Введение
Соединение гемоглобина и углекислого газа; одна из форм, в которой углекислый газ существует в крови. Карбаминогемоглобин (карбаминогемоглобин BrE) (CO2Hb, также известный как карбгемоглобин) – это соединение гемоглобина и углекислого газа, и является одной из форм, в которых углекислый газ присутствует в крови. Двадцать три процента углекислого газа переносится в крови именно таким образом (70% превращается в бикарбонат под действием карбоангидразы и затем переносится в плазме, 7% переносится в виде свободного CO2, растворенного в плазме).
Carbaminohemoglobin (carbaminohaemoglobin BrE) (CO2Hb, also known as carbhemoglobin and carbohemoglobin) is a compound of hemoglobin and carbon dioxide, and is one of the forms in which carbon dioxide exists in the blood. Twenty three percent of carbon dioxide is carried in blood this way (70% is converted into bicarbonate by carbonic anhydrase and then carried in plasma, 7% carried as free CO2, dissolved in plasma).
Структура
Карбаминогемоглобин – это соединение, которое связывается с гемоглобином в крови. Гемоглобин – это белок, содержащийся в красных кровяных клетках и имеющий решающее значение для транспорта кислорода из легких к тканям и органам. Гемоглобин также играет важную роль в транспортировке углекислого газа из тканей обратно в легкие для выдыхания. Структура карбаминогемоглобина описывается как связывание углекислого газа с аминогруппами глобиновых цепей гемоглобина. Процесс связывания углекислого газа с гемоглобином обычно известен как образование карбаминосоединения. Именно отсюда происходит название белка, поскольку он представляет собой комбинацию карбамино- и гемоглобина.
Функция
Одна из основных функций карбаминогемоглобина – обеспечение транспорта углекислого газа в кровотоке. Когда углекислый газ образуется как побочный продукт клеточного метаболизма в тканях, он диффундирует в кровь и вступает в реакцию с гемоглобином. Образование карбаминогемоглобина в результате связывания молекул позволяет транспортировать углекислый газ от тканей к легким. В легких углекислый газ высвобождается из карбаминогемоглобина и выводится из организма при выдохе. Этот процесс в целом крайне важен для поддержания газового баланса крови и обеспечения газообмена между тканями и органами.
Взаимодействие
Карбаминогемоглобин взаимодействует с углекислым газом в процессе, известном как дыхательный газообмен. Это взаимодействие включает связывание углекислого газа с гемоглобином, когда углекислый газ присоединяется к белковым цепям гемоглобина. Способность гемоглобина связываться как с молекулами кислорода, так и с молекулами углекислого газа делает его важным белком для дыхательной системы в процессе дыхательного газообмена. Взаимодействие углекислого газа с гемоглобином способствует транспорту углекислого газа от тканей к легким для выведения. Углекислый газ, транспортируемый от тканей, является отходом реакций, известных как клеточный метаболизм. Наиболее важно, что связывание углекислого газа с гемоглобином участвует в буферизации pH крови, предотвращая его снижение из-за образования угольной кислоты.
Регулирование
Формирование и диссоциация белка карбаминогемоглобина контролируется многими факторами для обеспечения транспорта углекислого газа в кровоток. Список регуляторных факторов приведен ниже:
Partial Pressure of Carbon Dioxide (PCO2): The measure of carbon dioxide within arterial or venous blood. The amount of carbon dioxide in the bloodstream is influenced by the partial pressure of the molecule carbon dioxide. In tissues where cellular metabolism produces carbon dioxide, the partial pressure is higher and it leads to the binding of carbon dioxide to hemoglobin. On the other hand, in the lungs, there is a lower amount of partial pressure of carbon dioxide, which promotes the separation of carbon dioxide from hemoglobin. pH: The Bohr effect outlines how the binding and release of oxygen and carbon dioxide by hemoglobin are influenced by fluctuations of pH in the blood. When tissues metabolize, they produce carbon dioxide and acidic products, which eventually lead to a decrease in pH levels in the blood. When the pH is low, this promotes the binding of carbon dioxide to hemoglobin and facilities the transport to the lungs. On the contrary, when the pH is higher in the lungs, carbon dioxide is released from hemoglobin. Temperature: A factor such as temperature can affect the binding and release of gases by hemoglobin. The effect of temperature on the binding of carbon dioxide to hemoglobin is less noticeable compared to other gases, but this factor can still have an influence on the overall regulation of gas exchange. Concentration of Bicarbonate (HCO3 ): A high percentage of carbon dioxide in the bloodstream is transferred in the form of bicarbonate ions. Carbonic anhydrase catalyzes the conversion of carbon dioxide and water into carbonic acid. This molecule breaks down into bicarbonate and hydrogen ions. This break down process occurs in red blood cells. Ultimately, the concentration of bicarbonate ions in the bloodstream affects the formation of the protein carbaminohemoglobin in the body.
Частичное давление углекислого газа (PCO2): показатель содержания углекислого газа в артериальной или венозной крови. Количество углекислого газа в кровотоке определяется парциальным давлением молекулы углекислого газа. В тканях, где клеточный метаболизм производит углекислый газ, парциальное давление выше, что способствует связыванию углекислого газа с гемоглобином. С другой стороны, в легких парциальное давление углекислого газа ниже, что способствует отделению углекислого газа от гемоглобина.
Partial Pressure of Carbon Dioxide (PCO2): The measure of carbon dioxide within arterial or venous blood. The amount of carbon dioxide in the bloodstream is influenced by the partial pressure of the molecule carbon dioxide. In tissues where cellular metabolism produces carbon dioxide, the partial pressure is higher and it leads to the binding of carbon dioxide to hemoglobin. On the other hand, in the lungs, there is a lower amount of partial pressure of carbon dioxide, which promotes the separation of carbon dioxide from hemoglobin. pH: The Bohr effect outlines how the binding and release of oxygen and carbon dioxide by hemoglobin are influenced by fluctuations of pH in the blood. When tissues metabolize, they produce carbon dioxide and acidic products, which eventually lead to a decrease in pH levels in the blood. When the pH is low, this promotes the binding of carbon dioxide to hemoglobin and facilities the transport to the lungs. On the contrary, when the pH is higher in the lungs, carbon dioxide is released from hemoglobin. Temperature: A factor such as temperature can affect the binding and release of gases by hemoglobin. The effect of temperature on the binding of carbon dioxide to hemoglobin is less noticeable compared to other gases, but this factor can still have an influence on the overall regulation of gas exchange. Concentration of Bicarbonate (HCO3 ): A high percentage of carbon dioxide in the bloodstream is transferred in the form of bicarbonate ions. Carbonic anhydrase catalyzes the conversion of carbon dioxide and water into carbonic acid. This molecule breaks down into bicarbonate and hydrogen ions. This break down process occurs in red blood cells. Ultimately, the concentration of bicarbonate ions in the bloodstream affects the formation of the protein carbaminohemoglobin in the body.
pH: Эффект Бора описывает, как связывание и высвобождение кислорода и углекислого газа гемоглобином зависят от колебаний pH в крови. При метаболизме ткани производят углекислый газ и кислые продукты, что в конечном итоге приводит к снижению уровня pH в крови. Низкий pH способствует связыванию углекислого газа с гемоглобином и облегчает его транспорт в легкие. Напротив, при более высоком pH в легких углекислый газ высвобождается из гемоглобина.
Partial Pressure of Carbon Dioxide (PCO2): The measure of carbon dioxide within arterial or venous blood. The amount of carbon dioxide in the bloodstream is influenced by the partial pressure of the molecule carbon dioxide. In tissues where cellular metabolism produces carbon dioxide, the partial pressure is higher and it leads to the binding of carbon dioxide to hemoglobin. On the other hand, in the lungs, there is a lower amount of partial pressure of carbon dioxide, which promotes the separation of carbon dioxide from hemoglobin. pH: The Bohr effect outlines how the binding and release of oxygen and carbon dioxide by hemoglobin are influenced by fluctuations of pH in the blood. When tissues metabolize, they produce carbon dioxide and acidic products, which eventually lead to a decrease in pH levels in the blood. When the pH is low, this promotes the binding of carbon dioxide to hemoglobin and facilities the transport to the lungs. On the contrary, when the pH is higher in the lungs, carbon dioxide is released from hemoglobin. Temperature: A factor such as temperature can affect the binding and release of gases by hemoglobin. The effect of temperature on the binding of carbon dioxide to hemoglobin is less noticeable compared to other gases, but this factor can still have an influence on the overall regulation of gas exchange. Concentration of Bicarbonate (HCO3 ): A high percentage of carbon dioxide in the bloodstream is transferred in the form of bicarbonate ions. Carbonic anhydrase catalyzes the conversion of carbon dioxide and water into carbonic acid. This molecule breaks down into bicarbonate and hydrogen ions. This break down process occurs in red blood cells. Ultimately, the concentration of bicarbonate ions in the bloodstream affects the formation of the protein carbaminohemoglobin in the body.
Температура: такой фактор, как температура, может влиять на связывание и высвобождение газов гемоглобином. Влияние температуры на связывание углекислого газа с гемоглобином менее выражено по сравнению с другими газами, но этот фактор все же может оказывать влияние на общую регуляцию газообмена.
Partial Pressure of Carbon Dioxide (PCO2): The measure of carbon dioxide within arterial or venous blood. The amount of carbon dioxide in the bloodstream is influenced by the partial pressure of the molecule carbon dioxide. In tissues where cellular metabolism produces carbon dioxide, the partial pressure is higher and it leads to the binding of carbon dioxide to hemoglobin. On the other hand, in the lungs, there is a lower amount of partial pressure of carbon dioxide, which promotes the separation of carbon dioxide from hemoglobin. pH: The Bohr effect outlines how the binding and release of oxygen and carbon dioxide by hemoglobin are influenced by fluctuations of pH in the blood. When tissues metabolize, they produce carbon dioxide and acidic products, which eventually lead to a decrease in pH levels in the blood. When the pH is low, this promotes the binding of carbon dioxide to hemoglobin and facilities the transport to the lungs. On the contrary, when the pH is higher in the lungs, carbon dioxide is released from hemoglobin. Temperature: A factor such as temperature can affect the binding and release of gases by hemoglobin. The effect of temperature on the binding of carbon dioxide to hemoglobin is less noticeable compared to other gases, but this factor can still have an influence on the overall regulation of gas exchange. Concentration of Bicarbonate (HCO3 ): A high percentage of carbon dioxide in the bloodstream is transferred in the form of bicarbonate ions. Carbonic anhydrase catalyzes the conversion of carbon dioxide and water into carbonic acid. This molecule breaks down into bicarbonate and hydrogen ions. This break down process occurs in red blood cells. Ultimately, the concentration of bicarbonate ions in the bloodstream affects the formation of the protein carbaminohemoglobin in the body.
Концентрация бикарбоната (HCO3-): большая часть углекислого газа в кровотоке транспортируется в форме бикарбонат-ионов. Углекислый ангидраза катализирует превращение углекислого газа и воды в угольную кислоту. Эта молекула распадается на бикарбонат и ионы водорода. Этот процесс происходит в эритроцитах. В конечном итоге, концентрация бикарбонат-ионов в кровотоке влияет на образование белка карбаминогемоглобина в организме.
Partial Pressure of Carbon Dioxide (PCO2): The measure of carbon dioxide within arterial or venous blood. The amount of carbon dioxide in the bloodstream is influenced by the partial pressure of the molecule carbon dioxide. In tissues where cellular metabolism produces carbon dioxide, the partial pressure is higher and it leads to the binding of carbon dioxide to hemoglobin. On the other hand, in the lungs, there is a lower amount of partial pressure of carbon dioxide, which promotes the separation of carbon dioxide from hemoglobin. pH: The Bohr effect outlines how the binding and release of oxygen and carbon dioxide by hemoglobin are influenced by fluctuations of pH in the blood. When tissues metabolize, they produce carbon dioxide and acidic products, which eventually lead to a decrease in pH levels in the blood. When the pH is low, this promotes the binding of carbon dioxide to hemoglobin and facilities the transport to the lungs. On the contrary, when the pH is higher in the lungs, carbon dioxide is released from hemoglobin. Temperature: A factor such as temperature can affect the binding and release of gases by hemoglobin. The effect of temperature on the binding of carbon dioxide to hemoglobin is less noticeable compared to other gases, but this factor can still have an influence on the overall regulation of gas exchange. Concentration of Bicarbonate (HCO3 ): A high percentage of carbon dioxide in the bloodstream is transferred in the form of bicarbonate ions. Carbonic anhydrase catalyzes the conversion of carbon dioxide and water into carbonic acid. This molecule breaks down into bicarbonate and hydrogen ions. This break down process occurs in red blood cells. Ultimately, the concentration of bicarbonate ions in the bloodstream affects the formation of the protein carbaminohemoglobin in the body.
Синтез
Когда ткани выделяют углекислый газ в кровь, около 10% растворяется в плазме. Остальная часть углекислого газа переносится гемоглобином либо напрямую, либо косвенно. Примерно 10% углекислого газа, переносимого гемоглобином, находится в форме карбаминогемоглобина. Этот карбаминогемоглобин образуется в результате реакции между углекислым газом и аминогруппой (NH2) из молекулы глобина, что приводит к образованию карбаминогруппы (NHCOO−). Остальная часть углекислого газа транспортируется в плазме в виде бикарбонат-анионов.
Механизм
Когда углекислый газ связывается с гемоглобином, образуется карбаминогемоглобин, снижая сродство гемоглобина к кислороду посредством эффекта Бора. Реакция происходит между молекулой углекислого газа и аминогруппой.