Гемоглобин
Впервые железо было обнаружено в 1839 году в крови дождевого червя. Когда расшифровали структурную формулу гема, эго стало началом химии порфиринов – природных пигментов, входящих в состав крови, желчи и зеленых растений.
С точки зрения химии, основу для построения гема при присоединении железа представляет именно порфирин. А в основе молекулы порфирина лежит порфин, образованный четырьмя крестообразно расположенными пиррольными кольцами – пятиугольниками с азотным остатком в одном из углов. Пятиугольники связаны между собой мегиновыми мостиками: группами углерод-водород. Таким образом, получается структура с восемью углами, к которым могут присоединяться разные органические заместители в виде хвостиков.
Обросшая этими хвостиками молекула порфина превращается в порфирин, которому присваивается номер в зависимости от 1-го из 15-ти теоретически возможных вариантов-модификаций. Например, в гемоглобине крови содержится протопорфирин-9. А в центре каждой такой молекулы находится как бы пустое «окошко».
Благодаря этому предусмотрительно подготовленному природой вакантному месту все порфирины легко образуют хелаты – комплексы с ионами металлов. Если в пустое окошко в центре протиснется ион двухвалентного железа, получается гем. А если его займет какой-нибудь другой металл, допустим, медь, может получиться фермент, витамин либо цитохром для переноса электронов в живой клетке. Словом, все эти хелаты – тоже вещества нужные и важные.
Интересно, что
железо остается двухвалентным только в гемоглобине
. При его разрушении с выделением, гема железо тут же окисляется до трехвалентного. Английский физиолог Баркрофг назвал гемоглобин «самым удивительным веществом в мире». Потому что кислород – сильнейший окислитель, но здесь никакого окисления не происходит: железо сохраняет свою валентность, более того - «берет за руку» молекулу кислорода, тащит ее к месту совершения окисления и «отпускает».
И тем более удивительно, что кислород тащит гем, а на обратном пути глобин транспортирует углекислоту, подлежащую выведению из организма.
Кровь здорового человека содержит от 13 до 16% гемоглобина
. При этом за 100% принято его содержание в 100 мл, равное 16,7 г. Но в нормальной крови 100% гемоглобина не бывает, в норме его 80%, то есть единиц, что означает - 13,4 г. В каждой молекуле гемоглобина четыре атома железа. А в каждом эритроците в норме 280 млн. молекул гемоглобина.
Миоглобин – брат гемоглобина
Но природа позаботилась и о запасных вариантах. В мышцах содержится другой гемосодержащий белок –
миоглобин
. Так сказать, младший брат гемоглобина. Зачем он там нужен? А затем, чтобы хранить запас кислорода на тот случай, когда доставка его обычным путем, по сосудам, будет затруднена.
|
