Porfyríny: sú cyklické zlúčeniny pyrimidínových jadier spojených metínovými môstikmi sú cyklické zlúčeniny pyridínových jadier spojených metínovými môstikmi sú cyklické zlúčeniny pyrolových jadier spojených metylénovými môstikmi sú cyklické zlúčeniny štyroch pyrolových jadier spojených metínovými môstikmi môžu vytvárať komplexy s nekovovými iónmi môžu vytvárať komplexné zlúčeniny s kovovými iónmi ako je železo, napr. hem v prírode sú dôležité len tie, ktoré obsahujú centrálny atóm železo sú aj cyklické tetrapyroly vytvárajúce komplex so železom.
Metaloporfyríny: sú komplexné zlúčeniny s centrálnym atómom napr. železo, kobalt, horčík najdôležitejšie sú tie, ktoré obsahujú železo v prírode sú konjugované s bielkovinami a zabezpečujú významné biologické funkcie tie, ktoré obsahujú hem sú súčasťou dýchacích enzýmov napr. laktátdehydrogenázy tie, ktoré obsahujú hem sú súčasťou cytochrómov s centrálnym atómom Co je kobalamín – vit. B6 v organizme medzi najdôležitejšie patria: hemoglobín,myoglobín, kataláza, peroxidáza, cytochrómy v hemoglobíne je prostetická skupina hem kde železo má oxidačné číslom 1+.
Biosyntéza porfyrínov: prebieha len v hepatocytoch prebieha len v kostnej dreni prebieha vo všetkych jadrových bunkách je potrebná pre zabezpečenie buniek cytochrómami a ďalšími hemoproteínami je mimoriadne dôležitá v krvotvornom tkanive pre syntézu myoglobín je mimoriadne dôležitá v pečeni pre syntézu cytochrómu B5 je lokalizovaná len v jadre začiatok syntézy je lokalizovaný v cytoplazme, ostatné reakcie v mitochondriách.
Kyselina 5-aminolevulová je prvá reakcia zo syntézy porfyrínov prebiehajúca v cytoplazme bunky je prvá reakcia zo syntézy porfyrínov prebiehajúca v mitochondrii bunky syntetizuje sa zo serínu a sukcinyl-CoA jeden zo substrátov pre jej syntézu vzniká v Krebsovom cykle, z ktorého môže vzniknúť GTP substrátovou fosforyláciou jeden zo substrátov pre jej syntézu vzniká dekarboxyláciou serínu jeden zo substrátov môže vzniknúť zo serínu serínhydroxymetyltransferázou pre jej syntézu je potrebný vitamín B5 jej syntézu katalyzuje enzým 5-aminolevulinátsyntáza.
5-aminolevulinátsyntáza (ALA-syntáza je syntetizovaná v mitochondrii kde katalyzuje syntézu 5-aminolevulovej kyseliny (ALA) je syntetizovaná na polyzómoch v cytoplazme vo forme prekurzora z prekurzorovej formy sa stáva aktívnym enzýmom po odštiepení peptidovej sekvencie potrebnej pre translokáciu enzýmu
z cytosolu do mitochondrie katalyzuje syntézu 5-aminolevulovej kyseliny z aktívneho glycínu a acetoacetyl-CoA je lokalizovaná na vnútornej strane vnútornej mitochondriálnej membrány v pečeni je regulačným miestom syntézy hemu v krvotvornom tkanive je regulačným miestom syntézy cytochrómov je regulovaná hemoglobínom.
Porfobilinogén: vzniká z dvoch molekúl kyseliny 5-aminolevulovej v mitochondrii vzniká z dvoch molekúl kyseliny 5- aminolevulovej v cytoplazme jeho reakciu vzniku katalyzuje enzým porfobilinogénsyntáza
enzým, ktorý katalyzuje jeho syntézu, vyžaduje pre svoju bezprostredný substrát pre jeho syntézu je aktívny glycín a sukcinyl-CoA substrát pre jeho syntézu je glycín, tiamindifosfát a sukcinyl-CoA kondenzáciou dvoch molekúl vzniká uroporfyrinogén kondenzáciou jeho štyroch molekúl, účinkom uroporfyrinogén III syntázy vzniká uroporfyrinogén III, čo je prekurzor hém.
Prekurzory pre syntézu hému sú: asymetrický uroporfyrinogén I symetrický uroporfyrinogén III asymetrický uroporfyrinogén III, ktorý vzniká z uroporfyrinogénu I enzýmom uroporfyrinogen III syntázou uroporfyrinogén III, ktorý sa v mitochondriách premieňa na koproporfyrinogén III uroporfyrinogén III, ktorý sa v cytoplazme dekarboxyluje za vzniku koproporfyrinogénu III koproporfyrinogén I, ktorý sa premieňa v mitochondriách koproporfyrinogénoxidázou na protoporfyrinogén I koproporfyrinogén III, izomér špecifický pre mitochondriovú koproporfyrinogénoxidázu protoporfyrín, do ktorého sa v mitochondriách zabudováva železo enzýmom ferochelatázou.
Na regulácii syntézy hemu sa zúčastňuje: v pečeni hlavne porfobilinogénsyntáza v pečeni hlavne ALA-syntáza, ktorá je alostericky inhibovaná hemoglobínom v pečeni hlavne ALA-syntáza, ktorá je alostericky inhibovaná voľným hemom ako aj represiou génovej expresie enzýmu
voľným hemom niektoré farmaká napr.fenobarbital, ktorý indukuje ALA-syntázu v pečeni v krvotvornom tkanive hrá dôležitú úlohu pri regulácii syntézy hemu aj porfobilinogénsyntáza porfobilinogénsyntáza v krvotvornom tkanive je indukovaná hypoxiou a erytropoetínom ALA-syntáza je stimulovaná v krvotvornom tkanive nedostatkom železa ALA-syntázu inhibuje v krvotvornom tkanive deficit železa.
Hem: je súčasťou hemoproteínov napr. kobalamínu vzniká v cytoplazme bunky po inkorporácii železa do protoporfyrínu IX je prostetickou skupinou v hemoglobíne, myoglobíne a v cytochróm v jednej molekule hemoglobínu sa nachádza jedna molekula hemu železo je v ňom viazané kovalentnou väzbou voľný reguluje tvorbu 5-aminolevulovej kyseliny prostredníctvom represie expresie a alosterickej inhibície ALA-syntázy v hemoglobíne má železo oxidačné číslo 2+ je substrát pre syntézu žlčových farbív.
Za fyziologických podmienok sa vylučujú: koproporfyrín III a koproporfyrín I stolicou koproporfyrín III predovšetkým močo koproporfyrín I predovšetým stolicou protoporfyrín je hydrofilný a preto sa vylučuje močom protoporfyrín stolicou, pričom tvorí hlavnú časť porfyrínov vylúčených touto cestou za 24 hodín sa vylúči viac ako 1 mg porfyrínov z organizmu za 24 hodín sa vylúči menej ako 0,7 mg porfyrínov z organizmu intermediáty syntézy hemu sa nevylučujú, alebo len v nepatrnom množstve.
Hemoglobín: je dýchací pigment vyšších živočíchov sa skladá zo štyroch polypeptidových reťazcov s jednou molekulou hemu sa skladá zo štyroch polypeptidových reťazcov a zo štyroch hemov líši sa globínovou zložkou u rôznych živočíšnych druhov hem je viazaný na globín prostredníctvom histidínového zvyšku normálny, je zložený z dvoch ß a z dvoch α reťazcov fetálny je zložený z dvoch a a z dvoch reťazcov t patologické hemoglobíny sa môžu líšiť zámenou viacerých aminokyselín v polypeptidovom reťazci hemoglobínu.
O katabolizme hemoproteínov môžeme povedať: prebieha vo všetkých živočíšnych bunkách prebieha len v jadrových bunkách prebieha v bunkách retikuloendoteliálneho systému hlavným produktom katabolizmu je cyklický tetrapyrol žltej farby hlavným produktom odbúrania je bilirubín hlavným produktom katabolizmu sú žlčové kyseliny produkt katabolizmu je látka hydrofilná dobre sa vylučuje močom produktom katabolizmu je lineárny tetrapyrol žltej farby.
Hemoglobín: predstavuje u človeka asi 50 % všetkych porfyrínových proteínov predstavuje u človeka asi 80 % všetkych porfyrínových proteínov jeho syntéza je subcelulárne rozdelená medzi cytoplazmu a mitochondrie jeho katabolizmus prebieha len v slezine katabolizmom vzniká lineárny tetrapyrol žltej farby dobre rozpustný vo vode asi 80-90 % hemu z hemoglobínu erytrocytov sa premieňa na bilirubín u zdravého človeka sa denne odbúra asi 8,25 gramov hemoglobínu katabolizmus začína rozštiepením α metínového mostíka cykloxygenázou.
Enzým zahajujúci katabolizmus hemoproteínov: je lipoxygenáza, ktorá štiepi metínový mostík hemu medzi pyrolovým kruhom I a II je cyklooxygenáza, ktorá štiepi metínový mostík hemu medzi pyrolovým kruhom I a II je mitochondriová hemoxygenáza je mikrozómová hemoxygenáza je mikrozómová hemoxygenáza, ktorá štiepi a-metínový mostík hemu medzi pyridínovým kruhom I a II je enzým, ktorého aktivita je veľmi vysoká v slezine je enzým, ktorého produktami reakcie sú oxid uhoľnatý a verdoglobín je mikrozómová hemoxygenáza, ktorá má veľmi vysokú aktivitu najmä v pečeni.
Mikrozómová hemoxygenáza je enzým zahajujúci degradáciu hemoproteínov má vysokú aktivitu v mitochondriách hepatocytov štiepi hem na oxid uhoľnatý a žlté farbivo verdoglobín štiepi metínový mostík hemu za vzniku verdoglobínu a oxidu uhoľnatého je enzým s veľmi vysokou aktivitou v slezine je prítomná v hepatocytoch aj v Kupfferových bunkách pečene indukovaná je substrátom jej aktivita je znížená pri hemolýze alebo pri krvácaní.
Mikrozómový hemoxygenázový systém: pozostáva z NADPH-cytochrómredukázy a cytochróm P-450 dependentnej oxygenázy inhibovaný je substrátom na úrovni inhibície expresie štiepi hem hemoproteínov na oxid uhličitý a biliverdín vysokú aktivitu má hlavne v pečeni pozostáva z NADPH-cytochromreduktázy a cytochrómu b5 po rozštiepení hemu hemoproteínov za vzniku verdoglobínu, tento ľahko stráca železo a globín za vzniku biliverdínu indukcia systému substrátom umožňuje degradáciu zvýšeného množstva hemoglobínu, ku ktorému môže dôjsť pri zvýšejej
hemolýze alebo vnútornom krvácaní zahajuje syntézu žlčových farbív.
Verdoglobín: vzniká rozštiepením hemu hemoproteínov mitochondriovou hemoxygenázou vzniká rozštiepením hemu mikrozómovou hemooxygenázou a uvolnením železa a globínu je zelenej farby a podmieňuje zelenú farbu žlče po uvoľnení atómu železa a globínu vzniká z neho biliverdín po uvoľnení atómu železa a globínu, vzniká z neho látka, ktorej redukciou vzniká bilirubín je látka zelenej farby dobre sa vylučuje obličkou vzniká ako medziprodukt pri syntéze žlčových farbív.
Biliverdín: je medziprodukt vznikajúci pri katabolizme hemoproteíno je farbivo, ktoré sa nachádza v malom množstve v žlči a podmieňuje jej žltú farbu je bezprostredný substrát pre vznik bilirubínu je substrátom mitochondriového enzýmu NADPH-dependentnej biliverdínreduktázy je lineárny tetrapyrol, z ktorého oxidáciou vzniká žlčové farbivo bilirubín enzým, ktorý katalyzuje vznik bilirubínu z biliverdínu má koenzým NADH najviac ho vzniká pri degradácii hemoglobínu sa redukuje cytozolovou biliverdínreduktázou na bilirubín.
Bilirubín: je cyklický tetrapyrol žltej farby dobre rozpustný vo vode je konečný produkt degradácie cyklických tetrapyrolov je lipofilná látka, pri fyziologickom pH nerozpustná vo vode vzniká v bunkách RES z hemoproteínov jeho besprostredným substrátom je látka, ktorá farbí žlč na zeleno transportovaný do pečene je prostredníctvom albumínu, na ktrorý je viazaný kovalentnou väzbou sčasti sa môže viazať na povrch erytrocytov po vstupe do hepatocytu sa viaže na väzbové bielkoviny Y a Z.
Porfyríny sú substrátom: pre syntézu hemoproteínov pre syntézu cytochrómov pre syntézu žlčových kyselín pre syntézu kyseliny močovej pre syntézu žlčového farbiva bilirubínu pre syntézu lineárneho tetrapyrolu pre organizmus toxického pre syntézu látky, od ktorej závisí farebnosť stolice pre syntézu farbiva, ktoré poskytuje zelenú farbu žlče.
|
