CARDIO-BIOCHEMIE
HEEM METABOLISME
HEMOGLOBINE
O2 transport in bloed
Structuur: 4 ketens met elk 1 heemgroep
Verschillende vormen:
Embryonaal: eeerste weken
Fetaal = HbF: laatste weken
Adult = HbA: na geboorte
O2 bindt aan heem in Hb via Fe
IJZER
zuurstofmetabolisme
Fe:
Niet actief geexcreteerd
Chemisch reactief
In versch oxidatietoestanden = Fe2+ (meestal, Ferro), Fe3+ (Ferri) => Fe4+ en Fe6+ ook mogelijk in katalytische
intermed
Katalytisch voor oxidatie reacties
Affiniteit voor EN atomen (O-N-S)
Gespec eiwitten met hoge affiniteit voor Fe => Fe transport + verhinderen aspec reactie van Fe met andere eiwitten of
reactie met H2O2 (Fenton reactie)
FE-BINDENDE EIW ITTEN
Min hoeveelheid Fe komt vrij zeer reactief: schadelijk Fenton reactie = peroxide vorming => peroxide conc moet
laag gehouden worden
Meeste Fe gebonden aan spec eiwitten = verhinderen Fenton reactie
Via protoporphyrine IX ring heem
Zuurstoftransport: hemoglobine
Zuurstofopslag: myoglobine
Signalisatie: NO sGC => andere gassen kunnen binden aan Fe
Redox katalyse, electron transport: cytochroom enzym
Via andere liganden non-heem:
Fe transport: transferrine, lactoferrine
Fe opslag: ferritine
Fe-S clusters: in mt => electron transport + Krebs
NON HEEM FE BINDENDE EIW ITTEN
Transferrine: Fe transport in serum (EC)
2 bindingsplaasten
Hoogste affiniteit voor Fe3+ in lichaam => Ka = 10−22 M
Bindt spec aan transferrine receptor voor Fe import
Vb: op immature erythrocyten
Lactoferrine: gelijkaardig aan transferrine
In melk
Antimicrobieel, antiviraal, anti-inflammatoir => kan Fe extraheren uit bacterien/virussen/…
Ferritine: Fe opslag
IC: hepatocyten, spiercellen
Cap: 4500 Fe atomen per complex (24 subEH)
Bij overmaat Fe: amorfe afzetting van hemosiderine (na bloedingen) Fe niet meer opgenomen in lichaam ZB
als onderhuidse afzetting van Fe-complexen
FE BINDENDE MOLEC
Sideroforen: complexe Fe chelerende structuren
Hogere affniteit voor Fe3+ dan transferrine => Ka ≥ 10−30 M
Geprod door bacterien, fungi, protozoa om Fe3+ op te nemen voor eigen metabolisme
IRON W ARS TUSSEN GASTHEER EN BACTERIEN
,Lcn2 = lipocaline/siderocaline 2: siderofoor-bindend eiwit geprod door immuuncellen => antibacterieel
FE DISTRIBUTIE
25% in lever: opslag via ferritine
70% in circulerende erythrocyten (hemoglobine)
Macrofagen gebruiken Fe
Inname en verlies Fe = gelijk = 1-2mg
HEEM
FUNCTIE
Binding hemoglobine zuurstofbinding
Conformatieverandering na bindng van O2 in Hb of na binding NO/CO in sGC
Activatie cGMP via 2nd messenger door binding met NO/CO (sterkere activatie bij NO)
Deoxy en oxy vorm
STRUCTUUR
Geprod in alle weefesls vooral beenmerg en lever
Planaire molec
Sterk geconjugeerd rode kleur van bloed
1 Fe2+ + tetrapyrroolring (protoprofyrine IX)
PORFYRINEN
4 pyrroolringen
Veel theoretisch mogelijke subst op positie 1-8 => in natuur beperkt
2 extra posities per ring
Porfyrinogenen = gereduceerde precursors = onstabiel, niet geconjugeerd, geen dubbele binding tussen
pyrroolringen, toxisch
Intermed in heem synthese
Opstapeling van intermed door (genetische) defecten in synthese porfyrie: paarse/diep rode urine
, BIOSYNTHESE
Sluitelenzymen kennen + plaats van reacties
Start en eindigt in mt => substraat voor heem biosynthese in mt
Regulatie door heemconc
8 belangrijke enzymatische reacties
REACTIE 1
Snelheidsbep => meest onderhevig aan regulatie door heemconc
succinyl-CoA = intermed van TCA cyclus
ALA synthase + pyridoxaal fosfaat: succinyl-CoA + Gly delta-aminovulinaat (ALA) + CoA + CO2
Condensatie reactie
In cytosol
Ziekte: X gelinkte protoporfyrie (zeer zeldzaam)
REACTIE 2
ALA dehydratase: ALA porfobilinogeen (PBG)
Vorming 1ste ring
Enzym gevoelig aan inhibitie door zware metalen => vb: Iood bloedarmoede bij Iood-vergiftiging
In cytosol
Ziekte: ALAD porfyrie (extreem zeldzaam)
REACTIE 3
PBG deaminase: 4 PBG hydroxymethylbilaan
Vorming 4 pyrroolringen
Met acetaat en proprionaat op elke ring
In cytosol
Hexapyrrool intermed
Ziekte: acute intermitterende porfyrie => King George !!!
REACTIE 4
Uroporfyrinogeen III synthase: hydroxymethylbilaan uroporfyrinogeen III
HEEM METABOLISME
HEMOGLOBINE
O2 transport in bloed
Structuur: 4 ketens met elk 1 heemgroep
Verschillende vormen:
Embryonaal: eeerste weken
Fetaal = HbF: laatste weken
Adult = HbA: na geboorte
O2 bindt aan heem in Hb via Fe
IJZER
zuurstofmetabolisme
Fe:
Niet actief geexcreteerd
Chemisch reactief
In versch oxidatietoestanden = Fe2+ (meestal, Ferro), Fe3+ (Ferri) => Fe4+ en Fe6+ ook mogelijk in katalytische
intermed
Katalytisch voor oxidatie reacties
Affiniteit voor EN atomen (O-N-S)
Gespec eiwitten met hoge affiniteit voor Fe => Fe transport + verhinderen aspec reactie van Fe met andere eiwitten of
reactie met H2O2 (Fenton reactie)
FE-BINDENDE EIW ITTEN
Min hoeveelheid Fe komt vrij zeer reactief: schadelijk Fenton reactie = peroxide vorming => peroxide conc moet
laag gehouden worden
Meeste Fe gebonden aan spec eiwitten = verhinderen Fenton reactie
Via protoporphyrine IX ring heem
Zuurstoftransport: hemoglobine
Zuurstofopslag: myoglobine
Signalisatie: NO sGC => andere gassen kunnen binden aan Fe
Redox katalyse, electron transport: cytochroom enzym
Via andere liganden non-heem:
Fe transport: transferrine, lactoferrine
Fe opslag: ferritine
Fe-S clusters: in mt => electron transport + Krebs
NON HEEM FE BINDENDE EIW ITTEN
Transferrine: Fe transport in serum (EC)
2 bindingsplaasten
Hoogste affiniteit voor Fe3+ in lichaam => Ka = 10−22 M
Bindt spec aan transferrine receptor voor Fe import
Vb: op immature erythrocyten
Lactoferrine: gelijkaardig aan transferrine
In melk
Antimicrobieel, antiviraal, anti-inflammatoir => kan Fe extraheren uit bacterien/virussen/…
Ferritine: Fe opslag
IC: hepatocyten, spiercellen
Cap: 4500 Fe atomen per complex (24 subEH)
Bij overmaat Fe: amorfe afzetting van hemosiderine (na bloedingen) Fe niet meer opgenomen in lichaam ZB
als onderhuidse afzetting van Fe-complexen
FE BINDENDE MOLEC
Sideroforen: complexe Fe chelerende structuren
Hogere affniteit voor Fe3+ dan transferrine => Ka ≥ 10−30 M
Geprod door bacterien, fungi, protozoa om Fe3+ op te nemen voor eigen metabolisme
IRON W ARS TUSSEN GASTHEER EN BACTERIEN
,Lcn2 = lipocaline/siderocaline 2: siderofoor-bindend eiwit geprod door immuuncellen => antibacterieel
FE DISTRIBUTIE
25% in lever: opslag via ferritine
70% in circulerende erythrocyten (hemoglobine)
Macrofagen gebruiken Fe
Inname en verlies Fe = gelijk = 1-2mg
HEEM
FUNCTIE
Binding hemoglobine zuurstofbinding
Conformatieverandering na bindng van O2 in Hb of na binding NO/CO in sGC
Activatie cGMP via 2nd messenger door binding met NO/CO (sterkere activatie bij NO)
Deoxy en oxy vorm
STRUCTUUR
Geprod in alle weefesls vooral beenmerg en lever
Planaire molec
Sterk geconjugeerd rode kleur van bloed
1 Fe2+ + tetrapyrroolring (protoprofyrine IX)
PORFYRINEN
4 pyrroolringen
Veel theoretisch mogelijke subst op positie 1-8 => in natuur beperkt
2 extra posities per ring
Porfyrinogenen = gereduceerde precursors = onstabiel, niet geconjugeerd, geen dubbele binding tussen
pyrroolringen, toxisch
Intermed in heem synthese
Opstapeling van intermed door (genetische) defecten in synthese porfyrie: paarse/diep rode urine
, BIOSYNTHESE
Sluitelenzymen kennen + plaats van reacties
Start en eindigt in mt => substraat voor heem biosynthese in mt
Regulatie door heemconc
8 belangrijke enzymatische reacties
REACTIE 1
Snelheidsbep => meest onderhevig aan regulatie door heemconc
succinyl-CoA = intermed van TCA cyclus
ALA synthase + pyridoxaal fosfaat: succinyl-CoA + Gly delta-aminovulinaat (ALA) + CoA + CO2
Condensatie reactie
In cytosol
Ziekte: X gelinkte protoporfyrie (zeer zeldzaam)
REACTIE 2
ALA dehydratase: ALA porfobilinogeen (PBG)
Vorming 1ste ring
Enzym gevoelig aan inhibitie door zware metalen => vb: Iood bloedarmoede bij Iood-vergiftiging
In cytosol
Ziekte: ALAD porfyrie (extreem zeldzaam)
REACTIE 3
PBG deaminase: 4 PBG hydroxymethylbilaan
Vorming 4 pyrroolringen
Met acetaat en proprionaat op elke ring
In cytosol
Hexapyrrool intermed
Ziekte: acute intermitterende porfyrie => King George !!!
REACTIE 4
Uroporfyrinogeen III synthase: hydroxymethylbilaan uroporfyrinogeen III
