В состав гемоглобина входит атом
Связывание гемоглобина с кислородом. Обмен железаНаиболее важным свойством гемоглобиновой молекулы является ее способность свободно и обратимо связываться с кислородом. Эта способность детально изложена в отдельной статье на сайте в связи с дыханием (просим вас пользоваться формой поиска выше), поскольку главной функцией гемоглобина в организме является соединение его с кислородом в легких и затем освобождение этого кислорода в тканевых капиллярах, где парциальное давление кислорода гораздо ниже, чем в легких. Кислород не соединяется с двумя положительными связями железа гемоглобиновой молекулы. Вместо этого он связывается с так называемыми координационными связями атома железа. Это чрезвычайно свободная связь, поэтому соединение легко обратимо. Более того, кислород не переходит в ионную форму и переносится в виде молекулярного кислорода (составленного из двух атомов кислорода) к тканям, где легко освобождается в тканевые жидкости в форме молекулярного кислорода, а не иона кислорода. Обмен железа (метаболизм железа)Поскольку железо необходимо для формирования не только гемоглобина, но и других жизненно важных элементов организма (например, миоглобина, цитохромов, цитохромоксидазы, пероксидазы, катализы), важно понять способы утилизации железа в организме. Общее количество железа в теле человека в среднем составляет 4-5 г, причем около 65% этого количества входит в состав гемоглобина. Примерно 4% железа входит в состав миоглобина, 1% находится в составе различных гем-соединений, способствующих внутриклеточному окислению, 0,1% связан с белком трансферрином в плазме крови и 15-30% накапливаются для последующего использования в основном в ретикулоэндотелиальной системе и клетках паренхимы печени главным образом в форме ферритина.
а) Транспорт и накопление железа. Транспорт, накопление и метаболизм железа в организме схематически представлены на рисунке выше. После всасывания из тонкого кишечника железо немедленно связывается в плазме крови с бета-глобулином (апотрансферрином), формируя трансферрин, который затем транспортируется в плазме. Железо в трансферрине связано свободно и, следовательно, может высвобождаться в любую тканевую клетку в любой точке тела. Избыток железа в крови откладывается в основном в гепатоцитах и в меньшей степени — в ретикулоэндотелиальных клетках костного мозга. В цитоплазме клеток железо связывается главным образом с белком апоферритином, формируя ферритин. Молекулярная масса апоферритина — около 460000, и с этой большой молекулой может соединяться в кластеры радикалов железа разное количество железа; следовательно, ферритин может содержать как большое, так и небольшое количество железа. Железо, которое накапливается в виде ферритина, называют резервным железом. Меньшая часть этого резерва хранится в совершенно нерастворимой форме, называемой гемосидерином. Он в основном формируется, когда общее количество железа в теле больше, чем может связать апоферритин. Гемосидерин собирается в клетках в виде больших кластеров, которые видны под микроскопом, как большие частицы. Наоборот, частицы ферритина так малы и рассеяны, что их можно обычно увидеть в цитоплазме клеток только с помощью электронного микроскопа. Когда уровень железа в плазме падает до низких значений, некоторое его количество из запаса в форме ферритина легко выделяется в плазму и транспортируется в виде трансферрина к нуждающимся в железе областям. Уникальной особенностью молекулы трансферрина является то, что она прочно связывается с рецепторами клеточной мембраны эритробластов в костном мозге. Затем вместе со связанным железом молекула поглощается эритробластом путем эндоцитоза. Внутри клетки трансферрин освобождает железо прямо в митохондрии, где синтезируется гем. При отсутствии адекватного количества трансферрина в крови людей недостаточность транспорта железа к эритробластам может вызвать тяжелую гипохромную анемию, которая характеризуется наличием красных клеток крови, содержащих гораздо меньше гемоглобина, чем в норме. Когда эритроциты завершают свой жизненный путь и разрушаются, гемоглобин, выделившийся из клеток, поглощается моноцитарно-макрофагальными клетками. Железо при этом освобождается и накапливается преимущественно в виде ферритина, чтобы использовать ся, когда необходимо, для формирования нового гемоглобина. б) Ежедневная потеря железа. Мужчина выделяет примерно 0,6 мг железа ежедневно, главным образом с фекалиями. Дополнительное количество железа теряется при кровотечении. У женщин дополнительная менструальная потеря крови дает долговременную потерю железа в среднем примерно до 1,3 мг/сут. – Также рекомендуем “Всасывание железа в кишечнике. Длительность жизни эритроцитов” Оглавление темы “Эритропоэз. Белые клетки крови”: |
Строение гемоглобина влияет на его способность присоединять кислород, он содержит красный пигмент гем с железом и белок глобин. Они соединяются в субъединицы, а потом четыре из них скрепляются в один комплекс. Каждый гем с глобином могут переносить кислород и забирать из тканей углекислый газ.
Биологическая роль гемоглобина состоит в обеспечении тканевого дыхания, он также регулирует кислотность крови, связывает токсины. Нормальными формами считается оксигемоглобин (соединение с кислородом), дезоксигемоглобин (углекислота вместо кислорода). В норме в крови есть и немного окисленной формы (метгемоглобин), но при повышении ее уровня нарушается способность гемоглобина обеспечивать ткани кислородом.
Строение гемоглобина и его структура
Гемоглобин имеет в структуре две части – белок глобин и небелковый гем, строение молекулы позволяет ему присоединять и отдавать кислород, воду и углекислый газ. Гем относится к пигментам, то есть красящим веществам. Он придает крови алый цвет. Внутри гема есть железо. Гемоглобин содержит 4 гема, каждый со всех сторон обвит цепочкой аминокислот белка глобина. Эти 4 субъединицы позволяют связывать 4 молекулы кислорода из воздуха в легких.
Эритроциты, состоящие на 95% из гемоглобина, захватывают кислородные молекулы и переносят его к клеткам организма. Гемоглобин отдает кислород, а взамен забирает воду и углекислый газ, которые выделяются также через легкие. Соединение гемоглобина с кислородом называется оксигемоглобин, а с углекислотой – дезоксигемоглобин. Все они в норме есть в эритроцитах.
Если гемоглобин соединяется с угарным газом, то блокируются все 4 части молекулы, в результате она теряет способность соединяться с кислородом. Если есть отравление азотом или цианидами, то железо становится из двухвалентного (нормального) трехвалентным. Это тоже нарушает перенос кислородных молекул, образуется метгемоглобин. Подобная реакция бывает и при отравлении некоторыми медикаментами, наследственных болезнях.
Виды
Все виды гемоглобина делятся на нормальные (физиологические) и с нарушенной структурой (патологические). Для их обозначения используют латинские буквы и сокращение Hb (haemoglobinum).
Нормальные формы
В норме можно найти в крови:
- зрелый гемоглобин HbA, его у взрослого 95-98%, а у новорожденного 80%;
- фетальный гемоглобин HbF (фетус означает плод) образуется со 2 месяца беременности у плода, циркулирует до рождения, разрушается в первую неделю жизни, отличается большей способностью захватывать кислород;
- эмбриональный HbE образуется у плода до 2 месяца внутриутробного развития.
В зависимости от того, что присоединил гемоглобин, выделены формы:
- HbО2 – соединение с кислородом (оксигемоглобин);
- HbСО2 – гемоглобин с углекислым газом, он называется дезоксигемоглобин;
- HbMet – метгемоглобин с окисленным железом, его количество в норме допускается до 3%.
Патологические
Патологических гемоглобинов известно более 300 форм. Наиболее часто находят:
- HbS – гемоглобин при серповидно-клеточной анемии;
- HbCO – карбоксигемоглобин, образующийся при отравлении угарным газом;
- HbA1С – гликозилированный гемоглобин, его уровень возрастает при сахарном диабете.
Железо входит в состав гемоглобина крови?
Ионы металла железа входят в состав гемоглобина и находятся в центре каждой из 4 субъединиц. У них есть 4 связи постоянные и две свободные валентности, одна из них соединена с белком, а ко второй может прикрепиться кислород или вода, азот, углекислота.
Небелковая часть гемоглобина
Гем – это небелковая часть гемоглобина, составляющая 4% от его массы. По химическим свойствам он является пигментом красного цвета. Молекула гемоглобина содержит ионы железа двухвалентного, при окислении оно переходит в трехвалентное, а гем – в гематин, гемоглобин – в метгемоглобин. Перенос кислорода при этом нарушается.
Провоцируют потерю способности к транспортировке молекул свободные радикалы. Они образуются при обменных нарушениях, сахарном диабете, применении некоторых медикаментов (Парацетамол, сульфаниламиды), попадании нитратов из воды и продуктов. Препятствуют окислению гема витамины С, А, Е и микроэлемент селен. Они относятся к системе антиоксидантной защиты организма. Больше всего их содержится в таких продуктах:
- болгарском перце, черной смородине, цитрусовых, зеленом горошке (витамин С);
- говяжьей печени, молоке, твороге, моркови, шпинате (витамин А и провитамин каротин);
- растительном масле, зародышах пшеницы, орехах (витамин Е);
- яйцах, кукурузе, чечевице, миндале, бразильских орехах (селен).
Биологическая роль гемоглобина
Основная биологическая роль гемоглобина – это обеспечение тканевого дыхания, переноса кислорода для образования энергии и удаления углекислого газа. При этом первая его функция основная для организма, так как без гемоглобина кислородное обеспечение невозможно. Для выведения углекислоты есть и другие пути – 80% ее просто растворяется в крови и только 20% переносит гемоглобин.
Нарушение этих процессов происходит при снижении абсолютного числа гемоглобина или потери его активности. Чтобы проверить достаточность питания клеток кислородом, назначается общий анализ крови, а последствия нехватки показывает биохимия:
- напряжение кислорода;
- кислородная емкость;
- артерио-венозная разница по кислороду;
- насыщение гемоглобина кислородом.
Какое число гемов в составе молекулы гемоглобина
Каждая молекула гемоглобина содержит 4 единицы гема. Они образуются из аминокислоты глицина и органической янтарной кислоты. Первый компонент (глицин) содержатся в мясных и рыбных продуктах (говядина, курица, тунец, окунь, щука, скумбрия). Источником янтарной кислоты может стать:
- кефир, простокваша, йогурт, творог;
- крыжовник, вишня, яблоки;
- семена и масло подсолнечника;
- ржаной хлеб.
Физиологическая роль гемоглобина
Физиологическая роль гемоглобина не ограничивается только процессом тканевого дыхания, он также:
- поддерживает равновесие между кислотами и щелочами;
- выводит из клеток кислоту, предупреждая их закисление, снижающее иммунную реакцию;
- тормозит защелачивание крови в легких;
- связывает токсические соединения (нитраты, углекислый газ, сероводород, цианиды), но при их высокой концентрации возникает кислородное голодание или даже смерть.
Гемоглобин: клиническое значение
При снижении нормальных форм гемоглобина в крови ставят диагноз анемии, клиническое значение имеют показатели ниже 100 г/л при норме 120-140 г/л для женщин и 135-160 г/л для мужчин. Для детей результат рассматривают в зависимости от возраста – нижняя граница может быть от 90 единиц для грудничков и 105-115 для ребенка в 7-12 лет.
Симптоматика сниженного гемоглобина в крови включает признаки дефицита кислорода: общая и мышечная слабость, одышка, частый пульс, быстрая утомляемость, головная боль, головокружение, обморочные состояния. Анализ крови на эритроциты и гемоглобин покажет их нехватку, но не дает возможности определить причину. Поэтому требуется обследование: тесты на ферритин, трансферрин, железо и способность к его связыванию.
Реже обнаруживают гемоглобин выше нормы, это состояние называется полиглобулией и бывает при опухолевом процессе, длительной дыхательной и сердечной недостаточности. Для высоких показателей типично покраснение кожи, синева в носогубном треугольнике, головные боли, снижение зрения, тяжесть в правом подреберье.
Миоглобин и гемоглобин – отличия
Миоглобин и гемоглобин похожи, но первый находится в мышечной ткани, в отличие от гемоглобина, циркулирующего в крови. Он способен присоединять и временно удерживать кислород, перемещать его внутри клеток. При недостаточном поступлении кислорода миоглобин временно устраняет его дефицит.
Молекула гемоглобина имеет сложную структуру, состоит из нескольких белковых цепей, а миоглобин имеет только одну цепочку. В норме миоглобина в крови нет, он появляется только при разрушении мышечной ткани. Этим признаком пользуются при постановке диагноза инфаркта миокарда, так как в сердечной мышце содержится особый вид этого белкового комплекса.
Частые вопросы по структуре гемоглобина
Какая валентность железа в гемоглобине? В норме железо двухвалентное, при окислении переходит в трехвалентное, что ухудшает перенос кислорода.
В чем особенность химического строения гемоглобина? Гемоглобин имеет четвертичную структуру, то есть белковые цепи и пигмент вначале соединены в комплексы (первичная структура), а потом эти четыре субъединицы скрепляются между собой.
Что такое нативный гемоглобин и какую он имеет структуру? Нативный гемоглобин – это нормальный, не поврежденный, в его структуре есть гем и глобин, соединенные в 4 комплекса.
Сколько атомов железа в молекуле гемоглобина? В составе гемоглобина 4 гема с железом, поэтому в одной молекуле содержится 4 атома этого микроэлемента.
Строение гемоглобина позволяет ему присоединить кислород, переносить его к клеткам, забирать углекислый газ. При снижении возникает анемия с симптомами кислородного голодания.
Какой микроэлемент входит в состав гемоглобина и эритроцитов? Кровь является самой важной субстанцией организма человека. Она обеспечивает питание, а кроме того, межклеточный обмен.
Гемоглобин представляет собой вещество белковой природы, которое входит в состав кровяных телец, которые отвечают за так называемую транспортировку кислорода между клетками различных органов человека и легкими. В том случае, если гемоглобин в крови человека понижен, то кислород к тканям поступает весьма слабо.
Нарушение столь важного процесса может очень плохо отразиться на общем самочувствии человека. Но также негативно на здоровье сказывается и его повышенный уровень.
Элемент, входящий в состав гемоглобина, интересует многих.
Отклонения содержания гемоглобина в крови
Дефицит данного вещества способен вызывать упадок сил наряду с общей слабостью организма, снижением трудоспособности и нарушением памяти. В качестве сопутствующих симптомов человек может наблюдать у себя частые обморочные состояния либо следующие признаки:
- Высыхание слизистых.
- Высыхание кожных покровов.
- Ослабление ногтей и волос.
Ионы железа
Ионы железа, которые входят в состав гемоглобина, занимаются доставкой кислорода к клеткам всех тканей. Поэтому нехватка данных элементов вызывает так называемую железодефицитную анемию.
Подобные патологические состояния способны вызвать у людей не только снижение уровня железа в гемоглобине. Вероятна обильная потеря этого элемента во время месячных, в процессе родов. Основным источником этого элемента в продуктах выступает животный белок. Собственно, его недостаток и вызывает плохое самочувствие.
Что касается высокого показателя гемоглобина, то это свидетельствует о повышенном уровне сахара, об онкологических процессах либо всевозможных нарушениях работы сердца и так далее. О данном состоянии может свидетельствовать и дефицит фолиевой кислоты, витамина В12. При повышенных показателях гемоглобина кровь обладает высокой вязкостью и густой консистенцией. Такое явление может послужить причиной образования тромбов в сосудах, что гарантированно приводит к инфарктам.
Таким образом, показатель гемоглобина в составе крови обязательно должен находиться в норме. Для того чтобы предупредить столь опасные патологии в организме, как анемия, доктора всегда назначают сдачу крови на гемоглобин.
О чем говорит анализ крови?
Без выполнения общего анализа крови нельзя произвести ни одного диагностирования. Расшифровка составляющих компонентов имеет несколько этапов, позволяющих определить степень опасности заболевания, динамику его развития в рамках проведенного лечения.
Главным в анализе служит значение наличия эритроцитов наряду с лейкоцитами, уровнем гемоглобина, лейкоцитарной формулой, скоростью оседания эритроцитов и гематокритом. Какой микроэлемент входит в состав гемоглобина? Это железо.
Как уже было отмечено, пониженный уровень может послужить причиной возникновения анемии. Показатель эритроцитов сообщает о присутствии красных кровяных телец в клетках, которые в своем составе содержат гемоглобин, играя при этом роль некоего транспорта для кислорода, который нужен тканям. Эритроциты выполняют защитную роль, так как принимают участие в иммунных и аутоиммунных процессах, абсорбируя токсины.
Они, помимо всего прочего, отвечают и за доставку аминокислот от пищеварительных органов к тканям человеческого организма. А вот какие ионы входят в состав гемоглобина?
В расшифровке анализа присутствует такой показатель как гематокрит, демонстрирующий соотношение объема эритроцитов к плазме. Собственно, этот показатель и помогает определить, имеются нарушения процесса соединения гемоглобина или нет. Данное значение фиксируют в процентном соотношении. Нормальным показателем у женщин до тридцати лет является 43,5 %, а у мужчин – 49 %. У женщин в возрасте от 50 до 65 лет это значение доходит до 45 %, а у мужчин – до 49 %.
Все приведенные значения при общей совокупности дают возможность доктору своевременно определить начало развития той или иной патологии, осуществить своевременное лечение для пациента.
Что входит в состав гемоглобина?
Итак, гемоглобин служит главным компонентом эритроцитов. В его состав входит «гем», что представляет собой комплексное соединение железа, и «глобин». Непосредственно в крови данный белок присутствует в форме соединения гемоглобина с кислородом.
Также существует форма другого вида гемоглобина, который называется оксигемоглобин. Этот тип остается без кислорода и находится в артериальной крови. Что касается венозной крови, то в ней присутствуют обе представленные формы. Какой микроэлемент входит в состав гемоглобина и эритроцитов?
Гематокрит
Важную роль в рамках диагностирования анемических патологий играет определение значения концентрации гемоглобина, общей величины гематокрита. Напомним, что этот элемент является объемом красных клеток, содержащихся в крови. Таким образом, анемию, как правило, диагностируют при следующих показателях:
Среди мужчин, при факте снижения концентрации гемоглобина менее 140 грамм на литр, а показатель гематокрита ниже 42 %.
Среди женщин, при снижении меньше 120 грамм на литр и 37 % гематокрита.
В том случае, если была диагностирована анемия, концентрация данного вещества, что входит в состав гемоглобина, может колебаться. Это зависит от формы и общей степени ее выраженности.
Анемия, которая вызывается дефицитом железа в крови, сообщает об умеренном снижении гемоглобина, то есть не больше, чем 114 грамм на литр. На фоне сильных кровопотерь данный показатель может приобретать значение, равное 85 граммам на литр. Минимальным показателем этого вещества в крови у живых людей является 10 грамм на литр.
В состав гемоглобина входят молекулы белка.
Заключение
Для того чтобы повысить уровень гемоглобина и предотвратить появление анемии необходимо обратить внимание на питание, которое обязательно должно являться сбалансированным и полноценным. В особенности следует остановиться на продуктах, которые содержат железо.
Самые богатые на это вещество: говядина, куриные яйца, курага и грецкие орехи. В рацион также следует включить и кисломолочные изделия. Так, мы выяснили, что входит в состав гемоглобина.