Типы гемоглобинов
HbA- гемоглобин взрослого человека
Hb CO-карбоксигемоглобин (гемоглобин легко соединяется с СО и более прочно с ним связывается чем с О2. Из-за высокого сродства к СО гемоглобин теряет способность связывать О2 и наступает смерть от недостаточного снабжения тканей кислородом. Однако повышение парциального давления О2 во вдыхаемом воздухе приводит к частичному вытеснению СО из гемоглобина.
При отравлении оксидами азота, парами нитробензола часть гемоглобина переходит в метгемоглобин. Мет Hb-метгемоглобин содержит Fe3+, и теряет способность связывать O2, у него отсутствуют аллостерические эффекты. При этом смерть наступает от недостатка кислорода. Если вовремя повысить парциально давление кислорода (вдыхание чистого кислорода), то больного можно вывести из опасного состояния. У метгемоглобина отсутствует эффект Бора отсутствует.
HbF- фетальный гемоглобин, имеет более высокое сродство к О2. Фетальный гемоглобин (гемоглобин новорожденных) состоит из двух α и двух γ цепей.
Смена типов гемоглобина в онтогенезе:
Кровь новорожденного ребенка содержит до 80% из фетального гемоглобина (HbF), но к концу первого года жизни она почти целиком заменяется на гемоглобин взрослого человека (HbA). Однако, в крови взрослого человека может содержаться до 1,5% фетального гемоглобина от общего количества гемоглобина.
Также у человека может встречаться несколько сотен мутантных гемоглобинов, например HbS-гемоглобин при серповидно-клеточной анемии (имеет форму серпа).
Кооперативное связывание Г с О2.
В Г. присоединение О2 к первому гему облегчает присоединение О2 к 3-м другим гемам той же молекулы (в лёгких при высоком pO2) и обратный процесс: отщепление О2 от 1-го гема, облегчает отщепление О2 от остальных (в тканевых капиллярах при низком рО2 )
Механизм кооперативного эффекта
Рассмотрим 2 формы Г:
Оксигенированную и дезоксигенированную.
-
Дезоксигемоглобин
Оксигемоглобин
Структура: жёстская, напряжённая за счёт 8 солевых (ионных связей)
Обозначается как Т форма (tense-напряжение)
Положение Fe: атом Fe2выступает из плоскости гема на 0,6 0А. в сторону проксим гис F8. 6-я коорд связь свободна. Сродство к О2 низкое, т. к. центр связывания КО2 – малодоступен.
Структура: мягкая, т.к. происходит разрыв ионных связей.
Обозначается: R-форма (Relaxed-рассабленный).
Положение Fe: при окончании в 6 пол атом Fe2+ перемещается в плоскость
гема, за ним прокс гис F8 и вся полипептидная цепь (F-спираль).
Сродство к О2 –высокое.
Изменения передаётся на межсубъединичные связи, происходит разрыв солевых связей. Центр связывания О2 –открывается.
Таким образом, присоединение мол О2 к первому гему вызывает конформационные изменения во всей молекуле, и облегчает присоединение последующих молекул О2 , т. к. затраты энергии на разрыв связи уменьшаются. При переходе Т-формы в R-форму сродство к О2 –увеличивается в 300 раз!
Структура полностью оксигенированного Г не содержит ни одной пары солевых мостиков. Она подвижна и очень легко присоединяет и отдаёт О2.
Графически
выразим характер кривой насыщения Г
О2
Кривая насыщения для Нв носит S- образный характер, т. к. Г обладает аллостерическими эффектами.
Миоглобин не обладает аллостерическими эффектами, и поэтому кривая носит характер гиперболы.