสารประกอบเชิงซ้อนชั่วคราวที่มีกรดอะมิโนตกค้างจากพื้นที่ทำงานของโปรตีนตัวพา.

แม้ว่าโปรตีนทองแดงจำนวนมากจะเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่น แต่ฮีโมไซยานินจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนย้อนกลับ การเกิดออกซิเดชันถูกตรวจสอบในขั้นตอนที่ทองแดงผ่านจากสถานะ I (ไม่มีสี) ไปยังสถานะ II ออกซิไดซ์ (สีน้ำเงิน).

มันขนส่งออกซิเจนในฮีโมลัมซึ่งคิดเป็น 50 ถึงมากกว่า 90% ของโปรตีนทั้งหมด เพื่ออธิบายถึงบทบาททางสรีรวิทยาที่สำคัญแม้ว่าจะมีประสิทธิภาพต่ำ แต่ฮีโมไซยานินสามารถพบได้ในระดับความเข้มข้นสูงถึง 100 mg / mL.

ฟังก์ชั่นอื่น ๆ

หลักฐานที่สะสมในช่วงหลายปีที่ผ่านมาบ่งชี้ว่าฮีโมไซยานินทำหน้าที่อื่น ๆ นอกเหนือจากการทำหน้าที่เป็นตัวขนส่งออกซิเจน ฮีโมไซยานินมีส่วนร่วมในกระบวนการทางพยาธิสภาพและทางสรีรวิทยา สิ่งเหล่านี้รวมถึงการลอกคราบการขนส่งของฮอร์โมนการเติมมอสโกและการเก็บรักษาโปรตีน.

มันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าฮีโมไซยานินมีบทบาทพื้นฐานในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติ hemocyanin เปปไทด์และเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องแสดงฤทธิ์ต้านไวรัสรวมถึงกิจกรรมฟีนอลออกซิเดส กิจกรรมสุดท้ายนี้ฟีนอออกซิเดสทางเดินหายใจนี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการป้องกันกับเชื้อโรค.

ฮีโมไซยานินยังทำหน้าที่เป็นโปรตีนสารตั้งต้นของเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ต้านจุลชีพและต้านเชื้อรา ในทางกลับกันก็พบว่าฮีโมไซยานินบางชนิดมีฤทธิ์ต้านไวรัสที่ไม่เฉพาะเจาะจง.

กิจกรรมนี้ไม่เป็นพิษต่อสัตว์ ในการต่อสู้กับเชื้อโรคอื่น ๆ ฮีโมไซยานินสามารถเกาะติดกันในที่ที่มีแบคทีเรียและหยุดการติดเชื้อ.

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าฮีโมไซยานินมีส่วนร่วมในการผลิตสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) ROS เป็นโมเลกุลพื้นฐานในการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันเช่นเดียวกับการตอบสนองต่อเชื้อโรคในยูคาริโอตทั้งหมด.

การใช้งาน

ฮีโมไซยานินเป็นภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ด้วยเหตุนี้จึงถูกใช้เป็นตัวขนถ่าย hypoallergenic ของโมเลกุลที่ไม่สามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันด้วยตนเอง (haptens).

ในทางกลับกันพวกมันยังถูกใช้เป็นตัวขนส่งฮอร์โมนยายาปฏิชีวนะและสารพิษที่มีประสิทธิภาพ พวกเขายังได้รับการทดสอบเป็นสารต้านไวรัสที่อาจเกิดขึ้นและเป็นสหายในการรักษาทางเคมีกับโรคมะเร็ง.

ในที่สุดก็มีหลักฐานว่าฮีโมไซยานินของกุ้งบางตัวแสดงฤทธิ์ต้านมะเร็งในสัตว์ทดลองบางระบบ การรักษาโรคมะเร็งที่ได้รับการทดสอบ ได้แก่ กระเพาะปัสสาวะรังไข่เต้านมและอื่น ๆ.

จากมุมมองเชิงโครงสร้างและการใช้งานฮีโมไซยานินมีคุณสมบัติเป็นของตัวเองทำให้เหมาะสำหรับการพัฒนาวัสดุนาโนชีวภาพใหม่ พวกมันถูกนำมาใช้เช่นในการสร้างไบโอเซนเซอร์ทางเคมีไฟฟ้าที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก.

การอ้างอิง

1. Abid Ali, S. , Abbasi, A. (011) Scorpion hemocyanin: เลือดสีฟ้า DM Verlag Dr. Müller, เยอรมันนี.
2. Coates, C.J. , Nairn, J. (2014) การทำงานของภูมิคุ้มกันที่หลากหลายของฮีโมไซยานิน วิทยาภูมิคุ้มกันเชิงพัฒนาการและการเปรียบเทียบ, 45: 43-55.
3. Kato, S. , Matsui, T. , Gatsogiannis, C. , Tanaka, Y. (2018) Molluscan hemocyanin: โครงสร้างวิวัฒนาการและสรีรวิทยา รีวิวชีวฟิสิกส์, 10: 191-202.
4. Metzler, D. (2012) ชีวเคมี: ปฏิกิริยาทางเคมีของเซลล์มีชีวิต Elsevier, NY, USA.
5. Yang, P. , You, J. , Li, F. , Fei, J. , Feng, B. , He, X. Zhou, J. (2013) แพลตฟอร์มการทำไบโอเคมีชีวภาพด้วยไฟฟ้าบนพื้นฐานของฮีโมไซยานิน ฟิล์มคอมโพสิตนาโนไฮบริดคาร์บอนแบล็ค วิธีการวิเคราะห์, 5: 3168-3171.
6. Zanjani, N. T. , Saksena, M.M. , Dehghani, F. , Cunningham, A.L. (2018) จากมหาสมุทรสู่ข้างเตียง: ศักยภาพการรักษาของ hemocyanins หอย เคมียาปัจจุบัน 25: 2292-2303.