Izvorni kod stranice Mioglobin

{{PBB|geneid=4151}}
'''Mioglobin''' je [[citoplazma]]tični globularni [[hemoprotein]] koji se sastoji od jednog polipeptidnog lanca koji sadrži 154 [[aminokiselina]]. To je relativno mali [[protein]], Mr=17.600. Prisutan je u mišićnim ćelijama [[srce|srca]] i oksidativnim vlaknima [[Skeletni mišić|skeletnih mišića]]. Ime je dobio po mestu nalaženja ({{jez-grč|myo-}} što označava povezanost sa mišićima) i obliku ([[globularni protein]]). Karakteriše ga funkcionalna sličnost sa [[hemoglobin]]om. Kao i hemoglobin, i mioglobin vezuje [[kiseonik]] (O<sub>2</sub>) u oba smera i na taj način olakšava transport O<sub>2</sub> od [[eritrocit|crvenih krvnih zrnaca]] do [[mitohondrija]] mišića za vreme pojačane metaboličke aktivnosti, ili može poslužiti kao rezervoar O<sub>2</sub> za vreme [[hipoksija|hipoksije]] ili [[anoksija|anoksije]]. Za razliku od hemoglobina, monomer mioglobina sa jednim O<sub>2</sub> vezujućim mestom, ima hiperboličnu O<sub>2</sub>-saturacionu krivu karakterističnu za normalnu [[Mihaelis-Menten kinetika|Mihaelis-Menten enzimsku kinetiku]], pravilniju nego sigmoidnu krivu koja je viđena kod tetrameričnog hemoglobina <ref name="review">{{cite journal | title = Myoglobin: an essential hemoprotein in striated muscle | author = George A. Ordway and Daniel J. Garry | journal = Journal of Experimental Biology | year = 2004 |}}</ref>.
 
[[Polipeptid]]ni lanac mioglobina je savijen u obliku kolevke, tako da ljulja prostetičnu grupu [[hem]]. Vezivanje kiseonika zavisi od oksidacionog stanja gvožđa u hemu. Ono je +2 u hemu i to je oblik koji vezuje kiseonik. Ako Fe pređe iz +2 u +3 oksidaciono stanje nastaće metamioglobin koji ne vezuje kiseonik. Slobodan hem u rastvoru će odmah reagovati sa kiseonikom, ali će kiseonik brzo oksidovati atom gvožđa u Fe<sup>3+</sup>. Mioglobin obavlja tri kritične funkcije: vezuje hem, štiti gvožđe u hemu od oksidacije i obezbeđuje cep u koji kiseonik može da stane.<ref name="garret" >{{Cite book | title = Biochemistry |author=Garret R. H., Grisham C. M. |year=1999|}}</ref>

== Vezivanje kiseonika za mioglobin ==

Fe joni, bilo fero- ili feri-, najčešće interaguju sa šest [[ligand (biohemija)|liganada]], od kojih četiri leže u istoj ravni. Peti i šesti ligandi se nalaze iznad i ispod ravni. Fe-jon interaguje sa 6 liganda, od kojih 4 potiču od N-atoma koji ulaze u sastav 4 [[pirol]]a. [[Imidazol]]na strana lanca His93 obezbeđuje peti ligand, stabilišući hem grupu i premeštajući Fe-jon. Pozicija šestog liganda služi za vezivanje O<sub>2</sub>. Kod deoksimioglobina pozicija šestog liganda je upražnjena, a u metamioglobinu voda je šesti ligand<ref name="garret"/>.

Vezivanje kiseonika menja konformaciju mioglobina. [[Rendgenska strukturna analiza|Rendgenska kristalografija]] je otkrila da se glavna promena dešava na poziciji atoma gvožđa koji je u ravni [[hem]]a. U deoksimioglobinu [[Fe]]<sup>2+</sup> jon ima pet liganada i on leži 0,055 nm iznad ravni hema u pravcu His78. Kada se veže kiseonik, atom gvožđa biva povučen nazad ka ravni [[porfirin]]a i sada je od te ravni udaljen 0,026 nm. Iako ovo premeštanje ima male posledice na funkciju mioglobina, ono obezbeđuje osnovu za konformacione promene<ref name="garret"/>.

== Funkcija ==
=== Skladištenje O<sub>2</sub> ===
Mioglobin je najpoznatiji kao protein koji služi za čuvanje kiseonika u [[Mišićno tkivo|mišićima]]. Ova uloga je posebno očigledna kod morskih sisara i ptica koje izdržavaju dug period kratkog disanja za vreme ronjenja. Pri nedostatku kiseonika, za disanje koriste kiseonik vezan za mioglobin<ref name="review"/>.

=== Smanjanje pO<sub>2</sub> ===
Mioglobin smanjuje unutarćelijski pritisak kiseonika. Slično ulozi kreatinske [[fosfokinaza|fosfokinaze]], čija je funkcija da smanjuje koncentraciju [[Adenozin-trifosfat|ATP]] kada se aktivnost mišića poveća, mioglobin smanjuje koncentraciju kiseonika pod sličnim uslovima. Kao rezultat, unutarćelijska koncentracija ostaje konstantna i homogena<ref name="review"/>.

Saturacija mioglobina opada veoma brzo na početku aktivnosti mišića. Kako se aktivnost povećava, saturacija mioglobina se ne menja, ukazujući na to da je koncentracija O<sub>2</sub> relativno konstantna. Mol je, naprotiv, pokazao da stepen desaturacije raste linearno, kao funkcija rada mišića.<ref name="review"/>

=== Olakšana difuzija O<sub>2</sub> ===

Treća značajna uloga mioglobina je olakšana difuzija. On se brzo desaturiše na početku aktivnosti mišića, povećavajući gradijent pritiska kiseonika od kapilara do [[citoplazma|citoplazme]]. Dalje, pretpostavka je da se približava ćelijskoj membrani, vezuje O<sub>2</sub> i difunduje do mitohondrija.<ref name="review"/> 

[[NMR]] eksperimenti pokazuju da saturacija mioglobina (približno 76%) u izolovanom srcu ostaje nepromenjena, uprkos osmostrukom povećanju rada srca. Neinvazivna NMR proučavanja aktivnog mišića na nozi čoveka pokazuju 50% deoksigenaciju mioglobina, pri čemu je parcijalni sarkoplazmatični pritisak približno 0,32 kPa. S druge strane, zaključak novijih NMR studija srca je da mioglobin u tom mišiću može biti samo 10% deoksigenisan pod normalnim uslovima.

=== Difuzija mioglobina ===
Različitim metodama je utvrđeno da mioglobin može [[Difuzija|difundovati]] u vodenoj fazi koja je homogena u širokoj oblasti u citoplazmi. Pri tome ne možemo razlikovati da li se smetnje pri difuziji javljaju usled trenja između molekula, ili usled začepljenja molekulima ili drugim strukturama u citoplazmi, što ima za posledicu vijugav tok difuzije.<ref name="rev">{{cite journal | title = Myoglobin function reassessed | author = Jonathan B. Witteberg, Beatrice A. Witteberg | journal = Journal of Experimental Biology | year = 2003 |}}</ref>

Krog, a kasnije i Hil su smatrali da kiseonik protiče od kapilara naniže, sa konstantnim gradijentom pritiska ka ravni ili cilindru, na pola puta između dve kapilare, gde je pritisak kiseonika minimalan. Ovaj model cilindra nije u saglasnosti sa današnjim konceptom gradijenta O<sub>2</sub> u mišićima. Po današnjem shvatanju, gradijent pritiska kiseonika oko kapilara nije konstantan. Visok pritisak pada preko zida kapilara i praćen je malim gradijentom kroz sarkoplazmu.<ref name="rev"/> 

Difuzioni tok oksihemoglobina je uvek nepravilan, pa, takođe, moramo napustiti ideju o prostom, neometanom, linearnom toku, koji je sadržan u Krogovom cilindričnom modelu.<ref name="rev"/>

Konstanta brzine disocijacije kiseonika, zajedno sa difuzionim koeficijentom, određuje koliko daleko će nasumično putovati molekuli mioglobina za vreme prisustva kiseonika. Neverovatna osobina ovakvog kretanja je da: „čestica koja difunduje i koja se nalazi u datom delu prostora je određena, luta oko tog dela izvesno vreme istražujući ga temeljno pre nego što ode zauvek.“ Ukoliko su difundujući molekuli oksimioglobina većim delom reflektovani od poršine mitohondrija, ispitana zapremina će biti oblika između sfere i diska. Molekuli oksimioglobina će biti premešteni dalje u ravni, ograničenoj površinom [[mitohondrija]], za vreme prisustva O<sub>2</sub>, i olakšana difuzija istog će biti ubrzana.<ref name="rev"/>

== Citohrom oksidaza ==

[[Citohrom c oksidaza|Citohromska oksidaza]] je [[enzim]], čija se količina smanjuje sa povećanjem aktivnosti mišića. Potpuno redukovana, vrlo brzo veže O<sub>2</sub> i sa njim formira kiseonični intermedijer. Ravnoteža u ovom kompleksu je slaba i povratna na sobnoj temperaturi, ali ireverzibilnost se može postići brzim transferom elektrona do kiseonika, za koji se vezuju. [[Konstanta disocijacije|Konstanta ravnoteže]] nije nepromenljiva, već na nju utiču različiti parametri, i linearno je povezana sa fluksom elektrona kroz sistem. Nadmetanje između [[Azot-monoksid|NO]] i O<sub>2</sub> u vezivanju za hem reakcioni centar citohrom oksidazu će povećati vrednost Km. Sarkoplazmični pritisak kiseonika može kontrosati brzinu reakcije između citohrom oksidaze i kiseonika.<ref name="rev"/>

== Oksimioglobin ==

Delujući kao skladište bioaktivnih molekula [[Azot-monoksid|NO]], oksimioglobin reguliše i iskorišćenje kiseonika. NO se kontinualno stvara u miocitima. Oksimioglobin raguje sa NO i formira neškodljiv [[produkt (hemija)|produkt]]. Koncentracija NO je određena ravnotežom između ova dva procesa.<ref name="rev"/>

Zaštitni efekat oksimioglobina na aktivnost citohrom oksidaze je pokazan eksperimentalno koristeći izolovane ćelije srca koje su bile pod visokim pritiskom kiseonika, dovoljnim da oksigeniše unutarćelijski mioglobin. U ovakvom stanju raspoloživost O<sub>2</sub> ne ograničava brzinu disanja, i olakšana [[difuzija]] O<sub>2</sub> ne doprinosi dodatnom fluksu O<sub>2</sub>. Progresivna konverzija unutarćelijskog mioglobina u [[Ugljen-monoksid|CO]] mioglobin (MbCO) smanjuje potrošnju kiseonika za trećinu. Oksimioglobin se smanjuje linarno sa povećanjem molske frakcije MbCO.<ref name="rev"/>

== Boja mesa ==

Mioglobin stvara [[pigment]]e koji su odgovorni za crvenu boju mesa. Tu boju delimično određuje [[naelektrisanje]] atoma gvožđa u mioglobinu i kiseonik koji je za njega vezan. U ovakvom stanju naelektrisanje gvožđa je +2 i za njega je vezan kiseonik. Dobro pečeno meso je braon boje zato što atom gvožđa ima naelektrisanje +3, izgubio je jedan elektron i sada je za njega vezan jedan molekul vode. Pod nekim uslovima meso ne menja boju uprkos izlaganju visokoj temperaturi. Ako je izloženo [[nitrit]]ima, ono neće promeniti boju, jer je za atom gvožđa vezan NO.

== Genetička regulacija ==

Novorođeni [[delfin]]i, [[pingvin]]i i [[foka|foke]] imaju manje mioglobina u pokretačkim mišićima nego odrasli. Kako odrastaju i veliki deo vremena provedu plivajući i roneći, mioglobin u njihovim mišićima se povećava. Iako [[genetika]] ima važnu ulogu u sadržaju mioglobina u mišićima, razvoj i uslovi sredine kao što su [[stres]], fizička aktivnost, temperatura, raspoloživost O<sub>2</sub> imaju podjednako važnu ulogu u određivanju nivoa ovog proteina.<ref name="review"/>

== Uloga u bolesti ==

Mioglobin se otpušta iz oštećenog mišićnog tkiva i filtrira u [[Bubreg|bubrezima]], što može dovesti do prestanka njihovog rada. Mioglobin je osetljivi indikator na povrede mišića. Kod pacijenata koji imaju bolove u grudima može se pretpostaviti srčani napad. Zbog male specifičnosti mioglobina, kao i visokih cena analiza ne upotrebljava se često u medicinskim ispitivanjima.

== Posebne funkcije ==

Brojna skorija istraživanja su pokazala da mioglobin može imati više dodatnih uloga. Jedna od njih je mogućnost vezivanja NO molekula čiji uticaj može biti ili koristan, ili štetan za funkciju ćelija. On ometa citohrom c oksidazu, i tako ometa disanje [[mitohondrija]]. Brunori je predložio da mioglobin može služiti da ukloni NO iz srca i skeletnih mišića. Dodatna istraživanja pokazuju da je NO povezan sa promenama u funkciji mišića.<ref name="review"/>

== Reference ==
{{reflist|2}}

== Literatura ==
{{refbegin|2}}
* {{cite journal | author = J. P. Collman, R. Boulatov, C. J. Sunderland and L. Fu | title = Functional Analogues of Cytochrome ''c'' Oxidase, Myoglobin, and Hemoglobin | year = 2004 | journal = Chem. Rev. | volume = 104 | issue = 2 | pages=561-588 | doi=10.1021/cr0206059 | pmid = 14871135}}
* {{cite journal| journal=Antioxid Redox Signal| year=2004| month=December| volume=6| issue=6| pages=954-66| title=The radical and redox chemistry of myoglobin and hemoglobin: from in vitro studies to human pathology| last=Reeder| first=BJ| coauthors=Svistunenko DA, Cooper CE, Wilson MT| pmid=15548893| doi=10.1089/ars.2004.6.954}}
* {{cite journal| journal=Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol| year=2004| month=April| volume=286| issue=4| pages=R786–92| title=Adaptation of the myoglobin knockout mouse to hypoxic stress| last=Schlieper| first=G| coauthors=Kim JH, Molojavyi A, Jacoby C, Laussmann T, Flogel U, Godecke A, Schrader J| pmid=14656764| doi=10.1152/ajpregu.00043.2003}}
* {{cite journal| last=Takano| first= T| title=Structure of myoglobin refined at 2-0 A resolution. II. Structure of deoxymyoglobin from sperm whale| journal=J. Mol. Biol.| volume=110| pages=569-584| doi=10.1016/S0022-2836(77)80112-5| year=1977| pmid=845960| issue=3}}
* {{cite journal | journal=Free Radic Res.| year=2004| month=February| volume=38| issue=2| pages=139-46| title=In vitro nonenzymatic glycation enhances the role of myoglobin as a source of oxidative stress| last=Roy| first=A| coauthors=Sen S, Chakraborti AS| pmid=15104207| doi=10.1080/10715160310001638038}}
* {{cite journal | journal=Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol| year=2004| month=March| volume=137| issue=3| pages=401-12| title=Unusually weak oxygen binding, physical properties, partial sequence, autoxidation rate and a potential phosphorylation site of beluga whale (Delphinapterus leucas) myoglobin| last=Stewart| first=JM| coauthors=Blakely JA, Karpowicz PA, Kalanxhi E, Thatcher BJ, Martin BM| pmid=15050527| doi=10.1016/j.cbpc.2004.01.007}}
* {{cite journal | journal=Adv Microb Physiol| year=2003| volume=47| pages=255-310| title=Microbial globins| last=Wu| first=G| coauthors=Wainwright LM, Poole RK| pmid= 14560666| doi=10.1016/S0065-2911(03)47005-7}}
* {{Cite book |ref= harv|title = Biochemistry |author=Garret R. H., Grisham C. M. |year=1999|}}
{{Refend}}

== Spoljašnje veze ==
{{portal|Fizička hemija}}
{{Commonscat|Myoglobin}}

[[Kategorija:Proteini]]
[[Kategorija:Fiziologija]]
[[Kategorija:Biofizička hemija]]
[[Kategorija:Hemoproteini]]