Kluczowa różnica – natleniona i odtleniona hemoglobina
Hemoglobina to białko znajdujące się w czerwonych krwinkach, które przenoszą tlen z płuc do tkanek i narządów oraz dwutlenek węgla z tkanek i narządów do płuc. Istnieją dwa stany hemoglobiny: hemoglobina utleniona i odtleniona. Kluczowa różnica między hemoglobiną natlenioną i odtlenioną polega na tym, że hemoglobina natleniona jest stanem hemoglobiny związanej z czterema cząsteczkami tlenu, podczas gdy hemoglobina odtleniona jest stanem niezwiązanym hemoglobiny z tlenem. Natleniona hemoglobina ma kolor jasnoczerwony, podczas gdy hemoglobina odtleniona ma kolor ciemnoczerwony.
Co to jest hemoglobina?
Hemoglobina (Hb) to złożona cząsteczka białkowa obecna w czerwonych krwinkach, która nadaje typowy kształt czerwonej krwince (okrągła z wąskim środkiem). Kluczowe role Hb obejmują transport tlenu z płuc do tkanek ciała, wymianę go z dwutlenkiem węgla i przenoszenie dwutlenku węgla z tkanek ciała do płuc i wymianę z powrotem z tlenem. Cząsteczka hemoglobiny zawiera cztery łańcuchy polipeptydowe (podjednostki białkowe) i cztery grupy hemu, jak pokazano na rysunku 01. Cztery łańcuchy polipeptydowe reprezentują dwa łańcuchy alfa globuliny i dwa łańcuchy beta globuliny. Hem jest ważnym związkiem porfirynowym w cząsteczce hemoglobiny, w której osadzony jest centralny atom żelaza. Każdy łańcuch polipeptydowy cząsteczki hemoglobiny zawiera grupę hemu i atom żelaza. Atom żelaza jest niezbędny do transportu tlenu i dwutlenku węgla we krwi i jest głównym czynnikiem wpływającym na czerwony kolor czerwonych krwinek. Hemoglobina jest również nazywana mettaloproteiną ze względu na włączenie atomów żelaza.
Dostarczanie tlenu do tkanek i narządów jest niezbędne i niezbędne. Komórki pozyskują energię poprzez oddychanie tlenowe (fosforylację oksydacyjną) przy użyciu tlenu jako akceptora elektronów. Produkcja energii jest niezbędna do optymalnego metabolizmu i funkcjonowania komórek. Zaopatrzenie w tlen ułatwiają białka hemoglobiny. Dlatego hemoglobina jest również znana jako białko przenoszące tlen we krwi.
Niski poziom hemoglobiny we krwi zwany anemią. Stan anemii może powodować kilka chorób. Istnieją różne przyczyny niskiego stężenia hemoglobiny we krwi. Niedobór żelaza jest głównym powodem, podczas gdy nadmierna dieta, niezdrowy styl życia, niektóre choroby i nowotwory są również przyczyną tego samego.
Cząsteczka hemoglobiny ma cztery miejsca wiązania tlenu związane z czterema atomami Fe+2. Jedna cząsteczka hemoglobiny może przenosić maksymalnie cztery cząsteczki tlenu. Stąd hemoglobina może być nasycona lub nienasycona tlenem. Nasycenie tlenem to procent miejsc wiązania tlenu w hemoglobinie zajmowanych przez tlen. Innymi słowy, mierzy ułamek hemoglobiny nasyconej tlenem w stosunku do hemoglobiny całkowitej. Te dwa stany hemoglobiny są znane jako hemoglobina natleniona i odtleniona.
Rysunek 1: Struktura hemoglobiny
Co to jest hemoglobina tlenowa?
Gdy cząsteczki hemoglobiny są związane i nasycone cząsteczkami tlenu, połączenie hemoglobiny z tlenem jest znane jako utlenowana hemoglobina (oksyhemoglobina). Utleniona hemoglobina powstaje podczas fizjologicznego oddychania (wentylacji), kiedy cząsteczki tlenu wiążą się z grupami hemu hemoglobiny w czerwonych krwinkach. Produkcja natlenionej hemoglobiny zachodzi głównie w naczyniach włosowatych płuc w pobliżu pęcherzyków płucnych, gdzie zachodzi wymiana gazowa (wdech i wydech). Na powinowactwo wiązania tlenu do hemoglobiny duży wpływ ma pH. Gdy pH jest wysokie, występuje wysokie powinowactwo wiązania tlenu do hemoglobiny, ale maleje wraz ze spadkiem pH. Zwykle jest wysokie pH w płucach i niskie pH w mięśniach. Zatem ta różnica w warunkach pH jest użyteczna do przyłączania, transportu i uwalniania tlenu. Ponieważ w pobliżu płuc występuje wysokie powinowactwo wiązania, tlen wiąże się z hemoglobiną i wytwarza oksyhemoglobinę. Kiedy oksyhemoglobina dociera do mięśni z powodu niskiego pH, rozpuszcza się i uwalnia tlen do komórek. Uważa się, że prawidłowy poziom tlenu we krwi człowieka mieści się w przedziale 95 – 100%. Natleniona krew jest widoczna w jaskrawoczerwonym (purpurowym) kolorze. Kiedy hemoglobina jest w postaci natlenionej, jest również znana jako stan R (stan rozluźniony) hemoglobiny.
Rysunek 2: Utleniona hemoglobina
Co to jest hemoglobina odtleniona?
Odtleniona hemoglobina jest formą hemoglobiny niezwiązaną z tlenem. Odtleniona hemoglobina nie zawiera tlenu. Stąd ten stan zwany stanem T (stan napięty) hemoglobiny. Odtlenioną hemoglobinę można zaobserwować, gdy natleniona hemoglobina uwalnia tlen i jest wymieniana z dwutlenkiem węgla w pobliżu błony plazmatycznej komórek mięśniowych, gdzie panuje środowisko o niskim pH. Gdy hemoglobina ma niskie powinowactwo do wiązania tlenu, dostarcza tlen i przekształca się w odtlenioną hemoglobinę.
Rysunek 3: Przepływ natlenionej i odtlenionej krwi przez organizm
Jaka jest różnica między hemoglobiną utlenioną a odtlenioną?
Hemoglobina natleniona a odtleniona |
|
| Natleniona hemoglobina to połączenie hemoglobiny i tlenu. | Niezwiązana forma hemoglobiny z tlenem jest znana jako hemoglobina odtleniona. |
| Stan cząsteczki tlenu | |
| Cząsteczki tlenu są związane z cząsteczką hemoglobiny. | Cząsteczki tlenu nie są związane z cząsteczką hemoglobiny. |
| Kolor | |
| Natleniona hemoglobina ma jasnoczerwony kolor. | Odtleniona hemoglobina ma ciemnoczerwony kolor. |
| Stan hemoglobiny | |
| Jest to znane jako stan R hemoglobiny. | Jest to znane jako stan T (napięty) hemoglobiny. |
| Formacja | |
| Natleniona hemoglobina powstaje, gdy cząsteczki tlenu łączą się z grupami hemowymi hemoglobiny w czerwonych krwinkach podczas fizjologicznego oddychania. | Odtleniona hemoglobina powstaje, gdy tlen jest uwalniany z natlenionej hemoglobiny i jest wymieniany z dwutlenkiem węgla w pobliżu błony plazmatycznej komórek mięśniowych. |
Podsumowanie – Hemoglobina natleniona i odtleniona
Hemoglobina jest niezbędnym białkiem występującym w czerwonych krwinkach, które jest w stanie przenosić tlen z płuc do tkanek ciała i przenosić dwutlenek węgla z tkanek ciała do płuc. Istnieją dwa stany hemoglobiny spowodowane wiązaniem tlenu. Są to hemoglobina natleniona i hemoglobina odtleniona. Utleniona hemoglobina powstaje, gdy cząsteczki tlenu są przyłączone do atomów Fe. Odtleniona hemoglobina powstaje, gdy cząsteczki tlenu są uwalniane z cząsteczki hemoglobiny. To jest kluczowa różnica między hemoglobiną utlenioną a odtlenioną. Na przyłączanie i uwalnianie tlenu ma głównie wpływ pH i ciśnienie parcjalne tlenu.
