Peamine erinevus – hapnikurikas vs hapnikuvaba hemoglobiin
Hemoglobiin on valk, mida leidub punastes verelibledes, mis kannavad kopsudest hapnikku kehakudedesse ja organitesse ning süsinikdioksiidi kehakudedest ja elunditest kopsudesse. Hemoglobiinil on kaks olekut: hapnikuga rikastatud ja hapnikuvaba hemoglobiin. Peamine erinevus hapnikuga rikastatud ja hapnikuvaba hemoglobiini vahel on see, et hapnikuga rikastatud hemoglobiin on nelja hapnikumolekuliga seotud hemoglobiini olek, samas kui hapnikuvaba hemoglobiin on hemoglobiini hapnikuga seondumata olek. Hapnikuga hemoglobiin on erkpunase värvusega, hapnikuvaba hemoglobiin aga tumepunase värvusega.
Mis on hemoglobiin?
Hemoglobiin (Hb) on punastes verelibledes esinev kompleksne valgumolekul, mis annab punalibledele tüüpilise kuju (ümmargune kitsa keskpunktiga). Hb võtmerollid hõlmavad hapniku transportimist kopsudest kehakudedesse, selle vahetamist süsihappegaasiga ning süsinikdioksiidi viimist kehakudedest kopsu ja tagasivahetust hapnikuga. Hemoglobiini molekul sisaldab nelja polüpeptiidahelat (valgu subühikut) ja nelja heemi rühma, nagu on näidatud joonisel 01. Neli polüpeptiidahelat esindavad kahte alfa-globuliini ahelat ja kahte beeta-globuliini ahelat. Heem on hemoglobiini molekulis oluline porfüriini ühend, mille sees on keskne rauaaatom. Iga hemoglobiini molekuli polüpeptiidahel sisaldab heemi rühma ja raua aatomit. Rauaaatom on oluline hapniku ja süsinikdioksiidi transportimiseks veres ning see on peamine punaste vereliblede punase värvuse tekitaja. Hemoglobiini nimetatakse ka metataloproteiiniks, kuna see sisaldab rauaaatomeid.
Hapnikuga varustamine kudedes ja elundites on eluliselt tähtis ja hädavajalik. Rakud saavad energiat aeroobse hingamise (oksüdatiivne fosforüülimine) kaudu, kasutades elektroni aktseptorina hapnikku. Energia tootmine on vajalik rakkude optimaalseks ainevahetuseks ja funktsioonideks. Hapnikuvarustust soodustavad hemoglobiini valgud. Seetõttu nimetatakse hemoglobiini ka veres hapnikku kandvaks valguks.
Madal hemoglobiinisisaldus veres, mida nimetatakse aneemiaks. Aneemia võib põhjustada mitmeid haigusi. Madala hemoglobiinisisalduse põhjused veres on erinevad. Rauapuudus on peamine põhjus, samas kui liigne dieedipidamine, ebatervislikud eluviisid, mõned haigused ja vähkkasvajad on samuti selle põhjuseks.
Hemoglobiini molekulil on neli hapniku sidumissaiti, mis on seotud nelja Fe+2 aatomiga. Üks hemoglobiini molekul võib kanda maksimaalselt nelja hapnikumolekuli. Seega võib hemoglobiin olla hapnikuga küllastunud või küllastumata. Hapnikuküllastus on hapniku poolt hõivatud hemoglobiini hapnikuga seonduvate kohtade protsent. Teisisõnu, see mõõdab hapnikuga küllastunud hemoglobiini osa kogu hemoglobiinist. Neid kahte hemoglobiini olekut nimetatakse hapnikuga küllastunud ja hapnikuvaba hemoglobiiniks.
Joonis 1: Hemoglobiini struktuur
Mis on hapnikuga varustatud hemoglobiin?
Kui hemoglobiini molekulid on seotud ja küllastunud hapnikumolekulidega, nimetatakse hemoglobiini ja hapniku kombinatsiooni hapnikuga küllastunud hemoglobiiniks (oksühemoglobiiniks). Hapnikuga hemoglobiin moodustub füsioloogilise hingamise (ventilatsiooni) käigus, kui hapnikumolekulid seostuvad punaste vereliblede hemoglobiini heemrühmadega. Hapnikuga hemoglobiini tootmine toimub peamiselt kopsukapillaarides kopsualveoolide lähedal, kus toimub gaasivahetus (sisse- ja väljahingamine). Hapniku hemoglobiiniga seondumise afiinsust mõjutab suuresti pH. Kui pH on kõrge, on hapniku sidumisel hemoglobiiniga kõrge afiinsus, kuid see väheneb pH langedes. Tavaliselt on kopsudes kõrge pH ja lihastes madal. Seega on see pH tingimuste erinevus kasulik hapniku sidumiseks, transportimiseks ja vabastamiseks. Kuna kopsu lähedal on kõrge seondumisafiinsus, seondub hapnik hemoglobiiniga ja moodustab oksühemoglobiini. Kui oksühemoglobiin jõuab madala pH tõttu lihasesse, lahustub see ja vabastab rakkudesse hapnikku. Inimese vere normaalseks hapnikusisalduseks peetakse 95–100%. Hapnikku sisaldav veri on nähtav helepunase (karmiinpunase) värviga. Kui hemoglobiin on hapnikuga rikastatud kujul, nimetatakse seda ka hemoglobiini R-olekuks (lõdvestunud olek).
Joonis 2: hapnikuga varustatud hemoglobiin
Mis on hapnikuvaba hemoglobiin?
Deoksüdeeritud hemoglobiin on hemoglobiini vorm, mis ei ole hapnikuga seotud. Deoksüdeeritud hemoglobiinil puudub hapnik. Seetõttu nimetatakse seda seisundit hemoglobiini T-olekuks (pinges olek). Deoksüdeeritud hemoglobiini võib täheldada, kui hapnikuga küllastunud hemoglobiin vabastab hapnikku ja see vahetub süsinikdioksiidiga lihasrakkude plasmamembraani lähedal, kus on madal pH keskkond. Kui hemoglobiinil on madal afiinsus hapniku sidumise suhtes, edastab see hapnikku ja muundub hapnikuvabaks hemoglobiiniks.
Joonis 3: hapnikuga varustatud ja hapnikuvaba verevool läbi keha
Mis vahe on hapnikuga täidetud ja hapnikuvaba hemoglobiinil?
Hapnikurikas vs hapnikuvaba hemoglobiin |
|
| Hapnikuga hemoglobiin on hemoglobiini ja hapniku kombinatsioon. | Hapnikuga seondumata hemoglobiini vormi nimetatakse deoksüdeeritud hemoglobiiniks. |
| Hapniku molekuli olek | |
| Hapniku molekulid on seotud hemoglobiini molekuliga. | Hapniku molekulid ei ole hemoglobiini molekuliga seotud. |
| Värv | |
| Hapnikuga hemoglobiin on helepunast värvi. | Deoksüdeeritud hemoglobiin on tumepunast värvi. |
| Hemoglobiini seisund | |
| Seda nimetatakse hemoglobiini R-olekuks. | Seda tuntakse hemoglobiini T (pingestatud) seisundina. |
| Moodustamine | |
| Hapnikuga hemoglobiin moodustub, kui hapnikumolekulid seostuvad füsioloogilise hingamise käigus punaste vereliblede hemoglobiini heemrühmadega. | Hapnikuvaba hemoglobiin moodustub, kui hapnikuga rikastatud hemoglobiinist vabaneb hapnik ja see vahetub lihasrakkude plasmamembraani lähedal süsinikdioksiidiga. |
Kokkuvõte – hapnikuga rikastatud ja hapnikuvaba hemoglobiin
Hemoglobiin on punastes verelibledes leiduv elutähtis valk, mis on võimeline kandma kopsudest hapnikku kehakudedesse ja tooma kehakudedest kopsudesse süsinikdioksiidi. Hapniku sidumise tõttu on hemoglobiinil kaks olekut. Need on hapnikuga rikastatud hemoglobiin ja hapnikuvaba hemoglobiin. Hapnikuga rikastatud hemoglobiin moodustub hapniku molekulide kinnitumisel Fe aatomitele. Deoksüdeeritud hemoglobiin moodustub hapniku molekulide vabanemisel hemoglobiini molekulist. See on peamine erinevus hapnikuga rikastatud ja hapnikuvaba hemoglobiini vahel. Hapniku sidumist ja vabanemist mõjutavad peamiselt pH ja hapniku osarõhk.
