hemas – turintis Fe (II) ciklinis tetrapirolinis junginys, baltymų porfirininė grupė. Hemas (geležies turintis porfirinas) yra daugelio baltymų prostetinė grupė – hemoglobino, mioglobino, mitochondrijų elektronus pernešančios sistemos citochromų, mikrosominėje oksidacijoje dalyvaujančio citochromo P450. Fermentuose katalazėje, peroksidazėje, citochromoksidazėje hemas yra kaip kofermentas. Visose organizmo ląstelėse yra hemo turinčių baltymų.
Hemas (arba geležies protoporfirinas IX) yra plokščia ciklinė sistema, sudaryta iš centrinio Fe2+ atomo, sujungto su keturiais pirolo žiedais (pav.). Pirolo žiedai tarpusavyje susijungę metino (=CH-) tilteliais. geležis keturiais koordinaciniais ryšiais susijungia su 4 pirolo žiedų azotais ir dviem – su polipeptidinės grandinės histidino aminorūgštimis.
Hemo biosintezė vyksta visose ląstelėse, išskyrus eritrocitus, kuriuose nėra baltymus sintetinančios sistemos. Greičiausiai hemo sintezė vyksta kaulų čiulpų retikulocituose, katalizuojant hemoglobino sintazei, ir kepenų hepatocituose, katalizuojant citochromo P450 sintazei.
Hemo struktūrą sudaro dvivalentės geležies jonai ir porfinas (tetrapirolas), sudarytas iš keturių pirolo ciklų, sujungtų metenilo tilteliais. Jis turi plokščią struktūrą. Porfinas yra stabili aromatinė sistema. Plokščią porfino ciklą sudaro 26 π elektronų konjuguota sistema (11 dvigubųjų ryšių ir 2 pirolinių azoto atomų elektronų poros). Didelė konjugacijos energija (840 kJ/mol) rodo porfino stabilumą.
Atsižvelgiant į pirolo žieduose esančių pakaitalų struktūrą, skiriama keletas porfirinų tipų: protoporfirinai, etioporfirinai, mezoporfirinai ir koproporfirinai. Protoporfirinai yra labiausiai paplitę gamtoje. Iš galimų 15 protoporfirinų biologinėse sistemose dažniausiai randamas protoporfirinas IX, kuris yra 1,3,5,8-tetrametil-2,4-divinil-6,7-dipropiono rūgšties porfirinas.
Hemas nuo protoporfirino IX skiriasi tik geležies (Fe2+) atomu (feroprotoporfirinas). Geležies atomas, esantis molekulės centre, plokščiame porfirino cikle, su dviem azoto atomais sujungtas kovalentiniais ryšiais, o su likusiais dviem azoto atomais – koordinaciniais ryšiais.
Geležies atomas heme gali būti feroformos (Fe2+) arba feriformos (Fe3+). Tai yra ferohemoglobinas ir ferihemoglobinas. Deguonį gali prijungti tik ferohemoglobinas.
Taip pat yra ir su mioglobinu. Citochromo oksidazės (cit. a ir a3) hemas yra vadinamas hemu a, kuris yra formilporfirinas. Hemo a 8 padėtį vietoj metilgrupės užima formilgrupė, o vinilo grupė, užimanti 2 padėtį, pakeista izopreno dariniu. Hemas c, kurio randama citochromuose c, b4, f, per vinilgrupes sujungtas su globino cisteino -SH- grupėmis.