Διαφορά μεταξύ αιμοσφαιρίνης και μυοσφαιρίνης

Κύρια διαφορά – Αιμοσφαιρίνη έναντι Μυοσφαιρίνης

Η αιμοσφαιρίνη και η μυοσφαιρίνη είναι δύο τύποι πρωτεϊνών σφαιρίνης που χρησιμεύουν ως πρωτεΐνες που δεσμεύουν το οξυγόνο. Και οι δύο πρωτεΐνες είναι ικανές να αυξήσουν την ποσότητα του διαλυμένου οξυγόνου στα βιολογικά υγρά των σπονδυλωτών καθώς και σε ορισμένα ασπόνδυλα. Οργανικές προσθετικές ομάδες με παρόμοια χαρακτηριστικά εμπλέκονται στη δέσμευση του οξυγόνου και στις δύο πρωτεΐνες. Όμως, ο τρισδιάστατος προσανατολισμός στο χώρο ή η στερεοϊσομέρεια της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης είναι διαφορετικοί. Λόγω αυτής της διαφοράς, η ποσότητα οξυγόνου που μπορεί να συνδεθεί με καθένα από τα μόρια πρωτεΐνης είναι επίσης διαφορετική. Η αιμοσφαιρίνη είναι ικανή να δεσμεύεται στενά με το οξυγόνο ενώ η μυοσφαιρίνη δεν είναι σε θέση να συνδεθεί στενά με το οξυγόνο. Αυτή η διαφορά μεταξύ της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης προκαλεί τις διαφορετικές λειτουργίες τους. αιμοσφαιρίνη βρίσκεται στην κυκλοφορία του αίματος, μεταφέροντας οξυγόνο από τους πνεύμονες στο υπόλοιπο σώμα ενώ η μυοσφαιρίνη βρίσκεται στους μυς, απελευθερώνοντας το απαραίτητο οξυγόνο.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η Αιμοσφαιρίνη
      – Ορισμός, δομή και σύνθεση, συνάρτηση
2. Τι είναι η Μυοσφαιρίνη
      – Ορισμός, δομή και σύνθεση, συνάρτηση
3. Ομοιότητες μεταξύ Αιμοσφαιρίνης και Μυοσφαιρίνης
      – Περιγράψτε τις ομοιότητες
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Αιμοσφαιρίνης και Μυοσφαιρίνης
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι: αιμοσφαιρίνη, μυοσφαιρίνη, οξυγόνο, αίμη, πρωτεΐνες, πρωτεΐνη σφαιρίνης, αίμα

Τι είναι η Αιμοσφαιρίνη

Η αιμοσφαιρίνη είναι μια σφαιρική πρωτεΐνη πολλαπλών υπομονάδων με τεταρτοταγή δομή. Αποτελείται από δύο α και δύο β υπομονάδες διατεταγμένες σε τετραεδρική δομή. Η αιμοσφαιρίνη είναι μια μεταλλοπρωτεΐνη που περιέχει σίδηρο. Κάθε μία από τις τέσσερις σφαιρικές πρωτεϊνικές υπομονάδες σχετίζεται με μη πρωτεϊνική, προσθετική ομάδα αίμης, η οποία συνδέεται με ένα μόριο οξυγόνου. Η παραγωγή αιμοσφαιρίνης συμβαίνει στον μυελό των οστών. Οι πρωτεΐνες σφαιρίνης συντίθενται από ριβόζώματα στο κυτταρόπλασμα. Το τμήμα αίμης συντίθεται στα μιτοχόνδρια. Ένα φορτισμένο άτομο σιδήρου συγκρατείται στον δακτύλιο πορφυρίνης με ομοιοπολική δέσμευση του σιδήρου με τέσσερα άτομα αζώτου στο ίδιο επίπεδο. Αυτά τα άτομα Ν ανήκουν στον δακτύλιο ιμιδαζόλης του υπολείμματος ιστιδίνης F8 καθεμιάς από τις τέσσερις υπομονάδες σφαιρίνης. Στην αιμοσφαιρίνη, ο σίδηρος υπάρχει ως Fe, δίνοντας το κόκκινο χρώμα στα ερυθρά αιμοσφαίρια.

Οι άνθρωποι έχουν τρεις τύπους αιμοσφαιρίνης:αιμοσφαιρίνη Α, αιμοσφαιρίνη Α₂ και αιμοσφαιρίνη F. Αιμοσφαιρίνη Α είναι ο κοινός τύπος αιμοσφαιρίνης, ο οποίος κωδικοποιείται από το HBA1 , HBA2 και HBB γονίδια. Οι τέσσερις υπομονάδες της αιμοσφαιρίνης Α αποτελούνται από δύο α και δύο β υπομονάδες (α₂ β₂ ). Αιμοσφαιρίνη Α₂ και αιμοσφαιρίνη F είναι σπάνιες και αποτελούνται από δύο α και δύο δ υπομονάδες και δύο α και δύο γ υπομονάδες, αντίστοιχα. Στα βρέφη, ο τύπος αιμοσφαιρίνης είναι Hb F (α₂ γ₂ ).

Δεδομένου ότι το μόριο της αιμοσφαιρίνης αποτελείται από τέσσερις υπομονάδες, μπορεί να συνδεθεί με τέσσερα μόρια οξυγόνου. Έτσι, η αιμοσφαιρίνη βρίσκεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια, ως φορέας οξυγόνου στο αίμα. Λόγω της παρουσίας τεσσάρων υπομονάδων στη δομή, η δέσμευση του οξυγόνου αυξάνεται καθώς το πρώτο μόριο οξυγόνου συνδέεται με την πρώτη ομάδα αίμης. Αυτή η διαδικασία αναγνωρίζεται ως συνεργατική δέσμευση οξυγόνου. Η αιμοσφαιρίνη αποτελεί το 96% του ξηρού βάρους των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Μέρος του διοξειδίου του άνθρακα συνδέεται επίσης με την αιμοσφαιρίνη για μεταφορά από τους ιστούς στους πνεύμονες. Το 80% του διοξειδίου του άνθρακα μεταφέρεται μέσω του πλάσματος. Η δομή της αιμοσφαιρίνης φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Δομή αιμοσφαιρίνης

Λειτουργία της αιμοσφαιρίνης

Τι είναι η μυοσφαιρίνη

Η μυοσφαιρίνη είναι η πρωτεΐνη που δεσμεύει το οξυγόνο στα μυϊκά κύτταρα των σπονδυλωτών, δίνοντας ένα ξεχωριστό κόκκινο ή σκούρο γκρι χρώμα στους μύες. Εκφράζεται αποκλειστικά στους σκελετικούς μύες και στους καρδιακούς μύες. Η μυοσφαιρίνη αποτελεί το 5-10% των κυτταροπλασματικών πρωτεϊνών στα μυϊκά κύτταρα. Δεδομένου ότι οι αλλαγές αμινοξέων στις πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης είναι συντηρητικές, τόσο η αιμοσφαιρίνη όσο και η μυοσφαιρίνη έχουν παρόμοια δομή. Επιπλέον, η μυοσφαιρίνη είναι ένα μονομερές, που αποτελείται από μια μοναδική πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, που αποτελείται από μια μοναδική ομάδα αίμης. Επομένως, είναι ικανό να δεσμεύεται με ένα μόνο μόριο οξυγόνου. Έτσι, δεν λαμβάνει χώρα συνεργατική δέσμευση οξυγόνου στη μυοσφαιρίνη. Όμως, η συγγένεια δέσμευσης της μυοσφαιρίνης είναι υψηλή σε σύγκριση με αυτή της αιμοσφαιρίνης. Ως αποτέλεσμα, η μυοσφαιρίνη χρησιμεύει ως η πρωτεΐνη αποθήκευσης οξυγόνου στους μύες. Η μυοσφαιρίνη απελευθερώνει οξυγόνο όταν οι μύες λειτουργούν. Η τρισδιάστατη δομή της αιμοσφαιρίνης φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Μυοσφαιρίνη

Ομοιότητες μεταξύ της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης

• Τόσο η αιμοσφαιρίνη όσο και η μυοσφαιρίνη είναι σφαιρικές πρωτεΐνες που δεσμεύουν το οξυγόνο.
• Και τα δύο περιέχουν το αιμό που δεσμεύει το οξυγόνο ως προσθετική ομάδα.
• Τόσο η αιμοσφαιρίνη όσο και η μυοσφαιρίνη δίνουν το κόκκινο χρώμα στο αίμα και στους μύες αντίστοιχα.

Διαφορά μεταξύ αιμοσφαιρίνης και μυοσφαιρίνης

Ορισμός

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη είναι μια κόκκινη πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά οξυγόνου στο αίμα των σπονδυλωτών.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη είναι μια κόκκινη πρωτεΐνη με αίμη που μεταφέρει και αποθηκεύει οξυγόνο στα μυϊκά κύτταρα.

Μοριακό βάρος

Αιμοσφαιρίνη: Το μοριακό βάρος της αιμοσφαιρίνης είναι 64 kDa.

Μυοσφαιρίνη: Το μοριακό βάρος της αιμοσφαιρίνης είναι 16,7 kDa.

Σύνθεση

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη αποτελείται από μία μόνο πολυπεπτιδική αλυσίδα.

Τεταρτογενής Δομή

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη είναι ένα τετραμερές που αποτελείται από δύο α και δύο β υπομονάδες.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη είναι ένα μονομερές. Επομένως, στερείται τεταρτοταγούς δομής.

Αριθμός μορίων οξυγόνου

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη συνδέεται με τέσσερα μόρια οξυγόνου.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη συνδέεται μόνο με ένα μόνο μόριο οξυγόνου.

Συνεργατική δέσμευση

Αιμοσφαιρίνη: Δεδομένου ότι η αιμοσφαιρίνη είναι ένα τετραμερές, εμφανίζει συνεργατική δέσμευση με το οξυγόνο.

Μυοσφαιρίνη: Δεδομένου ότι η μυοσφαιρίνη είναι μονομερές, δεν εμφανίζει συνεργατική δέσμευση.

Συγγένεια με το οξυγόνο

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη έχει χαμηλή συγγένεια να δεσμεύεται με το οξυγόνο.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη έχει υψηλή συγγένεια να δεσμεύεται με το οξυγόνο, η οποία δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση οξυγόνου.

Δεσμός με οξυγόνο

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη είναι ικανή να συνδέεται στενά με το οξυγόνο.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη δεν μπορεί να συνδεθεί στενά με το οξυγόνο.

Εμφάνιση

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη βρίσκεται στην κυκλοφορία του αίματος.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη βρίσκεται μέσα στους μύες.

Τύποι

Αιμοσφαιρίνη: Αιμοσφαιρίνη Α, αιμοσφαιρίνη Α₂ και η αιμοσφαιρίνη F είναι οι τύποι αιμοσφαιρίνης στον άνθρωπο.

Μυοσφαιρίνη: Ένας μόνο τύπος μυοσφαιρίνης βρίσκεται σε όλα τα κύτταρα.

Συνάρτηση

Αιμοσφαιρίνη: Η αιμοσφαιρίνη παίρνει οξυγόνο από τους πνεύμονες και μεταφέρει στο υπόλοιπο σώμα.

Μυοσφαιρίνη: Η μυοσφαιρίνη αποθηκεύει οξυγόνο στα μυϊκά κύτταρα και απελευθερώνεται όταν χρειάζεται.

Συμπέρασμα

Η αιμοσφαιρίνη και η μυοσφαιρίνη είναι δύο σφαιρικές πρωτεΐνες που δεσμεύουν το οξυγόνο στα σπονδυλωτά. Η αιμοσφαιρίνη είναι ένα τετραμερές που συνδέεται συνεργατικά με τέσσερα μόρια οξυγόνου. Η μυοσφαιρίνη είναι ένα μονομερές που αποτελείται από μια μοναδική ομάδα αίμης. Δεδομένου ότι η ικανότητα δέσμευσης της αιμοσφαιρίνης είναι υψηλότερη από αυτή της μυοσφαιρίνης, η αιμοσφαιρίνη χρησιμοποιείται ως η πρωτεΐνη που μεταφέρει οξυγόνο στο αίμα. Η μυοσφαιρίνη χρησιμοποιείται ως πρωτεΐνη αποθήκευσης οξυγόνου στα μυϊκά κύτταρα. Η συγγένεια της δέσμευσης του οξυγόνου με τη μυοσφαιρίνη είναι υψηλότερη από αυτή της αιμοσφαιρίνης. Η κύρια διαφορά της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης είναι στη λειτουργία τους. Η λειτουργική διαφορά της αιμοσφαιρίνης και της μυοσφαιρίνης προκύπτει λόγω της διαφοράς της τρισδιάστατης δομής τους.

Αναφορά:

1." Μυοσφαιρίνη». Αιμοσφαιρίνη και Μυοσφαιρίνη. Ν.π., ν.δ. Ιστός. Διαθέσιμο εδώ. 05 Ιουνίου 2017. 
2 "Μυοσφαιρίνη." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., n.d. Ιστός. Διαθέσιμο εδώ. 05 Ιουνίου 2017. 

Ευγενική προσφορά εικόνας:

1. «1904 Hemoglobin» By OpenStax College – Anatomy &Physiology, Connexions Web site. 19 Ιουνίου 2013. (CC BY 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Myoglobin" By →AzaToth – αυτοκατασκευασμένο με βάση την καταχώριση PDB (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia