Структурні і функціональні особливості гемоглобіну еритроцитів і міоглобіну м'язів

Основним компонентом еритроцитів є гемоглобін. Він складає 95 % усієї сухої ре­човини еритроцитів. Гемоглобін — це складна білкова сполука з групи хромопротеїдів. В його складі одна молекула білка глобіна з'єднана з чотирма молекулами простетичної залізовмісної групи гема. Вся кров людини містить близько 2,5 г заліза. Відбиваючи про­мені червоного кольору і поглинаючи промені блакитно-зеленої зони сонячного спек­тру, гемоглобін обумовлює червоний колір крові. В деяких морських черв'яків замість гемоглобіну в крові хлорокруорін з закисним залізом в генах, така кров має зелене за­барвлення. Скорпіони, павуки, спрути мають голубий колір крові. Функцію гемоглобіну в них виконує гемоціанін, що містить в собі мідь.

Відновлений гемоглобін легко з'єднується з газами повітря (киснем, вуглекислим і чадним газом), з сильними окислювачами, утворюючи більш чи менш стійкі сполуки. До складу гема відновленого гемоглобіну входить двохвалентне закисне залізо (воно лег­ко розчиняється у воді і нерозчинне в спирті). Розчин вишнево-червоного кольору ха­рактерний для венозної крові.

Оксигемоглобін — нестійка, легко дисоціююча сполука гемоглобіну з киснем. В цій реакції залізо залишається двохвалентним. Така властивість заліза зумовлена тим, що його атом має велику кількість вільних електронів, здатних утворювати комплек­сні сполуки, які беруть участь в окисно-відновних реакціях. Оксигемоглобін має світло-червоний колір, він легко розчиняється в воді. Чим повніше насичений гемоглобін ери­троцитів киснем, тим світліше забарвлення крові. Та найбільша кількість кисню, яка може бути зв'язана гемоглобіном 100 мл крові, називається максимальною кисневою ємністю крові. Оскільки 1 г гемоглобіну може приєднати 1,34 мл кисню, то киснева ємність кро­ві з вмістом 15 г% гемоглобіну, складатиме 20,1 об% (15 г- 1,34 мл = 20,1 об'ємних про­центів). В 100 мл крові дорослої людини знаходиться 12-16 г%, або 70-95 відносних про­центів (за 100 % беруть вміст гемоглобіну, що дорівнює 16,7 г у 100 мл крові).

Насиченість гемоглобіну киснем знаходиться у прямій залежності від парціальної на­пруги кисню в крові (крива дисоціації оксигемоглобіну): із зменшенням парціальної на­пруги кисню в крові відбувається звільнення гемоглобіну від кисню і збільшення процент­ного вмісту відновленого гемоглобіну. Крива дисоціації гемоглобіну має 8-подібну форму, Плоска, верхня частина її «працює» в альвеолярних капілярах (зв'язок кисню з гемоглобі­ном), крута — в тканевих капілярах (звільнення гемоглобіну від кисню і перехід його з кро­ві в тканини). Нестачу кисню в крові називають гіпоксемією, а в тканинах — гіпоксією.

Ефективність зв'язування гемоглобіном кисню залежить від рН середовища і кон­центрації вуглекислого газу (ефект Бора), що помітно проявляється в переході кисню з крові в м'язи при фізичних навантаженнях. Дія вуглекислого газу на розпад оксигемогло­біну відбувається за рахунок збільшення кислотності і за рахунок утворення карбамінових сполук з гемоглобіном. Суттєво зростає розпад окси­гемоглобіну у зв'язку з під­вищенням температури тіла. Збільшення температури на 2 °С підвищує дифузію кис­ню на 2 %. У зв'язку з цим ті клітини, метаболізм яких ви­щий, одержують більше кис­ню, а споживання кисню клі­тинами холодних кінцівок менше, ніж клітинами пра­цюючих органів.

При сполученні гемо­глобіну з вуглекислим газом утворюється карбгемоглобін, а з чадним газом — карбоксигемоглобін. Наявність в навколишньому повітрі 0,1 % чадного газу веде до зв'язування 80 % гемоглобіну, що небезпечно для життя. У випадках отруєння чадним газом необхідно забезпечити потерпілому штучне дихання газовою сумішшю з вміс­том 95 % кисню та 5 % вуглекислого газу, а також переливання сумісної крові.

При дії на кров сильних окислювачів (бертолетова сіль, марганцевокислий калій та ін.) утворюється стійка сполука — метгемоглобін. До його складу входить окисне трьохвалентне залізо. При утворенні в організмі значної кількості метгемоглобіну забезпечен­ня тканин киснем порушується, наступає смерть від нестачі кисню.

Гемоглобін ембріона і новонародженої дитини називається фетальним гемоглобіном. Він швидше і повніше з'єднується з киснем. В крові новонароджених кількість гемоглобі­ну більша, ніж у дорослих (17-24 г%), до віку одного року його вміст в крові знижується (до 11-12 г%) з поступовим збільшенням в онтогенезі до норми дорослих (12-14 г%).

В організмі постійно відбувається синтез і розпад ге­моглобіну. Розпад еритроци­тів в печінці супроводжується відщепленням заліза гема. Частина його після окислення перетворюється в білірубин і збирається в жовчному мі­хурі. Друга частина заліза в складі білків ферритина і сидерофіліна йде в кістковий мо­зок для синтезу нових молекул гемоглобіну і в тканини для ди­хальних ферментів. Невелика частина заліза депонується в печінці.

Концентрація гемогло­біну в крові спортсмена, при інших рівних умовах, є не­прямим показником аероб­них можливостей організму. Існує тісний зв'язок між за­гальним вмістом гемоглобіну в циркулюючій крові і макси­мальним споживанням кис­ню. Ця закономірність харак­терна як для спортсменів, так і для осіб, що не займаються спортом. Проте у спортсменів забезпечення організму киснем досягається не тільки за рахунок зростання концентрації еритроцитів і в’язкості), скільки за рахунок збільшення його загального вмісту і загального об’єму крові. Це значною мірою сприяє збільшенню хвилинного об’єму крові без суттєвого зростання її в’язкості.

Міоглобін м’язів. В серцевому і скелетних м’язах знаходиться м’язів гемоглобін – міоглобін. Його простетична група - гем ідентична такій же групі молекул гемоглобіну, а білок глобін має меншу молекулярну масу, ніж глобін гемоглобіну. Міоглобін визначає червоний колір м’язів. Зв’язуючи близько 14 % загальної кількості кисню, він відіграє важливу роль в забезпеченні м’язових клітин киснем, а також при натужені, коли в силу великого внутрішньом’язового тиску перетискаються капіляри і порушується кровообіг.

Дата добавления: 2015-08-18