Hemoglobina i mioglobina należą do białek złożonych z grupy metaloprotein.

Mioglobinamioglobina (MioHb)Mioglobina ma dużo większe powinowactwo do tlenu niż hemoglobinahemoglobina (Hb) hemoglobina dorosłego człowieka, a nawet hemoglobina płodowahemoglobina płodowa (HbF)hemoglobina płodowa.

Przy ciśnieniu parcjalnym tlenu 30 mm Hg ponad 90% mioglobiny wiąże się z tym pierwiastkiem. Uwalnianie tlenu z mioglobiny następuje w warunkach znacznego spadku ciśnienia parcjalnego tlenu. OksyhemoglobinaoksyhemoglobinaOksyhemoglobina przy ciśnieniu parcjalnym 22 mm Hg jest zdysocjowana w 50% – mioglobina osiąga ten stopień rozkładu przy 3 mm Hg, co obrazuje poniższy wykres.

R1ZMCvSxDFOIl

Wykres przedstawia porównanie krzywych saturacji mioglobiny z hemoglobiną oraz hemoglobiną płodową. Wykres przedstawia wysycenie tlenem różnych rodzajów hemoglobiny w zależności od ciśnienia parcjalnego tlenu. Przy ciśnieniu parcjalnym tlenu 30 mm Hg ponad 90% mioglobiny wiąże się z tym pierwiastkiem. Uwalnianie tlenu z mioglobiny następuje w warunkach znacznego spadku ciśnienia parcjalnego tlenu. Oksyhemoglobina przy ciśnieniu parcjalnym 22 mm Hg jest zdysocjowana w 50%. Mioglobina osiąga ten stopień rozkładu przy 3 mm Hg. Krzywe saturacji mają różne kolory. Krzywa saturacji mioglobiny jest czerwona, hemoglobiny płodowej niebieska, a hemoglobiny zielona.

Budowa hemoglobiny powoduje, że – w odróżnieniu od mioglobiny – w jej cząsteczce występują tzw. oddziaływania allosteryczne, czyli interakcje między podjednostkami białkowymi tej samej cząsteczki.

Wiązanie tlenu i jego odłączanie jest związane ze zmianami w konformacji przestrzennej hemoglobiny. Przyłączenie pierwszej cząsteczki tlenu do podjednostki hemu powoduje nieznaczną zmianę kształtu i rozluźnienie oddziaływań pomiędzy pozostałymi trzema podjednostkami. To powoduje zwiększenie powinowactwa hemoglobiny do tlenu (kolejne trzy cząsteczki tlenu łatwiej łączą się z hemoglobiną niż pierwsza). Odłączenie cząsteczki tlenu od pierwszej podjednostki jest przyczyną ponownej zmiany kształtu pozostałych trzech, co zmniejsza ich powinowactwo do tlenu i powoduje, że łatwiej go oddają. Zmiany konformacji przestrzennej hemoglobiny nazywane są ruchami oddechowymi, ponieważ towarzyszą przyłączaniu i odłączaniu tlenu w procesie oddychania.

Współpracę białkowych podjednostek w wiązaniu i uwalnianiu tlenu można przedstawić w postaci krzywej  (w postaci litery S), zwanej krzywą dysocjacji hemoglobiny.

Przebieg krzywej dysocjacji zależy od ciśnienia parcjalnegociśnienie parcjalneciśnienia parcjalnego (cząsteczkowego) OIndeks dolny 2₂–PIndeks dolny OIndeks dolny 2₂ Indeks dolny koniec_{OIndeks dolny 22}, ciśnienia parcjalnego (cząsteczkowego) COIndeks dolny 2₂–PIndeks dolny COIndeks dolny 2₂ Indeks dolny koniec_{COIndeks dolny 22}, stężenia jonów wodorowych (pH) oraz temperatury.

Ciśnienie parcjalne (cząsteczkowe) OIndeks dolny 2₂–PIndeks dolny OIndeks dolny 2₂ Indeks dolny koniec_{OIndeks dolny 22}

Ciśnienie parcjalne (cząsteczkowe) OIndeks dolny 2₂–PIndeks dolny OIndeks dolny 2₂ Indeks dolny koniec_{OIndeks dolny 22}

W pęcherzykach płucnych, gdzie ciśnienie parcjalne tlenu jest duże (100 mm Hg), hemoglobina wiąże znaczne ilości tlenu, osiągając 98% wysycenia tym pierwiastkiem. W tkankach ciśnienie parcjalne tlenu jest niższe (940 mm Hg) i hemoglobina jest wysycona w 70%. Do aktywnych metabolicznie tkanek (np. podczas wysiłku fizycznego) hemoglobina może oddawać dodatkowe porcje tlenu.

R14ockJoc3GuW

Wykres przedstawia zależność między wysyceniem hemoglobiny tlenem a ciśnieniem parcjalnym tlenu. W pęcherzykach płucnych, gdzie ciśnienie parcjalne tlenu jest duże (100 mm Hg), hemoglobina wiąże znaczne ilości tlenu, osiągając 98% wysycenia tym pierwiastkiem. W tkankach ciśnienie parcjalne tlenu jest niższe (940 mm Hg) i hemoglobina jest wysycona w 70%. Do aktywnych metabolicznie tkanek, podczas wysiłku fizycznego, hemoglobina może oddawać dodatkowe porcje tlenu.

Ciśnienie parcjalne (cząsteczkowe) COIndeks dolny 2₂–PIndeks dolny COIndeks dolny 2₂ Indeks dolny koniec_{COIndeks dolny 22}

Ciśnienie parcjalne (cząsteczkowe) COIndeks dolny 2₂–PIndeks dolny COIndeks dolny 2₂ Indeks dolny koniec_{COIndeks dolny 22}

Wzrost ciśnienia parcjalnego COIndeks dolny 2₂ podczas oddychania komórkowego zwiększa dysocjację hemoglobiny.

RTCcTyih693qc

Wykres przedstawia stopień wysycenia hemoglobiny tlenem w zależności od ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla. Wzrost ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla, podczas oddychania komórkowego zwiększa dysocjację hemoglobiny. Gdy nasycenie krwi tlenem niebezpiecznie spadnie, to może prowadzić nie tylko do niewydolności oddechowej, ale także do niewydolności i uszkodzenia wielu narządów.

Stężenie jonów wodorowych (pH)

Stężenie jonów wodorowych (pH)

Uwalniany w procesie oddychania komórkowego COIndeks dolny 2₂ reaguje z wodą i tworzy kwas węglowy, który zakwasza krew − obniża pH. Oksyhemoglobina w kwaśnym środowisku łatwiej oddaje cząsteczki OIndeks dolny 2₂. Zależność między poziomem pH krwi a zdolnością dysocjacji hemoglobiny nazywa się efektem Bohraefekt Bohraefektem Bohra. Przy określonym ciśnieniu parcjalnym tlenu, np. 40 mm Hg i niskim pH krwi, np. 7,2, oksyhemoglobina oddaje więcej tlenu niż przy pH normalnym (7,4). W tkankach o dużej aktywności metabolicznej spada pH, co sprzyja uwalnianiu tlenu, który może zostać wykorzystany do oddychania komórkowego w tkankach.

R1cFfY0RlklVf

Wykres przedstawia stopień wysycenia hemoglobiny tlenem w zależności od stężenia jonów wodorowych. Uwalniany w procesie oddychania komórkowego dwutlenek węgla reaguje z wodą i tworzy kwas węglowy, który zakwasza krew − obniża pH. Oksyhemoglobina w kwaśnym środowisku łatwiej oddaje cząsteczki tlenu. Zależność między poziomem pH krwi a zdolnością dysocjacji hemoglobiny nazywa się efektem Bohra. To efekt wzrostu prawdopodobieństwa dysocjacji tlenu z oksyhemoglobiny wraz ze wzrostem stężenia dwutlenku węgla. Przy określonym ciśnieniu parcjalnym tlenu, np. 40 mm Hg i niskim pH krwi, np. 7,2, oksyhemoglobina oddaje więcej tlenu niż przy pH normalnym (7,4). W tkankach o dużej aktywności metabolicznej spada pH, co sprzyja uwalnianiu tlenu, który może zostać wykorzystany do oddychania komórkowego w tkankach.

Temperatura

Temperatura

Wraz ze spadkiem temperatury – w tych samych warunkach ciśnienia parcjalnego tlenu – hemoglobina wiąże więcej tego pierwiastka.

RkvIjIu5X39L2

Wykres przedstawia stopień wysycenia hemoglobiny tlenem w zależności od temperatury. Wraz ze spadkiem temperatury, w tych samych warunkach ciśnienia parcjalnego tlenu, hemoglobina wiąże więcej tego pierwiastka.

Słownik