Zhrnutie na Biochémia a fyziológia erytrocytov
Biochémia a fyziológia erytrocytov: Kompletný rozbor
Úvod
Metabolizmus erytrocytov (ery) je súbor biochemických dráh zabezpečujúcich energetickú bilanciu, ochranu proti oxidačnému stresu a udržiavanie špecifického tvaru a funkcie červených krviniek. Keďže erytrocyty nemajú jadro ani mitochondrie, ich metabolizmus je obmedzený, ale vysoko špecializovaný.
Definícia: Erytrocyt je bezjadrová bunka obsahujúca hemoglobín, ktorej energetický metabolizmus prebieha prevažne anaeróbne a ktorá využíva špecifické dráhy pre ochranu proti oxidačnému stresu.
Prehľad hlavných dráh v erytrocyte
- Anaeróbna glykolýza (hlavný zdroj ATP)
- Pentózový cyklus (hexózomonofosfátový štiepny cyklus) – tvorba NADPH
- Systém glutatiónu a enzýmy eliminujúce peroxidy
- Syntéza a regulačné premenu 2,3-bisfosfoglycerátu (2,3-BPG)
1) Anaeróbna glykolýza
- Približne 95 % glukózy v ery prechádza anaeróbnou glykolýzou na laktát a generuje ATP.
- ATP slúži najmä na udržiavanie tvaru ery a činnosť membránových transportérov, napr. Na/K-ATPázy.
Definícia: Anaeróbna glykolýza je premena glukózy na laktát bez využitia mitochondriálnej oxidácie, pričom vzniká ATP.
Praktický príklad: Pri intenzívnej svalovej práci vzrastie dodávka laktátu do krvi; erytrocyty neprodukujú viac ATP oxidačne, pretože nemajú mitochondrie.
2,3-BPG a jeho význam
- Enzým: bisfosfoglycerát-mutáza premieňa $1,3$-bisfosfoglycerát na $2,3$-bisfosfoglycerát ($2,3$-BPG).
- $2,3$-BPG viaže deoxyhemoglobín a znižuje jeho afinitu k O$_2$, čím uľahčuje uvoľňovanie kyslíka do tkanív.
- Použitý $2,3$-BPG je potom konvertovaný BPG-fosfátázou na $2$-fosfoglycerát, ktorý pokračuje v glykolýze.
Definícia: $2,3$-BPG je metabolit regulujúci afinitu hemoglobínu k kyslíku; vyššie koncentrácie znižujú afinitu hemoglobínu k O$_2$.
2) Pentózový cyklus (hexózomonofosfátová cesta)
- Približne 5 % glukózy vstupuje do pentózového cyklu, kde sa tvorí NADPH.
- Hlavný enzým: glukóza-6-fosfát dehydrogenáza (G6PD).
Definícia: Pentózový cyklus je dráha, ktorá produkuje NADPH a ribózu-5-fosfát; v ery je kľúčový pre tvorbu NADPH potrebného na redukciu glutatiónu.
Klinický príklad: Deficit G6PD vedie k zníženej produkcii NADPH, zníženej schopnosti redukovať oxidovaný glutatión a následnej zvýšenej náchylnosti na hemolýzu pri expozii na niektoré lieky alebo potraviny.
3) Systém glutatiónu a enzýmy eliminujúce peroxidy
-
H2O2 vzniká v ery ako vedľajší produkt oxidácie hemoglobínu a iných procesov. Dva hlavné systémy ich odstraňujú:
- Kataláza: $$\ce{2 H2O2 -> 2 H2O + O2}$$ Kataláza viaže \ce{Fe^{3+}} v hémovej skupine na aktívnom mieste. Má relatívne vysoké $K_{m}$ pre \ce{H2O2}, preto je dôležitá pri vyšších koncentráciách peroxidu.
- Glutatiónperoxidáza (GPx): $$\ce{H2O2 + 2 GSH -> GSSG + 2 H2O}$$ GPx redukuje \ce{H2O2} pomocou redukovaného glutatiónu (GSH); kofaktorom tejto enzýmy je selén.
-
Glutatiónreduktáza potom regeneruje GSH z GSSG: $$\ce{GSSG + NADPH + H+ -> 2 GSH + NADP+}$$
-
NADPH je dodávaný pentózovým cyklom, hlavne aktivitnou G6PD.
Definícia: Glutatión (GSH) je tripeptid pôsobiaci ako redukčný ekvivalent pri ochrane buniek pred oxidačným poškodením; GSSG je jeho oxidovaná forma.
Interakcia systémov:
- Pri nízkych hladinách \ce{H2O2} je primárna ochrana prostredníctvom GPx a GSH; pri zvýšení koncentrácie \ce{H2O2} sa vplyv katalázy stáva významnejší.
4) Ochrana pred methemoglobínom a funkcia metHb-reduktázy
- Methemoglobín (metHb) vzniká oxidáciou Fe^{2+} hemu na Fe^{3+}, čím hem nestráca schopnosť viazať O2 normálne.
- MetHb-reduktáza redukuje metHb späť na funkčný Hb a pri tom využíva redukčný potenciál glutatiónu; GSH sa oxiduje na GSSG a následne regeneruje pomocou glutatiónreduktázy a NADPH.
Definícia: MetHb-reduktáza je enzým, ktorý znižuje methemoglobín na hemoglobín za použitia redukčných ekvivalentov.
Periférne proteíny a tvar erytrocytu
- Ho
Zaregistruj se pro celé shrnutíUž máš účet? Prihlásiť sa
Metabolizmus erytrocytov
Klíčové pojmy: Erytrocyty získavajú ATP prevažne anaeróbnou glykolýzou., 2,3-BPG znižuje afinita hemoglobínu k O2 a uľahčuje uvoľňovanie kyslíka., Približne 5 % glukózy ide do pentózového cyklu na tvorbu NADPH., G6PD je kľúčový enzým pentózového cyklu; jeho deficit spôsobuje hemolýzu., Glutatiónperoxidáza redukuje H2O2 pomocou GSH: $$\ce{H2O2 + 2 GSH -> GSSG + 2 H2O}$$., Glutatiónreduktáza regeneruje GSH: $$\ce{GSSG + NADPH + H+ -> 2 GSH + NADP+}$$., Kataláza: $$\ce{2 H2O2 -> 2 H2O + O2}$$ je dôležitá pri vysokých koncentráciách H2O2., Periférne proteíny (spektrín, aktín, ankyrín, proteíny 4.1/4.2) udržiavajú biconkávny tvar erytrocytu.