ранспорт газів
Кровообіг у тварин виконує одну з найважливіших функцій — перенесення кисню від легенів до тканин, а вуглекислого газу — від тканин до легенів.
Ці гази можуть транспортуватися у плазмі крові як у розчиненому вигляді, так і за допомогою спеціальних переносників. Сполуки, що зв’язують і транспортують кисень і вуглекислий газ, називають дихальними пігментами. Такими дихальними пігментами є гемоглобін і гемоціанін. Вони перебувають у розчиненому стані (у гемолімфі безхребетних) або містяться в кров’яних клітинах — еритроцитах (у крові хребетних).
Дихальні пігменти є металопротеїнами — комплексами білків з атомами металічних елементів. Атоми металічних елементів відіграють ключову роль у приєднанні й транспортуванні кисню.
Кисень головним чином зв’язується і транспортується дихальними пігментами (у людини — гемоглобіном). Концентрація О2 в плазмі крові дуже незначна, тому що цей газ погано розчиняється у воді.
Основна частина вуглекислого газу, навпаки, транспортується плазмою крові. Приблизно 90 % CO2, утвореного в тканинах, перетворюється на гідрогенкарбонат HCO3, який легко розчиняється і транспортується у складі плазми крові. У легенях з гідроген-карбонату знову утворюється CO2, який виводиться назовні під час дихання. Деяка кількість вуглекислого газу (5 %) транспортується у розчиненому стані. Лише близько 5 % CO2 зв’язується з гемоглобіном.
Гемоглобін
Гемоглобін — ферумовмісний білок кровоносної системи тварин, який оборотно зв’язується з киснем і забезпечує його перенесення від органів дихання до тканин. Крім того, гемоглобін бере участь у транспортуванні вуглекислого газу у зворотному напрямку.
У хребетних тварин гемоглобін міститься у червоних клітинах крові — еритроцитах. У більшості безхребетних він розчинений у плазмі крові.
За будовою гемоглобін є складним білком, що містить білкову частину — глобін — і ферумовмісну частину — гем (мал. 30.1).
Білкова частина гемоглобіну складається з чотирьох поліпептидних ланцюгів: a1, а2, b1 і b2. Кожний ланцюг поєднаний з одним гемом, тобто з однією молекулою гемоглобіну зв’язуються максимально чотири молекули O2.
Форми гемоглобіну
У капілярах легенів кисень приєднується до гемоглобіну, утворюючи оксигемоглобін. Оксигемоглобін надає артеріальній крові червоного забарвлення. Потоком крові еритроцити, що містять оксигемоглобін, доставляються до органів; тут кисень вивільняється і переходить у тканини. Віддавши кисень, гемоглобін зв’язує невелику кількість вуглекислого газу, переносячи його в легені. Сполуку вуглекислого газу з гемоглобіном називають карбгемоглобіном; він надає венозній крові темного відтінку.
Конкурувати з киснем за зв’язок з гемоглобіном може чадний газ CO. При цьому утворюється карбоксигемоглобін. Зв’язок CO з гемоглобіном у 240 разів міцніший, ніж з киснем, тому під час отруєння чадним газом передача кисню тканинам блокується.
Міоглобін
Міоглобін — ферумовмісний білок, що зв’язує кисень, який надходить до серцевих і скелетних м’язів у хребетних тварин і людини. Міоглобін є глобулярним білком, який складається з одного поліпептидного ланцюга, що несе гем з атомом Феруму (мал. 30.2).
Міоглобін зв’язує і зберігає кисень, створюючи в м’язах його резерв. Цей резерв витрачається у разі кисневого голодування, наприклад, під час інтенсивної роботи м’язів. Міоглобін надає м’язовим волокнам червоного кольору.
Гемоціанін
Гемоціанін — купрумовмісний білок, що зв’язує і переносить кисень у молюсків (головоногих, черевоногих) та членистоногих (мечохвостів, павукоподібних, ракоподібних). Під час зв’язування кисню безкольоровий гемоціанін забарвлюється у блакитний колір.
На відміну від гемоглобіну, молекули гемоціаніну розчинені в гемолімфі. Завдяки цьому мономери гемоціаніну можуть об’єднуватися в дуже великі комплекси (мал. 30.3). Ці комплекси дозволяють краще переносити O2, особливо в умовах з малим умістом кисню.
Мал. 30.1. Молекула гемоглобіну людини
Мал. 30.2. Молекула міоглобіну людини
Мал. 30.3. Приклади структури молекул гемоціаніну
Немає коментарів:
Дописати коментар