Kľúčový rozdiel – okysličený verzus deoxygenovaný hemoglobín
Hemoglobín je proteín nachádzajúci sa v červených krvinkách, ktoré prenášajú kyslík z pľúc do telesných tkanív a orgánov a oxid uhličitý z telesných tkanív a orgánov do pľúc. Existujú dva stavy hemoglobínu: okysličený a deoxygenovaný hemoglobín. Kľúčový rozdiel medzi okysličeným a deoxygenovaným hemoglobínom je v tom, že okysličený hemoglobín je stav hemoglobínu viazaného so štyrmi molekulami kyslíka, zatiaľ čo deoxygenovaný hemoglobín je neviazaný stav hemoglobínu s kyslíkom. Okysličený hemoglobín je jasne červenej farby, zatiaľ čo deoxygenovaný hemoglobín má tmavočervenú farbu.
Čo je hemoglobín?
Hemoglobín (Hb) je komplexná proteínová molekula prítomná v červených krvinkách, ktorá dáva červeným krvinkám typický tvar (okrúhly s úzkym stredom). Medzi kľúčové úlohy Hb patrí transport kyslíka z pľúc do telesných tkanív, jeho výmena s oxidom uhličitým a privádzanie oxidu uhličitého z telesných tkanív do pľúc a spätná výmena kyslíkom. Molekula hemoglobínu obsahuje štyri polypeptidové reťazce (proteínové podjednotky) a štyri hemové skupiny, ako je znázornené na obrázku 01. Štyri polypeptidové reťazce predstavujú dva alfa globulínové reťazce a dva beta globulínové reťazce. Hem je dôležitá porfyrínová zlúčenina v molekule hemoglobínu, ktorá má vo vnútri zabudovaný centrálny atóm železa. Každý polypeptidový reťazec molekuly hemoglobínu obsahuje hemovú skupinu a atóm železa. Atóm železa je životne dôležitý pre transport kyslíka a oxidu uhličitého v krvi a je hlavným prispievateľom k červenej farbe červených krviniek. Hemoglobín sa tiež nazýva mettaloproteín kvôli jeho inkorporácii atómov železa.
Zásobovanie tkanív a orgánov kyslíkom je životne dôležité a nevyhnutné. Bunky získavajú energiu aeróbnym dýchaním (oxidačnou fosforyláciou) pomocou kyslíka ako akceptora elektrónov. Produkcia energie je potrebná pre optimálny metabolizmus a funkcie buniek. Prívod kyslíka je uľahčený hemoglobínovými proteínmi. Preto je hemoglobín známy aj ako proteín prenášajúci kyslík v krvi.
Nízka hladina hemoglobínu v krvi nazývaná anémia. Anémia môže spôsobiť niekoľko chorôb. Dôvody nízkej koncentrácie hemoglobínu v krvi sú rôzne. Hlavným dôvodom je nedostatok železa, pričom príčinou sú aj nadmerné diéty, nezdravý životný štýl, niektoré choroby a rakovina.
Molekula hemoglobínu má štyri miesta viažuce kyslík spojené so štyrmi atómami Fe+2. Jedna molekula hemoglobínu môže niesť maximálne štyri molekuly kyslíka. Preto môže byť hemoglobín nasýtený alebo nenasýtený kyslíkom. Nasýtenie kyslíkom je percento miest viažucich kyslík v hemoglobíne obsadených kyslíkom. Inými slovami, meria podiel kyslíkom nasýteného hemoglobínu vo vzťahu k celkovému hemoglobínu. Tieto dva stavy hemoglobínu sú známe ako okysličený a deoxygenovaný hemoglobín.
Obrázok 1: Štruktúra hemoglobínu
Čo je to okysličený hemoglobín?
Keď sú molekuly hemoglobínu viazané a nasýtené molekulami kyslíka, kombinácia hemoglobínu s kyslíkom je známa ako okysličený hemoglobín (oxyhemoglobín). Okysličený hemoglobín vzniká pri fyziologickom dýchaní (ventilácii), keď sa molekuly kyslíka viažu na hemové skupiny hemoglobínu v červených krvinkách. K produkcii okysličeného hemoglobínu dochádza hlavne v pľúcnych kapilárach v blízkosti alveol pľúc, kde dochádza k výmene plynov (inhalácia a výdych). Afinita väzby kyslíka na hemoglobín je výrazne ovplyvnená pH. Keď je pH vysoké, existuje vysoká afinita viazania kyslíka na hemoglobín, ale klesá so znižujúcim sa pH. Normálne je vysoké pH v pľúcach a nízke pH vo svaloch. Tento rozdiel v podmienkach pH je teda užitočný na pripojenie, transport a uvoľňovanie kyslíka. Pretože v blízkosti pľúc existuje vysoká väzbová afinita, kyslík sa viaže s hemoglobínom a vytvára oxyhemoglobín. Keď sa oxyhemoglobín v dôsledku nízkeho pH dostane do svalu, rozpustí sa a uvoľní kyslík do buniek. Za normálnu hladinu kyslíka v krvi človeka sa považuje hodnota v rozmedzí 95 – 100 %. Okysličená krv je viditeľná v jasne červenej (karmínovej červenej) farbe. Keď je hemoglobín v okysličenej forme, je tiež známy ako R stav (uvoľnený stav) hemoglobínu.
Obrázok 2: Okysličený hemoglobín
Čo je deoxygenovaný hemoglobín?
Deoxygenovaný hemoglobín je forma hemoglobínu, ktorá nie je viazaná na kyslík. Deoxygenovanému hemoglobínu chýba kyslík. Preto sa tento stav nazýva T stav (napätý stav) hemoglobínu. Deoxygenovaný hemoglobín možno pozorovať, keď okysličený hemoglobín uvoľňuje kyslík a ten sa vymieňa s oxidom uhličitým v blízkosti plazmatickej membrány svalových buniek, kde je prostredie s nízkym pH. Keď má hemoglobín nízku afinitu k väzbe kyslíka, dodáva kyslík a mení sa na odkysličený hemoglobín.
Obrázok 3: Prietok okysličenej a odkysličenej krvi cez telo
Aký je rozdiel medzi okysličeným a odkysličeným hemoglobínom?
Okysličený verzus deoxygenovaný hemoglobín |
|
| Okysličený hemoglobín je kombináciou hemoglobínu plus kyslíka. | Neviazaná forma hemoglobínu s kyslíkom je známa ako deoxygenovaný hemoglobín. |
| Stav molekuly kyslíka | |
| Molekuly kyslíka sú naviazané na molekulu hemoglobínu. | Molekuly kyslíka nie sú viazané na molekulu hemoglobínu. |
| Farba | |
| Okysličený hemoglobín je jasne červenej farby. | Deoxygenovaný hemoglobín má tmavočervenú farbu. |
| Stav hemoglobínu | |
| Toto je známe ako R stav hemoglobínu. | Toto je známe ako T (napätý) stav hemoglobínu. |
| Formation | |
| Okysličený hemoglobín sa tvorí, keď sa molekuly kyslíka viažu na hemové skupiny hemoglobínu v červených krvinkách počas fyziologického dýchania. | Deoxygenovaný hemoglobín sa tvorí, keď sa kyslík uvoľňuje z okysličeného hemoglobínu a vymieňa sa s oxidom uhličitým v blízkosti plazmatickej membrány svalových buniek. |
Zhrnutie – Okysličený a odkysličený hemoglobín
Hemoglobín je životne dôležitý proteín nachádzajúci sa v červených krvinkách, ktorý je schopný prenášať kyslík z pľúc do telesných tkanív a privádzať oxid uhličitý z telesných tkanív do pľúc. V dôsledku väzby kyslíka existujú dva stavy hemoglobínu. Sú to okysličený hemoglobín a deoxygenovaný hemoglobín. Okysličený hemoglobín sa tvorí, keď sa molekuly kyslíka pripájajú k atómom Fe. Deoxygenovaný hemoglobín vzniká, keď sa molekuly kyslíka uvoľnia z molekuly hemoglobínu. Toto je kľúčový rozdiel medzi okysličeným a deoxygenovaným hemoglobínom. Naviazanie a uvoľnenie kyslíka je ovplyvnené najmä pH a parciálnym tlakom kyslíka.
