Разница между оксигенированным и дезоксигенированным гемоглобином

Ключевая разница - кислородсодержащий и дезоксигенированный гемоглобин
 

Гемоглобин - это белок, содержащийся в эритроцитах, который переносит кислород из легких в ткани и органы организма, а углекислый газ - из тканей и органов тела в легкие. Существует два состояния гемоглобина: оксигенированный и деоксигенированный гемоглобин. Ключевое различие между оксигенированным и дезоксигенированным гемоглобином заключается в том, что насыщенный кислородом гемоглобин - это состояние гемоглобина, связанного с четырьмя молекулами кислорода, в то время как деоксигенированный гемоглобин - это несвязанное состояние гемоглобина с кислородом. Кислородный гемоглобин имеет ярко-красный цвет, в то время как деоксигенированный гемоглобин имеет темно-красный цвет.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое гемоглобин
3. Что такое кислородсодержащий гемоглобин
4. Что такое дезоксигенированный гемоглобин
4. Сравнение бок о бок - кислородсодержащий и дезоксигенированный гемоглобин
5. Резюме

Что такое гемоглобин?

Гемоглобин (Hb) представляет собой сложную белковую молекулу, присутствующую в эритроцитах, которая придает эритроциту типичную форму (круглая с узким центром). Ключевая роль Hb включает в себя доставку кислорода из легких в ткани организма, обмен его с углекислым газом и доставку углекислого газа из тканей организма в легкие и обмен с кислородом. Молекула гемоглобина содержит четыре полипептидные цепи (белковые субъединицы) и четыре гемовые группы, как показано на рисунке 01. Четыре полипептидные цепи представляют две альфа-глобулиновые цепи и две бета-глобулиновые цепи. Гем является важным порфириновым соединением в молекуле гемоглобина, внутри которого встроен центральный атом железа. Каждая полипептидная цепь молекулы гемоглобина содержит гемовую группу и атом железа. Атом железа жизненно важен для транспорта кислорода и углекислого газа в крови и является основным источником красного цвета красных кровяных клеток. Гемоглобин также называется mettaloprotein из-за включения атомов железа.

Кислородное снабжение тканей и органов жизненно необходимо. Клетки получают энергию посредством аэробного дыхания (окислительного фосфорилирования) с использованием кислорода в качестве акцептора электронов. Производство энергии требуется для оптимального клеточного метаболизма и функций. Подача кислорода облегчается белками гемоглобина. Поэтому гемоглобин также известен как белок, переносящий кислород в крови.

Низкий уровень гемоглобина в крови называется анемией. Анемия может вызвать несколько заболеваний. Существуют разные причины низких концентраций гемоглобина в крови. Дефицит железа является основной причиной, в то время как чрезмерная диета, нездоровый образ жизни, некоторые заболевания и рак также являются причинами того же.

Молекула гемоглобина имеет четыре сайта связывания кислорода, связанных с четырьмя Fe⁺² атомы. Одна молекула гемоглобина может нести максимум четыре молекулы кислорода. Следовательно, гемоглобин может быть насыщенным или ненасыщенным кислородом. Насыщение кислородом представляет собой процент сайтов связывания кислорода гемоглобина, занятых кислородом. Другими словами, он измеряет долю насыщенного кислородом гемоглобина относительно общего гемоглобина. Эти два состояния гемоглобина известны как оксигенированный и деоксигенированный гемоглобин.

Рисунок 1: Структура гемоглобина

Что такое кислородный гемоглобин?

Когда молекулы гемоглобина связаны и насыщены молекулами кислорода, комбинация гемоглобина с кислородом называется оксигенированным гемоглобином (оксигемоглобина). Кислородосодержащий гемоглобин образуется во время физиологического дыхания (вентиляции), когда молекулы кислорода связываются с гемовыми группами гемоглобина в эритроцитах. Производство оксигенированного гемоглобина в основном происходит в легочных капиллярах рядом с альвеолами легких, где происходит газообразный обмен (вдох и выдох). На сродство связывания кислорода с гемоглобином сильно влияет pH. Когда pH высокий, существует высокое сродство связывания кислорода с гемоглобином, но оно уменьшается с уменьшением pH. Обычно в легких высокий pH, а в мышцах низкий pH. Таким образом, эта разница в условиях рН полезна для присоединения, транспортировки и выделения кислорода. Поскольку вблизи легких наблюдается высокая аффинность связывания, кислород связывается с гемоглобином и образует оксигемоглобин. Когда оксигемоглобин достигает мышц из-за низкого pH, он растворяется и выделяет кислород в клетки. Нормальный уровень кислорода в крови человека считается в пределах 95-100%. Оксигенированная кровь видна в ярко-красном (малиново-красном) цвете. Когда гемоглобин находится в оксигенированной форме, он также известен как состояние R (расслабленное состояние) гемоглобина.

Рисунок 2: насыщенный кислородом гемоглобин

Что такое дезоксигенированный гемоглобин?

Деоксигенированный гемоглобин - это форма гемоглобина, которая не связана с кислородом. Деоксигенированному гемоглобину не хватает кислорода. Отсюда и называется это состояние Т-состояние (напряженное состояние) гемоглобина. Деоксигенированный гемоглобин может наблюдаться, когда оксигенированный гемоглобин выделяет кислород и обменивается с углекислым газом вблизи плазматической мембраны мышечных клеток, где существует среда с низким pH. Когда гемоглобин имеет низкое сродство к связыванию с кислородом, он доставляет кислород и превращается в деоксигенированный гемоглобин.

Рисунок 3: оксигенированный и деоксигенированный кровоток через тело

В чем разница между оксигенированным и дезоксигенированным гемоглобином?

Кислородсодержащий и дезоксигенированный гемоглобин
Кислородный гемоглобин представляет собой комбинацию гемоглобин плюс кислород.	Несвязанная форма гемоглобина с кислородом известна как деоксигенированный гемоглобин.
Состояние молекулы кислорода
Молекулы кислорода связаны с молекулой гемоглобина.	Молекулы кислорода не связаны с молекулой гемоглобина.
цвет
Кислородный гемоглобин ярко-красного цвета.	Дезоксигенированный гемоглобин темно-красного цвета.
Состояние гемоглобина
Это известно как R состояние гемоглобина.	Это известно как Т (напряженное) состояние гемоглобина.
формирование
Оксигенированный гемоглобин образуется, когда молекулы кислорода связываются с гемовыми группами гемоглобина в эритроцитах во время физиологического дыхания.	Деоксигенированный гемоглобин образуется, когда кислород выделяется из оксигенированного гемоглобина и обменивается с углекислым газом вблизи плазматической мембраны мышечных клеток..

Резюме - кислородсодержащий и дезоксигенированный гемоглобин

Гемоглобин является жизненно важным белком, содержащимся в эритроцитах, который способен переносить кислород из легких в ткани организма и доставлять углекислый газ из тканей организма в легкие. Есть два состояния гемоглобина из-за связывания кислорода. Это оксигенированный гемоглобин и деоксигенированный гемоглобин. Кислородный гемоглобин образуется, когда молекулы кислорода присоединяются к атомам Fe. Деоксигенированный гемоглобин образуется, когда молекулы кислорода высвобождаются из молекулы гемоглобина. Это ключевое различие между оксигенированным и дезоксигенированным гемоглобином. Присоединение и высвобождение кислорода в основном зависит от pH и парциального давления кислорода..

Ссылка:
1. Томас, Кэролайн и Эндрю Б. Ламб. «Физиология гемоглобина». Физиология гемоглобина | BJA Образование | Оксфордский Академический. Издательство Оксфордского университета, 15 мая 2012 года. Интернет. 20 февраля 2017.
2. Маренго-Роу, Ален Дж. «Структурно-функциональные отношения гемоглобинов человека». Труды (Университет Бэйлора. Медицинский центр). Система здравоохранения Бэйлора, июль 2006 г. Веб. 20 февраля 2017

Изображение предоставлено:
1. «Гемоглобин 1904 года». Колледж OpenStax - анатомия и физиология, веб-сайт Connexions. (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia
2. «Рисунок 39 04 01» по CNX OpenStax - (CC BY 4.0) через Викисклад Commons
3. 2101 Кровоток через сердце ». Колледж OpenStax - анатомия и физиология, веб-сайт Connexions. (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia