संरचना और कार्य
हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में निहित एक मेटालोप्रोटीन है, जो रक्त प्रवाह में ऑक्सीजन के परिवहन के लिए जिम्मेदार है। वास्तव में, ऑक्सीजन केवल पानी में मध्यम रूप से घुलनशील है; इसलिए, रक्त में घुलने वाली मात्रा (कुल का 2% से कम) ऊतकों की चयापचय मांगों को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए एक विशिष्ट वाहक की आवश्यकता स्पष्ट है।
संचार धारा में, ऑक्सीजन सीधे और विपरीत रूप से प्रोटीन से नहीं जुड़ सकता है, जैसा कि तांबा और लोहा जैसी धातुओं के साथ होता है। आश्चर्य की बात नहीं, हीमोग्लोबिन के प्रत्येक प्रोटीन सबयूनिट के केंद्र में, एक प्रोटीन शेल में लिपटे हुए, हम तथाकथित प्रोस्थेटिक समूह ईएमई पाते हैं, एक धातु दिल के साथ ऑक्सीकरण राज्य Fe2 + (कम राज्य) में एक लोहे के परमाणु का प्रतिनिधित्व करता है, जो बांधता है ऑक्सीजन उलटा।
रक्त विश्लेषण
- रक्त में सामान्य हीमोग्लोबिन का मान: 13-17 ग्राम / 100 मिली
महिलाओं में, मान पुरुषों की तुलना में औसत 5-10% कम है।
उच्च हीमोग्लोबिन के संभावित कारण
- Polycythemia
- ऊंचाई में विस्तारित रहें
- पुराने फुफ्फुसीय रोग
- हृदय रोग
- रक्त डोपिंग (एरिथ्रोपोइटिन और डेरिवेटिव या पदार्थों का उपयोग जो इसकी कार्रवाई की नकल करते हैं)
कम हीमोग्लोबिन के संभावित कारण
- रक्ताल्पता
- आयरन की कमी (सिडरोपेनिया)
- खून बह रहा है
- कार्सिनोमा
- गर्भावस्था
- थैलेसीमिया
- बर्न्स
रक्त में ऑक्सीजन की मात्रा तब हीमोग्लोबिन युक्त लोहे से बंधे अंश के साथ प्लाज्मा में घुलने वाली छोटी मात्रा के योग द्वारा दी जाती है।
रक्त में मौजूद 98% से अधिक ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन के लिए बाध्य है, जो लाल रक्त कोशिकाओं के अंदर आवंटित रक्त प्रवाह में घूमता है। हीमोग्लोबिन के बिना, इसलिए, एरिथ्रोसाइट्स रक्त में ऑक्सीजन ट्रांसपोर्टर्स के रूप में अपना कार्य नहीं कर सके।
इस धातु की केंद्रीय भूमिका को देखते हुए, हीमोग्लोबिन के संश्लेषण के लिए आहार के साथ लोहे की पर्याप्त आपूर्ति की आवश्यकता होती है। शरीर में मौजूद लोहे का लगभग 70% वास्तव में ईएमई हीमोग्लोबिन समूहों में निहित है।
हीमोग्लोबिन 4 सबयूनिट्स से बना है जो संरचनात्मक रूप से मायोग्लोबिन * के समान है।
हीमोग्लोबिन एक बड़ा और जटिल मेटालोप्रोटीन है, जिसे ईएमई समूह के चारों ओर क्रमशः 4 ग्लोबुलर प्रोटीन श्रृंखलाओं द्वारा दर्शाया जाता है, जिसमें एम 2+ होता है।
प्रत्येक हीमोग्लोबिन अणु के लिए हम सापेक्ष गोलाकार प्रोटीन श्रृंखला द्वारा चार ईएमई समूहों को ढंके हुए पाते हैं। चूंकि प्रत्येक हीमोग्लोबिन अणु में चार लोहे के परमाणु होते हैं, प्रत्येक हीमोग्लोबिन अणु प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के आधार पर, स्वयं चार ऑक्सीजन परमाणुओं को बांध सकता है:
एचबी + 4 ओ 2 H → एचबी (ओ 2 ) 4
जैसा कि अधिकांश को पता है, हीमोग्लोबिन का कार्य फेफड़ों में ऑक्सीजन ले जाना है, इसे उन कोशिकाओं को जारी करना है जिन्हें इसकी आवश्यकता है, इससे कार्बन डाइऑक्साइड को हटा दें और इसे फेफड़ों में छोड़ दें जहां पित्त फिर से शुरू होता है।
फुफ्फुसीय एल्वियोली के केशिकाओं में रक्त के पारित होने के दौरान, हीमोग्लोबिन खुद को ऑक्सीजन बांधता है, जो बाद में परिधीय परिसंचरण में ऊतकों को पैदावार देता है। यह विनिमय इसलिए होता है क्योंकि ईएमई समूह के लोहे के साथ ऑक्सीजन बांड कई कारकों के लिए प्रयोगशाला और संवेदनशील होते हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीजन आंशिक तनाव या दबाव है।
हीमोग्लोबिन और बोह्र प्रभाव के लिए ऑक्सीजन बाध्यकारी
फेफड़ों में, एल्वियोली से रक्त में गैस के प्रसार के कारण प्लाज्मा ऑक्सीजन का तनाव बढ़ जाता है (the PO2); यह वृद्धि हीमोग्लोबिन को लालच से ऑक्सीजन से बांधने का कारण बनती है; इसके विपरीत परिधीय ऊतकों में होता है, जहां रक्त में घुलित ऑक्सीजन की एकाग्रता घट जाती है (2 PO2) और कार्बन डाइऑक्साइड (↑ CO2) के आंशिक दबाव में वृद्धि होती है; यह हीमोग्लोबिन को CO2 के साथ चार्ज करके ऑक्सीजन छोड़ने का कारण बनता है। जितना संभव हो अवधारणा को सरल बनाने से, रक्त में अधिक कार्बन डाइऑक्साइड मौजूद होता है और कम ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन के लिए बाध्य रहता है ।
यद्यपि रक्त में शारीरिक रूप से घुलित ऑक्सीजन की मात्रा बहुत कम है, इसलिए यह एक मौलिक भूमिका निभाता है। वास्तव में, यह मात्रा ऑक्सीजन और हीमोग्लोबिन (फेफड़ों के वेंटिलेशन को विनियमित करने में एक महत्वपूर्ण संदर्भ मूल्य होने के अलावा) के बीच बाध्यकारी बल को भारी रूप से प्रभावित करती है।
एक ग्राफ के साथ संयोग, हीमोग्लोबिन के लिए बाध्य ऑक्सीजन की मात्रा एक sigmoid के बाद pO2 के संबंध में बढ़ जाती है:
तथ्य यह है कि प्लेटु क्षेत्र इतना बड़ा है कि फेफड़ों में पारित होने के दौरान हीमोग्लोबिन की अधिकतम संतृप्ति पर एक महत्वपूर्ण सुरक्षा मार्जिन है। यद्यपि वायुकोशीय स्तर पर pO2 आम तौर पर 100 मिमी एचजी के बराबर होता है, हम जिस आकृति पर ध्यान देते हैं, साथ ही 70 मिमीएचजी के बराबर ऑक्सीजन का आंशिक दबाव भी होता है (कुछ बीमारियों या उच्च ऊंचाई पर स्थायित्व), संतृप्त हीमोग्लोबिन का प्रतिशत 100% के करीब रहें।
अधिकतम ढलान के क्षेत्र में, जब आंशिक ऑक्सीजन तनाव 40 मिमीएचजी से नीचे हो जाता है, तो हीमोग्लोबिन की बूंदों को तेजी से बाँधने की क्षमता होती है।
आराम की स्थिति में, इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थों में पीओ 2 लगभग 40 मिमीएचजी है; इस संदर्भ में, गैसों के नियमों के लिए, प्लाज्मा में भंग ऑक्सीजन केशिका झिल्ली के माध्यम से O2 की तुलना में खराब ऊतकों की ओर फैलता है। नतीजतन, ओ 2 के प्लाज्मा वोल्टेज आगे गिरता है और यह हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन की रिहाई को बढ़ावा देता है। तीव्र शारीरिक परिश्रम के दौरान, हालांकि, ऊतकों में ऑक्सीजन का तनाव 15 mmHg या इससे कम हो जाता है, जिससे रक्त ऑक्सीजन की दृढ़ता से कम हो जाता है।
नतीजतन, आराम करने की स्थिति में, ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन की एक महत्वपूर्ण मात्रा ऊतकों को छोड़ देती है, आवश्यकता के मामले में उपलब्ध शेष (उदाहरण के लिए कुछ कोशिकाओं में चयापचय में अचानक वृद्धि से निपटने के लिए)।
ऊपर की छवि में दिखाई गई निरंतर रेखा को हीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र कहा जाता है; यह आमतौर पर इन विट्रो में पीएच 7.4 और 37 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर निर्धारित किया जाता है।
बोह्र प्रभाव का परिणाम O2 के पल्मोनरी स्तर पर और ऊतक स्तर पर इसकी रिहाई पर दोनों होता है।
जहां बाइकार्बोनेट के रूप में अधिक कार्बन डाइऑक्साइड भंग होता है, हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन को अधिक आसानी से छोड़ता है और कार्बन डाइऑक्साइड (बाइकार्बोनेट के रूप में) के साथ चार्ज किया जाता है।
रक्त को अम्लीकृत करके समान प्रभाव प्राप्त किया जाता है: जितना अधिक रक्त पीएच घटता है और कम ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन के लिए बाध्य रहता है; यह संयोग से नहीं है कि कार्बन डाइऑक्साइड मुख्य रूप से कार्बोनिक एसिड के रूप में रक्त में घुल जाता है, जो अलग हो जाता है।
इसके खोजकर्ता के सम्मान में, ऑक्सीजन के पृथक्करण पर पीएच या कार्बन डाइऑक्साइड के प्रभाव को बोहर प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
जैसा कि अनुमान है, एक अम्लीय वातावरण में हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन को अधिक आसानी से छोड़ता है, जबकि एक बुनियादी वातावरण में ऑक्सीजन के साथ बंधन अधिक मजबूत होता है।
अन्य कारकों के बीच जो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को बदल सकता है, चलो तापमान को याद रखें। विशेष रूप से, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता शरीर के तापमान में वृद्धि के साथ घट जाती है। यह सर्दियों और वसंत के महीनों के दौरान विशेष रूप से फायदेमंद होता है, क्योंकि फुफ्फुसीय रक्त का तापमान (बाहरी वातावरण के संपर्क में) ऊतकों के स्तर पर पहुंचने की तुलना में कम होता है, जहां ऑक्सीजन की आपूर्ति इस प्रकार होती है ।
2, 3 डिफॉस्फोग्लिसरेट ग्लाइकोलिसिस का एक मध्यवर्ती है जो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को प्रभावित करता है। यदि लाल रक्त कोशिका के भीतर इसकी सांद्रता बढ़ जाती है, तो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो जाती है, इस प्रकार ऊतकों को ऑक्सीजन की रिहाई की सुविधा मिलती है। यह संयोग से नहीं है कि 2, 3 डिप्थोस्पोग्लिसरेट की एरिथ्रोसाइट सांद्रता बढ़ जाती है, उदाहरण के लिए, एनीमिया में, कार्डियो-पल्मोनरी अपर्याप्तता में और उच्च ऊंचाई में रहने के दौरान।
सामान्य तौर पर, 2.3 बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट का प्रभाव अपेक्षाकृत धीमा होता है, खासकर जब पीएच, तापमान और कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक दबाव में तेजी से प्रतिक्रिया की तुलना में।
गहन मांसपेशियों के काम के दौरान बोह्र प्रभाव बहुत महत्वपूर्ण है; ऐसी स्थितियों में, वास्तव में, ऊतकों में सबसे अधिक तनाव के संपर्क में आने से तापमान में एक स्थानीय वृद्धि होती है और कार्बन डाइऑक्साइड का दबाव होता है, इसलिए अम्लता कम हो जाती है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, यह सब ऊतकों को ऑक्सीजन की रिहाई का पक्षधर है, हीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र को दाईं ओर स्थानांतरित करना।
