Гемоглобин – один из белков в теле человека, железосодержащий тетрамер. Он красного цвета из-за наличия в составе ионов железа и выполняет почетную функцию обеспечения дыхания клеток тела. Гемоглобин доставляет к тканям и органам кислород и забирает углекислый газ. Так происходит газообмен или дыхание.
Гемоглобин открыл немецкий физиолог Отто Функе в 1851 году. А через 108 лет его подробно описал австрийский молекулярный биолог Макс Перутц. За это он получил Нобелевскую премию.
Молекула гемоглобина состоит из двух частей – белковой и небелковой. Первая, глобин, содержит четыре полипептидные цепи: две альфа и две бета. К каждой из четырех глобиновых субъединиц прикреплена группа гема с атомом железа. Вторая часть гемоглобина, гем, это кофермент. Его синтез происходит в митохондриях эритробластов. Эритробласты – это предшественники эритроцитов.
В каждом эритроците содержится в среднем 30 пикограммов гемоглобина. Это примерно 33% массы эритроцита. За счет ионов железа гемоглобин захватывает кислорода в 70 раз больше, чем вода. В одном литре плазмы крови растворено 3,2 мл кислорода, а в литре эритроцитов - 220 мл.
Если человек находится в состоянии покоя, то его артериальная кровь насыщена кислородом в среднем на 97%, а венозная – на 70%. С повышением физической активности, например, при занятиях спортом, уровень кислорода в венозной крови может снизиться до 15%.
В семействе глобинов есть разделение труда. Например, окисленная форма гемоглобина, метгемоглобин, не может переносить кислород. Он производится для очистки тела от продуктов распада и защиты от отравления: расщепляет перекись водорода, связывает синильную кислоту и другие токсины. Другой «родственник» гемоглобина – миоглобин – живет в мышцах и костях. Он в 13 раз превосходит гемоглобин по способности удерживать кислород. Его функция – запасать кислород и питать им митохондрии – энергетические станции тела.
В эритрoцитaх челoвекa обнаружено несколько фoрм гемоглобина. В них разная последовательность аминокислот в зависимости от функций. Гемоглобин Е вырабатывается до восьмой недели жизни эмбриона. Затем ему на смену приходит фетальный гемоглобин F. Эти гемоглобины отличаются от взрослых собратьев большим сродством с молекулой кислорода. Благодаря им эмбрион получает на 30% больше кислорода для дыхания и развития. К моменту рождения в крови младенца доля эмбрионального и фетального гемоглобина снижается и увеличивается доля гемоглобина, характерного для взрослых – гемоглобина А. К трем годам в крови ребенка остается не более двух процентов фетального гемоглобина. Все эти превращения гемоглобина – результат эволюции человека и позвоночных животных.