а зв'язок вільна. Крім цього гистидинового залишку, званого проксимальним (сусіднім), по інший бік порфіринового кільця і ??на більшій відстані від нього знаходиться інший гистидинового залишок - дистальний гістидин, не пов'язаний безпосередньо з атомом заліза. Взаємодія молекулярного кисню з вільним гемом призводить до необоротного окислення атома заліза гема [Fe (II)? Fe (III); гем? гемін]. У дезоксігемоглобіне глобин оберігає залізо гема від окислення.
1.2 Оксигенація
Перенесення О 2 з легких до периферичних тканин або оксигенація, тобто процес оборотного приєднання кисню, що дозволяє гемоглобину виконувати свою основну функцію переносника, що забезпечує можливістю утворити міцні п'яту і шосту координаційні зв'язки і перенести електрон на кисень не від заліза (тобто окислити Fe 2+), а від імідазольного кільця проксимального гістидину.
Вище було сказано, що одна молекула гемоглобіну містить чотири субодиниці і, отже чотирьох гема, кожен з яких може оборотно приєднати одну молекулу кисню. Тому реакцію оксигенації можна розділити на чотири стадії:
Hb + O 2? HbO 2 (1.1)
Hb + O2? Hb (O2) 2 (1.2) + O2? Hb (O2) 3 (1.3) + O2? Hb (O2) 4 (1.4)
Процес оксигенації характеризується так званою кривою оксигенації, що зв'язує ступінь насичення гемоглобіну киснем (у відсотках) з парціальним тиском останнього, (мм рт. ст.). Типові криві оксигенації гемоглобіну і міоглобіну (за умови досягнення хімічної рівноваги) наведені на Рис. 3.
Рис. 3. Криві оксигенації гемоглобіну і міоглобіну
Між гемамі однієї молекули гемоглобіну існує деяка зв'язок, завдяки якому приєднання кисню до одного гему впливає на приєднання кисню до іншого гему тієї ж молекули. Це явище отримало назву гем-гем взаємодії. Фізіологічний сенс гем-гем взаємодії очевидний. Кількість кисню, що зв'язується з гемоглобіном («відсоток насичення»), залежить від концентрації кисню в середовищі, безпосередньо навколишнього молекулу білка (цю концентрацію висловлюють як - парціальний тиск кисню). Сігмоідной форма кривої дисоціації створює умови максимальної віддачі кисню при перенесенні гемоглобіну від легких з високим значенням до тканин з низьким значенням. Для людини значення артеріальної і венозної крові в нормальних умовах (T=37 ° C, pH 7,4) рівні відповідно 100 і 40 ммHg. При цьому (див. Рис. 3) гемоглобін віддає тканинам 23% зв'язаного кисню (ступінь оксигенації змінюється від 98 до 75%).
Слід зазначити, що перші молекули кисню з'єднуються в основному з молекулами гемоглобіну, ще не містять кисню, і геми таким чином оксигенируется незалежно. Це свідчить про те, що гем-гем взаємодія обумовлена ??не просто наявністю декількох гемов в молекулі, а тим, що після оксигенації одного гема змінюються умови оксигенації інших гемов тієї ж молекули.
Таким чином, для гемоглобіну характерний кооперативний ефект зв'язування (коли при приєднанні ліганда до одного з активних центрів «ферменту» приєднання подальших лінгандов до решти активним центрам полегшується), який характеризується коефіцієнтом Хілла (n). Він може приймати наступні значення [I]:
n gt; 1 - позитивний кооперативний ефект: приєднання однієї молекули ліганда до активного центру ферменту збільшує спорідненість до ліганду інших активних центрів.
n lt; 1 - негативний кооперативний ефект: приєднання однієї молекули ліганда до активного центру ферменту зменшує спорідненість до ліганду інших активних центрів.
n=1 - відсутність кооперативного ефекту: спорідненість ферменту до ліганду не залежить від вже приєднаних молекул ліганду.
Для гемоглобіну людини n ~ 3.
1.3 Транспорт двоокису вуглецю
Приєднання кисню змінює кислотно-основні властивості гемоглобіну. Оксигемоглобіну є сильнішою кислотою, ніж дезоксігемоглобін. Тому в тканинах, де значна частина гемоглобіну втрачає кисень і стає більш сильною основою, гемоглобін пов'язує утворюється в ході метаболічних внутрішньоклітинних процесів вуглекислоту. В альвеолах легких дезоксігемоглобін знову перетворюється на оксигемоглобін, стає сильнішою кислотою і сприяє отщеплению СО 2. Це злегка спрощений опис важливого процесу транспорту вуглекислоти еритроцитами. Вуглекислота, освобождаемая тканинами, недостатньо добре розчинна для ефективного переносу. За допомогою ферменту карбоангідрази, що прискорює пряму і зворотну реакцію двоокис вуглецю перетворюється в добре розчинний бікарбонат-аніон:
CO2 + H2O HCO3 + H + (1.6)
У капілярах тканин відщеплення кисню підвищує вміст дезоксигемоглобина, що зв'язує протони і смещающего, таким чином, рівновага реакції (1.6) вправо. Легко розчинний іон бікарбонату переноситься кров'ю. В альвеолах легких ...
