ความแตกต่างที่สำคัญ – Oxygenated vs Deoxygenated Hemoglobin
เฮโมโกลบินเป็นโปรตีนที่พบในเซลล์เม็ดเลือดแดงซึ่งนำออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อและอวัยวะของร่างกาย และคาร์บอนไดออกไซด์จากเนื้อเยื่อและอวัยวะของร่างกายไปยังปอด ฮีโมโกลบินมีสองสถานะ: ฮีโมโกลบินที่เติมออกซิเจนและเฮโมโกลบินที่มีออกซิเจน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจนและออกซิเจนคือเฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจนคือสถานะของเฮโมโกลบินที่จับกับโมเลกุลออกซิเจนสี่ตัวในขณะที่เฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจนเป็นสถานะที่ไม่ผูกมัดของเฮโมโกลบินกับออกซิเจน ฮีโมโกลบินที่เติมออกซิเจนจะมีสีแดงสด ส่วนฮีโมโกลบินที่เติมออกซิเจนจะมีสีแดงเข้ม
เฮโมโกลบินคืออะไร
เฮโมโกลบิน (Hb) เป็นโมเลกุลโปรตีนที่ซับซ้อนที่มีอยู่ในเซลล์เม็ดเลือดแดงซึ่งทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงมีรูปร่างตามแบบฉบับ (ทรงกลมที่มีจุดศูนย์กลางแคบ) หน้าที่สำคัญของ Hb ได้แก่ การขนส่งออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อของร่างกาย แลกเปลี่ยนออกซิเจนกับคาร์บอนไดออกไซด์ และนำคาร์บอนไดออกไซด์จากเนื้อเยื่อของร่างกายไปยังปอด และแลกเปลี่ยนกลับเป็นออกซิเจน โมเลกุลของเฮโมโกลบินประกอบด้วยสายโพลีเปปไทด์สี่สาย (หน่วยย่อยของโปรตีน) และกลุ่มฮีมสี่กลุ่มดังแสดงในรูปที่ 01 สายโซ่โพลีเปปไทด์สี่สายเป็นตัวแทนของสายอัลฟาโกลบูลินสองสายและสายโซ่เบตาโกลบูลินสองสาย Heme เป็นสารประกอบพอร์ไฟรินที่สำคัญในโมเลกุลของเฮโมโกลบินซึ่งมีอะตอมของเหล็กอยู่ตรงกลาง แต่ละสายโซ่โพลีเปปไทด์ของโมเลกุลเฮโมโกลบินประกอบด้วยหมู่ฮีมและอะตอมของเหล็ก อะตอมของเหล็กมีความสำคัญต่อการขนส่งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือด และเป็นสาเหตุหลักของสีแดงของเซลล์เม็ดเลือดแดง เฮโมโกลบินเรียกอีกอย่างว่าเมตตาโลโปรตีนเนื่องจากมีการรวมตัวของอะตอมของเหล็ก
ออกซิเจนที่ส่งไปยังเนื้อเยื่อและอวัยวะมีความสำคัญและจำเป็น เซลล์ได้รับพลังงานจากการหายใจแบบใช้ออกซิเจน (oxidative phosphorylation) โดยใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอน การผลิตพลังงานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเผาผลาญและการทำงานของเซลล์ที่เหมาะสม การจัดหาออกซิเจนได้รับการอำนวยความสะดวกโดยโปรตีนเฮโมโกลบิน ดังนั้นเฮโมโกลบินจึงเรียกว่าโปรตีนพาออกซิเจนในเลือด
ระดับฮีโมโกลบินในเลือดต่ำที่เรียกว่าโรคโลหิตจาง ภาวะโลหิตจางอาจทำให้เกิดโรคต่างๆ มีเหตุผลหลายประการที่ทำให้ความเข้มข้นของฮีโมโกลบินในเลือดต่ำ การขาดธาตุเหล็กเป็นสาเหตุหลัก ในขณะที่การอดอาหารมากเกินไป การใช้ชีวิตที่ไม่แข็งแรง โรคและมะเร็งบางชนิดก็เป็นต้นเหตุเช่นกัน
โมเลกุลของเฮโมโกลบินมีจุดจับออกซิเจนสี่จุดที่เกี่ยวข้องกับ Fe+2 สี่อะตอม หนึ่งโมเลกุลของเฮโมโกลบินสามารถบรรทุกออกซิเจนได้สูงสุดสี่โมเลกุล ดังนั้นเฮโมโกลบินสามารถอิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัวด้วยออกซิเจน ความอิ่มตัวของออกซิเจนคือเปอร์เซ็นต์ของตำแหน่งที่จับกับออกซิเจนของเฮโมโกลบินที่ถูกครอบครองโดยออกซิเจนกล่าวอีกนัยหนึ่งคือจะวัดเศษส่วนของเฮโมโกลบินอิ่มตัวของออกซิเจนที่สัมพันธ์กับเฮโมโกลบินทั้งหมด สองสถานะของเฮโมโกลบินนี้เรียกว่า Oxygenated และ deoxygenated hemoglobin
รูปที่ 1: โครงสร้างของเฮโมโกลบิน
ออกซิเจนเฮโมโกลบินคืออะไร
เมื่อโมเลกุลของเฮโมโกลบินถูกจับและอิ่มตัวด้วยโมเลกุลออกซิเจน การรวมกันของเฮโมโกลบินกับออกซิเจนจะเรียกว่าออกซิเจนเฮโมโกลบิน (oxyhemoglobin) ออกซิเจนเฮโมโกลบินเกิดขึ้นระหว่างการหายใจทางสรีรวิทยา (การช่วยหายใจ) เมื่อโมเลกุลของออกซิเจนจับกับกลุ่มฮีมของเฮโมโกลบินในเซลล์เม็ดเลือดแดง การผลิตเฮโมโกลบินด้วยออกซิเจนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเส้นเลือดฝอยในปอดใกล้กับถุงลมของปอดซึ่งมีการแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้น (การหายใจเข้าและหายใจออก)ความสัมพันธ์ของออกซิเจนที่จับกับฮีโมโกลบินนั้นได้รับอิทธิพลอย่างมากจากค่าความเป็นกรด-ด่าง เมื่อ pH สูง จะมีความผูกพันกับออกซิเจนกับเฮโมโกลบินสูง แต่จะลดต่ำลงเมื่อ pH ลดลง โดยปกติปอดจะมีค่า pH สูงและมีค่า pH ต่ำในกล้ามเนื้อ ดังนั้น ความแตกต่างของสภาวะ pH นี้จึงมีประโยชน์สำหรับการยึดติด การขนส่ง และการปล่อยออกซิเจน เนื่องจากมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับปอดสูง ออกซิเจนจึงจับกับเฮโมโกลบินและสร้างออกซีเฮโมโกลบิน เมื่อออกซีเฮโมโกลบินไปถึงกล้ามเนื้อเนื่องจาก pH ต่ำ มันจะละลายและปล่อยออกซิเจนไปยังเซลล์ ระดับออกซิเจนในเลือดปกติของมนุษย์จะอยู่ในช่วง 95 – 100 % เลือดออกซิเจนจะมองเห็นเป็นสีแดงสด (สีแดงเข้ม) เมื่อฮีโมโกลบินอยู่ในรูปแบบออกซิเจน จะเรียกอีกอย่างว่าสถานะ R (สภาวะผ่อนคลาย) ของเฮโมโกลบิน
รูปที่ 2: ออกซิเจนเฮโมโกลบิน
Deoxygenated Hemoglobin คืออะไร
Deoxygenated hemoglobin เป็นรูปแบบของเฮโมโกลบินที่ไม่จับกับออกซิเจน ฮีโมโกลบินที่ปราศจากออกซิเจนขาดออกซิเจน ดังนั้นสถานะนี้จึงเรียกว่า T state (Tense state) ของเฮโมโกลบิน ฮีโมโกลบินที่ถูกเติมออกซิเจนสามารถสังเกตได้เมื่อเฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจนปล่อยออกซิเจนและแลกเปลี่ยนกับคาร์บอนไดออกไซด์ใกล้กับเยื่อหุ้มเซลล์ของกล้ามเนื้อในพลาสมาซึ่งมีสภาพแวดล้อมที่มีค่า pH ต่ำ เมื่อเฮโมโกลบินมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนต่ำ มันจะส่งออกซิเจนและเปลี่ยนเป็นเฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจน
รูปที่ 3: เลือดที่ออกซิเจนและออกซิเจนไหลเวียนไปทั่วร่างกาย
ความแตกต่างระหว่าง Oxygenated และ Deoxygenated Hemoglobin
ออกซิเจนกับฮีโมโกลบินที่เติมออกซิเจน |
|
| ออกซิเจนเฮโมโกลบินคือการรวมกันของเฮโมโกลบินและออกซิเจน | เฮโมโกลบินกับออกซิเจนในรูปแบบที่ไม่ผูกมัดเรียกว่าเฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจน |
| สถานะของโมเลกุลออกซิเจน | |
| โมเลกุลของออกซิเจนจับกับโมเลกุลของเฮโมโกลบิน | โมเลกุลของออกซิเจนไม่ได้จับกับโมเลกุลของเฮโมโกลบิน |
| สี | |
| ออกซิเจนเฮโมโกลบินมีสีแดงสด | ฮีโมโกลบินที่เติมออกซิเจนมีสีแดงเข้ม |
| สถานะของเฮโมโกลบิน | |
| สิ่งนี้เรียกว่าสถานะ R ของเฮโมโกลบิน | สิ่งนี้เรียกว่าสถานะ T (ตึงเครียด) ของเฮโมโกลบิน |
| รูปแบบ | |
| ออกซิเจนเฮโมโกลบินเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของออกซิเจนจับกับกลุ่มฮีมของฮีโมโกลบินในเซลล์เม็ดเลือดแดงระหว่างการหายใจทางสรีรวิทยา | Deoxygenated hemoglobin เกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนถูกปลดปล่อยจาก Oxygenated hemoglobin และถูกแลกเปลี่ยนกับคาร์บอนไดออกไซด์ใกล้พลาสมาเมมเบรนของเซลล์กล้ามเนื้อ |
สรุป – เฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจนและออกซิเจน
เฮโมโกลบินเป็นโปรตีนสำคัญที่พบในเซลล์เม็ดเลือดแดงซึ่งสามารถลำเลียงออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อของร่างกายและนำคาร์บอนไดออกไซด์จากเนื้อเยื่อของร่างกายไปยังปอด ฮีโมโกลบินมีสองสถานะเนื่องจากการผูกมัดของออกซิเจน เหล่านี้คือเฮโมโกลบินออกซิเจนและเฮโมโกลบินที่มีออกซิเจน ออกซิเจนเฮโมโกลบินเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของออกซิเจนยึดติดกับอะตอมของเฟDeoxygenated hemoglobin เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลออกซิเจนถูกปลดปล่อยออกจากโมเลกุลของเฮโมโกลบิน นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างเฮโมโกลบินที่เติมออกซิเจนและออกซิเจน การยึดติดและการปลดปล่อยออกซิเจนส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากค่า pH และความดันบางส่วนของออกซิเจน
