Respiratorisk Pigment og Blodceller: Forståelse af Erytrocyter

Introduktion

Blod er en blanding af celler, der flyder i en væske kendt som plasma. Plasma, som er 90-procent vand, transporterer ikke kun blodceller, men mange essentielle molekyler, som kroppen har brug for, såsom hormoner, immunoglobuliner (antistoffer), enzymer, koagulationsfaktorer, vitaminer, kolesterol, næringstoffer (som glucose), elektrolytter (som natrium, kalium og calcium) og affaldsstoffer. Cellerne i blod er af tre typer: røde blodceller, kaldet erythrocyter, udgør 40 til 45 procent af blodet, hvide blodceller, kaldet leukocyter, og trombocyter, kaldet trombocyter. I essens bærer røde blodceller ilt fra lungerne til vævnerne i hele kroppen, hvide blodceller hjælper med at bekæmpe infektioner, og trombocyter hjælper med koagulation.

Respiratorisk Pigment

Ilt-molekyler bæres fra lungerne til kroppens vævner af et proteinmolekyl i de røde blodceller, kaldet hemoglobin. Hemoglobin indeholder jernatomer, og det er jernkomponenten i hemoglobin, der giver blod dets røde farve. Som sådan er kendt hemoglobin som det respiratoriske pigment.

Hemoglobin Struktur

Et hemoglobin-molekyl er et tetramerisk heme-protein, betyder, at det består af fire polypeptide (aminosyre) kæder, foldet til fire globulære proteinstrukturer, individuelt kendt som monomerisk heme-protein. Hvert monomerisk heme-protein indeholder en heme-prostetisk gruppe, en essentiel komponent, hvoraf det enkelte jernatom i dens centrum, i dets oxiderede Fe2+ tilstand, er ansvarlig for at tiltrække og binde ilt-molekyler i det iltrige miljø i lungerne. Hvert jernatom kan binde ét ilt-molekyl, og da hvert helt hemoglobin-molekyl indeholder fire jernatomer, tillader dette hvert hemoglobin-molekyl at bære fire ilt-molekyler. Hvert rødt blodlegeme indeholder ca. 250 millioner hemoglobin-molekyler, så respiratoriske pigmenter øger dramatisk blodets iltbærende kapacitet.

Hemoglobin Funktion

Hemoglobins evne til at tiltrække ilt i lungerne og derefter afstige det i vævnerne skyldes forskellene i pH mellem det iltrige miljø i lungerne og det iltfattige miljø i vævnerne. pH i vævnerne er lavere (mere surt) end pH i lungerne, og dette sure miljø sænker hemoglobin's affinitet for ilt og øger dets affinitet for hydrogenioner (H+ ioner). Hydrogenioner er rigelige i vævnerne på grund af reaktionen mellem karbondioxid (CO2), der produceres i vævnerne, og vand for at danne bikarbonat, en reaktion, der sker, når karbondioxid diffunderer ind i de røde blodceller og reagerer med vand.

Som sådan frigøres alle fire ilt-molekyler fra hemoglobin til vævnerne og erstattes med hydrogenioner i hemoglobin-molekylet. Når hemoglobin vender til lungerne, kan det afsvare sine hydrogenioner, fordi det højere pH i lungerne gør H+ ionerne mere tiltrukket af miljøet end af hemet, så hydrogen forlader og erstattes med ilt, og cyklussen starter forfra.

Dette system har den tilføjede fordel, at det tillader transport af karbondioxid til lungerne for fjernelse fra kroppen. CO2 er uopløseligt i vand, men bikarbonat-ionet er vandopløseligt og rejser derfor i blodet til lungerne, hvor det derefter reagerer med de frigivne H+ ioner for at vende tilbage til CO2-gas, som kan udådes med næste ånde.

Kulmonoxid

Kulmonoxid har en meget højere affinitet for hemoglobin end ilt. Ved kulmonoxid-forgiftning betyder denne præfererede binding, at ilt ikke kan transporteres og frigøres til kroppens vævner, hvilket resulterer i kvælse og død.