Download - Mioglobin Hemoglobin
TUGAS BIOKIMIA
MIOGLOBIN DAN
HEMOGLOBIN
Disusun Oleh:
NI’AMAH LUHUNG S.
P17434113026
REGULER A
TINGKAT I / SEMESTER II
POLITEKNIK KESEHATAN KEMENKES SEMARANG
DIII ANALIS KESEHATAN
TAHUN 2013/2014
MIOGLOBIN DAN
HEMOGLOBIN
A. MIOGLOBIN
Mioglobin adalah suatu protein kecil (ukuran molekular 17.200 dalton)
yang terdapat di otot, tempat molekul ini berfungsi dalam penyimpanan dan
pemindahan oksigen dari hemoglobin dalam sirkulasi ke enzim-enzim
respirasi di dalam sel kontraktil. Dibandingkan dengan hemoglobin,
mioglobin memiliki afinitas tinggi terhadap oksigen, sehingga terjadi
kecenderungan penyimpanan oksigen di otot. Karena merupakan molekul
kecil, mioglobin merupakan salah satu penanda protein pertama yang
berdifusi keluar sel otot yang mengalami iskemia, bahkan sebelum CK
(creatinine-kinase).
Mioglobin dikode oleh sebuah gen yang menghasilkan hanya satu
bentuk molekular protein, yang sama bagi semua jenis otot. Dengan
demikian, mioglobin otot rangka tidak dapat dibedakan dari mioglobin
miokardium. Mioglobin memperlihatkan aktivitas enzimatik
pseudoperoksidase dari gugus hem-nya, demikian juga hemoglobin, tetapi
biasanya diukur dalam serum dengan immunoassay. Mioglobin dibersihkan
dari sirkulasi oleh ginjal. Pada konsen- trasi yang tinggi di dalam urine,
mioglobin menghasilkan reaksi dipstick positif untuk darah samar karena
adanya aktivitas pseudoperoksidase. Metmioglobin (besi hem dioksidasi dari
fero 2+ menjadi feri 3+) tidak memiliki aktivitas ini.
Walaupun tidak spesifik untuk miokardium, pengukuran mioglobin
dalam serum memiliki sensitivitas yang tinggi untuk cedera otot, termasuk
IMA (ischemia-modified albumin). Dengan demikian, pengukuran mioglobin
serum efektif untuk menyingkirkan IMA apabila konsentrasi rendah dan tetap
rendah. Peningkatan mioglobin mungkin berasal dari miokardium atau otot
rangka (misal, penyuntikan intramuskulus atau trauma lain); namun, dalam
konteks klinis nyeri dada akut, peningkatan mioglobin mengisyaratkan IMA
1 | Mioglobin dan Hemoglobin
dan memungkinkan kita memberikan terapi awal sebelum diagnosis
dikonfirmasi dengan analisis yang lebih spesifik atau dengan perkembangan
gejala dan analit lain setelah periode beberapa jam.
Persyaratan Spesimen
Mioglobin diukur dalam serum dengan immunoassay. Mioglobin stabil
dalam darah lengkap atau dalam serum yang disimpan dalam lemari
pendingin selama beberapa jam sampai beberapa hari.
B. STRUKTUR HEMOGLOBIN
Mioglobin dan hemoglobin, protein utama pengikat oksigen dalam
tubuh, adalah protein pertama yang strukturya dipastikan secara rinci.
Kristalografi sinar-X memperlihatkan bahwa masing-masing dari keempat
subunit hemoglobin memiliki struklur tiga-dimensi yang sangat mirip dengan
rantai polipeptida tunggal dari mioglobin (Gbr. 8.20).
Mioglobin menyimpan oksigen di dalam sel otot sehingga oksigen
tersedia untuk oksidasi bahan bakar yang menghasilkan energi bagi kontraksi
otot. Hem berfungsi sebagai gugus prostetiknya. Rantai polipeptida tunggal
mengandung 153 asam amino, yang tersusun dalam delapan regio heliks-α, di
mana sebagian besar residu polar terletak di permukaan dan residu nonpolar
2 | Mioglobin dan Hemoglobin
terletak di bagian dalam molekul. Hem, yang terdiri dari sebuah cincin
porfirin hidrofobik yang berikatan dengan besi, berikatan dengan kantong
hidrofobik pada protein yang mengandung 2 residu histidin. Salah satu residu
histidin ini membentuk kompleks dengan besi hem.
Hemoglobin, yang mengangkut oksigen dari paru ke jaringan
sehingga oksigen tersedia untuk oksidasi bahan bakar, mengandung empat
subunit: dua rantai-α dan dua rantai-β. Walaupun urutan asam amino berbeda,
struktur tiga-dimensi rantai-α dan rantai-β hemoglobin serupa satu sama lain
dan serupa dengan rantai polipeptida tunggal dari mioglobin. Rantai-α
hemoglobin memiliki 141 residu asam amino, sedangkan rantai-β memiliki 146
residu asam amino.
Banyak molekul hemoglobin telah diteliti dan ditemukan lebih dari 300
keadaan di mana satu asam amino digantikan oleh asam amino lain. Sebagian
besar substitusi ini bersifat konservatif, yaitu menimbulkan efek kecil pada
keseluruhan bentuk dan fungsi molekul. Namun, sebagian substitusi
menimbulkan akibat serius, misalnya substitusi residu valin dengan glutamat
yang menyebabkan anemia sel sabit.
C. TRANSPOR OKSIGEN OLEH HEMOGLOBIN
Apabila jumlah oksigen yang terikat ke protein digambarkan dalam
sebuah grafik terhadap tekanan parsial oksigen (pO2), untuk mioglobin akan
diperoleh kurva hiperbolik sedangkan untuk hemoglobin akan diperoleh kurva
sigmoidalis (Gbr.8.21). Kurva-kurva ini memperlihatkan bahwa bila pO2 tinggi,
mioglobin dan hemoglobin akan jenuh oleh oksigen. Namun, pada pO2 yang
lebih rendah, mioglobin mengandung lebih banyak oksigen dibandingkan
hemoglobin. Oleh karena itu, hemoglobin berfungsi sebagai pengangkut
oksigen yang efektif. Hemoglobin akan mengikat oksigen di paru tempat pO2
tinggi dan melepaskan oksigen di jaringan tempat pO2 rendah. Di pihak lain,
mioglobin tetap jenuh oleh oksigen pada pO2 jaringan. Dengan demikian, pada
sel otot yang beristirahat, mioglobin mengikat oksigen yang dilepaskan dalam
darah oleh hemoglobin. Sewaktu otot beraktivitas dan tekanan oksigen turun,
mioglobin melepaskan oksigen.
3 | Mioglobin dan Hemoglobin
Perbedaan fungsi antara mioglobin dan hemoglobin ini berasal dari
perbedaan struktur. Molekul oksigen berikatan secara bebas satu sama lain
dengan rantai polipeptida tunggal dari mioglobin. Di pihak lain, keempat
subunit hemoglobin dapat bekerja sama mengikat oksigen. Hemoglobin dapat
berada dalam keadaan “kuat“ atau “tegang” (T) yang inaktif atau keadaan
“rileks” (R) atau aktif (Gbr. 8.22). Dalam keadaan T, hemoglobin menolak
pengikatan oksigen. Dalam keadaan R, oksigen mudah berikatan dengan
hemoglobin. Pengikatan oksigen pertama ke subunit hemoglobin deoksigenasi
(yang berada dalam keadaan T) memerlukan energi yang cukup banyak untuk
mematahkan ikatan elektrostatik (garam) antara subunit-subunit. Namun, apa-
bila salah satu subunit telah mengikat oksigen, terjadi perubahan
konformasional yang memungkinkan subunit lain lebih mudah mengikat
oksigen. Fenomena ini, yang dikenal sebagai kerja sama positif (positive
cooperativity), menentukan kurva saturasi oksigen hemoglobin yang berbentuk
sigmoid (lihat Gbr. 8.21).
Apabila jumlah oksigen dalam darah (pO2) rendah, pO2 harus meningkat
cukup banyak agar hemoglobin dapat mengikat oksigen pertama. Namun,
apabila beberapa oksigen telah terikat, hanya diperlukan sedikit peningkatan
pO2 agar persen saturasi hemoglobin oleh oksigen banyak meningkat. Hasilnya
4 | Mioglobin dan Hemoglobin
adalah kurva saturasi oksigen yang berbentuk sigmoid.
D. BAHAN YANG MEMPENGARUHI PENGIKATAN OKSIGEN
(GBR.8.23)
2,3-Bisiosfogliserat
2,3-BisfosfogIiserat (2,3-
BPG) dibentuk dalam sel darah
merah dari zat antara glikolitik 1,3-
bisfosfogliserat. 2,3-BPG berikatan
dengan hemoglobin dalam rongga
sentral yang dibentuk oleh keempat subunit, meningkatkan energi yang
diperlukan untuk perubahan konformasional yang memudahkan pengikatan
oksigen. Dengan demikian, 2,3-BPG menurunkan afinitas hemoglobin terhadap
5 | Mioglobin dan Hemoglobin
oksigen. Oleh karena itu, oksigen menjadi kurang mudah terikat (yaitu, lebih
mudah dilepaskan dalam jaringan) apabila hemoglobin mengandung 2,3-BPG.
Selama perkembangan, terjadi perubahan dalam komposisi hemoglobin.
Hemoglobin janin (HbF) terdiri dari 2 rantai α-globin dan dua rantai γ-globin.
Dalam beberapa minggu pertama setelah kelahiran, HbF digantikan oleh
hemoglobin dewasa (HbA = α2β2). Perbedaan dalam komposisi asam amino
antara rantai-β HbA dan rantai-γ HbF menimbulkan perubahan struktural yang
menyebabkan HbF memiliki afinitas lebih rendah terhadap 2,3-BPG
dibandingkan dengan hemoglobin dewasa (HbA) dan dengan demikian HbF
memiliki afinitas yang lebih tinggi terhadap oksigen. Oleh karena itu, oksigen
yang dibebaskan dari hemoglobin ibu (HbA) mudah diikat oleh HbF janin.
Dengan demikian, perbedaan struktural antara molekul hemoglobin ibu dan
molekul hemoglobin bayi mempermudah pemindahan oksigen dari ibu
kepada janin.
Pengikatan Proton
Pengikatan proton oleh hemoglobin menyebabkan afinitas hemoglobin
terhadap oksigen menurun (Gbr. 8.24), dan berperan menimbulkan fenomena
yang dikenal sebagai efek Bohr (Gbr. 8.25). pH darah menurun sewaktu
darah masuk ke dalam jaringan (dan konsentrasi proton meningkat) karena
CO2 yang dihasilkan oleh metabolisme diubah menjadi asam karbonat oleh
reaksi yang dikatalisis oleh karbonat anhidrase di dalam sel darah merah.
Penguraian asam karbonat menghasilkan proton yang bereaksi dengan
beberapa residu asam amino pada hemoglobin, sehingga terjadi perubahan
konformasional yang mendorong pelepasan oksigen.
Di paru, proses ini berbalik. Oksigen berikatan dengan hemoglobin,
menyebabkan pelepasan proton yang berikatan dengan bikarbonat untuk
membentuk asam karbonat. Penurunan proton menyebabkan pH darah
meningkat. Karbonat anhidrasi memecah asam karbonat menjadi CO2 dan
H2O, dan CO2 dikeluarkan melalui napas. Dengan demikian, di jaringan
dimana pH darah rendah karena dihasilkan CO2 melalui metabolisme, terjadi
pelepasan oksigen dari hemoglobin. Di paru, dimana pH darah lebih tinggi
6 | Mioglobin dan Hemoglobin
karena CO2 dikeluarkan melalui napas, oksigen berikatan dengan
hemoglobin.
7 | Mioglobin dan Hemoglobin
Karbon Dioksida
Walaupun sebagian besar CO2 yang dihasilkan oleh metabolisme di
jaringan dibawa ke paru sebagai bikarbonat, sebagian CO2 berikatan secara
kovalen dengan hemoglobin (Gbr. 8.26). Di jaringan, CO2 membentuk
produk kimia tambahan (adduct) karbamat dengan gugus amino terminal-N
pada deoksihemoglobin. Di paru di mana pO2 tinggi, oksigen berikatan
dengan hemoglobin dan CO2 yang terikat tersebut dibebaskan.
8 | Mioglobin dan Hemoglobin
DAFTAR PUSTAKA
Marks, Dawn B., Allan D. Marks, dan Collen M. Smith. Biokimia Kedoketran
Dasar : Sebuah Pendekatan Klinis. Alih bahasa, Brahm U. Pendit ; editor
edisi bahasa Indonesia, Joko Suyono, Vivi Sadikin, Lydia I. Mandera.
Jakarta: EGC, 2000.
Sacher, Ronald A. dan Richard A. McPherson. Tinjauan Klinis Hasil Pemeriksaan
Laboratorium. Alih bahasa, Brahm U. Pendit, Dewi Wulandari; editor
edisi bahasa Indonesia, Huriawati Hartanto. Edisi 11. Jakarta: EGC, 2004.
9 | Mioglobin dan Hemoglobin