
We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
โรคโลหิตจางเซลล์เคียวเป็น autosomal recessive แล้วทำไมมันถึงเป็นตัวอย่างของอัลลีลที่เป็นโคโดมิแนนต์? ฉันคิดว่าคนที่มีลักษณะเคียวเป็น heterozygous เพราะอัลลีลหนึ่งของเขา/เธอมีลักษณะด้อยและอีกอันหนึ่งเด่นซึ่งไม่ใช่ codominant
อัลลีลจะเป็น "โคโดมิแนนต์" หรือ "ถอย" หรือ "เด่น" หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับระดับที่คุณมอง
หากคุณมองจากมุมมองของสิ่งมีชีวิตที่ "สุขภาพดี vs ป่วย" ภาวะโลหิตจางชนิดเคียวจะ "ถอย" เพราะบุคคลนั้นจะป่วยก็ต่อเมื่อมีอัลลีลเซลล์เคียวทั้งสองเท่านั้น
หากคุณมองจากมุมมองของสิ่งมีชีวิตอีกครั้ง แต่คราวนี้ดูลักษณะเช่นกัน คุณจะพบว่า (ถ้าเราพูดว่า "A" เป็นอัลลีลโลหิตจาง และ "N" คืออัลลีลปกติ) AN มี ลักษณะต่าง ๆ (เรียกว่าเคียวเซลล์ ลักษณะนิสัย) มากกว่า NN ดังนั้นคุณสามารถพูดได้ว่าอัลลีลเป็น codominant เพราะทั้ง A และ N "ทำอะไรบางอย่าง" ใน heterozygote
ถ้าคุณดูที่ระดับโมเลกุล คุณจะพบว่าโรคโลหิตจางชนิดเคียวเป็นปัจจัยร่วม รหัสยีนของยีนเบต้าเฮโมโกลบิน ดังนั้นถ้าคุณมี AN อัลลีลตัวใดตัวหนึ่งของคุณจะถูกเข้ารหัสสำหรับฮีโมโกลบินที่บกพร่อง และอีกอัลลีลหนึ่งจะเข้ารหัสสำหรับอัลลีลปกติ ดังนั้น คุณจะมีฮีโมโกลบินในเลือด 2 ชนิด ซึ่งหมายความว่าเป็น "โคโดมิแนนต์"
"โรคโลหิตจางเซลล์เคียว: การติดตามการกลายพันธุ์": ห้องปฏิบัติการการเรียนรู้เชิงโต้ตอบที่สื่อสารหลักการพื้นฐานของพันธุศาสตร์และชีววิทยาของเซลล์
"โรคโลหิตจางเซลล์เคียว: การติดตามการกลายพันธุ์" เป็นประสบการณ์ทางชีววิทยาแบบเต็มวันโดยอิงจากการสอบถามสำหรับนักเรียนมัธยมปลายที่ลงทะเบียนเรียนในวิชาพันธุศาสตร์หรือชีววิทยาขั้นสูง จากประสบการณ์นี้ นักเรียนใช้การย่อยเอนโดนิวคลีเอสแบบจำกัด เซลลูโลสอะซิเตทเจลอิเล็กโตรโฟรีซิส และกล้องจุลทรรศน์เพื่อค้นหาว่าผู้ป่วยในสามคนใดในสามคนที่มีจีโนไทป์/ฟีโนไทป์ของเซลล์รูปเคียวโดยใช้ DNA และตัวอย่างเลือดจากหนูป่าและหนูดัดแปลงพันธุกรรมที่มีการกลายพันธุ์ของเซลล์รูปเคียว วิธีการแก้ปัญหาตามการสอบถามช่วยให้นักเรียนเข้าใจแนวคิดพื้นฐานของพันธุศาสตร์และชีววิทยาระดับเซลล์และโมเลกุลและให้ประสบการณ์กับเครื่องมือร่วมสมัยของเทคโนโลยีชีวภาพ นอกจากนี้ยังนำไปสู่การชื่นชมของนักเรียนเกี่ยวกับสาเหตุและผลที่ตามมาของโรคทางพันธุกรรมนี้ ซึ่งพบได้บ่อยในบุคคลที่มีเชื้อสายแอฟริกัน และเพิ่มความเข้าใจในหลักการเบื้องต้นของพันธุศาสตร์ โปรโตคอลนี้ให้การเรียนรู้ที่ดีที่สุดเมื่อนำโดยวิทยากรที่ได้รับการฝึกฝนมาอย่างดี (รวมถึงครูประจำห้องเรียน) และดำเนินการในกลุ่มย่อย (อัตราส่วนนักเรียนต่อครู 6:1) ประสบการณ์คุณภาพสูงนี้สามารถมอบให้กับนักเรียนจำนวนมากได้ในราคาประหยัด และมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อร่วมมือกับพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ท้องถิ่นและ/หรือมหาวิทยาลัย ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา >12,000 นักเรียนได้เสร็จสิ้นประสบการณ์การเรียนรู้ตามการสอบถามนี้และแสดงให้เห็นถึงความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในโรคและพันธุกรรมโดยทั่วไป
คำสำคัญ: เซลลูโลสอะซิเตทพันธุศาสตร์การสอบถามตามการเรียนรู้ข้อ จำกัด ย่อยเซลล์เคียว
ลิขสิทธิ์ © 2016 สมาคมสรีรวิทยาอเมริกัน.
ตัวเลข
คะแนนก่อนและหลังสอบ (ร้อยละ…
คะแนนก่อนและหลังสอบ (เปอร์เซ็นต์ที่ถูกต้อง) สำหรับนักเรียนมัธยมปลายที่เรียนโมดูลนี้...
ภาวะสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม
เบต้าธาลัสซีเมีย
เกือบ 400 การกลายพันธุ์ใน HBB พบว่ายีนทำให้เกิดเบตาธาลัสซีเมีย การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในการสร้าง DNA เดี่ยว (นิวคลีโอไทด์) ภายในหรือใกล้กับ HBB ยีน. การกลายพันธุ์อื่นๆ แทรกหรือลบนิวคลีโอไทด์จำนวนเล็กน้อยใน HBB ยีน.
HBB การกลายพันธุ์ของยีนที่ลดการผลิตเบตาโกลบินส่งผลให้เกิดภาวะที่เรียกว่าธาลัสซีเมียเบต้า-พลัส (β + ) การกลายพันธุ์ที่ขัดขวางไม่ให้เซลล์ผลิตเบตาโกลบินใดๆ ส่งผลให้เกิดธาลัสซีเมียเบตา-ซีโร (β 0 )
ปัญหาเกี่ยวกับหน่วยย่อยที่ประกอบเป็นเฮโมโกลบิน รวมทั้งเบตาโกลบินในระดับต่ำ ลดหรือขจัดการผลิตโมเลกุลนี้ การขาดฮีโมโกลบินขัดขวางการพัฒนาปกติของเซลล์เม็ดเลือดแดง การขาดแคลนเซลล์เม็ดเลือดแดงที่โตเต็มที่สามารถลดปริมาณออกซิเจนที่ส่งไปยังเนื้อเยื่อให้ต่ำกว่าที่จำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของร่างกาย การขาดออกซิเจนในเนื้อเยื่อของร่างกายอาจนำไปสู่การเจริญเติบโตที่ไม่ดี อวัยวะถูกทำลาย และปัญหาสุขภาพอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับเบตาธาลัสซีเมีย
Methemoglobinemia ชนิดเบต้าโกลบิน
การกลายพันธุ์มากกว่า 10 ครั้งใน HBB พบว่ายีนทำให้เกิด methemoglobinemia ชนิด beta-globin ซึ่งเป็นภาวะที่เปลี่ยนแปลงฮีโมโกลบินภายในเซลล์เม็ดเลือดแดง การกลายพันธุ์เหล่านี้มักส่งผลต่อบริเวณโปรตีนที่จับกับ heme เพื่อให้เฮโมโกลบินจับกับออกซิเจน ธาตุเหล็กภายในโมเลกุลของฮีมจะต้องอยู่ในรูปแบบที่เรียกว่าเหล็กเฟอร์รัส (Fe 2+ ) เหล็กภายใน heme สามารถเปลี่ยนเป็นเหล็กอีกรูปแบบหนึ่งที่เรียกว่าเฟอริกเหล็ก (Fe 3+ ) ซึ่งไม่สามารถจับกับออกซิเจนได้ เฮโมโกลบินที่มีธาตุเหล็กเฟอริกเรียกว่าเมทฮีโมโกลบิน และไม่สามารถส่งออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อของร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในเมทฮีโมโกลบินีเมีย ชนิดเบตาโกลบิน การกลายพันธุ์ใน HBB ยีนเปลี่ยนแปลงโปรตีนเบต้าโกลบินและส่งเสริมธาตุเหล็กฮีมให้เปลี่ยนจากเหล็กเป็นเฟอริก ฮีโมโกลบินที่เปลี่ยนแปลงนี้ทำให้เลือดมีสีน้ำตาลและทำให้ผิวหนัง ริมฝีปาก และเล็บเป็นสีน้ำเงิน (ตัวเขียว) อาการและอาการแสดงของ methemoglobinemia ชนิด beta-globin โดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่ตัวเขียว ซึ่งไม่ก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพใดๆ อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีที่พบไม่บ่อย methemoglobinemia ชนิดรุนแรง ชนิด beta-globin อาจทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ อ่อนแรง และอ่อนล้าได้
โรคเซลล์เคียว
โรคโลหิตจางเซลล์เคียว (เรียกอีกอย่างว่าโรคเซลล์เคียวโฮโมไซกัสหรือโรค HbSS) เป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของโรคเซลล์เคียว รูปแบบนี้เกิดจากการกลายพันธุ์เฉพาะใน HBB ยีนที่ส่งผลให้เกิดการสร้างเบต้าโกลบินรุ่นผิดปกติที่เรียกว่าเฮโมโกลบิน S หรือ HbS ในสภาวะนี้ เฮโมโกลบิน S จะแทนที่ทั้งหน่วยย่อยเบต้าโกลบินในเฮโมโกลบิน การกลายพันธุ์ที่ทำให้เกิดฮีโมโกลบิน S จะเปลี่ยนการสร้างโปรตีนเดี่ยว (กรดอะมิโน) ในเบตาโกลบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กรดกลูตามิกของกรดอะมิโนถูกแทนที่ด้วยวาลีนที่ตำแหน่ง 6 ในเบตาโกลบิน เขียนเป็น Glu6Val หรือ E6V การแทนที่กรดกลูตามิกด้วยวาลีนจะทำให้หน่วยย่อยของฮีโมโกลบิน S ผิดปกติเกาะติดกันและก่อตัวเป็นโมเลกุลที่แข็งและยาว ซึ่งจะดัดเซลล์เม็ดเลือดแดงให้เป็นรูปเคียว (เสี้ยว) เซลล์รูปเคียวตายก่อนเวลาอันควร ซึ่งอาจนำไปสู่การขาดแคลนเซลล์เม็ดเลือดแดง (โรคโลหิตจาง) เซลล์รูปเคียวมีความแข็งและสามารถปิดกั้นหลอดเลือดขนาดเล็ก ทำให้เกิดอาการปวดอย่างรุนแรงและอวัยวะถูกทำลาย
การกลายพันธุ์ใน HBB ยีนยังสามารถทำให้เกิดความผิดปกติอื่นๆ ในเบตาโกลบิน ซึ่งนำไปสู่โรคเคียวชนิดอื่นๆ รูปแบบที่ผิดปกติของ beta-globin เหล่านี้มักถูกกำหนดโดยตัวอักษรหรือบางครั้งตามชื่อ ในโรคเคียวชนิดอื่นๆ เหล่านี้ ยูนิตย่อยเบตาโกลบินเพียงหน่วยเดียวจะถูกแทนที่ด้วยเฮโมโกลบิน S หน่วยย่อยเบตาโกลบินอื่นจะถูกแทนที่ด้วยตัวแปรที่ผิดปกติที่แตกต่างกัน เช่น เฮโมโกลบิน C หรือเฮโมโกลบินอี
ในโรค hemoglobin SC (HbSC) หน่วยย่อยของ beta-globin จะถูกแทนที่ด้วย hemoglobin S และ hemoglobin C ผลลัพธ์ของ Hemoglobin C เมื่อไลซีนกรดอะมิโนแทนที่กรดอะมิโนกลูตามิกที่ตำแหน่ง 6 ในเบตาโกลบิน (เป็นลายลักษณ์อักษร Glu6Lys หรือ E6K) ความรุนแรงของโรคเฮโมโกลบิน SC นั้นแปรผัน แต่อาจรุนแรงพอๆ กับโรคโลหิตจางชนิดเคียว เฮโมโกลบินอี (HbE) เกิดขึ้นเมื่อกรดกลูตามิกของกรดอะมิโนถูกแทนที่ด้วยไลซีนของกรดอะมิโนที่ตำแหน่ง 26 ในเบตาโกลบิน (Glu26Lys หรือ E26K เขียน) ในบางกรณี การกลายพันธุ์ของเฮโมโกลบิน E เกิดขึ้นกับเฮโมโกลบิน เอส ในกรณีเหล่านี้ บุคคลอาจมีอาการและอาการแสดงที่รุนแรงมากขึ้นที่เกี่ยวข้องกับโรคโลหิตจางชนิดเคียว เช่น ตอนของความเจ็บปวด โลหิตจาง และการทำงานของม้ามผิดปกติ
ภาวะอื่นๆ ที่เรียกว่า hemoglobin sickle-beta thalassemias (HbSBetaThal) เกิดจากการกลายพันธุ์ที่สร้างเฮโมโกลบิน S และ beta thalassemia ร่วมกัน การกลายพันธุ์ที่รวมโรคเซลล์เคียวกับธาลัสซีเมียชนิดเบต้าซีโร (β 0 ) ทำให้เกิดโรคร้ายแรง ในขณะที่โรคเซลล์เคียวรวมกับธาลัสซีเมียเบต้าพลัส (β + ) โดยทั่วไปจะรุนแรงกว่า
ความผิดปกติอื่นๆ
มีการระบุการเปลี่ยนแปลงหลายร้อยรูปแบบใน HBB ยีน. การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลให้เกิดการผลิตเบต้าโกลบินในเวอร์ชันต่างๆ รูปแบบเหล่านี้บางส่วนไม่ก่อให้เกิดอาการหรืออาการแสดงที่สังเกตได้ และพบได้เมื่อเลือดทำงานด้วยเหตุผลอื่น ในขณะที่อื่นๆ HBB การเปลี่ยนแปลงของยีนอาจส่งผลต่อสุขภาพของบุคคล ตัวแปรที่พบบ่อยที่สุดสองแบบคือเฮโมโกลบินซีและเฮโมโกลบินอี
เฮโมโกลบินซี (HbC) ซึ่งเกิดจากการกลายพันธุ์ของ Glu6Lys ในเบตาโกลบิน พบได้บ่อยในคนเชื้อสายแอฟริกาตะวันตกมากกว่าในประชากรอื่นๆ ผู้ที่มีหน่วยย่อยของฮีโมโกลบินซี 2 หน่วยในฮีโมโกลบิน แทนที่จะเป็นเบตาโกลบินปกติ จะมีอาการไม่รุนแรงที่เรียกว่าโรคฮีโมโกลบินซี ภาวะนี้มักทำให้เกิดภาวะโลหิตจางเรื้อรัง ซึ่งเซลล์เม็ดเลือดแดงจะถูกทำลายก่อนเวลาอันควร
เฮโมโกลบินอี (HbE) ที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของ Glu26Lys ในเบตาโกลบิน เป็นตัวแปรของเฮโมโกลบินที่พบได้บ่อยที่สุดในประชากรเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ เมื่อบุคคลมีหน่วยย่อยของเฮโมโกลบิน E สองหน่วยในเฮโมโกลบินแทนที่เบตาโกลบิน อาจเกิดภาวะโลหิตจางที่ไม่รุนแรงที่เรียกว่าโรคฮีโมโกลบินอี ในบางกรณี พบการกลายพันธุ์ที่สร้างเฮโมโกลบินอีและเบตาธาลัสซีเมียร่วมกัน ผู้ที่มีฮีโมโกลบินร่วมนี้อาจมีอาการและอาการแสดงได้ตั้งแต่ภาวะโลหิตจางเล็กน้อยไปจนถึงภาวะธาลัสซีเมียขั้นรุนแรง
พันธุศาสตร์โรคโลหิตจางเซลล์เคียว - ชีววิทยา
เป็นที่ชัดเจนว่าโมเลกุลของฮีโมโกลบินของบุคคลที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดเคียวได้อพยพในอัตราที่ต่างกัน และจบลงที่ตำแหน่งอื่นบนเจล จากฮีโมโกลบินของคนปกติ (แผนภาพ ส่วน a และ b) สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่าคือการสังเกตว่าลักษณะเซลล์รูปเคียวแต่ละชนิดมีฮีโมโกลบินเซลล์เคียวครึ่งปกติและครึ่งเคียว โดยแต่ละประเภทคิดเป็น 50% ของเนื้อหาของเซลล์เม็ดเลือดแดงใดๆ (แผนภาพส่วน c) เพื่อยืนยันข้อสรุปหลังนี้ โปรไฟล์อิเล็กโตรโฟเรติกของผู้ที่มีลักษณะเซลล์เคียวสามารถทำซ้ำได้ง่ายๆ โดยผสมเซลล์เคียวและเฮโมโกลบินปกติเข้าด้วยกันและเรียกใช้อย่างอิสระบนเจลอิเล็กโตรโฟรีติก (แผนภาพตอนที่ d) ผลลัพธ์เหล่านี้เข้ากันได้ดีกับการตีความของโรคที่สืบทอดมาในรูปแบบง่ายๆ ของ Mendelian ซึ่งแสดงถึงการครอบงำที่ไม่สมบูรณ์ นี่เป็นกรณีแรกที่ได้รับการยืนยันว่าเป็นโรคทางพันธุกรรมที่สามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นให้มีข้อบกพร่องในโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนจำเพาะ โรคโลหิตจางเซลล์เคียวจึงกลายเป็นโรคแรกในสายยาวที่เรียกว่าโรคระดับโมเลกุล ปัจจุบันรู้จักโรคดังกล่าวหลายพันโรค (ส่วนใหญ่ค่อนข้างหายาก) รวมถึงเฮโมโกลบินที่กลายพันธุ์มากกว่า 150 ชนิดเพียงอย่างเดียว
ข. เซลล์รูปเคียวและฮีโมโกลบินปกติ
แต่อะไรคือข้อบกพร่องที่แท้จริงของเฮโมโกลบินเซลล์เคียว? แม้ว่าเราจะตรวจสอบคำถามนี้ในรายละเอียดเพิ่มเติมในกรณีศึกษาในภายหลัง (หน้าเว็บเกี่ยวกับโครงสร้างโปรตีน) สำหรับตอนนี้ อย่างน้อยน่าจะเป็นประโยชน์ในการสรุปภูมิหลังของการค้นพบสิ่งที่ทำให้เฮโมโกลบินเซลล์รูปเคียวแตกต่างจากปกติ เฮโมโกลบิน. เป็นเรื่องราวของการระบุสาเหตุระดับโมเลกุลของโรคครั้งแรก
อีกครั้ง Linus Pauling ที่ Caltech หนึ่งในนักเคมีชีวภาพแห่งศตวรรษที่ 20 ที่มีประสิทธิผลและสร้างสรรค์มากที่สุด (กับเพื่อนร่วมงาน Harvey Itano จบการศึกษาจาก St. Louis University Medical School, IC Wells และ SJ Singer) หันความสนใจไปที่การกำหนด ความแตกต่างที่แท้จริงระหว่างโมเลกุลเฮโมโกลบินเซลล์ปกติและเซลล์เคียว การแยกโมเลกุลโปรตีนออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยที่เรียกว่าเปปไทด์ Pauling และเพื่อนร่วมงานได้นำชิ้นส่วนเหล่านี้ไปใช้เทคนิคการแยกอื่นที่เรียกว่าโครมาโตกราฟีแบบกระดาษ
เมื่อขั้นตอนนี้ใช้กับตัวอย่างของโมเลกุลเฮโมโกลบินปกติและกลายพันธุ์ (เคียว) (สายอัลฟาและเบตา) ที่ถูกแยกย่อยออกเป็นเปปไทด์เฉพาะ จุดทั้งหมดจะเหมือนกัน - ยกเว้นจุดสำคัญจุดเดียว (แสดงให้เห็นว่ามืดลงในช่วงสุดท้าย โครมาโตแกรมด้านล่าง) ซึ่งแสดงถึงความแตกต่างระหว่างเซลล์รูปเคียวและฮีโมโกลบินปกติ
ความจริงที่ว่าจุดต่าง ๆ อพยพไปยังที่ต่าง ๆ บนโครมาโตแกรมบ่งชี้ว่าโครงสร้างโมเลกุลของพวกมันจะต้องแตกต่างกันบ้าง Pauling และเพื่อนร่วมงานของเขาเชื่อมั่นว่าความแตกต่างอาจมีไม่เกินหนึ่งหรือสองกรดอะมิโน แต่มันถูกทิ้งไว้ให้ Vernon Ingram นักชีวเคมีที่ Medical Research Council ในลอนดอนแสดงสิ่งนี้โดยตรง การใช้เปปไทด์ที่ผิดปกติหนึ่งตัวและวิเคราะห์กรดอะมิโนทีละตัว อินแกรมแสดงให้เห็นว่าเฮโมโกลบินของเซลล์รูปเคียวแตกต่างจากเฮโมโกลบินปกติด้วยกรดอะมิโนตัวเดียว ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ 6 ในสายเบตาของเฮโมโกลบิน ความแตกต่างของโมเลกุลเพียงเล็กน้อยนั้นสร้างความแตกต่างอย่างมากในชีวิตของผู้คนระหว่างการมีสุขภาพที่ดีและโรคภัยไข้เจ็บ
C. การค้นพบความแตกต่างระหว่างฮีโมโกลบินปกติและเซลล์เคียว
โรเยอร์ จูเนียร์, W.E. "การวิเคราะห์เชิงผลึกศาสตร์ความละเอียดสูงของ co-operative dimeric hemoglobin" J. Mol. Biol., 235, 657. พิกัด Oxyhemoglobin PDB, ธนาคารข้อมูลโปรตีน Brookhaven
ในโครงสร้างโดยรวม ดังที่เราได้เรียนรู้ไปแล้ว โมเลกุลของเฮโมโกลบินที่สมบูรณ์ประกอบด้วยสายโซ่พอลิเปปไทด์ที่แยกจากกันสี่สาย (กล่าวคือ แต่ละสายยาวหรือพอลิเมอร์ของกรดอะมิโนที่ต่อกันแบบ end-to-end) ของสองประเภท ถูกกำหนดเป็นอัลฟาและ โซ่เบต้า สองสายโซ่เหมือนกัน (หมายความว่าพวกมันมีลำดับกรดอะมิโนที่เหมือนกันทุกประการ) ในขณะที่สายโซ่เบต้าทั้งสองก็เหมือนกันเช่นกัน
เพื่อทำความคุ้นเคยกับโครงสร้างของโมเลกุลเฮโมโกลบินที่ไม่เสียหาย คลิกที่นี่ (จำเป็นต้องใช้ปลั๊กอิน Chime เพื่อดูโมเลกุลนี้แบบโต้ตอบ)
คุณสามารถหมุนโมเลกุลไปรอบๆ โดยคลิกที่ปุ่มเมาส์ค้างไว้
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-Select-Residue-HEM
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-Display-Spacefill-Van der Waals Radii
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-เลือก-เปลี่ยนสีเป็นสีแดง
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณสามารถแยกความแตกต่างของหน่วยย่อยสี่หน่วยได้ (สองสายโซ่ a และ b สองสาย) สังเกตตำแหน่งสัมพัทธ์ของสาย a และ b ที่สัมพันธ์กัน เฮโมโกลบินเรียกว่า tetramer เนื่องจากโมเลกุลโดยรวมประกอบด้วยสี่หน่วยย่อยหรือส่วนต่างๆ ค้นหากลุ่ม heme ที่มี porphyrin และสังเกตว่ามัน "กำบัง" ไว้ในร่องภายในแต่ละสายของโพลีเปปไทด์ได้อย่างไร
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-Select-Residue-HEM
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-Display-Spacefill-Van der Waals Radii
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-Select-Protein-Protein
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-เลือก-ซ่อน-ซ่อนรายการที่เลือก
คุณยังสามารถสลับจากโหมดหนึ่งไปเป็นโหมดอื่นๆ ของโหมดการแสดงโครงสร้างโมเลกุลแบบเดิมได้: การเติมช่องว่าง รูปทรงลูกและแท่ง ลวด และริบบิ้น โดยการกดปุ่มเมาส์ค้างไว้และเลือก-แสดงผล ตามที่คุณจะได้เรียนรู้ในภายหลัง แต่ละข้อมูลจะให้ข้อมูลที่แตกต่างกันเกี่ยวกับรูปร่างโดยรวมของโมเลกุลและลักษณะเฉพาะทางโครงสร้างบางอย่างของโมเลกุล
ในเฮโมโกลบินเซลล์เคียว สายแอลฟาสองสายเป็นเรื่องปกติ ผลของการกลายพันธุ์จะอยู่ในตำแหน่ง # 6 เท่านั้นในสายเบตาทั้งสองสาย (สายโซ่เบตากลายพันธุ์จะเรียกว่าสาย "S" ดังที่อธิบายไว้ในกล่องคำศัพท์ด้านล่าง) ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น โพลีเปปไทด์ a และ b แต่ละตัวถูกพับไว้รอบๆ และปกป้องโครงสร้างวงแหวนพิเศษ กลุ่ม heme ซึ่งประกอบด้วยวงแหวนพอร์ไฟรินที่มีอะตอมของเหล็กที่จุดศูนย์กลางของพันธะโควาเลนต์สี่พันธะกับไนโตรเจน 4 ตัวของพอร์ไฟริน มันเป็นธาตุเหล็กที่ออกซิเจนจับ ( โครงสร้างพอร์ไฟรินทั้งหมดเรียกว่ากลุ่มเทียม ซึ่งเป็นศัพท์ทั่วไปในเคมีโปรตีนเพื่ออ้างถึงส่วนที่ไม่ใช่โพลีเปปไทด์ของโมเลกุลซึ่งมักจะเป็นไซต์ที่ใช้งานได้จริง
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก Display-Ball และ Stick
- ลบ HOH กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก Select-Residue-HOH
- กดปุ่มเมาส์ค้างไว้ เลือก-เลือก-ซ่อน-ซ่อนรายการที่เลือก
กวดวิชาฮีโมโกลบินเคียวโดย Eric Martz แห่งมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์
แผนภูมิด้านล่างสรุปคำศัพท์บางคำที่เราพบในการอภิปรายเกี่ยวกับฮีโมโกลบินประเภทต่างๆ และอาการทางคลินิกของฮีโมโกลบิน ศึกษาแผนภูมินี้และเรียนรู้ความหมายเฉพาะของคำศัพท์เหล่านี้ สิ่งเหล่านี้จะช่วยให้คุณเข้าใจได้ชัดเจนว่าโรคโลหิตจางชนิดเคียว หรือองค์ประกอบใดของระบบพันธุกรรมหรือโมเลกุลที่กำลังถูกกล่าวถึง
ความแตกต่างของกรดอะมิโนหนึ่งตัวในสาย b ของเฮโมโกลบินเซลล์เคียวต้องส่งผลต่อวิธีที่โมเลกุลมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน Pauling ทำนายความแตกต่างนี้อย่างน่าทึ่งในปี 1949 เมื่อเขาเขียนว่า: "ให้เราเสนอว่ามีบริเวณผิวบน . . . โมเลกุลของเม็ดเลือดแดงรูปเคียว ฮีโมโกลบินซึ่งไม่มีอยู่ในโมเลกุลปกติและมีโครงสร้างประกอบกับ บริเวณพื้นผิวต่างๆ ของโมเลกุลเฮโมโกลบิน . . .ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม [ในออกซิเจนต่ำหรือความดันอากาศ] ดังนั้น โมเลกุลของเม็ดเลือดแดงรูปเคียวอาจมีความสามารถในการโต้ตอบกันที่ไซต์เหล่านี้ได้อย่างเพียงพอ ทำให้เกิดการจัดตำแหน่งโมเลกุลภายในเซลล์อย่างน้อยบางส่วน ส่งผลให้เยื่อหุ้มเซลล์ . . . บิดเบี้ยวเพื่อรองรับโครงสร้างที่ค่อนข้างแข็งในขณะนี้ภายในขอบเขตของมัน"
หลายปีต่อมาแสดงให้เห็นว่ากรดอะมิโนที่ถูกแทนที่ในตำแหน่ง # 6 ในสายเบตาก่อให้เกิดการยื่นออกมาซึ่งค่อนข้างจะพอดีโดยบังเอิญในไซต์เสริมบนสายเบตาของโมเลกุลเฮโมโกลบินอื่น ๆ ในเซลล์ จึงทำให้โมเลกุลสามารถ เบ็ดเข้าด้วยกันชอบชิ้นส่วนของบล็อกการเล่นที่เรียกว่าเลโก้ ผลที่ได้คือตามที่ Pauling ทำนายไว้ แทนที่จะยังคงอยู่ในสารละลายโมเลกุลของเฮโมโกลบินเซลล์เคียวจะล็อคเข้าด้วยกัน (รวม) และกลายเป็นของแข็ง ตกตะกอนจากสารละลายและทำให้ RBC ยุบ ไมโครกราฟอิเล็กตรอนช่วงแรกๆ แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าในเฮโมโกลบินเซลล์เคียว โมเลกุลจะเรียงตัวเป็นเส้นใยยาวภายในเซลล์ (ดูรูปที่ 4) ก่อตัวเป็นผลึกรูปทรงสี่เหลี่ยมคางหมูที่มีรูปร่างเหมือนกันมากกับเซลล์รูปเคียว ทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้นเมื่อความตึงเครียดของออกซิเจนต่ำและฮีโมโกลบินกลายเป็นออกซิเจนจะกล่าวถึงในภายหลัง
เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่า ในหลอดทดลอง (โดยใช้สารละลายของเฮโมโกลบินที่สกัดจากเซลล์เม็ดเลือดแดง) การศึกษา deoxygenation และ reoxygenation ของเม็ดเลือดแดงรูปเคียวบ่งชี้ว่ากระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ กล่าวคือเมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนลดลง โมเลกุลของเฮโมโกลบินจะเกิดปฏิกิริยาเป็นก้อนและก่อตัวเป็นผลึก แต่เมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนเพิ่มขึ้นอีกครั้ง โมเลกุลของเฮโมโกลบินสามารถดีพอลิเมอไรเซชันและกลับสู่สถานะละลายได้ สามารถเขียนได้ดังนี้: