Строение и функции гемоглобина

Тема этой статьи — строение и функции гемоглобина, белка, который обеспечивает передвижение кислорода и углекислого газа по кровеносному руслу.

Кровеносная система человека — это огромная, разветвленная, хорошо организованная система дорог внутри нашего организма. По этим дорогам ежеминутно, ежесекундно движется масса всевозможных веществ.

Одни из них передвигаются самостоятельно. Просто добираются до места своего назначения вплавь. Другие плавать не умеют: им нужен транспорт.

Причем каждое вещество имеет "свое" транспортное средство. Только со "своим" перевозчиком определенное вещество может связаться настолько прочно, чтобы не быть потерянным в потоке крови раньше времени.

С другой стороны, достигнув места своего назначения, это вещество должно иметь возможность разорвать эту связь и покинуть транспортное средство.

Об одном из таких транспортных средств мы и поговорим сегодня: о гемоглобине, о его строении и функции.

Строение гемоглобина

Гемоглобин — это сложный белок. Сложный потому что он состоит из двух частей:

• из собственно белка (эта его часть называется глобином)
• и из простетической группы или гема

Теперь понятным становится и его название: гем + глобин = гемоглобин.

Непонятно только то, что это за вещество "простетическая группа".

Простетическая группа — это соединение закисного железа с протопорфирином.

Не будем вдаваться в тонкости биологической химии. Просто запомните, что в органической природе есть целый класс сложных органических веществ, которые называются порфинами. Порфины входят в состав очень многих ферментов. Протопорфирин, входящий в состав гемоглобина, принадлежит к этому классу веществ.

Порфины представляют собой циклические структуры, которые легко образовывают комплексы с разными металлами: с железом, цинком, медью, магнием. При этом металл занимает центральное место внутри кольца порфина.

Молекула гемоглобина состоит из глобина (белка) и четырех колец гемов. В центре каждого гема находится железо.

Гем или, другими словами, соединение железа с протопорфирином, - это очень неустойчивое вещество, которое легко окисляется на воздухе.

Строение и функции гемоглобина тесно связаны друг с другом и сейчас вы убедитесь в этом.

Функции гемоглобина

Итак, гемоглобин, как вы уже поняли, транспортное средство, которое циркулирует по системе кровеносных сосудов и перевозит некое вещество.

Сам гемоглобин присутствует в крови в составе особых клеток крови, которые называются эритроцитами. Почему он заключен в клетку?

Потому что гемоглобин — это сложный белок, который, будучи просто растворенным в плазме крови, создавал бы очень высокое осмотическое давление (больше 100 мм рт.ст.).

А это придавало бы крови большую вязкость, нарушало бы ее передвижение по сосудам, особенно по капиллярам. При этом нарушались бы многие обменные процессы в организме.

Например, стала бы невозможной фильтрация крови в почках, образование мочи и вывод из организма отходов.

Поэтому было создано важное приспособление: специальная клетка, насыщенная гемоглобином.

Больше того, "работать" гемоглобин может только находясь внутри клетки. Если же клетка по какой-то причине разрушается, и гемоглобин выходит в кровь, он быстро выводится из организма.

Дыхательная функция

Дыхательная функция гемоглобина состоит из двух частей:

• перенос кислорода от легких к клеткам
• перенос углекислого газа от клеток к легким

Перенос кислорода

Первая и главная функция гемоглобина — перенос кислорода по сосудистому руслу.

При этом одна молекула гемоглобина может присоединить к себе и транспортировать четыре молекулы кислорода (по одной молекуле кислорода на каждый гем).

Человек делает вдох, и его легкие наполняются воздухом. Вместе с воздухом в легкие попадает и кислород. Из легких кислород транспортируется в кровь. В легкие притекает кровь бедная кислородом, поэтому гемоглобин крови очень быстро, буквально за несколько секунд насыщается кислородом, попавшим в кровь из вдыхаемого воздуха.

Далее начинается передвижение крови, а с ней и эритроцитов по кровеносному руслу. Движение идет от легких к сердцу, а дальше к другим органам, тканям и клеткам. В составе эритроцитов вместе с кровью движется и гемоглобин, насыщенный кислородом.

Такой гемоглобин называется оксигемоглобином.

Достигнув клеток, оксигемоглобин отдает им кислород. Это происходит тоже очень легко, так как в клетке содержание кислорода очень низкое. Кислород из эритроцитов, где его очень много, перемещается в клетки, где его концентрация низкая.

Перенос углекислого газа

Итак, клетки сделали вдох: насытились с помощью гемоглобина кислородом. Но им нужно сделать еще и выдох: освободиться от не ненужного им углекислого газа.

И здесь на помощь им приходит тот же гемоглобин. В тканях углекислого газа накапливается много, поэтому он легко переходит из клетки в кровь. Часть углекислого газа остается в плазме крови и добирается до легких самостоятельно ("вплавь").

Вторая его часть поступает в эритроцит и соединяется с гемоглобином.

Такой гемоглобин называется карбоксигемоглобином.

Следуя с током крови, карбоксигемоглобин попадает в легкие. Во вдыхаемом воздухе концентрация углекислого газа намного меньше, чем в крови. Поэтому углекислый газ легко отсоединяется от гемоглобина и перемещается в легкие.

Гемоглобин же, освободившись от углекислого газа, быстро загружается кислородом, концентрация которого во вдыхаемом воздухе более высокая, чем в крови. И процесс дыхания повторяется.

Буферная функция гемоглобина

Говоря о строении и функции гемоглобина, нельзя не упомянуть о его буферной функции.

Потому что кроме функции дыхания, гемоглобин принимает участие в обеспечении постоянства внутренней среды организма. Он препятствует как чрезмерному окислению, так и чрезмерному ощелачиванию крови.

Все статьи о крови и кровообращении

Здесь можно задать вопрос