Jako, że pierwszy sort sesji już za nami, a następne bitwy dopiero we wrześniu bierzemy się do pracy!
Postanowienie pierwsze w naszym blogu: postaramy się udostępniać tekst co tydzień.
W dzisiejszym tekście zrobimy ukłon w stronę tego, od czego się zaczęło: hemoglobinie.
Na początek trochę suchych faktów.
Hemoglobina jest białkiem (peptydem), o którym można powiedzieć, że składa się z czterech małych białek (oznacza to, że jest polipeptydem), połączonych w jedną, dużą cząsteczkę. Znajduje się w erytrocytach, znanych szerzej jako czerwone krwinki. Każda z podjednostek hemoglobiny ma w sobie specjalną niebiałkową część (trochę jak jajko niespodzianka, albo matrioszka, nie?), która odpowiada za zdolność do wiązania się z tlenem i nadaje całemu białku doskonale znane nam odcienie czerwieni. Cząstka ta nosi jakże piękną i romantyczną nazwę “hem”.
Napisałem “kolory” nie bez przyczyny - każdy zapewne zdążył zauważyć, że krew wypływająca leniwie i ospale z uszkodzonej żyły ma ciemniejszy odcień od tej, która niemiłosiernie tryska i rozchlapuje się na wszystkie strony z przeciętej tętnicy. Zapewne lepiej tę różnicę mogły dostrzec czytelniczki ze względu na lepsze przystosowanie ich przez Matkę Naturę i ciocię Ewolucję do rozróżniania nawet niewielkich różnic kolorystycznych. Mężczyzn natomiast los twardo zaprawiał w myśleniu przestrzennym. Jednakże jest to wątek długi, kręty, pełen statystyki, psychologii, socjologii i jeszcze kilku innych mało zrozumiałych dziedzin z gatunku czarnej magii i może kiedyś doczeka się własnego wpisu.
Ta różnica w kolorze spowodowana jest magiczną budową cząsteczki hemu! Atomy węgla z czterech mniejszych pierścieni aromatycznych łączą się ze sobą za pomocą czegoś na kształt wiązań zwanych mostkami węglowymi. Do wnętrza tak utworzonego pierścienia skierowane są cztery atomy azotu (atomy te nie wzięły się z powietrza, współbudują one mniejsze pierścienie). Atomy azotu są jak treserzy w ZOO próbujący utrzymać zwierzę po środku areny jakim jest jon żelaza. Jon ten, który czuje się pewnie nieco przytłoczony tym co go otacza, nie jest pewien swojej wartości, a dokładnie wartościowości (dla bardziej wtajemniczonych w arkana chemii znanej bardziej pod nazwą “stopni utlenienia”): +2 lub +3.
“I co z tego wynika?!” ktoś zapyta? Otóż wszystko tak naprawdę! Gdyby była to telenowela, to jej fabuła brzmiałaby zapewne jakoś tak:
Samotne, humorzaste żelazo w stanie +2 szuka sobie towarzystwa, by się dowartościować i wskoczyć na +3. Dlatego odważnie wchodzi w związek z tlenem (w okolicach płuc) i już dalej wspólnie podróżują tętnicami organizmu. Niestety, ten związek okazuje się nietrwały i przy pierwszej lepszej okazji tlen zostawia żelazo, gdyż czuje się przez nie zniewolony, po czym idzie się rozerwać gdzieś do pierwszej-lepszej komórki organizmu - zapewne przy jakimś szlaku katabolicznym, by sobie odreagować szerząc zniszczenie pośród złożonych cząsteczek cukrów prostych. Nasze niedowartościowane żelazo, bojąc się samotności, wiąże się z mniej urodziwym, lecz bardziej stabilnym dwutlenkiem węgla (zaznaczymy tylko, że ledwie 15% CO2 krążącego we krwi wykorzystuje hemoglobinę). Mogłoby się wydawać, że sprawa wygląda już na zakończoną i mamy swego rodzaju half-happy end, kiedy to podróżując żyłami do pęcherzyków płuc, w dniu ślubu żelazo ponownie spotyka się z tlenem i mając nadzieję, że tym razem jakoś się im ułoży, porzuca dwutlenek węgla dla atrakcyjniejszego tlenu. Cała historia oczywiście się powtarza niejednokrotnie, dzięki czemu tlen dociera ostatecznie do wszystkich komórek w organizmie.
Jest tylko jedna wersja tej historii, kiedy to nasze żelazo napotyka swój ideał i ucieleśnienie najskrytszych swoich marzeń i snów - tlenek węgla (II), znany w kartotekach policyjnych pod pseudonimem “Czad”.
Czad, jako niezwykle atrakcyjna cząsteczka, wpada w oko żelazu i szybko zdobywa jego zaufanie i serce. Początkowo związek ten wydaje się być idealny - pełna stabilizacja i wzajemne oddanie, a w planach własny dom z ogródkiem i gromadka dzieci. Jednak po wypowiedzeniu sakramentalnego “tak” i związaniu się ze sobą na stałe, coś zaczyna się psuć. Czad staje się zaborczy i nie pozwala żelazu na bycie w pełni sobą, akceptując je jedynie w formie jonu 3+. Żelazo zaczyna czuć się wykorzystywane w chwili, kiedy Czad każe się transportować dla rozrywki na hemie po całym organizmie. Zaczyna traktować żelazo jak swoją służbę, a to zgadza się na wszystko ze ślepej miłości w nadziei, że kiedyś wszystko się odmieni i zazna upragnionego szczęścia. Niestety, jak się później przekona, ten toksyczny związek będzie trwał aż do końca ich dni...
No dobrze, zostawmy na moment te smutne historie i zastanówmy się teraz, po co właściwie nam ten wielki polipeptyd obudowujący tak niewielki hem? Czy nie lepiej by było, żeby taki hem pływał sobie rozpuszczony po prostu w osoczu krwi? Mogłoby go wtedy być więcej, co pozytywnie wpłynęłoby na wydolność organizmu, a ponadto byłoby to “tańsze”, bo nie trzeba by zużywać aminokwasów i energii do budowy polipeptydów, dzięki czemu mogłyby być wykorzystane gdzieś indziej, prawda?
Otóż jak się okazuje nie jest to takie łatwe . Już dawno przeprowadzono pod tym kątem badania, z których wniknęło, że hem pozbawiony okalającego go polipeptydu, zamiast wiązać się wyłącznie nietrwale z jednym tlenem, zaczyna tworzyć swego rodzaju kompleksy “hem-tlen-hem”, których następstwem jest tworzenie się tzw. hemu żelazowego, z żelazem o stałej wartościowości 3+. W tej formie nie może on już wcale wiązać się z tlenem. Po wnikliwym przestudiowaniu struktury przestrzennej polipeptydu (naukowcy cały czas spierają się o szczegóły w które nie chcemy się zgłębiać) zauważono, że izoluje on hem w taki sposób, iż ma on zapewnioną swoją własną, prywatną cząsteczkę tlenu, którą nie musi się z nikim dzielić, co umożliwia naszym kochankom ciągłe romansowanie w prywatności i bez gapiów w postaci innych cząsteczek hemu.
Na dziś koniec opowieści o hemoglobinie i jej perypetiach. Jeżeli znajdą się czytelnicy głodni kolejnej dawki wiedzy, to z chęcią opowiemy jeszcze więcej ciekawych rzeczy, bo hemoglobina to temat-rzeka.
Pisał: SaDiablo
Redakcja: Hemoblogina
