Уравнение Хилла
Хотя это уравнение выведено для случая полной кооперативности, графиком Хилла пользуются и для анализа процессов, кооперативность которых не является полной. В этом случае кооперативность характеризуется коэффициентом Хилла h, который равен максимальному тангенсу наклона.
График Хилла для насыщенного гемоглобином кислорода:
Связывание кислорода с гемоглобином, имеющим 4 центра связи, характеризуется параметром Хилла h=2,9. Уравнение хорошо описывает связывание от 10 до 80% насыщения углеродом (прямолинейный участок на последнем графике). По коэффициенту Хилла судят о степени кооперативности процесса. Еслиh=1, то кооперативность отсутствует (как у миоглобина), еслиh< 1, то говорят об отрицательной кооперативности, т.е. происходит уменьшение степени сродства по мере заполнения центра. Кооперативное связывание лигандов является лишь одним из примеров кооперативных процессов в биофизике. К их числу относятся такие процессы как плавление ДНК, обратимая денатурация белков, фазовые переходы в мембране клеток и многие другие.
Отметим физические процессы, приводящие к высокой степени кооперативности связывания кислорода с гемоглобином. Свободный и связанный гемоглобин отличается характером заселённости электронных орбиталей комплекса Гем (комплекс Гем является кофактором, в центре которого 2-хвалентное железо).
Уменьшение спина приводит к уменьшению ионного радиуса, и его структура становится более компактной. В результате происходит более плотная упаковка макромолекулы Нb(O2)4, в процессе которой затрачивается длинный фрагмент макромолекулы оксигенированного гемоглобина. Механизм оксигенации гемоглобина является примером электронно-конформационных взаимодействий (ЭКВ), характерных для большинства биополимеров. Суть концепции ЭКВ состоит в том, что в макромолекулах осуществляется сопряжение электронных процессов с конформационными (структурная перестройка).
3.7.Гемолиз
Гемолиз - процесс разрушения мембраны эритроцита при этом гемоглобин выходит в плазму крови. В результате концентрация гемоглобина в крови растёт. В результате, по концентрации в плазме крови гемоглобина можно определить степень разрушения эритроцитов. Так определяют степень гемолиза.
Среднее время жизни эритроцита 8-120 суток. У здорового человека в одном миллилитре ~ 4-5 миллионов эритроцитов.
Типы гемолиза: осмотический; сдвиговый; поверхностный; механический
Краткая аннотация к перечисленным типам гемолиза.
Осмотический гемозиз происходит если перепад осмотических давлений внутри и снаружи эритроцита превышает предел прочности мембраны на разрыв (локальная интоксикация, перенос в дисстиллят).
Эритроцит в сдвиговом потоке испытывает вращающий и изгибающий моменты. Если механические напряжения превышают предел прочности, то происходит разрыв. (В районе клапанов скорость сдвига крови наибольшая).
Искусственные материалы на своей поверхности адгезируют эритроциты. В пристеночных областях наибольшая скорость сдвига крови, и прилипший к стенке эритроцит деформируется и может быть разрушен.
Механический гемолиз связан с механическим воздействием, как правило, со стороны инородных материалов и конструкций (искусственные клапаны, искусственные желудочки сердца в аппаратах ИС и ВК и т.д.). Он характерен для экстракорпоральных систем и определяется прямым механическим воздействием на мембрану эритроцита. Степень гемолиза определяется не только величиной механического воздействия, но и его длительностью.