Biochemistry 705x

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ヘモグロビンとBohrEffect

Contents:
  1. Cooperativityを数学的に記述する(Hill方程式)
    1. Hill係数nを実験で決定する
  2. Bohr Effect
    1. CO2がどうBohr Effectを引き起こすか?
    2. pHがどうBohr Effectを引き起こすか?
    3. 2,3-BPGによるAllosteric Effect
    4. Problem Set

ヘモグロビンとAllostery

Cooperativityを数学的に記述する(Hill方程式)

P50の定義なども。

PngNote 29ページ

Hill係数nを実験で決定する

  • vertebrate 脊椎動物の

Y/(1-Y)を対数でプロットして求める。これをHIll Plotと呼ぶ。なお、nの理論的な最大値はサブユニットの数の4。

PngNote 30ページ

nが大きいほどCooperativityは大きい。

Bohr Effect

pO2とYのプロット(Hbだとシグモイド型になる奴)が、pHの変化や温度の変化でシフトする現象。

pH 7.4を基準にした時

  • pH 7.2に下げると右にシフト
  • pH 7.2にしてさらにCO2を40mmHg加えるとさらに右にシフト
  • 温度を上げると右にシフト

運動を激しくしている組織のそばではヘモグロビンの酸素とのaffinityが下がる(より多くの酸素がそこに供給される)。

CO2がどうBohr Effectを引き起こすか?

CO2はN末端のNH3+と結合する事が出来て、carbomate ion (COO-)を形成する。 これはT-stateでのみT-stateを安定化するsalt-bridgeとして機能する(T-stateをより安定化させる)。 こうして酸素とのaffinityが低下する。

このHbが肺に来ると、酸素がたくさんあるのでR-stateになってCO2は排出される。

これはHbがCO2を運搬するメカニズムでもある。

pHがどうBohr Effectを引き起こすか?

H+が酸素と結合しているHbと反応する。 pKaについてはpHとバッファ参照。

PngNote 31ページ

α鎖のN末端、Val1のpKa

  • TでのpKa = 7.8
  • RでのpKa = 7.0

β鎖のC末端、His 146のpKa

  • TでのpKa = 8.0
  • RでのpKa = 7.1

2,3-BPGによるAllosteric Effect

2,3-BPG、つまりBisphosphoglycerateがT-stateを安定化させてallosteric effectを起こす。 2,3-BPGはT-stateのヘモグロビンの中心の穴に入りこみ安定化させる。

R-stateでは穴が小さすぎて2,3-BPGが入れないのでこの安定化は起こらない。

穴の周りにはプラスに荷電したHistidinやLysineなどが配置されていて、 2,3-BPGはリン酸基とカルボキシル基が負に荷電しているので、引き合って安定化する。

酸素との結合の特性グラフは右にシフトする。(酸素を離しやすくなる)

2,3-BPGはred cellで合成される。

高地など酸素の低い所に行くと2,3-BPGの合成量が増えて特性カーブが右にシフトして組織への酸素の供給を助ける。

Problem Set

  • erythrocytosis 赤血球増加症