Транспорт кисню кров'ю здійснюється атомами. Транспортні білки. Транспорт газів кров'ю

Більшість кисню в організмі ссавців переноситься кров'ю як хімічної сполуки з гемоглобіном. Вільно розчиненого кисню у крові всього 0.3%. Реакцію оксигенації, перетворення дезоксигемоглобіну на оксигемоглобін, що протікає в еритроцитах капілярів легень, можна записати наступним чином:

Нв + 4О 2 ⇄ Нв(О 2) 4

Ця реакція протікає дуже швидко - час напівнасичення гемоглобіну киснем близько 3 мілісекунд. Гемоглобін має дві дивовижні властивості, які дозволяють йому бути ідеальним переносником кисню. Перше – це здатність приєднувати кисень, а друге віддавати його. Виявляється здатність гемоглобіну приєднувати та віддавати кисень залежить від напруги кисню в крові.Спробуємо зобразити графічно залежність кількості оксигенованого гемоглобіну від напруги кисню у крові, і тоді нам вдасться з'ясувати: у яких випадках гемоглобін приєднує кисень, а яких віддає. Гемоглобін і оксигемоглобін неоднаково поглинають світлові промені, тому їхню концентрацію можна визначити спектрометричними методами.

Графік, що відображає здатність гемоглобіну приєднувати та віддавати кисень називається «Крива дисоціації оксигемоглобіну». По осі абсцис на цьому графіку відкладено кількість оксигемоглобіну у відсотках до всього гемоглобіну крові, по осі ординат - напруга кисню в крові в мм рт. ст.

Малюнок 9А. Крива дисоціації оксигемоглобіну в нормі

Розглянемо графік відповідно до етапів транспорту кисню: найвища точка відповідає напругі кисню, яка спостерігається в крові легеневих капілярів – 100 мм рт.ст. (Стільки ж, скільки і в альвеолярному повітрі). З графіка видно, що з такому напрузі весь гемоглобін перетворюється на форму оксигемоглобина – насичується киснем повністю. Спробуємо розрахувати, скільки кисню пов'язує гемоглобін. Один моль гемоглобіну може зв'язати 4 моля Про 2, а 1г Нв пов'язує 1,39 мл Про 2 в ідеалі, а на практиці 1,34 мл. При концентрації гемоглобіну в крові, наприклад, 140 г/літр, кількість зв'язаного кисню складе 140 × 1,34 = 189,6 мл/літр крові. Кількість кисню, яке може пов'язати гемоглобін за умови повного насичення, називається кисневою ємністю крові (КЕК). У разі КЕК = 189,6 мл.

Звернімо увагу на важливу особливість гемоглобіну – при зниженні напруги кисню в крові до 60 мм рт.ст, насичення практично не змінюється – майже весь гемоглобін є у вигляді оксигемоглобіну. Ця особливість дозволяє пов'язувати максимально можливу кількість кисню при зниженні вмісту в навколишньому середовищі (наприклад, на висоті до 3000 метрів).

Крива дисоціації має s – образний характер, що з особливостями взаємодії кисню з гемоглобіном. Молекула гемоглобіну пов'язує поетапно 4 молекули кисню. Зв'язування першої молекули різко збільшує сполучну здатність, так само діють і друга, і третя молекули. Цей ефект називається кооперативна дія кисню.

Артеріальна кров надходить у велике коло кровообігу та доставляється до тканин. Напруга кисню у тканинах, як видно з таблиці 2, коливається від 0 до 20 мм рт. ст., незначна кількість фізично розчиненого кисню дифундує у тканині, його напруга в крові знижується. Зниження напруги кисню супроводжується дисоціацією оксигемоглобіну та звільненням кисню. Кисень, що звільнився зі з'єднання, переходить у фізично розчинену форму і може дифундувати в тканині по градієнту напруги. На венозному кінці капіляра напруга кисню дорівнює 40 мм.рт.ст, що відповідає приблизно 73% насичення гемоглобіну. Крута частина кривої дисоціації відповідає напрузі кисню звичайному тканин організму – 35 мм рт.ст і нижче.

Таким чином, крива дисоціації гемоглобіну відображає здатність гемоглобіну приєднувати кисень, якщо напруга кисню в крові висока, і віддавати його при зниженні напруги кисню.

Перехід кисню в тканини здійснюється шляхом дифузії і описується законом Фіка, отже залежить від градієнта напруг кисню.

Можна дізнатися, скільки кисню витягується тканиною. Для цього потрібно визначити кількість кисню в артеріальній крові та у венозній крові, що відтікає від певної області. В артеріальній крові, як нам вдалося вирахувати (КЕК) міститься 180-200 мл. кисню. Венозна кров у стані спокою містить близько 120 мл. кисню. Спробуймо розрахувати коефіцієнт утилізації кисню: 180 мл. – 120 мл. = 60 мл.- це кількість вилученого тканинами кисню, 60мл./180 '100 = 33%. Отже, коефіцієнт утилізації кисню дорівнює 33% (у нормі від 25 до 40%). Як бачимо з цих даних, не весь кисень утилізується тканинами. У нормі протягом однієї хвилини до тканин доставляється близько 1000 мл. кисню. Якщо врахувати коефіцієнт утилізації, стає зрозумілим, що тканини витягують від 250 до 400 мл. кисню за хвилину, решта кисень повертається до серця у складі венозної крові. При тяжкій м'язовій роботі коефіцієнт утилізації підвищується до 50 - 60%.

Однак кількість кисню, яке одержують тканини, залежить не тільки від коефіцієнта утилізації. При зміні умов у внутрішньому середовищі та тих тканинах, де здійснюється дифузія кисню, властивості гемоглобіну можуть змінитися. Зміна властивостей гемоглобіну відбивається на графіку і називається "зсув кривої".Зазначимо важливу точку на кривій – точка напівнасичення гемоглобіну киснем спостерігається при напрузі кисню 27 мм рт. ст., при такій напрузі 50% гемоглобіну знаходиться у формі оксигемоглобіну, 50% у вигляді дезоксигемоглобіну, отже 50% пов'язаного кисню вільно (приблизно 100мл/л). Якщо у тканині збільшується концентрація вуглекислого газу, іонів водню, температура, то крива зрушується праворуч. В цьому випадку точка напівнасичення переміститься до вищих значень напруги кисню - вже за напруги 40 мм рт. ст. буде звільнено 50% кисню (рисунок 9Б). Інтенсивно працюючої тканини гемоглобін віддасть кисень легше. Зміна властивостей гемоглобіну обумовлена такими причинами: закисленнясередовища в результаті збільшення концентрації вуглекислого газу діє двома шляхами 1) збільшення концентрації іонів водню сприяє віддачі кисню оксигемоглобіном тому, що іони водню легше зв'язуються з дезоксигемоглобіном; 2) пряме зв'язування вуглекислого газу з білковою частиною молекули гемоглобіну; збільшення концентрації 2,3-дифосфогліцерату, який з'являється в процесі анаеробного гліколізу і теж вбудовується в білкову частину молекули гемоглобіну та знижує його спорідненість до кисню.

Зсув кривої вліво спостерігається, наприклад, у плода, коли у крові визначається велика кількість фетального гемоглобіну.

Рисунок 9 Б. Вплив зміни параметрів внутрішнього середовища

Перенесення речовин через клітинну мембрану

Пасивний транспорт забезпечують також білки-канали. Каналоутворюючі білки утворюють у мембрані водні пори, через які (коли вони відкриті) можуть проходити речовини. Спеціальні сімейства каналообразующих білків (коннексини і паннексины) формують щілинні контакти , якими низькомолекулярні речовини можуть транспортуватися з однієї клітини до іншої (через паннексини й у клітини із довкілля).

Також для транспортування речовин усередині клітин використовуються мікротрубочки - структури, що складаються з білків тубулінів. По їх поверхні можуть пересуватися мітохондрії та мембранні бульбашки з вантажем (везикули). Цей транспорт здійснюють моторні білки. Вони поділяються на два типи: цитоплазматичні дінеїни та кінезини. Ці дві групи білків відрізняються тим, від якого кінця мікротрубочки вони переміщують вантаж: динеїни від +-кінця до -кінця, а кінезини у зворотному напрямку.

Перенесення речовин по організму

Транспорт речовин організмом переважно здійснюється кров'ю . Кров переносить гормони, пептиди, іони від ендокринних залоз до інших органів, переносить кінцеві продукти метаболізму до органів виділення, переносить поживні речовини та ферменти, кисень та вуглекислий газ.

Найбільш відомий транспортний білок, що здійснює транспорт речовин організмом - це гемоглобін. Він переносить кисень і діоксид вуглецю по кровоносній системі від легень до органів та тканин. Людина близько 15 % вуглекислого газу транспортується до легких з допомогою гемоглобіну. У скелетних та серцевих м'язах перенесення кисню виконується білком, який називається міоглобіном.

У плазмі крові завжди знаходяться транспортні білки - сироваткові альбуміни. Жирні кислоти, наприклад, транспортуються альбумінами сироватки крові. Крім того, білки групи альбумінів, наприклад транстиретин, транспортують гормони щитовидної залози. Також найважливішою транспортною функцією альбумінів є перенесення білірубіну, жовчних кислот, стероїдних гормонів, ліків (аспірин, пеніциліни) та неорганічних іонів.

Інші білки крові - глобуліни переносять різні гормони, ліпіди та вітаміни. Транспорт іонів міді в організмі здійснює глобулін – церулоплазмін, транспорт іонів заліза – білок трансферрин, транспорт вітаміну B12 – транскобаламін.

також

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Транспортна функція білків" в інших словниках:

Цей термін має й інші значення, див. Білки (значення). Білки (протеїни, поліпептиди) є високомолекулярними органічними речовинами, що складаються зі з'єднаних у ланцюжок пептидним зв'язком альфа амінокислот. В живих організмах ... Вікіпедія

Транспортні білки збірна назва великої групи білків, що виконують функцію перенесення різних лігандів як через клітинну мембрану або всередині клітини (у одноклітинних організмів), так і між різними клітинами багатоклітинного ... Вікіпедія

Кристали різних білків, вирощені на космічній станції «Мир» та під час польотів шатлів НАСА. Високоочищені білки за низької температури утворюють кристали, які використовують для отримання моделі даного білка. Білки (протеїни, … … Вікіпедія

Рідина, що циркулює в кровоносній системі та переносить гази та інші розчинені речовини, необхідні для метаболізму або утворюються в результаті обмінних процесів. Кров складається з плазми (прозорої рідини блідо-жовтого кольору) і… … Енциклопедія Кольєра

Високомолекулярні природні сполуки є структурною, основою всіх живих організмів і грають визначальну роль у процесах життєдіяльності. До Б. відносяться білки, нуклеїнові кислоти та полісахариди; відомі також змішані… Велика радянська енциклопедія

МКБ 10 R77.2, Z36.1 МКБ 9 V28.1V28.1 Альфа фетопротеїн (АФП) це глікопротеїн з молекулярною вагою 69 000 Так, що складається з одного поліпептидного ланцюга, що включає 600 амінокислот і містить близько 4%. Утворюється при розвиненому … Вікіпедія

Термінологія 1: : dw Номер дня тижня. «1» відповідає понеділку Визначення терміна з різних документів: dw DUT Різниця між московським та всесвітнім координованим часом, виражена цілою кількістю годин Визначення терміна з… Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

- (лат. membrana шкірка, оболонка, перетинка), структури, що обмежують клітини (клітинні, або плазматичні, мембрани) та внутрішньоклітинні органоїди (мембрани мітохондрій, хлоропластів, лізосом, ендоплазматич. ретикулуму та ін.). Містять у своєму… … Біологічний енциклопедичний словник

Термін Біологія був запропонований видатним французьким натуралістом і еволюціоністом Жаном Батистом Ламарком в 1802 для позначення науки про життя як особливе явище природи. Сьогодні біологія є комплексом наук, що вивчають… … Вікіпедія

Кисень у крові знаходиться у розчиненому вигляді та у поєднанні з гемоглобіном. У плазмі розчинено дуже невелику кількість кисню. Оскільки розчинність кисню при 37 °С становить 0.225 мл * л -1 * кПа -1 (0.03 мл-л -1 мм рт.ст. -1), кожні 100 мл плазми крові при напрузі кисню 13.3 кПа (100 мм рг. ст.) можуть переносити у розчиненому стані лише 0.3 мл кисню. Це явно замало життєдіяльності організму. За такого вмісту кисню в крові та умови його повного споживання тканинами хвилинний об'єм крові у спокої мав би становити понад 150 л/хв. Звідси ясна важливість іншого механізму перенесення кисню шляхом його з'єднання з гемоглобіном.

Кожен грам гемоглобіну здатний зв'язати 1.39 мл кисню і, отже, за вмісту гемоглобіну 150 г/л кожні 100 мл крові можуть переносити 20.8 мл кисню.

Показники дихальної функції крові

1. Киснева ємність гемоглобіну. Величина, що відображає кількість кисню, яка може зв'язатися з гемоглобіном при повному насиченні, називається кисневою ємністю гемоглобіна .

2. Вміст кисню у крові. Іншим показником дихальної функції крові є вміст кисню в крові,яке відображає справжню кількість кисню, як пов'язаного з гемоглобіном, так і фізично розчиненого у плазмі.

3. Ступінь насичення гемоглобіну киснем . У 100 мл артеріальної крові в нормі міститься 19-20 мл кисню, у такому ж обсязі венозної крові - 13-15 мл кисню, при цьому артеріо-венозна різниця становить 5-6 мл. Відношення кількості кисню, пов'язаного з гемоглобіном, до кисневої ємності останнього є показником ступеня насичення гемоглобіну киснем. Насичення гемоглобіну артеріальної крові киснем у здорових осіб становить 96%.

Освітаоксигемоглобіну в легенях та його відновлення в тканинах залежить від парціального напруження кисню крові: при його підвищенні. Насичення гемоглобіну киснем зростає, при зниженні – зменшується. Цей зв'язок має нелінійний характер і виражається кривою дисоціації оксигемоглобіну, що має S-подібну форму.

Оксигенованої артеріальної крові відповідає плато кривої дисоціації, а десатурованої крові в тканинах - її частина, що круто знижується. Пологий підйом кривої у верхній її ділянці (зона високої напруги 2) свідчить, що досить повне насичення гемоглобіну артеріальної крові киснем забезпечується навіть при зменшенні напруги 2 до 9.3 кПа (70 мм рт.ст.). Зниження напруги Про, з 13.3 кПа на 2.0-2.7 кПа (зі 100 на 15-20 мм рт.ст.) мало відбивається насичення гемоглобіну киснем (НЬО 2 знижується у своїй на 2-3%). При більш низьких значеннях напруги 2 оксигемоглобін дисоціює значно легше (зона крутого падіння кривої). Так, при зниженні напруги 2 з 8.0 до 5.3 кПа (з 60 до 40 мм рт.ст.) насичення гемоглобіну киснем зменшується приблизно на 15%.

Положення кривої дисоціації оксигемоглобіну кількісно прийнято виражати парціальним напругою кисню, у якому насичення гемоглобіну становить 50% (Р 50). Нормальна величина Р 50 при температурі 37°З рН 7.40 - близько 3.53 кПа (26.5 мм рт.ст.).

Крива дисоціації оксигемоглобіну за певних умов може зміщуватися в ту чи іншу сторону, зберігаючи S-подібну форму, під впливом зміни рН, напруги 2 температури тіла, вмісту в еритроцитах 2,3-дяфосфогліцерату (2,3-ДФГ), від яких залежить здатність гемоглобіну зв'язувати кисень. У м'язах, що працюють, в результаті інтенсивного метаболізму підвищується утворення СО 2 і молочної кислоти, а також зростає теплопродукція. Усі ці чинники знижують спорідненість гемоглобіну до кисню. Крива дисоціації при цьому зсувається вправо (рис.8.7), що призводить до більш легкого звільнення кисню з оксигемоглобіну, і споживання тканинами кисню збільшується. При зменшенні температури, 2,3-ДФГ, зниженні напруги, і збільшенні рН крива дисоціації зсувається вліво, спорідненість гемоглобіну до кисню зростає, в результаті чого доставка кисню до тканин зменшується.

Транспортні білки- Збірна назва великої групи білків, що виконують функцію перенесення різних лігандів як через клітинну мембрану або всередині клітини (у одноклітинних організмів), так і між різними клітинами багатоклітинного організму. Транспортні білки можуть бути як інтегрованими в мембрану, так і водорозчинними білками, що секретуються з клітини, що знаходяться в пери або цитоплазматичному просторі, в ядрі або органелах еукаріотів.

Основні групи транспортних білків:

хелатуючі білки;
білки-транспортери.

Енциклопедичний YouTube

1 / 1

✪ Cell Membranes and Cell Transport

Субтитри

Ти колись уявляв, як це було б - опинитися всередині клітини? Уяви генетичний матеріал, цитоплазму, рибосоми – їх ти знайдеш майже в КОЖНІЙ клітці – і прокаріот та еукаріот. Еукаріотичні клітини також мають ще й мембранні органоїди. Усі ці органоїди виконують різні функції. Але клітини – не ізольовані маленькі світи. Вони мають купу всього всередині, але вони також взаємодіють і із зовнішнім середовищем. Це має сенс для підтримки стабільного внутрішнього середовища - інакше називаного гомеостазом - вони повинні контролювати те, що відбувається всередині них і зовні. Дуже важлива структура, відповідальна за весь клітинний вміст – це клітинна мембрана. Контролюючи те, що відбувається всередині та зовні, мембрана допомагає підтримувати гомеостаз. Погляньмо на клітинну мембрану. Ти можеш докладно вивчити клітинну мембрану - вона має приголомшливу структуру та сигнальні здібності. Але в основі своїй вона складається з фосфоліпідного бислоя. Бислой означає 2 шари, тобто. у нас є 2 шари ліпідів. Ці ліпіди, звані фосфоліпідами, складаються з полярних головок та неполярних хвостиків. У деяких молекул немає проблем із проникненням через мембрану прямо крізь фосфоліпідний бислой. Дуже маленькі неполярні молекули чудово підходять під цю категорію. Як і деякі гази. Кисень та вуглекислий газ – гарні приклади. Це явище відоме як проста дифузія. На переміщення молекул всередину та назовні таким чином не витрачається енергії, тому цей процес відноситься до категорії пасивного транспорту. Проста дифузія йде градієнтом концентрації. Молекули рухаються з області з високою концентрацією область з низькою концентрацією. Тому коли ти чуєш, як хтось каже, що щось відбувається за градієнтом, ось що вони мають на увазі. Вони мають на увазі рух молекул з області з більшою концентрацією до області з меншою. Пам'ятаєш, як ми сказали, що клітинна мембрана взагалі досить складна структура? Ну, одна річ, яку ми ще не згадали – це мембранні білки, і деякі з них – транспортні білки. Деякі транспортні білки утворюють канали. Деякі їх змінюють свою форму, щоб пропустити речовини всередину. Деякі їх відкриваються і закриваються під впливом якихось стимулів. І ці білки - круті штуки, тому що вони допомагають молекулам, які або занадто великі, щоб самостійно пройти, або занадто полярні. І тоді їм потрібна допомога транспортних білків. Це відомо як полегшена дифузія. Це все ще дифузія, і молекули все ще рухаються градієнтом концентрації від більшого до меншого. Вона не потребує енергії, тому це тип пасивного транспорту. Білок просто є полегшувачем, або помічником у цій справі. Заряджені іони часто використовують білкові канали для руху. Глюкоза потребує транспортного білка. У процесі осмосу, швидкого проходження води через мембрану, вода проходить через мембранні канали, звані аквапоринами. Все це приклади полегшеної дифузії, яка є різновидом пасивного транспорту, коли рух йде градієнтом концентрації від більшого до меншого. Все, що ми згадали, стосувалося лише пасивного транспорту, тобто. рухи від більшої концентрації до меншої. Але що якщо нам потрібно пройти у зворотний бік? Наприклад, клітини кишечника мають поглинати глюкозу. Але якщо концентрація глюкози в клітині вище, ніж зовні? Нам потрібно всмоктати глюкозу всередину, а для цього вона має бути протягнута проти концентрації градієнта. Рух молекул з області з низькою концентрацією в область з високою вимагає енергії, тому що йде проти потоку. Зазвичай це енергія АТФ. Я нагадаю, що АТФ – аденозинтрифосфат – включає 3 фосфогрупи. Коли зв'язок з останнім фосфатом розривається, звільняється дуже багато енергії. Це просто вражаюча маленька молекула. АТФ може активувати активний транспорт, змушуючи молекули рухатися проти концентрації градієнта. І один із способів – це використання транспортних білків. Один з наших улюблених прикладів активного транспорту – це натрій-калієвий насос, так що на нього безперечно варто звернути увагу! Ще раз, коли клітині потрібно витрачати енергію для транспорту, то йдеться про активний транспорт. Але припустимо, що клітині потрібна дуже велика молекула - великий полісахарид (якщо ти забув, зазирни в наше відео про біомолекул). Тобі може знадобитися клітинна мембрана, щоб зв'язати молекулу і таким чином простягнути її всередину. Це називається ендоцитоз – від “ендо” – всередину. Часто це злиття речовин із клітинною мембраною утворює везикули, які можуть бути відшнуровані всередині клітини. Ендоцитоз – це основний термін, але є й кілька різних типів ендоцитозу, залежно від того, як клітина втягує речовину всередину. Амеби, наприклад, використовують ендоцитоз. Хибноніжки витягуються і оточують те, що амеба хоче з'їсти, і замітку затягує у вакуолю. Існують і інші форми, такі як химерний рецептор-опосередкований ендоцитоз - коли клітини можуть бути дуже дуже прискіпливі до того, що вони приймають, тому що речовина, що поглинається, повинна зв'язатися з рецепторами, щоб потрапити всередину. Або піноцитоз, який дозволяє клітині поглинати рідини. Так що погугли, щоб дізнатися більше деталей про різні типи ендоцитозу. Екзоцитоз протилежний ендоцитозу, тому що в ньому молекули виводяться назовні ("екзо означає назовні). Екзоцитоз може бути використаний для позбавлення клітин від відходів, але це так само дуже важливий для виведення назовні важливих матеріалів, що виробляються клітиною. Хочеш крутий приклад? Повернемося до полісахаридів" - ти знав, що гігантські вуглеводні дуже важливі для утворення рослинної клітинної стінки? то всередині клітини були зроблені вуглеводні для цієї стінки. Це чудовий приклад необхідності екзоцитозу.

Транспортна функція білків

Транспортна функція білків - участь білків у перенесенні речовин у клітини та з клітин, у їх переміщеннях усередині клітин, а також у їхньому транспорті кров'ю та іншими рідинами по організму.

Існують різні види транспорту, які здійснюються за допомогою білків.

Перенесення речовин через клітинну мембрану

Пасивний транспорт забезпечують також білки-канали. Каналоутворюючі білки утворюють у мембрані водні пори, через які (коли вони відкриті) можуть проходити речовини. особливі сімейства каналоутворюючих білків (коннексини і паннексини) формують щілинні контакти, через які низькомолекулярні речовини можуть транспортуватися з однієї клітини в іншу (через паннексини і клітини із зовнішнього середовища).

(у одноклітинних організмів), і між різними клітинами багатоклітинного організму. Транспортні білки можуть бути як інтегрованими в мембрану, так і водорозчинними білками, що секретуються з клітини, що знаходяться в пери або цитоплазматичному просторі, в ядрі або органелах еукаріотів.

Основні групи транспортних білків:

хелатуючі білки;
білки-транспортери.

Транспортна функція білків

Існують різні види транспорту, які здійснюються за допомогою білків.