הבדל מפתח - המוגלובין מחומצן לעומת המוגלובין חסר חמצן
המוגלובין הוא חלבון המצוי בתאי דם אדומים, המובילים חמצן מהריאות אל רקמות הגוף והאיברים ואת פחמן דו חמצני מרקמות הגוף ואיברים אל הריאות. ישנם שני מצבים של המוגלובין: המוגלובין מחומצן וחסר חמצן. ההבדל העיקרי בין המוגלובין מחומצן לחסר חמצן הוא שהמוגלובין מחומצן הוא מצב ההמוגלובין הקשור לארבע מולקולות חמצן בעוד שההמוגלובין חסר החמצן הוא המצב הבלתי קשור של המוגלובין עם חמצן. המוגלובין מחומצן הוא בצבע אדום עז ואילו המוגלובין חסר חמצן בצבע אדום כהה.
מהו המוגלובין?
המוגלובין (Hb) הוא מולקולת חלבון מורכבת הקיימת בכדוריות דם אדומות אשר נותנת את הצורה האופיינית לכדורית הדם האדומה (עגולה עם מרכז צר). תפקידי המפתח של Hb כוללים הובלת חמצן מהריאות לרקמות הגוף, החלפתו בפחמן דו חמצני והוצאת פחמן דו חמצני מרקמות הגוף לריאה והחלפה חזרה בחמצן. מולקולת המוגלובין מכילה ארבע שרשראות פוליפפטידים (יחידות משנה חלבון) וארבע קבוצות heme כפי שמוצג באיור 01. ארבע שרשראות פוליפפטידים מייצגות שתי שרשראות אלפא גלובולין ושתי שרשראות בטא גלובולין. Heme הוא תרכובת פורפירין חשובה במולקולת המוגלובין אשר בתוכה מוטבע אטום ברזל מרכזי. כל שרשרת פוליפפטידית של מולקולת ההמוגלובין מכילה קבוצת heme ואטום ברזל. אטום הברזל חיוני להובלת חמצן ופחמן דו חמצני בדם והוא התורם העיקרי לצבע האדום של תאי הדם האדומים. המוגלובין נקרא גם כמטלופרוטאין בשל השילוב שלו של אטומי ברזל.
אספקת חמצן לרקמות ולאיברים היא חיונית וחיונית. תאים מקבלים אנרגיה באמצעות נשימה אירובית (זרחון חמצוני) תוך שימוש בחמצן כמקבל אלקטרונים. הפקת אנרגיה נדרשת למטבוליזם ותפקוד אופטימלי של התא. אספקת החמצן מוקלת על ידי חלבוני ההמוגלובין. לכן המוגלובין ידוע גם כחלבון נושא חמצן בדם.
הרמה הנמוכה של המוגלובין בדם הנקראת אנמיה. מצב אנמיה עלול לגרום למספר מחלות. ישנן סיבות שונות לריכוזי המוגלובין נמוכים בדם. מחסור בברזל הוא הסיבה העיקרית, בעוד שדיאטה מופרזת, אורח חיים לא בריא, כמה מחלות וסוגי סרטן הם גם גורמים לאותו הדבר.
למולקולת ההמוגלובין יש ארבעה אתרי קישור חמצן הקשורים לארבעה אטומים Fe+2. מולקולה אחת של המוגלובין יכולה לשאת לכל היותר ארבע מולקולות של חמצן. לפיכך, המוגלובין יכול להיות רווי או בלתי רווי בחמצן. ריווי חמצן הוא אחוז אתרי קשירת החמצן של המוגלובין שנכבש על ידי החמצן.במילים אחרות, הוא מודד את חלק ההמוגלובין רווי החמצן ביחס להמוגלובין הכולל. שני מצבים אלה של המוגלובין ידועים כהמוגלובין מחומצן וחסר חמצן.
איור 1: מבנה ההמוגלובין
מהו המוגלובין מחומצן?
כאשר מולקולות המוגלובין קשורות ורוויות במולקולות חמצן, השילוב של המוגלובין עם חמצן ידוע בתור המוגלובין מחומצן (אוקסיהמוגלובין). המוגלובין מחומצן נוצר במהלך הנשימה הפיזיולוגית (אוורור), כאשר מולקולות חמצן נקשרות עם קבוצות heme של ההמוגלובין בתאי דם אדומים. ייצור המוגלובין מחומצן מתרחש בעיקר בנימי הריאה ליד alveoli של הריאות, שם מתרחש חילופי הגזים (שאיפה ונשיפה).הזיקה של קשירת החמצן להמוגלובין מושפעת מאוד מה-pH. כאשר ה-pH גבוה ישנה זיקה גבוהה של קישור חמצן להמוגלובין אך היא יורדת ככל שה-pH יורד. בדרך כלל יש pH גבוה בריאות, ו-pH נמוך בשרירים. לפיכך, הבדל זה בתנאי ה-pH שימושי עבור התקשרות חמצן, הובלה ושחרור. מכיוון שישנה זיקה קשירה גבוהה ליד הריאה, חמצן נקשר להמוגלובין ויוצר אוקסיהמוגלובין. כאשר אוקסיהמוגלובין מגיע לשריר עקב pH נמוך, הוא מתמוסס ומשחרר חמצן לתאים. רמת החמצן התקינה בדם של בני אדם נחשבת לטווח של 95-100%. דם מחומצן נראה בצבע אדום עז (אדום ארגמן). כאשר ההמוגלובין נמצא בצורה מחומצנת, הוא ידוע גם כמצב R (מצב רגוע) של ההמוגלובין.
איור 2: המוגלובין מחומצן
מהו המוגלובין חסר חמצן?
המוגלובין חסר חמצן הוא צורת המוגלובין שאינה קשורה לחמצן. המוגלובין חסר חמצן חסר חמצן. מכאן שמצב זה נקרא T state (Tense state) של המוגלובין. ניתן לראות המוגלובין חסר חמצן כאשר המוגלובין מחומצן משחרר חמצן והוא מוחלף בפחמן דו חמצני ליד קרום הפלזמה של תאי השריר שבו יש סביבת pH נמוכה. כאשר להמוגלובין יש זיקה נמוכה לקשירת החמצן, הוא מספק חמצן והופך להמוגלובין נטול חמצן.
איור 3: זרימת דם מחומצן וחסר חמצן בגוף
מה ההבדל בין המוגלובין מחומצן וחסר חמצן?
המוגלובין מחומצן לעומת חסר חמצן |
|
| המוגלובין מחומצן הוא השילוב של המוגלובין בתוספת חמצן. | הצורה הלא קשורה של המוגלובין עם חמצן ידועה בשם המוגלובין חסר חמצן. |
| מצב מולקולת החמצן | |
| מולקולות החמצן קשורות למולקולת המוגלובין. | מולקולות החמצן אינן קשורות למולקולת המוגלובין. |
| צבע | |
| המוגלובין מחומצן הוא בצבע אדום עז. | המוגלובין חסר חמצן בצבע אדום כהה. |
| מצב המוגלובין | |
| זה ידוע כמצב R של המוגלובין. | זה ידוע כמצב T (מתוח) של המוגלובין. |
| Formation | |
| המוגלובין מחומצן נוצר כאשר מולקולות חמצן נקשרות עם קבוצות heme של ההמוגלובין בתאי דם אדומים במהלך הנשימה הפיזיולוגית. | המוגלובין חסר חמצן נוצר כאשר חמצן משתחרר מהמוגלובין מחומצן ומוחלף בפחמן דו חמצני ליד קרום הפלזמה של תאי השריר. |
סיכום – המוגלובין מחומצן וחסר חמצן
המוגלובין הוא חלבון חיוני המצוי בתאי דם אדומים המסוגל לשאת חמצן מהריאה לרקמות הגוף ולהביא פחמן דו חמצני מרקמות הגוף לריאה. ישנם שני מצבים של המוגלובין עקב קשירת חמצן. אלה הם המוגלובין מחומצן והמוגלובין חסר חמצן. המוגלובין מחומצן נוצר כאשר מולקולות חמצן מחוברות לאטומי Fe.המוגלובין חסר חמצן נוצר כאשר מולקולות חמצן משתחררות ממולקולת ההמוגלובין. זהו ההבדל העיקרי בין המוגלובין מחומצן לחסר חמצן. חיבור ושחרור חמצן מושפע בעיקר מה-pH והלחץ החלקי של החמצן.
