Cirkulatorni sistem obavlja transportnu funkciju u tijelu svih toplokrvnih životinja, dopremajući do tkiva hranljive materije i kiseonik. Transport kisika i ugljičnog dioksida odvija se zahvaljujući crvenim krvnim stanicama koje sadrže važnu tvar - hemoglobin. U ovom članku ćemo pogledati vrste i spojeve hemoglobina.

Šta je hemoglobin

Hemoglobin je komponenta crvenih krvnih zrnaca koja pripada grupi proteina. Sastoji se od 96% proteinske supstance globin i 4% supstance sa atomom - hemom. Jedna ćelija eritrocita sadrži oko 280 miliona molekula, koji formiraju crvenu boju krvi.

Glavno svojstvo hemoglobina je sposobnost gvožđa da vezuje i odvaja gasove, formirajući kretanje kiseonika iz pluća u tkiva i ugljen-dioksida iz tkiva u pluća. Stoga je njegova uloga u procesu izmjene plinova u tijelu nezamjenjiva.

Struktura i vrste hemoglobina u ljudskoj krvi

U različitim fazama razvoja ljudskog tijela, sastav hemoglobina se razlikuje u strukturi polipeptidnih lanaca. Ovisno o tome koje polipeptidne lance sadrži struktura hemoglobina, tipovi hemoglobina kod ljudi su sljedeći:

Patološke vrste hemoglobina

U nekim slučajevima, pod utjecajem genetskih defekata, dolazi do abnormalne sinteze ćelija hemoglobina. Patološki tipovi hemoglobina razlikuju se od fizioloških po sastavu polipeptidnih veza, tačnije po njihovoj mutaciji.

Kao rezultat mutacije DNK, sinteza komponenti eritrocita se ne odvija s glutaminom, već s amino kiselinom valina. Ova zamjena „okvira“ dovodi do formiranja strukture proteina tipa 2 sa „ljepljivom“ regijom na površini koja je sposobna da dodjeljuje strukture svojoj vrsti. Tako dolazi do polimerizacije molekula HbS i, kao rezultat, taloženja teških i loše transportovanih crvenih krvnih zrnaca u krvnim sudovima. Ovo odstupanje se zove

Normalne vrijednosti sadržaja hemoglobina u krvi, koje se ne smatraju patološkim odstupanjem:

  • Za muškarce - 130-150 g/l.
  • Za žene - 120-140 g/l.
  • Kod djece do godinu dana 100-140 g/l, au prvom mjesecu ove vrijednosti mogu doseći i do 220 g/l zbog povećane koncentracije fetalnog hemoglobina. Kod dece od jedne do 6 godina - 110-145 g/l, a od 6 godina - 115-150 g/l, bez obzira na pol deteta.
  • Tokom trudnoće dolazi do smanjenja koncentracije HbA na 110 g/l, što se, međutim, ne smatra anemijom.
  • Kod starijih osoba normom se smatra tendencija smanjenja za 5 jedinica od navedene norme, ovisno o spolu pacijenta.

Sastav krvi, koji istovremeno sadrži različite vrste hemoglobin. Na primjer, kod odrasle osobe, prirodni omjer je 99% HbA i do 1% HbF. Kod djece mlađe od godinu dana, postotak HbF je značajno veći nego kod odraslih, što se objašnjava postepenim razgradnjom prvobitno postojećeg oblika fetalnog hemoglobina.

Fiziološki oblici

Budući da je respiratorni crveni pigment kontinuirano uključen u procese izmjene plinova u tijelu, njegovo glavno svojstvo je sposobnost stvaranja spojeva s molekulima različitih plinova. Kao rezultat takvih reakcija stvaraju se fiziološki tipovi hemoglobina, koji se smatraju normalnim.


Patološke veze

Crvena krvna zrnca mogu vezati ne samo plinove uključene u respiratorni proces, već i druge, formirajući patološke vrste hemoglobina koji predstavljaju opasnost za ljudsko zdravlje, pa čak i život. Ova jedinjenja imaju nizak stepen razgradnje, pa stoga dovode do kiseonika u tkivima i ozbiljnih poremećaja u respiratornom procesu.

Dijagnoza hemoglobina

Da bi se odredila koncentracija globinskih respiratornih struktura u ljudskoj krvi, provode se kvalitativne i kvantitativne vrste analiza. Hemoglobin se takođe ispituje na količinu jona gvožđa koje sadrži.

Main kvantitativna metoda Određivanje koncentracije hemoglobina danas je kolorimetrijska analiza. To je studija zasićenosti boje biološkog materijala kada mu se doda poseban reagens.

Kvalitativne metode uključuju ispitivanje krvi za određivanje omjera HbA i HbF tipova. Također uključuje određivanje količine glikiranog molekula hemoglobina (spojevi s ugljikom) u krvi – metoda se koristi za dijagnosticiranje dijabetes melitusa.

Odstupanje koncentracije hemoglobina od normalne

Balans HbA može varirati i ispod i iznad normale. U svakom slučaju, to dovodi do negativne posljedice. Kada HbA padne ispod utvrđene norme, javlja se patološki sindrom koji se naziva „anemija deficijencije gvožđa“. Izražava se letargijom, gubitkom snage, nepažnjom. Negativno utiče nervni sistem, posebno opasno u djetinjstvo, jer često uzrokuje zastoj u psiho-motoričkom razvoju.

Povišen hemoglobin nije posebna bolest, već sindrom koji ukazuje na različite patologije, kao što su dijabetes melitus, plućna insuficijencija, bolesti srca, bolesti bubrega, višak folna kiselina ili vitamini B, onkologija itd.

Hemoglobin- molekul koji se sastoji od globin proteina (2a- i 2β-lanci) i 4 pigmentne grupe (hem), koje su sposobne da reverzibilno vežu molekularni kiseonik. Jedno crveno krvno zrnce sadrži u prosjeku 400 miliona molekula hemoglobina. Hemoglobin vezan za kiseonik se naziva oksiheluglobin(daje krvi svijetlo grimiznu boju). Proces njegovog vezivanja sa kiseonikom naziva se oksigenacija, i njegov povratak na oke i hemoglobin - deoksigenacija. Hemoglobin koji nije vezan za kiseonik se naziva deoksiheluglobin. Hemoglobin se može vezati sa ugljičnim dioksidom (karbaminghemoglobin) i ugljičnim monoksidom (karboksihemoglobin). Osim toga, NO, u interakciji s ovim proteinom, formira različite oblike NO: methemoglobin, nitrozilhemoglobin(HbFe 2+ NO) i S-nitrozohemoglobin(SNO-Hb), koji igraju ulogu svojevrsnog alosteričkog regulatora funkcionalne aktivnosti hemoglobina.

Norma i funkcije hemoglobina

Količina hemoglobina kod muškaraca je 130-160 g/l, kod žena - 120-140 g/l. Prijenos kisika i ugljičnog dioksida je funkcija hemoglobina. Hemoglobin je složen hemijsko jedinjenje, koji se sastoji od globinskog proteina i četiri molekula hema.

Rice. Normalan nivo hemoglobina kod muškaraca i žena

Glavne funkcije su zbog prisutnosti u njihovom sastavu posebnog hromoproteinskog proteina - hemoglobina. Molekularna težina ljudskog hemoglobina je 68 800. Hemoglobin je respiratorni enzim koji se nalazi u crvenim krvnim zrncima, a ne u plazmi jer:

  • obezbjeđuje smanjenje viskoznosti krvi (otapanje iste količine hemoglobina u plazmi bi povećalo viskoznost krvi nekoliko puta i otežalo rad srca i cirkulaciju krvi);
  • smanjuje onkotski pritisak plazme, sprečavajući dehidraciju tkiva;
  • sprječava gubitak hemoglobina u tijelu zbog njegove filtracije u glomerulima bubrega i izlučivanja mokraćom.

Glavna svrha hemoglobina- transport kisika i ugljičnog dioksida. Osim toga, hemoglobin ima svojstva puferiranja, kao i sposobnost vezivanja toksičnih tvari.

Rice. Interakcija hemoglobina sa kiseonikom. k je konstanta brzine reakcije

Hemoglobin se sastoji od proteinskog dijela (globina) i neproteinskog dijela željeza (hem). Postoje četiri molekula hema po molekulu globina. Gvožđe, koje je deo hema, može da veže i oslobađa kiseonik. U ovom slučaju se valencija gvožđa ne menja, tj. ostaje dvovalentan. Gvožđe je deo svih respiratornih enzima.

U krvi zdrave osobe sadržaj hemoglobina je 120-165 g/l (120-150 g/l za žene, 130-160 g/l za muškarce).

Normalno, hemoglobin se nalazi u obliku tri fiziološka jedinjenja: redukovanog, oksihemoglobina i karboksihemoglobina. Hemoglobin, koji ima dodat kiseonik, se pretvara u oksihemoglobin - NbO2,. Ovo je svijetlo grimizno jedinjenje koje određuje boju arterijske krvi. Jedan gram hemoglobina može vezati 1,34 ml kiseonika.

Oksihemoglobin koji je napustio kisik naziva se reduciran hemoglobin (Hb). Nalazi se u venskoj krvi koja ima tamnu boju trešnje. Osim toga, venska krv sadrži spoj hemoglobina s ugljičnim dioksidom - karbohemoglobin(HbCO 2), koji prenosi ugljični dioksid iz tkiva u pluća.

Hemoglobin ima sposobnost stvaranja patoloških spojeva. Jedan od njih je karboksihemoglobin - povezanost hemoglobina sa ugljičnim monoksidom (HbCO). Afinitet željeznog hemoglobina prema ugljičnom monoksidu je veći od afiniteta prema kisiku, pa čak 0,1% ugljičnog monoksida u zraku dovodi do pretvaranja 80% hemoglobina u karboksihemoglobin koji nije u stanju da veže kisik, što je opasno po život. Blago trovanje ugljičnim monoksidom je reverzibilan proces. Prilikom disanja svježi zrak oslobađa se ugljični monoksid. Udisanje čistog kiseonika povećava brzinu razgradnje HbCO za 20 puta.

Table. Karakteristike hemoglobina

Methemoglobin(MetHb) je takođe patološko jedinjenje, to je oksidovani hemoglobin, u kome se pod uticajem jakih oksidacionih sredstava (feracijanida, kalijum permanganata, vodonik peroksida, anilina itd.) hem gvožđe pretvara iz dvovalentnog u trovalentno. Kada se velika količina methemoglobina akumulira u krvi, transport kisika u tkivima je poremećen i može doći do smrti.

Miokard sadrži mišićni hemoglobin, tzv mioglobin. Njegov neproteinski dio je sličan krvnom hemoglobinu, a proteinski dio - globin - ima nižu molekularnu težinu. Ljudski mioglobin vezuje 14% ukupne količine kiseonika u telu. Ovo svojstvo igra važnu ulogu u opskrbi mišića koji rade. Kada se mišići kontrahiraju, njihove krvne kapilare se stisnu i protok krvi se smanjuje ili zaustavlja. Međutim, zbog prisutnosti kisika vezanog za mioglobin, opskrba kisikom mišićnih vlakana se održava neko vrijeme.

Molekul hemoglobina sadrži 4 identične hem grupe. Hem je porfirin koji sadrži centralno smješten Fe 2+ jon. To je derivat porfina, koji je kondenzovani sistem od 4 pirola povezana metinskim mostovima (-CH=). Ovisno o strukturi supstituenata u porfinu, razlikuje se nekoliko tipova hema.

    hem IX je najčešći tip hema. Derivat porfina u njemu je protoporfirin IX (1,3,5,8 - tetrametil-2,4 - divinil - 6, 7 - dipropionska kiselina porfin);

    hem a (formilporfirin). Hem a, umjesto metilne grupe, sadrži formilni ostatak na osmoj poziciji (-CHO) i umjesto jedne vinilne grupe (na drugoj poziciji) izoprenoidni lanac. Hem a je dio citokrom oksidaze;

    heme c, u kojem su cisteinski ostaci povezani sa vinilnim (-CH=CH2) grupama na pozicijama 2 i 4. Dio citokroma C;

    hem  je gvožđe dihidroporfirin 4.

Hem je prostetička grupa ne samo hemoglobina i njegovih derivata, već i mioglobina, katalaze, peroksidaze, citokroma i enzima triptofan pirolaze, koji katalizuje oksidaciju troptofana u formilkinurenin.

Koordinacioni broj za atome gvožđa je 6. U hemu, gvožđe je povezano sa dve kovalentne veze sa atomima azota dva pirolna prstena i dve koordinacione veze sa atomima azota preostalih pirolnih prstena. Peta i šesta koordinaciona veza gvožđa su različito raspoređene, zavisno od toga koji proteinski molekul sadrži hem, zavisno od njegovih funkcija. Na primjer, u citohromima 5 i 6, željezne koordinacione veze su povezane s ostacima histidina i metionina. Ovakav raspored hema u citohromima je neophodan za obavljanje njihove specifične funkcije - prenosa elektrona u respiratornom lancu. Prijelazi Fe 3+ + e= Fe 2+ ; Fe 2+ -e= Fe 3+ stvaraju mogućnost za prijenos elektrona s jednog citokroma na drugi.

Pogledajmo bliže lokaciju hema u hemoglobinu (mioglobin). Hem se nalazi u rascjepu između spirala E i F; njegove polarne propionatne grupe su orijentisane prema površini globule, a ostatak se nalazi unutar strukture i okružen je nepolarnim ostacima, sa izuzetkom His F8 i His F7. Petu koordinacijsku poziciju atoma željeza zauzima atom dušika heterocikličkog prstena proksimalnog histidina His F8. Distalni histidin (His F7) nalazi se na drugoj strani heme prstena, skoro nasuprot His F8, ali šesta koordinacijska pozicija atoma željeza ostaje prazna. Od dvije neiskorištene koordinacijske veze, jedna ide za povezivanje s proteinom, a druga za povezivanje s raznim ligandima (fiziološkim - kisikom, vodom i stranim - ugljičnim dioksidom, cijanidom itd.).

Derivati ​​hemoglobina

Hemoglobin stupa u interakciju s različitim ligandima, za to je namijenjena šesta koordinacijska veza željeza u hemu. Derivati ​​hemoglobina uključuju:

    oksihemoglobin HbO 2 – spoj molekularnog kiseonika sa hemoglobinom. Da bi se naglasila činjenica da se valencija željeza ne mijenja tokom ovog vezivanja, reakcija se naziva oksigenacija, a ne oksidacija; obrnuti proces se naziva deoksigenacija. Kada žele posebno napomenuti da hemoglobin nije povezan s kisikom, naziva se deoksihemoglobin;

    karboksihemoglobin HbCO. Valencija željeza kao rezultat dodavanja ugljičnog monoksida (ugljični monoksid - CO) također ostaje II. CO se vezuje za hem otprilike dvjesto puta jače od hem-O 2 veze. Ne većina molekula hemoglobina (1%) u normalnim uslovima vezuje CO. Za pušače, do večeri ova vrijednost dostiže 20%. U slučaju trovanja ugljičnim monoksidom smrt nastaje od gušenja i nedovoljne opskrbe tkiva kisikom.

    methemoglobin (HbOH). Ne veže molekularni kiseonik. Atom gvožđa u njegovoj molekuli je u oksidacionom stanju 3+. Methemoglobin nastaje kada je hemoglobin izložen oksidirajućim agensima (azotni oksidi, metilensko plavo, hlorati). U ljudskoj krvi methemoglobin se nalazi u malim količinama, ali kod nekih bolesti (na primjer, poremećena sinteza GL-6-fosfataDH), ili u slučaju trovanja oksidantima, njegov sadržaj se povećava, što može uzrokovati smrt, jer je methemoglobin nije sposoban za transport kisika iz pluća u tkiva;

    cijanmethemoglobin (HbSN) – methemoglobin takođe ima pozitivan efekat. Vezuje CN - da bi formirao cijanmethemoglobin i spašava organizam od smrtonosnog dejstva cijanida. Stoga se sredstva za stvaranje methemoglobina (isti Na nitrit) koriste za liječenje trovanja cijanidom;

    karbhemoglobin nastaje kada se hemoglobin veže sa CO 2 . Međutim, CO 2 se ne vezuje za hem, već za NH 2 grupe globina:

HbNH 2 + CO 2 = HbNHCOO - + H +

Štaviše, deoksihemoglobin veže više CO2 nego oksihemoglobin. Formiranje karbhemoglobina koristi se za uklanjanje CO 2 iz tkiva u pluća. 10-15% CO 2 se uklanja na ovaj način.

Pitanje 7. Mehanizam zasićenja hemoglobina kiseonikom

Zbog šeste koordinacione veze, molekul kisika se veže za atom željeza i formira oksihemoglobin. Pirolni prstenovi hema nalaze se u istoj ravni, dok atom gvožđa nešto viri iz ove ravni. Dodavanje kiseonika "ispravlja" molekul hema: gvožđe se pomera u ravninu pirolnih prstenova za 0,06 nm, pošto se prečnik koordinacione sfere atoma gvožđa smanjuje. Hemoglobin veže 4 molekula kiseonika (jedan molekul po hemu u svakoj podjedinici). Oksigenacija je praćena značajnim konformacijskim promjenama hemoglobina. Krećući se u ravan pirolnih prstenova, Fe, povezan u 5. koordinacionom položaju sa ostatkom HisF8, „vuče“ peptidni lanac prema sebi. Dolazi do promjene u konformaciji ovog lanca i drugih polipeptidnih lanaca povezanih s njim, budući da je jedan protomer vezan mnogim vezama s drugim protomerima. Ovaj fenomen se naziva kooperativnost promjena u konformaciji protomera. Konformacijske promjene su takve da početno vezivanje O2 za jednu podjedinicu ubrzava vezivanje molekula kiseonika za preostale podjedinice. Ovaj fenomen je poznat kao homotropni pozitivni kooperativni efekat (homotropan jer je uključen samo kiseonik). To je ono što određuje sigmoidnu prirodu krivulje zasićenja hemoglobina kisikom. Četvrti molekul kiseonika veže se za hemoglobin 300 puta lakše nego prvi molekul. Da biste dobili jasniju ideju o ovom mehanizmu, preporučljivo je razmotriti strukturu hemoglobina u obliku dva heterodimera formirana od  i  - podjedinica:  1  1 i  2  2. Lagano pomeranje atoma gvožđa dovodi do toga da se jedan /  par podjedinica rotira u odnosu na drugi /  par. U ovom slučaju, između podjedinica nema uništenja kovalentne veze, uzrokovano elektrostatičkim interakcijama. Jedan skup veza između dimera zamjenjuje se drugim i dolazi do njihove relativne rotacije.

Kvaternarna struktura djelomično oksigeniranog hemoglobina opisana je kao T-stanje (od engleskog Taut - tenzija), potpuno oksigenirani hemoglobin (HbO 2) odgovara R - stanju (opušteno - relaksacija). Stanje karakteriše niži afinitet za kiseonik; verovatnoća prelaska iz T-forme u R-formu raste kako se svaka od 4 hemogrupe uzastopno oksigeniše. Mostovi soli (nekovalentne veze) se uništavaju kako se dodaje kisik, povećavajući vjerovatnoću prijelaza iz T oblika u R oblik (stanje visokog afiniteta).

Hemoglobin je dio grupe proteina hemoproteina, koji su i sami podtip hromoproteina i dijele se na neenzimski proteini (hemoglobin, mioglobin) i enzimi (citokromi, katalaza, peroksidaza). Njihov neproteinski dio je hem - struktura koja uključuje porfirinski prsten (koji se sastoji od 4 pirolna prstena) i Fe 2+ ion. Gvožđe se vezuje za porfirinski prsten sa dve koordinacione i dve kovalentne veze.

Struktura hemoglobina

Struktura hemoglobina A

Hemoglobin je protein koji se sastoji od 4 proteinske podjedinice koje sadrže hem. Protomeri su međusobno povezani hidrofobnim, ionskim i vodoničnim vezama i ne stupaju u interakciju proizvoljno, već kroz određeno područje - kontaktnu površinu. Ovaj proces je vrlo specifičan, kontakt se dešava istovremeno na desetinama tačaka po principu komplementarnosti. Interakciju vrše suprotno nabijene grupe, hidrofobne regije i nepravilnosti na površini proteina.

Proteinske podjedinice u normalnom hemoglobinu mogu se predstaviti sa razne vrste polipeptidni lanci: α, β, γ, δ, ε, ξ (respektivno, grčki - alfa, beta, gama, delta, epsilon, xi). Molekul hemoglobina sadrži: dva lancima dva različite vrste.

Hem se vezuje za proteinsku podjedinicu, prvo, preko ostatka histidin koordinaciona veza gvožđa, drugo, kroz hidrofobne veze pirolnih prstenova i hidrofobnih aminokiselina. Hem se nalazi, takoreći, "u džepu" njegovog lanca i formira se protomer koji sadrži hem.

Normalni oblici hemoglobina

Postoji nekoliko normalnih varijanti hemoglobina:

  • HbR – primitivni hemoglobin, sadrži 2ξ- i 2ε-lance, nalazi se u embrionu između 7-12 nedelja života,
  • HbF – fetalni hemoglobin, sadrži 2α- i 2γ-lance, pojavljuje se nakon 12 sedmica intrauterinog razvoja i glavni je nakon 3 mjeseca,
  • HbA – hemoglobin odraslih, udio je 98%, sadrži 2α- i 2β-lance, pojavljuje se u fetusu nakon 3 mjeseca života i rođenjem čini 80% ukupnog hemoglobina,
  • HbA 2 – hemoglobin odraslih, udio je 2%, sadrži 2α- i 2δ-lance,
  • HbO 2 - oksihemoglobin, nastaje kada se kiseonik veže u plućima; u plućnim venama čini 94-98% ukupne količine hemoglobina,
  • HbCO 2 – karbohemoglobin, nastaje vezivanjem ugljičnog dioksida u tkivima, u venskoj krvi čini 15-20% ukupne količine hemoglobina.

Patološki oblici hemoglobina

HbS – hemoglobin srpastih ćelija.

MetHb – methemoglobin, oblik hemoglobina koji uključuje feri jon umjesto željeza. Ovaj oblik nastaje spontano, tokom interakcije molekula O 2 i hema Fe 2+, ali je obično enzimska snaga ćelije dovoljna da ga obnovi. Pri upotrebi sulfonamida, konzumiranju natrijevog nitrita i nitrata u prehrambenim proizvodima, te pri nedostatku askorbinske kiseline, ubrzava se tranzicija Fe 2+ u Fe3+. Nastali metHb nije u stanju da veže kiseonik i dolazi do hipoksije tkiva. Za redukciju Fe3+ u Fe2+, klinika koristi askorbinsku kiselinu i metilen plavo.

Hemoglobin je dio crvenih krvnih stanica i ispunjava većinu njihovog unutarćelijskog prostora. Glavna funkcija hemoglobina je vezana za transport plinova (kiseonika i ugljičnog dioksida) u ljudskoj krvi. Osim toga, hemoglobin je uključen u održavanje acido-bazne ravnoteže u ljudskom i životinjskom tijelu, formirajući najmoćniji hemoglobinski pufer sistem u krvi.

Trenutno su struktura i svojstva hemoglobina prilično dobro proučeni. Kod odrasle osobe u krvi se razlikuju sljedeće fiziološke vrste hemoglobina:

1. Hemoglobin A 1 (HbA 1 – od engleskog. odrasla osoba– odrasla osoba), čiji sadržaj iznosi 96% ukupnog hemoglobina (Hb).

2. Hemoglobin A 2 (HbA 2) - sadržaj je do 2,5%.

3. Fetalni hemoglobin (HbF iz engleskog. fetus- voće) iznosi 1,5 - 2%.

HbF je glavni hemoglobin u fetusu i novorođenčadi, budući da njegov sadržaj u novorođenčadi doseže i do 80%, ali se tada u prva tri mjeseca nakon rođenja gotovo u potpunosti zamjenjuje HbA.

Na sl. Slika 1 šematski prikazuje strukturu molekula hemoglobina.

Rice. 1. Model molekula hemoglobina (HbA 1) (Lanzug sa ukrajinskim - lancem).

Molekul hemoglobina za odrasle HbA 1 sastoji se od četiri polipeptidna lanca, od kojih je svaki povezan sa jednim hemom. Proteinski dio molekule hemoglobina naziva se "globin".

HbA 1 uključuje 2a- i 2b-lance, koji su produkti ekspresije dva različita gena, te stoga imaju različite primarna struktura. A-lanac sadrži 141, a b-lanac sadrži 146 aminokiselinskih ostataka. Podjedinice hemoglobina, od kojih svaka sadrži jedan polipeptidni lanac i jedan hem, po svojoj konformaciji liče na strukturu molekula mioglobina (slika 7). Šematski, hemoglobin A 1 je napisan na sljedeći način: HbA 1 = α 2 β 2. U hemoglobinu A 2 umjesto β podjedinica postoje δ podjedinice: HbA 2 = α 2 δ 2, au fetalnom hemoglobinu postoje γ podjedinice, odnosno HbF = α 2 γ 2.

Tokom formiranja kvartarne strukture hemoglobina, između pojedinačnih polipeptidnih lanaca globina nastaju brojne nekovalentne veze. Najveći broj njih formira se između različite vrste lanci (a - b, α – δ, α - γ). To su pretežno hidrofobne interakcije koje se javljaju između radikala određenih aminokiselina (leucin, valin, fenilalanin, itd.). Proučavanje strukturne organizacije podjedinica molekule hemoglobina u oligomerni protein provedeno je pomoću otopine 8 M uree ili uz nagle promjene pH. U ovom slučaju, molekul hemoglobina reverzibilno se disocira na dva α- i dva β-lanca. Ova disocijacija je uzrokovana prekidom vodoničnih veza. Nakon uklanjanja uree dolazi do automatskog povezivanja originalne molekule hemoglobina (slika 2)

Rice. 2. Reverzibilna disocijacija molekule hemoglobina pod uticajem 8 M rastvora uree.

Neproteinska komponenta hemoglobina je hem. Osnova strukture hema je protoporfirin. Protoporfirin se sastoji od četiri pirolna prstena povezana α-metinskim mostovima (–CH=). U zavisnosti od prirode grupa koje se nalaze u bočnim radikalima, porfirini imaju veliki broj izomeri. Od mogućih 15 izomera protoporfirina, najrašireniji u biološkim objektima je protoporfirin IX. Sadrži 4 metilne, 2 vinilne i 2 propionilne grupe na bočnim pozicijama (slika 3 A). Kelatni kompleks protoporfirina IX sa Fe 2+ naziva se protohem IX ili hem.

Kation gvožđa uključen u strukturu hema formira dve kovalentne veze i dve koordinacione veze sa atomima azota pirolnih prstenova u ravni protoporfirinskog kompleksa. Osim toga, učestvuje u formiranju još dvije koordinacijske veze, koje se nalaze okomito na ravninu protoporfirinskog kompleksa (slika 3 B).