Das Hämoglobin A1 erwachsener Menschen besteht aus 2 α-Ketten (rot) und 2 β-Ketten (blau) mit 4Häm-Gruppen (grün), die je einO2-Molekül binden können (Modell nachPDB1GZX)
Das Hämoglobin von Säugetieren ist einTetramer, es besteht aus vierGlobinen alsUntereinheiten. Beim erwachsenen Menschen sind dies je zweiHb α undHb β im Hämoglobin A (Hb A0), der häufigsten Form. Die vier den Komplex bildendenProteine sindAminosäureketten (α-Kette 141AS; β-Kette 146 AS) in der für Globine typischen Faltung mit jeweils einer Tasche, in der ein Eisen-II-Komplex, dasHäm, gebunden ist. Dessen Eisenion vermag ein Sauerstoffmolekül zu binden. Dabei ändert sich die Farbe des Häms von dunkel- zu hellrot. Die Bindungsstärke hängt empfindlich von derKonformation der Proteinumgebung des Häms ab. Wechselwirkungen zwischen den vier Globinen begünstigen die beiden extremen Zustände, in denen der Gesamtkomplex entweder mit vier Molekülen Sauerstoff gesättigt ist (in derLunge bzw. denKiemen) oder allen Sauerstoff abgegeben hat. Wechselwirkungen mit anderen Molekülen unterstützen die Beladung wie die Entladung.
Das Sauerstofftransportprotein Hämoglobin wurde 1840 vonFriedrich Ludwig Hünefeld entdeckt.[2] 1851 beschriebOtto Funke die Kristallisation von Hämoglobin durch Verdünnen von Tierblut mit Wasser, Ethanol oder Diethylether und anschließendem langsamen Verdampfen des Lösungsmittels aus der erhaltenen Proteinlösung („Funkesche Kristalle“).[3] Über die reversible Oxygenierung des Hämoglobins wurde 1866 erstmals vonFelix Hoppe-Seyler berichtet.[4][5] Von ihm stammt auch der Name Hämoglobin. Die Strukturformel des Häms (bzw. des korrespondierenden Hämins), also des eisenhaltigen Porphyrinkomplexes, formulierte bereits 1912 der deutsche ChemikerWilliam Küster,[6] der Nachweis der Richtigkeit dieser Strukturformel gelang dem ChemikerHans Fischer 1928 durch die vollständige Synthese des Hämins. 1930 wurde er dafür mit demNobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Das Hämoglobin ist eines der bestuntersuchten Proteine, seineStruktur wurde als eine der ersten überhaupt vonMax Perutzet al. 1959 mit Hilfe derRöntgenkristallographie ermittelt.[7][8][9][10] Für diese Arbeiten bekam er 1962 zusammen mitJohn Cowdery Kendrew denNobelpreis für Chemie.
In den 1950er Jahren war bereits bekannt, dass das fertige Hämoglobin aus Globin (96 %),Protoporphyrin IX der Isomerenreihe III (3,66 %) und „Ferro-Eisen“ (0,34 %) besteht.[11] Säuger-Hämoglobine bestehen aus vierUntereinheiten, je zwei vom α- und zwei vom β-Typ. In jeder dieser Untereinheiten ist jeweils eineprosthetische Gruppe, an der die Sauerstoffbindung stattfindet, eingebettet. Ein Hämoglobinkomplex-Molekül kann also vier Sauerstoffmoleküle binden. Die prosthetische Gruppe der sauerstofffreien Form ist einEisen(II)-Komplex des Protoporphyrins IX, das die vier äquatorialen Positionen des Eisenions besetzt. Das Eisenion befindet sich in einemhigh-spin-Zustand und ist daher etwas zu groß, um in das Loch des Porphyrins zu passen. Es befindet sich also etwas unterhalb der Ringebene. Dieses Hämb ist über die axiale Position des Eisenions auf der Unterseite über einen proximalenHistidinrest an die Proteinmatrix gebunden. Die zweite axiale Position auf der Oberseite ist unbesetzt und steht für die Anbindung des Sauerstoffmoleküls zur Verfügung.
Neben verschiedenen seltenen Modifikationen einzelner Aminosäuren in den Hämoglobin-Untereinheiten des Menschen tritt häufig dieGlykation beider Untereinheiten an speziellen Aminosäuren auf. Dies ist die Folge einer hohen Glucosekonzentration im Blut und kann daher in der Labordiagnostik verwendet werden, um den durchschnittlichenBlutzuckerspiegel der letzten Monate zu ermitteln.
Bei der Glykation des Hämoglobins wird Glucose kovalent anLysin-8, -17, -41, -62 der α-Untereinheit, sowieValin-2, Lysin-9, -18, -67, -121 oder -145 der β-Untereinheit gebunden. Ist ein glykiertes β-Hämoglobin an Valin-2 modifiziert und hat sich der Glucoserest über einAldimin und eineAmadori-Umlagerung zu einem stabilenKetoamin gewandelt, wird es alsHbA1c bezeichnet.[12][13]
Die Sauerstoffbindungskurve (auch Sättigungskurve) zeigt den charakteristischen sigmoidalen (S-förmigen) Verlauf. Man vergleiche den hiergegenüber hyperbolischen Verlauf der Sättigungskurve des Myoglobins.[14]
Hämoglobin ist einglobuläres Protein mit sehr guter Löslichkeit in Wasser (Löslichkeit bis zu 5 mmol/l Hämoglobin (34 %)). 1 g Hb kannin vitro 1,389 ml Sauerstoff binden,in vivo jedoch nur 1,34 ml (Hüfnersche Zahl), somit können 100 ml Blut, die etwa 15 g Hb enthalten, bei 100-prozentiger Sättigung bis zu 15 × 1,34 ml = 20,1 ml Sauerstoff aufnehmen.
Auffällig ist der sigmoidale (S-förmige) Verlauf der Bindungskurve. Normalerweise würde man erwarten, dass die Sauerstoffbeladung mit steigendem Sauerstoffpartialdruck wie beimMyoglobin zunächst stark und dann immer langsamer zunimmt (hyperbolischer Verlauf). Für Hämoglobin verläuft die Sauerstoffbindungskurve im Bereich des in der Lunge herrschenden Sauerstoffpartialdrucks ungewöhnlich flach und im Bereich des im Gewebe herrschenden Sauerstoffpartialdrucks ungewöhnlich steil. Der flache Verlauf der Bindungskurve im Endteil verhindert einen stärkeren Abfall der Sauerstoffsättigung im Alter, bei Lungenfunktionsstörungen und in Höhenlagen, und der steilere Verlauf im Mittelteil sorgt dafür, dass bei einem sinkenden venösen Sauerstoffpartialdruck viel Sauerstoff abgegeben wird.[15][16]
Für das beim Erwachsenen überwiegende sogenannte „adulte Hämoglobin“ (siehe unten) wurde ein Normbereich festgelegt. Für Kinder gelten andere Normwerte.
AlsNormalbereich wird der Bereich bezeichnet, in dem die Hb-Werte von 96 Prozent aller gesunden Menschen liegen.
Ein erhöhter Hämoglobin-Wert bedeutet meistens auch eine erhöhte Erythrozyten-Anzahl (Polyglobulie) und kann z. B. bei Aufenthalt in großen Höhen (Sauerstoffmangel) oder durch Flüssigkeitsverlust auftreten. Bei unklarer Ursache ist auch abzuklären, ob es sich bei stark erhöhten Werten um die ErkrankungPolycythaemia vera handelt.
Ein verringerter Hämoglobin-Wert wird alsAnämie bezeichnet, eine verminderte Beladung der roten Blutkörperchen mit Hämoglobin alsHypochromasie.
Ein erhöhter/verringerter Hämoglobin-Wert ist immer abhängig vom Normalwert. Liegt der Normalwert bei 10,9 mmol/l, dann kann ein Wert von 8,4 mmol/l schon zuSymptomen vonAnämie führen. Liegt der Normalwert bei 9 mmol/l, dann treten bei 8,4 mmol/l noch keine Symptome auf.
Die Höhe des Hämoglobinwertes ist maßgeblich bei der Zulassung zurBlutspende. Männer müssen einen Mindestwert von 8,4 mmol/l (13,5 g/dl), Frauen einen von 7,8 mmol/l (12,5 g/dl) aufweisen, um vom Spendearzt zugelassen zu werden. Bestimmt wird der Hb-Wert mittels elektronisch messenderHb-Photometer. Aktuelle Informationen des DRK-Blutspendedienstes besagen, dass Männer mit einem Hb von >11,2 mmol/l (18,0 g/dl) nicht mehr zur Spende zugelassen werden (12/2006). Dies ist jedoch nicht in allen Bundesländern der Fall, bei erhöhtem Hb-Wert wird weitere Flüssigkeitsaufnahme vor der Spende empfohlen.
Ein erster, vonWilliam Richard Gowers entwickelter Apparat (Hämometer) zur Bestimmung des Hämoglobingehaltes des Blutes, genannt auchHämoglobinbestimmung, stand 1879 zur Verfügung und wurde 1902 von dem Schweizer InternistenHermann Sahli verbessert.[17] Insbesondere für die Diagnose von Hämoglobinstoffwechselstörungen ist eine exakte Hämoglobinbestimmung erforderlich. Die Eichgrundlage des früheren relativen Maßsystems war die Beziehung 16 g = 100 % Hämoglobin. Durch einen Beschluss der Deutschen Gesellschaft für Innere Medizin wurden dieses durch ein absolutes Maßsystem abgelöst, bei dem die Bestimmung allein in g-%-Hämoglobin erfolgte.[18] Die Bestimmung des Hämoglobingehalts basiert auf dem Nachweis der Hämgruppen des Proteins. Daher wird alsmolare Hämoglobinkonzentration traditionell (so auch hier) die Konzentration der einzelnen Untereinheiten (mittleremolare Masse: 16114,5 g/mol) angegeben.[19] Der Umrechenfaktor von g/dl zu mmol/l beträgt 0,6206. NachIUPAC undDIN 58931 wird die so berechnete (monomere) Hämoglobinkonzentration mitHb(Fe) bezeichnet.[19] Da ein Hämoglobinkomplex-Molekül aus 4 Untereinheiten mit je einer Hämgruppe besteht, müssen die in mmol/l angegebenen Werte durch 4 geteilt werden, um die Konzentration des Hämoglobin-Tetramers (nach IUPAC und DIN 58931 mitHb bezeichnet) zu erhalten (molare Masse: 64458 g/mol).[19] Der Umrechenfaktor von g/dl in mmol/l beträgt hierfür also 0,1551. Die in g/dl angegebenen Werte bleiben jeweils unverändert.
Sauerstoffbindung durch Hämoglobine auf molekularer Ebene
O2-Bindung: Verlagerung des Zentralatoms FeII in die RingebeneO2-Bindung:H-Brückenbindung mit der Seitenkette von (distalem)Histidin (nicht gezeigt: das proximale Histidin, siehe Abbildung oben)
Bei der Bindung von Sauerstoff wird ein Disauerstoffmolekül (O2) in das Zentrum des Häm-Komplexes aufgenommen. Das Atom des zentralen Eisenions (FeII) geht durch die Sauerstoffbindung in einenlow-spin-Zustand über. Dabei verringert sich seine Größe und es rutscht in die Ebene des Porphyrinrings.
Stabilisiert wird das gebundene Sauerstoffmolekül über eineWasserstoffbrücke. Diese wird mit der Seitenkette desGlobinproteins gebildet: einem distal gelegenenHistidinrest, der sich in der Nähe des Zentralatoms befindet. Jener proximale Histidinrest, über den das Eisenatom des Häms an die Proteinmatrix gebunden ist, liegt auf der anderen Seite der Ringebene.
Ein Hämoglobin, das aus vier Hb-Untereinheiten besteht, kann vier Sauerstoffmoleküle binden. Aus rein statistischen Erwägungen wäre zu erwarten, dass das Bestreben, weitere Sauerstoffmoleküle zu binden, mit jedem bereits gebundenen Sauerstoffmolekül abnimmt. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass das Gegenteil der Fall ist und die Sauerstoffaffinität mit steigender Beladung zunimmt (positiveKooperativität).[20][21]
Das Gleichgewicht zwischen R- und T-Form ist pH-abhängig (Bohr-Effekt) und wird bei einem niedrigen pH-Wert durch Protonierung zugunsten der weniger sauerstoffaffinen T-Form verschoben. Denselben Effekt hat ein hoher CO2 -Partialdruck durch eine reversibleCarboxylierung der Untereinheiten. Dies führt dazu, dass hoheProtonen- undKohlenstoffdioxid-Konzentrationen, wie sie z. B. durchZellatmung undMilchsäuregärung im arbeitenden Muskel herrschen, eine vollständige Entladung des Hämoglobins begünstigen.
Konkurrenz zwischen Sauerstoff und Kohlenstoffmonoxid
Kohlenstoffmonoxid (CO) ist sehrgiftig, da es mit dem Sauerstoff um die axialen Koordinationsstellen der Eisenzentren konkurriert. Einmal gebunden, kann CO z. B. lediglich durch Sauerstoffdruckbehandlung in einer Druckkammer verdrängt werden – es blockiert also Bindungsstellen für Sauerstoff. Bei starken Rauchern sind bis zu 10 Prozent des Hämoglobins (alsCarboxyhämoglobin, CO-Hb, auch Kohlenoxidhämoglobin[22]) mit CO besetzt. An das freie Hämb bindet Kohlenstoffmonoxid 25.000 Mal stärker als Disauerstoff, im Hämoglobin dagegen nur etwa 200 Mal. Die Ursache für die verringerte CO-Affinität ist, dass aufgrund des Raumbedarfes des distalen Histidins die vom Kohlenstoffmonoxid bevorzugte lineare Fe-CO-Koordination nicht möglich ist.
Effekte, welche die Sauerstoffbindung beeinflussen
DieRechtsverschiebung führt dazu, dass das Hämoglobinleichter Sauerstoff abgibt. Ein Beispiel: Ein arbeitenderMuskel verbraucht sehr viel Sauerstoff für dieKontraktion. Da er die Energie zum Teil in Wärme umsetzt, steigt in der arbeitenden Muskulatur die Temperatur an. Außerdem setzt erMilchsäure frei, der pH-Wert sinkt. Durch den gesteigertenStoffwechsel entsteht vermehrt Kohlenstoffdioxid: durch die lokalen Effekte kann die Muskulatur mehr Sauerstoff aus dem Blut entnehmen.
Die Muskulatur verfügt überMyoglobin (siehe unten), das eine höhere Affinität zu Sauerstoff besitzt (Sauerstoff stärker anzieht). Es dient als Sauerstoff-Speicher.
Die Sauerstoffbindungskurve wird auf derAbszisse nach links verschoben durch:
DieLinksverschiebung führt dazu, dass Hämoglobin Sauerstoff stärker bindet. Dies macht man sich z. B. bei Herzoperationen zunutze, indem man den Patienten unterkühlt, um sein Blut maximal mit Sauerstoff zu sättigen. Tiere, dieWinterschlaf halten, profitieren ebenfalls von diesem Effekt.In den Lungen wird ein Teil des Kohlendioxids im Zuge der Ausatmung abgegeben – das Hb kann wieder leichter mit Sauerstoff beladen werden.
Das imRapoport-Luebering-Zyklus (Nebenweg der Glycolyse) durch das EnzymBisphosphoglyceratmutase gebildete2,3-Bisphosphoglycerat ist das wichtigsteIntermediat derGlykolyse in den roten Blutkörperchen. Es bindet an Hämoglobin und verursacht einenallosterischen Effekt; die Abnahme der Affinität des Hämoglobins zum Sauerstoff. Es ist lebenswichtig, um die Abgabe von Sauerstoff im Organismus zu ermöglichen. Unter physiologischen Bedingungen liegt 2,3-BPG in den roten Blutkörperchen etwa in derselben Konzentration wie Hämoglobin vor. Eine Erhöhung der 2,3-BPG-Konzentration ist z. B. bei der Höhenanpassung zu beobachten. Sinn dieser Regulation ist folgender:Ist die Sauerstoffsättigung im Blut durch die „dünne Luft“ in großer Höhe vermindert, gibt Hb den gebundenen Sauerstoff an die Verbraucher schlechter ab als bei hoher Sättigung (siehe Bindungskurve). Trotzdem muss die Versorgung aller Organe mit O2 gewährleistet sein. Hb muss also weniger affin zum Sauerstoff werden, um diePeripherie ausreichend zu versorgen.
In verschiedenen Lebensphasen (Embryonalphase, Fetalphase und nach der Geburt, d. h. „adulte Phase“) sind beim Menschen verschiedene Hämoglobine zu finden. Diese Hämoglobine unterscheiden sich in ihrer Affinität für Sauerstoff. Sie bestehen aus jeweils vier Untereinheiten in paarweise verschiedener Zusammensetzung.
Synthese der verschiedenen Hämoglobinketten und deren Bildungsorte während der Schwangerschaft und perinatal
Entwicklungsgeschichtlich sind die unterschiedlichen Untereinheiten des Hämoglobins durchGenduplikationen des Globin-Gens entstanden. Die Kombinationen dieser Untereinheiten als Tetramer werden je nachSauerstoffbedarf zu unterschiedlichen Zeitpunkten synthetisiert, beispielsweise um alsFötus im Mutterleib Sauerstoff aus dem mütterlichen Blut zu erhalten.
Während derSchwangerschaft wird Sauerstoff durch diePlazenta (Mutterkuchen) zumFötus transportiert, den dieser dann effizient aufnimmt. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die embryonalen und fetalen Hämoglobin-Typen eine deutlich höhere Sauerstoff-Bindungsaffinität haben als das später nachgeburtlich gebildete adulte Hämoglobin. Außerdem ist derHämatokrit im Vergleich zur Mutter stark erhöht. Auf diese Weise gelangt durch die Nabelschnur genug Sauerstoff zum Fötus.
Dieembryonalen Hämoglobine werden in der Embryonalphase, den ersten 8 Wochen nach der Befruchtung, in Blutinseln desDottersacks gebildet und tragen Eigennamen:
Alsfetales Hämoglobin wird das während der Fetalperiode (ab der 9. Woche nach Befruchtung bis zur Geburt) vorwiegend gebildete Hämoglobin F (HbF) bezeichnet. Die Synthese des fetalen Hämoglobins beginnt schon in der vorangehenden Embryonalphase und wird auch nicht sofort nach der Geburt gestoppt, sondern hält noch einige Monate an. Bildungsort sindLeber undMilz. Es hat eine viel höhere Sauerstoffaffinität als adultes Hämoglobin, um den Sauerstoff aus dem mütterlichen Blut aufzunehmen.
Hämoglobin F (α2γ2) – Im Fötus das dominierende Hämoglobin, bei gesunden Erwachsenen nur in Spuren nachweisbar
Alsadulte Hämoglobine gelten Hämoglobin A (α2β2; HbA0 [früher Hb A1 genannt, die Bezeichnung HbA1c steht für eine glykierte Form][23]) und Hämoglobin A2 (α2δ2; HbA2). Die Synthese der adulten Hämoglobine beginnt schon im Fetus und ersetzt dann in den ersten Monaten nach Geburt das fetale Hämoglobin. Bildungsort bei Erwachsenen sind im Normalfall ausschließlich dieErythroblasten imKnochenmark.[24] Während des ersten Lebensjahres wird die Expression des γ-Gens abgesenkt und die des β-Gens erhöht.[25] DerTranskriptionsfaktorBCL11A ist der entscheidende Repressor des γ-Globins beim Erwachsenen.[26] Daher ist fetales Hämoglobin beim Erwachsenen nur in Spuren nachweisbar.
Glykohämoglobine entstehen durch Bindung vonGlucose an Aminogruppen der Globine. Dies geschieht unter physiologischen Bedingungen nicht-enzymatisch durch den Kontakt des Hämoglobins mit demBlutzucker (Glykierung). Die Hauptkomponente HbA0 des Hämoglobins A wird dabei vorwiegend inHbA1c umgewandelt, bei dem Glucose an dieN-terminale AminosäureValin der β-Kette gebunden vorliegt. Der jeweilige Anteil von HbA1c am Gesamthämoglobin wird als Hinweis auf die durchschnittliche Blutzuckerhöhe der vergangenen Wochen interpretiert.
Durch Oxidation von Hämoglobin entstehtMethämoglobin (Met-Hb). Methämoglobin ist eine deaktivierte, nicht sauerstoffaffine (und somit nicht mehr zum Sauerstofftransport befähigte) Form des Hämoglobins, in der das Eisenion sich in der Oxidationsstufe III statt II befindet. DasNADH-abhängigeEnzymMethämoglobin-Reduktase (Diaphorase I) ist in der Lage, Methämoglobin wieder in Hämoglobin zu überführen. In der Regel liegen beim Menschen zwei Prozent des Hämoglobins als Methämoglobin vor. Ein höherer Anteil kann entweder genetisch bedingt oder Folge einer Vergiftung sein. Ein hoher Methämoglobinanteil hat eine mangelhafte Sauerstoffversorgung des Organismus zur Folge. Es besteht die Gefahr einer lebensbedrohlichenMethämoglobinämie.
Wenn die roten Blutzellen das Ende ihres Lebens (etwa 120 Tage) erreicht haben, werden sie in den mononukleären Phagozyten hauptsächlich in der Milz (und bei hohem Anfall von abzubauendem Hämoglobin auch in der Leber und im Knochenmark) abgebaut. Der Abbauprozess beimHämoglobinabbau beginnt in der Milz und wird in der Leber fortgesetzt. Zuerst wird der Globinanteil vom Häm getrennt und zu Aminosäuren degradiert. Das Häm wird über eine Cytochrom-P450-abhängige Oxygenase (Hämooxygenase) zuBiliverdin gespalten, wobei Eisen (Fe2+) und Kohlenmonoxid frei werden. Das Eisen wird von den Makrophagen an das im Blut vorhandene TransportproteinTransferrin abgegeben. DieBiliverdin-Reduktase wandelt schließlich das grünliche Biliverdin inBilirubin um. Dieses wird ins Blut abgegeben und anAlbumin gekoppelt (da es schlecht wasserlöslich ist) und zur Leber transportiert. Hier wird das Bilirubin zweifach mitGlucuronsäurekonjugiert und somit löslich gemacht – es kann nun mit derGalle in denDarm abgegeben und über den Stuhl ausgeschieden werden. Im Darm sorgen Bakterien dafür, dass die Glucuronsäure teilweise wieder gespalten wird und auf diese Weise das orangefarbene Bilirubin zu farblosemUrobilinogen und zu braunemSterkobilinogen reduziert wird. Ein geringer Anteil dieses reduzierten Bilirubins wird wieder über den Darm aufgenommen (enterohepatischer Kreislauf) und über dieNiere ausgeschieden (gelbe Farbe desUrins). Verschiedene Lebererkrankungen wie die Leberentzündung (Hepatitis) oder Abflussbehinderungen in derGallenblase (Gallensteine) führen zu einer erhöhten Bilirubinkonzentration. Bilirubin ist der Farbstoff, der bei Einlagerung in die Haut zur so genanntenGelbsucht (Ikterus = Gelbfärbung der Haut und Lederhaut (Sclera) der Augen) führt. Eine Steigerung des Hämoglobinabbaus findet sich bei verschiedenenhämolytischen Krankheiten (etwa toxische Hämolysen,myorenales Syndrom undhämolytische Anämien[27]).
Reduzierte Hämoglobinwerte, mit oder ohne Reduktion der Zahl von roten Blutkörperchen, führen zu den Symptomen einerAnämie. Es gibt viele Ursachen für eine Anämie, wobeiEisenmangel der häufigste Grund in der westlichen Welt sein dürfte. Durch Eisenmangel wird die Häm-Synthese gehemmt. Als Folge sind die roten Blutkörperchenhypochrom (ohne die rote Farbe) undmikrozytisch (kleiner als normal).
Bei einerHämolyse (verstärkter Abbau von roten Blutkörperchen) tritt einIkterus auf, verursacht durch den Hämoglobin-MetabolitBilirubin. Bis zu einer Menge von 135 mg/dl wird in den Blutgefäßen freigesetztes Hämoglobin anHaptoglobin gebunden, bei einem stärkeren Blutzerfall kommt es zum Auftreten von freiem Hämoglobin im Blut (Hämoglobinämie).[29]
Eine Gruppe von genetischen Defekten, bekannt alsPorphyrien, führen zu einer Störung der Hämsynthese. Durch die Anreicherung von Häm-Vorstufen kommt es unter anderem zu Lichtempfindlichkeit,Abdominalschmerzen undneurologischen Problemen sowie zur Porphyrinurie.
Bei derMethämoglobinämie wird das in den roten Blutzellen vorhandene Hämoglobin, das dem Sauerstofftransport dient, in das funktionsunfähige Methämoglobin umgewandelt und steht damit nicht mehr für den Sauerstofftransport zur Verfügung. Die Ursache dafür kann erblich bedingt sein (kongenitale Methämoglobinämie) oder durch Giftstoffe ausgelöst werden.
Die Erreger derMalaria spalten Hämoglobin in von ihnen infizierten roten Blutkörperchen, um daraus Proteine für ihren eigenen Stoffwechsel zu gewinnen. Aus dem Häm entsteht dabeiHämozoin, das vom Parasiten kristallisiert wird und unter dem Mikroskop in den infiziertenErythrozyten als Pigment erkennbar ist. Das Malaria-MedikamentChloroquin hemmt diese Kristallisierung und der Parasit wird durch das Häm vergiftet.
Der Nachweis von Hämoglobin erfolgt durch den Teichmann-Test, bei dem Blut vorsichtig mitKochsalz undEisessig erwärmt wird, wobei sichHämin (Teichmann-Kristalle) abscheidet, oder mit derLuminolreaktion, bei der eine Lösung aus Luminol sowieNatronlauge und eine Lösung ausWasserstoffperoxid verwendet wird. Diese Reaktion findet nur in Anwesenheit eines Katalysators statt, im Nachweisfalle von Hämoglobin wäre dieser das Eisen(II)-Ion im Häm-Komplex.
Die SkulpturHeart of Steel (Hemoglobin) vonJulian Voss-Andreae in der Stadt Lake Oswego im US-amerikanischen BundesstaatOregon. Das Bild links wurde unmittelbar nach der Enthüllung aufgenommen, das mittlere Bild nach 10 Tagen und das rechte Bild, nachdem die Plastik einige Monate der Witterung ausgesetzt war.
Der deutsch-amerikanische KünstlerJulian Voss-Andreae hat 2005 eine Skulptur geschaffen, die auf der Struktur des Hämoglobins beruht.[30][31] Das beabsichtigte Rosten des Werks ist eine Anspielung auf die Oxygenierung im Häm.
Die britische RockbandPlacebo nahm ein Lied mit dem TitelHaemoglobin auf.
Der französische RapperMC Solaar veröffentlichte im Jahr 1994 eine erfolgreiche Single mit dem TitelLa concubine de l'hémoglobine.
Die deutsche Melodic-Death-MetalbandDeadlock hat auf ihrem Album „The Arrival“ ein Lied mit dem Namen „Killing The Time With Haemoglobin“ mit einer Länge von 11 Minuten.
Konrad Bingold, Walther Stich:Diagnose und Therapie der Hämoglobinstoffwechselstörungen. In:Münchener Medizinische Wochenschrift. Band 95, Nr. 1, 2. Januar 1953, S. 76–79.
↑Konrad Bingold, Walther Stich:Diagnose und Therapie der Hämoglobinstoffwechselstörungen. In:Münchener Medizinische Wochenschrift. Band 95, Nr. 1, 2. Januar 1953, S. 76–79, hier: S. 76.
↑Friedrich Ludwig Hünefeld:Der Chemismus in der thierischen Organisation. Brockhaus, 1840 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑A NASA Recipe For Protein Crystallography. (PDF; 782 kB) In: Educational Brief. National Aeronautics and Space Administration, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 22. September 2020; abgerufen am 2. Februar 2016.
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