- Strukturelle egenskaper
- Former eller strukturer av hemoglobin
- Samarbeidsoppførsel
- Karbonmonoksid effekter
- Hvilke faktorer kan påvirke hemoglobinets affinitet for oksygen?
- Funksjonelle implikasjoner
- referanser
Den karboksyhemoglobin er bundne hemoglobin karbonmonoksid (CO). Hemoglobin er proteinet som fører oksygen gjennom blodet hos mennesker og mange andre virveldyr.
For å transportere oksygen, må hemoglobin binde seg til det. Max Perutz, en kjemiker og nobelprisvinner født i Wien i 1914 og døde i Cambridge i 2002, kalte den oksygenbindende atferden til hemoglobin "umoralsk".
Struktur av hemoglobin (Kilde: Bielabio via Wikimedia Commons)
Se for deg to hemoglobinmolekyler som hver er i stand til å binde fire oksygenmolekyler. Den ene har allerede tre oksygenmolekyler og den andre ingen. Hvis et nytt oksygenmolekyl vises, er spørsmålet følgende: blir det med den "rike" en som allerede har tre, eller den "fattige" som ikke har noen? Sannsynligheten er 100 til 1 for at den vil målrette mot det rike molekylet.
Forestill deg to andre hemoglobinmolekyler. Den ene har 4 oksygenmolekyler (den er mettet) og den andre har bare den ene. Hvilket molekyl er det mer sannsynlig å gi oksygen til vev, rike eller fattige? De fattige vil levere oksygen lettere enn de rike.
Fordelingen av oksygen i hemoglobinmolekylet kan sees på som den bibelske lignelsen: "… til den som har, til ham vil bli gitt og den som ikke har, selv det han har, vil bli tatt bort …" (Mt, 13:12). Fra det fysiologiske synspunktet er denne "umoralske" oppførselen til hemoglobinmolekylet full av betydning, siden den bidrar til tilførsel av oksygen til vevene.
Uansett hvor mange oksygenatomer som er festet til et hemoglobinmolekyl, "dreper" imidlertid karbonmonoksid dem alle. Det vil si i nærvær av rikelig CO erstattes alt oksygen bundet til hemoglobin med CO.
Strukturelle egenskaper
For å snakke om karboksyhemoglobin, som ikke er noe annet enn en hemoglobintilstand assosiert med karbonmonoksid, er det først nødvendig å referere til hemoglobin i generelle termer.
Hemoglobin er et protein bestående av fire underenheter som hver er dannet av en polypeptidkjede kjent som globin og en gruppe av ikke-proteiner (protesegruppe) kalt hemmegruppen.
Hver hemmegruppe inneholder et jernatom i jernholdig tilstand (Fe 2+ ). Dette er atomene som kan binde seg til oksygen uten å oksidere.
Hemoglobin tetramer består av to underenheter av alfa globin, av 141 aminosyrer hver, og to underenheter av beta globin, på 146 aminosyrer hver.
Former eller strukturer av hemoglobin
Når hemoglobin ikke er bundet til noe oksygenatom, er strukturen av hemoglobin stiv eller anspent på grunn av dannelsen av saltbroer i det.
Den kvartære strukturen av oksygenfritt (deoksygenert) hemoglobin er kjent som "T" eller anstrengt struktur, og oksygenert hemoglobin (oksyhemoglobin) er kjent som "R" eller avslappet struktur.
Overgangen fra T-strukturen til R-strukturen skjer gjennom binding av oksygen til jernholdig jernatom (Fe 2+ ) til hemmegruppen festet til hver globinkjede.
Samarbeidsoppførsel
Underenhetene som utgjør strukturen av hemoglobin viser en samarbeidsoppførsel som kan forklares med følgende eksempel.
Det deoksygenerte hemoglobinmolekylet (i T-strukturen) kan tenkes å være en ullkule med de oksygenbindende stedene (hemmegrupper) veldig skjult i seg.
Når denne anspente strukturen binder seg til et oksygenmolekyl, er bindingshastigheten veldig langsom, men denne bindingen er nok til å løsne ballen litt og bringe den neste hemmegruppen nærmere overflaten, noe som gjør hastigheten som den binder seg til. neste oksygen er høyere, gjentar prosessen og øker affiniteten til hver binding.
Karbonmonoksid effekter
For å studere effekten av karbonmonoksid på blodgasstransport, er det først nødvendig å beskrive egenskapene til oksyhemoglobinkurven, som beskriver dens avhengighet av oksygenets deltrykk for å "lade" eller ikke med oksygenmolekyler.
Oksyhemoglobinkurven har en sigmoid- eller "S" -form som varierer som en funksjon av delstrykket til oksygen. Grafen over kurven kommer frem fra analysene som ble gjort til blodprøvene som ble brukt til å konstruere den.
Det bratteste området av kurven oppnås med trykk lavere enn 60 mmHg, og ved høyere trykk enn dette, har kurven en tendens til å flate ut, som om den når et platå.
I nærvær av visse stoffer, kan kurven vise betydelige avvik. Disse avvikene viser endringer som forekommer i hemoglobinets affinitet for oksygen ved samme PO 2 .
For å kvantifisere dette fenomen, ble måling av affiniteten av hemoglobin for oksygen innført, kjent som P- 50 verdi , som er partialtrykket verdien av oksygen ved hvilken hemoglobin er 50% mettet; det vil si når halvparten av hemmegruppene er knyttet til et oksygenmolekyl.
Under standard betingelser, som må forstås som pH 7,4, oksygenpartialtrykk på 40 mm Hg, og temperaturen på 37 ° C, den lave P 50 hos en voksen mann er 27 mm Hg eller 3,6 kPa.
Hvilke faktorer kan påvirke hemoglobinets affinitet for oksygen?
Affiniteten for oksygen av hemoglobin inneholdt i erytrocytter kan avta i nærvær av 2,3 difosfoglyserat (2-3DPG), karbondioksid (CO 2 ), høye konsentrasjoner av protoner, eller på grunn av økt temperatur; og det samme er tilfelle for karbonmonoksid (CO).
Funksjonelle implikasjoner
Karbonmonoksid er i stand til å forstyrre oksygentransportfunksjonen i arteriell blod. Dette molekylet er i stand til å binde seg til hemoglobin og danne karboksyhemoglobin. Dette er fordi det har en affinitet for hemoglobin som er omtrent 250 ganger større enn O 2 , så det er i stand til å fortrenge det selv når det er bundet til det.
Kroppen produserer karbonmonoksid permanent, men i små mengder. Denne fargeløse og luktfrie gassen binder seg til hemmegruppen på samme måte som O2 gjør, og det er normalt omtrent 1% hemoglobin i blodet som karbokshemoglobin.
Siden den ufullstendige forbrenningen av organisk materiale gir CO, er andelen karboksyhemoglobin i røykere mye høyere, og når verdier mellom 5 og 15% av det totale hemoglobinet. Kronisk økning i konsentrasjonen av karboksyhemoglobin er helseskadelig.
En økning i mengden CO som inhaleres som genererer mer enn 40% karboksyhemoglobin er livstruende. Når bindingsstedet for jernholdig jern er okkupert av CO, kan ikke O 2 binde seg .
Binding av CO forårsaker overgangen av hemoglobin til R-strukturen, slik at hemoglobin ytterligere reduserer evnen til å levere O 2 i blodkapillærer.
Carboxyhemoglobin har en lys rød farge. Dermed blir pasienter med CO-forgiftning rosa, selv i koma og luftveislammelse. Den beste behandlingen for å prøve å redde livene til disse pasientene er å få dem til å inhalere rent oksygen, til og med hyperbar, for å prøve å fortrenge bindingen av jern med CO.
referanser
- Fox, SI (2006). Human Physiology 9. utgave (s. 501-502). McGraw-Hill presse, New York, USA.
- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harpers illustrerte biokjemi. McGraw-Hill.
- Rawn, JD (1998). Biochemistry (1989). Burlington, North Carolina: Neil Patterson Publishers (c) N. Lalioti, CP R laptopoulou, A. Terzis, A. Panagiotopoulos, SP Perlepes, E. Manessi-Zoupa, J. Chem. Soc. Dalton Trans, 1327.
- Robert M. Berne, Matthew N. Levy. (2001) Fysiologi. (3. utg.) Ediciones Harcourt, SA
- West, JB (1991). Fysiologisk grunnlag for medisinsk praksis. Williams & Wilkins