Hemoglobin: Co je to, funkce a role v přenosu kyslíku
Hemoglobin: co to je, jak funguje a proč dává barvu červeným krvinkám. Srozumilé vysvětlení role v přenosu kyslíku, CO2 a vlivu na zdraví.
Hemoglobin (někdy psaný i jako hemoglobin) je bílkovina v červených krvinkách, která obsahuje železo a jejím hlavním úkolem je přenos kyslíku v těle. Hemoglobin se nachází v červených krvinkách všech obratlovců kromě bílokrevných ryb a vyskytuje se i u některých bezobratlých. Někteří další bezobratlí používají jiné dýchací pigmenty, např. hemocyanin.
Stavba hemoglobinu
Hemoglobin je tetramer složený ze čtyř polypeptidových řetězců (globinů), z nichž každý obsahuje neproteinovou složku zvanou heme. V centru hemu je atom Fe2+, který váže molekulu kyslíku. U dospělého člověka jsou nejběžnější formy hemoglobinu složeny ze dvou alfa- a dvou beta-řetězců (hemoglobin A).
Funkce a mechanismus vazby kyslíku
- Přenos kyslíku: Hemoglobin odebírá kyslík v plicích, kde je parciální tlak kyslíku vysoký, a uvolňuje ho v tkáních, kde je tlak nižší.
- Kooperativita: Vazba kyslíku je kooperativní — navázání molekuly kyslíku na jeden podjednotku usnadní navázání dalších molekul. To umožňuje efektivní nabrání kyslíku v plicích a jeho uvolnění v tkáních.
- Bohrův efekt: Nízké pH (vyšší koncentrace H+) a zvýšené množství oxidu uhličitého posunují křivku vazby kyslíku doprava, což podporuje uvolnění kyslíku v metabolicky aktivních tkáních.
- Regulace afinity: Molekula 2,3‑BPG (2,3‑bisfosfoglycerát) snižuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku a usnadňuje uvolňování kyslíku v tkáních.
Transport dalších plynů a látek
Hemoglobin přenáší asi 20–25 % tělesného oxidu uhličitého, a to většinou ve formě karbaminohemoglobinu (CO2 vázaný na aminokoncoviny globinových řetězců). Dále má hemoglobin zásadní roli v pufrování krve, protože váže a uvolňuje H+ ionty, čímž pomáhá udržovat acidobazickou rovnováhu.
Oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin a patologické formy
Hemoglobin s navázaným kyslíkem se nazývá oxyhemoglobin, bez kyslíku deoxyhemoglobin. Existují i abnormální formy hemoglobinu:
- Karboxyhemoglobin – hemoglobin navázaný na oxid uhelnatý (CO), který blokuje přenos kyslíku.
- Methemoglobin – obsahuje Fe3+ místo Fe2+ a nemůže vázat kyslík; nadměrné množství vede k poruše dodávky kyslíku.
- Genetické varianty – např. srpkovitá anémie (sickle cell), talasémie a další mutace ovlivňující strukturu nebo množství hemoglobinu.
Barva krve
Barva červených krvinek je způsobena hemoglobinem — okysličený hemoglobin je jasně červený (a tím je barva arteriální krve), zatímco deoxyhemoglobin má tmavší červenou až mahagonovou barvu (barva venózní krve).
Výskyt u organismů
Hemoglobin je běžný u obratlovců a některých bezobratlých; jiní živočichové používají alternativní dýchací pigmenty, například hemocyanin.
Klinický význam a měření
Měření koncentrace hemoglobinu je součástí základního rozboru krve (CBC) a slouží k diagnostice stavů jako jsou:
- Anémie – snížená hladina hemoglobinu, která vede k únavě, dušnosti a snížené dodávce kyslíku do tkání.
- Polycytemie – nadměrný počet červených krvinek a zvýšená hladina hemoglobinu, což zvyšuje viskozitu krve.
- Intoxikace – například uhlíkemyl (CO) nebo látkami způsobujícími methemoglobinemii.
Normální hodnoty hemoglobinu se liší podle pohlaví a věku; orientačně u dospělých mužů přibližně 130–170 g/l a u žen 120–155 g/l (hodnoty se mohou lišit podle laboratoře).
Syntéza a regulace
Hemoglobin se tvoří v červených krvinkách během erytropoézy v kostní dřeni. Produkci podporuje hormon erytropoetin (EPO), který se zvyšuje při hypoxii (sníženém obsahu kyslíku v krvi) a stimuluje tvorbu více červených krvinek.
Zajímavosti
- Každá červená krvinka obsahuje miliony molekul hemoglobinu, což umožňuje efektivní transport kyslíku.
- Hemoglobinová křivka vazby kyslíku (sigmoidní průběh) je klíčová pro přizpůsobení se různým fyziologickým podmínkám (např. při cvičení nebo ve vysoké nadmořské výšce).
Hemoglobin je tedy centrálním prvkem dýchací fyziologie obratlovců i důležitým ukazatelem klinického stavu člověka. Jeho chemické vlastnosti, regulace a možné poruchy mají přímý dopad na schopnost organismu zásobovat tkáně kyslíkem.
Struktura lidského hemoglobinu. Podjednotky α a β jsou červeně a modře. Zeleně hemové skupiny obsahující železo.
Struktura
Nejběžnější typ hemoglobinu u savců obsahuje čtyři takové podjednotky. Každá podjednotka hemoglobinu je globulární bílkovina (globin) s hemovou skupinou uvnitř. Každá hemová skupina má jeden atom železa. Ten na sebe váže jednu molekulu kyslíku. Kompletní molekula hemoglobinu má tedy čtyři globinové řetězce, čtyři molekuly hemu a čtyři atomy železa. Když je hemoglobin v plicích, zachycuje kyslík do svých hemů a přenáší ho do zbytku těla.
Na jeho struktuře se pracovalo několik let. Max Perutz a John Kendrew nejprve zjistili strukturu myoglobinu. Tento svalový globin je menší a má pouze jednu hemovou skupinu.
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to hemoglobin?
Odpověď: Hemoglobin je bílkovina v červených krvinkách, která obsahuje železo a slouží k přenosu kyslíku po lidském těle.
Otázka: Kde se hemoglobin nachází?
Odpověď: Hemoglobin se nachází v červených krvinkách všech obratlovců kromě bílokrevných ryb. Vyskytuje se také u některých bezobratlých živočichů.
Otázka: Co používají někteří bezobratlí místo hemoglobinu?
Odpověď: Někteří bezobratlí používají jiné chemické látky, například hemocyanin.
Otázka: Jaké další plyny přenáší hemoglobin?
Odpověď: Hemoglobin se kromě kyslíku podílí i na přenosu dalších plynů. Přenáší část tělesného oxidu uhličitého (asi 20-25 % z celkového množství).
Otázka: Co dává červeným krvinkám jejich barvu?
Odpověď: Červené krvinky mají svou barvu díky hemoglobinu, který je červený.
Otázka: Kolik molekul hemoglobinu je v každé červené krvince?
Odpověď: V každé červené krvince jsou miliony molekul hemoglobinu.
Otázka: Kolik červených krvinek je v lidském těle?
Odpověď: V lidském těle jsou miliony červených krvinek.
Vyhledávání