КАРБОКСИХЕМОГЛОБИН: КАРАКТЕРИСТИКЕ И ЕФЕКТИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Карбоксихемоглобин је везан хемоглобин угљен моноксид (ЦО). Хемоглобин је протеин који преноси кисеоник кроз крв код људи и многих других кичмењака.

За транспорт кисеоника, хемоглобин се мора везати за њега. Мак Перутз, хемичар и нобеловац, рођен у Бечу 1914. године, а умро у Цамбридгеу 2002., назвао је понашање хемоглобина који веже кисеоник "неморалним".

Структура хемоглобина (Извор: Биелабио виа Викимедиа Цоммонс)

Замислите два молекула хемоглобина који могу да вежу четири молекуле кисеоника. Један већ има три молекуле кисеоника, а други ниједан. Ако се појави још једна молекула кисеоника, питање је следеће: придружује ли се оном „богатом“ који већ има три, или „сиромашном“ који нема ниједног? Вероватноћа је 100 до 1 да ће циљати богати молекул.

Сада замислите још два молекула хемоглобина. Један има 4 молекула кисеоника (засићен је), а други има само један. Који молекул вероватније даје кисеоник ткивима, богатима или сиромашнима? Сиромашнији ће испоручити кисеоник лакше него богатима.

Расподела кисеоника у молекули хемоглобина може се посматрати као библијска присподоба: "… ономе ко га има, дат ће му се и ономе ко га нема, чак и оно што има, биће одузето …" (Мт, 13, 12). Са физиолошког становишта, ово „неморално“ понашање молекула хемоглобина има пуно значаја, јер доприноси снабдевању ткива кисеоником.

Међутим, угљени моноксид, без обзира на број атома кисеоника везаних за молекул хемоглобина, „све их“ убија. Односно, у присуству обилног ЦО, сав кисеоник везан за хемоглобин се замењује са ЦО.

Структурне карактеристике

Да бисмо говорили о карбоксихемоглобину, који није ништа друго до стање хемоглобина повезаног са угљен-моноксидом, прво је потребно генерално поменути хемоглобин.

Хемоглобин је протеин састављен од четири подјединице, а свака их формира полипептидни ланац познат као глобин и група не-протеинске природе (протетска група) која се назива хеме група.

Свака хем група садржи атом гвожђа у ферозном стању (Фе ²⁺ ). Ово су атоми способни да се вежу на кисеоник без оксидације.

Хетаглобин тетрамер састоји се од две подјединице алфа глобина, од којих је свака 141 аминокиселина и две подјединице бета глобина, од по 146 аминокиселина.

Облици или структуре хемоглобина

Када хемоглобин није везан ни за један атом кисеоника, структура хемоглобина је крута или напета, због формирања мостова соли унутар њега.

Кватарна структура хемоглобина без кисика (деоксигенирани) позната је под називом "Т" или напета структура, а оксигенирани хемоглобин (оксихемоглобин) познат је као "Р" или опуштена структура.

Прелаз из Т структуре у Р структуру догађа се преко везаности кисеоника на атому обојеног гвожђа (Фе ²⁺ ) хемске групе везаном за сваки глобински ланац.

Кооперативно понашање

Подјединице које чине структуру хемоглобина показују кооперативно понашање које се може објаснити следећим примером.

Дезоксигенирани молекул хемоглобина (у Т структури) може се замислити као кугла вуне са местима која вежу кисеоник (хеме групе) врло скривеним унутар њега.

Када се ова напета структура веже за молекулу кисеоника, брзина везивања је врло мала, али ово везивање је довољно да мало олабавите лопту и приближите следећу хеме групу површини, чинећи брзину којом је веже. следећи кисеоник је већи, понављајући поступак и повећавајући афинитет са сваком везом.

Ефекти угљен моноксида

Да би се проучио утицај угљен-моноксида на транспорт гаса у крви, прво је потребно описати карактеристике кривуље оксихемоглобина, која описује његову зависност од парцијалног притиска кисеоника да се „напуни“ или не са молекулама кисеоника.

Крива оксихемоглобина има сигмоидни или "С" облик који варира у зависности од парцијалног притиска кисеоника. Графикон кривуље произлази из анализа урађених у узорцима крви који су кориштени за њену конструкцију.

Најстрмија област кривуље је добијена са притисцима испод 60 ммХг, а при већим притисцима од овога, кривуља има тенденцију изравнавања, као да досеже до висоравни.

Када у присуству одређених супстанци кривуља може показати значајна одступања. Ова одступања показују промене које се дешавају у афинитета хемоглобина за кисеоник у истом ПО ₂ .

Да би се утврдио овај феномен, уведено је мерење афинитета хемоглобина за кисеоник, познато као _П50 вредност , што је вредност парцијалног притиска кисеоника при којој је хемоглобин 50% засићен; то јест, када је половина његових хеме група везана за молекул кисеоника.

У стандардним условима, које треба да се разуме као пХ 7,4, парцијални притисак кисеоника од 40 ммХг и температура од 37 ° Ц, низак П ₅₀ одраслог мушкарца је 27 мм Хг или 3,6 кПа.

Који фактори могу утицати на афинитет хемоглобина према кисеонику?

Афинитет хемоглобина за кисеоник садржан у еритроцитима може да се смањи у присуству 2,3 дифосфоглицерата (2-3ДПГ), угљен-диоксида (ЦО ₂ ), високих концентрација протона или услед повећане температуре; а исто важи и за угљен-моноксид (ЦО).

Функционалне импликације

Угљен моноксид може да омета функцију преноса кисеоника у артеријској крви. Овај молекул је способан да се везује за хемоглобин и формира карбоксихемоглобин. То је зато што има афинитет за хемоглобин око 250 пута већа од О ₂ , тако да је у стању да га померањем чак и када је везан за њега.

Тело ствара угљен-моноксид трајно, мада у малим количинама. Овај безбојни гас без мириса веже се за хеме групу на исти начин као што то чини О2 _, а обично око 1% хемоглобина у крви постоји као карбоксихемоглобин.

Пошто некомплетно сагоревање органске материје ствара ЦО, удео карбоксихемоглобина у пушача је много већи, достижући вредности између 5 и 15% укупног хемоглобина. Хронично повећање концентрације карбоксихемоглобина штетно је за здравље.

Повећање количине ЦО који се удише и ствара више од 40% карбоксихемоглобина опасно је по живот. Када гвожђа везивања заузимају ЦО, О ₂ не може да се веже .

Везивање ЦО изазива транзицију хемоглобина до Р структуру, тако хемоглобин додатно смањује способност да испоручи О ₂ у крвним капиларима.

Карбоксихемоглобин има светло црвену боју. Тако болесници отровани ЦО постају ружичасти, чак и у коми и респираторној парализи. Најбољи третман који би покушали да се спасу животи ових пацијената јесте да им се удахне чисти кисеоник, чак и хипербаричан, како би се покушало избацити везивање гвожђа са ЦО.

Референце

1. Фок, СИ (2006). Хуман Пхисиологи, 9. издање (стр. 501-502). МцГрав-Хилл пресс, Њујорк, САД.
2. Мурраи, РК, Граннер, ДК, Маиес, ПА и Родвелл, ВВ (2014). Харпер-ова илустрована биохемија. МцГрав-Хилл.
3. Равн, ЈД (1998). Биоцхемистри (1989). Бурлингтон, Северна Каролина: Неил Паттерсон Публисхерс (ц) Н. Лалиоти, ЦП Раптопоулоу, А. Терзис, А. Панагиотопоулос, СП Перлепес, Е. Манесси-Зоупа, Ј. Цхем, Соц., Далтон Транс, 1327.
4. Роберт М. Берне, Маттхев Н. Леви. (2001) Физиологија. (3. изд.) Едиционес Харцоурт, СА
5. Вест, ЈБ (1991). Физиолошка основа медицинске праксе. Виллиамс и Вилкинс