Hämoglobin (Hb) ist ein tetrameres Hämoprotein in Erythrozyten, das O₂ von den Lungen zu den Geweben transportiert und die CO₂/H⁺-Rückführung erleichtert.
Molekulare Architektur
- Globinketten: 2 α (141 aa) + 2 β (146 aa) im adulten HbA (α₂β₂). Fetales HbF = α₂γ₂.
- Globin-Faltung: 7–8 α-Helizen (A–H) bilden eine hydrophobe Tasche.
- Hämgruppe: Protoporphyrin IX + Fe²⁺ (ferrös) im Zentrum. Fe²⁺ bindet O₂ reversibel.
- 4 Häm/Tetramer → 4 O₂-Moleküle pro Hb.
Kooperative Bindung & Allosterie
- Sigmoidale O₂-Dissociationskurve: Bindung des 1. O₂ erhöht die Affinität für nachfolgendes O₂ (T → R-Zustandsübergang).
- P₅₀: Partialdruck bei 50 % Sättigung (~26 mmHg für HbA).
- Allosterische Effektorer (Rechtsverschiebung = niedrigere Affinität):
- H⁺ (Bohr-Effekt), CO₂, 2,3-BPG, Temperatur, Cl⁻
- Linksverschiebung (höhere Affinität): HbF, niedriges 2,3-BPG, Alkalose, CO (Carboxyhämoglobin).
Physiologische Bedeutung
- Effiziente O₂-Aufnahme in der Lunge (hoher pO₂, hoher pH) → Abgabe in den Geweben (niedriger pO₂, niedriger pH, hoher CO₂/2,3-BPG).
- CO₂-Transport: 70 % als HCO₃⁻ (karbonische Anhydrase), 23 % Carbamino-Hb, 7 % gelöst.
- Pufferung: His-Reste (β146) binden H⁺.
Klinische Varianten & Störungen
- HbS (Sichelzellen): β6 Glu→Val → Polymerisation bei Deoxygenierung.
- HbC: β6 Glu→Lys → leichte Hämolyse.
- Thalassemien: Verminderte α/β-Kettensynthese → Ungleichgewicht, Fällung.
- Methämoglobinämie: Fe³⁺ (ferrisch) → kann O₂ nicht binden.
- Hohe-Affinität-Hbs: Polycythämie; niedrige Affinität → Zyanose.
Diagnostik
- CBC + Indizes (MCV, MCH, MCHC), Retikulozytenzahl
- Hb-Elektrophorese / HPLC (Variantenquantifizierung)
- O₂-Dissociationskurve (P₅₀), MetHb-Level
Hämoglobins elegante Allosterie ermöglicht präzise O₂-Lieferung abgestimmt an den metabolischen Bedarf.
