Карбаминогемоглобин

Карбаминогемоглобин ( карбаминогемоглобин BrE ) ( CO ₂ Hb , также известный как карбогемоглобин и карбогемоглобин ) представляет собой соединение гемоглобина в и углекислого газа и является одной из форм, в которой углекислый газ существует крови . ^{[ 1 ]} Таким образом , 23% углекислого газа переносится кровью (70% превращается в бикарбонат под действием карбоангидразы и затем переносится в плазму, 7% переносится в виде свободного CO2 _, растворенного в плазме). ^{[ 2 ]}

Структура

Карбаминогемоглобин – это соединение, которое связывается с гемоглобином в крови. Гемоглобин — это белок, который содержится в эритроцитах и имеет решающее значение для транспортировки кислорода из легких в ткани и органы. Гемоглобин также играет важную роль в транспортировке углекислого газа из тканей обратно в легкие для выдыхания. ^{[ 3 ]}

Структуру карбаминогемоглобина можно описать как связывание углекислого газа с аминогруппами глобальных цепей гемоглобина. Процесс связывания углекислого газа с гемоглобином широко известен как образование карбамино. Это источник, откуда белок получил свое название, поскольку он представляет собой комбинацию карбамино и гемоглобина. ^{[ 4 ]}

Функция

Одной из основных функций карбаминогемоглобина является обеспечение транспорта углекислого газа в кровоток. Когда углекислый газ образуется как побочный продукт клеточного метаболизма в тканях, это соединение диффундирует в кровоток и вступает в реакцию с гемоглобином. ^{[ 5 ]}

Когда происходит связывание молекул с образованием карбаминогемоглобина, это позволяет транспортировать углекислый газ из тканей в легкие. В легких углекислый газ выделяется из карбаминогемоглобина и может выводиться из организма в процессе выдоха. Этот целостный процесс очень важен для поддержания баланса газов в крови и обеспечения газообмена между тканями и органами. ^{[ 6 ]}

Взаимодействие

Карбаминогемоглобин взаимодействует с углекислым газом в процессе, известном как дыхательный газообмен. Взаимодействие включает связывание углекислого газа с гемоглобином. Углекислый газ связывается с белковыми цепями гемоглобина. Способность гемоглобина связываться как с молекулами кислорода, так и с молекулами углекислого газа делает его важным белком для дыхательной системы при газообмене в дыхательных путях.

Взаимодействие между углекислым газом и гемоглобином помогает транспортировать углекислый газ из тканей в легкие для выведения. Когда углекислый газ транспортируется из тканей, он образуется как побочный продукт ряда реакций, известных как клеточный метаболизм. Самое главное, что связывание углекислого газа с гемоглобином играет роль в буферизации pH крови, предотвращая падение pH из-за выработки угольной кислоты. ^{[ 6 ]}

Хотя белок карбаминогемоглобин взаимодействует с другим белком (например, гемоглобином), обнаруженным в эритроцитах, это взаимодействие происходит только в кровотоке, и его продукты могут быть выведены. Карбаминогемоглобин не взаимодействует с ДНК, поскольку ДНК — это молекула, которая находится в ядре клетки и ее функция заключается в переносе генетической информации. ^{[ 7 ]}

Регулирование

Образование и диссоциация белка карбаминогемоглобина контролируются многими факторами, гарантирующими транспорт углекислого газа в кровоток. Список регулирующих факторов приведен ниже:

Парциальное давление углекислого газа (PCO2): мера содержания углекислого газа в артериальной или венозной крови. ^{[ 8 ]} На количество углекислого газа в кровотоке влияет парциальное давление молекулы углекислого газа. В тканях, где клеточный метаболизм производит углекислый газ, парциальное давление выше, что приводит к связыванию углекислого газа с гемоглобином. С другой стороны, в легких наблюдается меньшее парциальное давление углекислого газа, что способствует отделению углекислого газа от гемоглобина.
pH: Эффект Бора показывает, как на связывание и высвобождение кислорода и углекислого газа гемоглобином влияют колебания pH в крови. Когда ткани метаболизируются, они производят углекислый газ и кислые продукты, что в конечном итоге приводит к снижению уровня pH в крови. Когда pH низкий, это способствует связыванию углекислого газа с гемоглобином и облегчает его транспортировку в легкие. Напротив, когда pH в легких выше, из гемоглобина выделяется углекислый газ. ^{[ 9 ]}
Температура: такой фактор, как температура, может влиять на связывание и высвобождение газов гемоглобином. Влияние температуры на связывание углекислого газа с гемоглобином менее заметно по сравнению с другими газами, однако этот фактор все же может оказывать влияние на общую регуляцию газообмена. ^{[ 10 ]}
Концентрация бикарбоната (HCO3-): высокий процент углекислого газа в кровотоке переносится в виде ионов бикарбоната. Карбоангидраза катализирует превращение углекислого газа и воды в угольную кислоту. Эта молекула распадается на ионы бикарбоната и водорода. Этот процесс распада происходит в эритроцитах. В конечном итоге концентрация ионов бикарбоната в кровотоке влияет на образование в организме белка карбаминогемоглобина. ^{[ 11 ]}

Синтез

Когда ткани выделяют углекислый газ в кровоток, около 10% его растворяется в плазме. Остальная часть углекислого газа переносится либо прямо, либо опосредованно гемоглобином . Примерно 10% углекислого газа, переносимого гемоглобином, находится в форме карбаминогемоглобина. Этот карбаминогемоглобин образуется в результате реакции между диоксидом углерода и амино (-NH ₂ ) остатком молекулы глобина, что приводит к образованию карбаминового остатка (-NH.COO). ⁻). Остальная часть углекислого газа транспортируется в плазме в виде бикарбонат-анионов. ^{[ 12 ]}

Механизм

Когда углекислый газ связывается с гемоглобином, образуется карбаминогемоглобин, снижающий сродство гемоглобина к кислороду за счет эффекта Бора . Реакция происходит между молекулой углекислого газа и аминоостатком. ^{[ 12 ]} В отсутствие кислорода несвязанные молекулы гемоглобина имеют больше шансов превратиться в карбаминогемоглобин. Эффект Холдейна связан с повышенным сродством дезоксигенированного гемоглобина к H. ⁺
: отгрузка кислорода в ткани приводит к увеличению сродства гемоглобина к углекислому газу и H ⁺
, от которого организму необходимо избавиться, и который затем может быть транспортирован в легкие для удаления. Поскольку при образовании этого соединения образуются ионы водорода, гемоглобин необходим для его буферизации. ^{[ 12 ]}

Гемоглобин может связываться с четырьмя молекулами углекислого газа. Молекулы углекислого газа образуют карбамат с четырьмя концевыми аминогруппами четырех белковых цепей в дезокси-форме молекулы. Таким образом, одна молекула гемоглобина может транспортировать четыре молекулы углекислого газа обратно в легкие, где они высвобождаются, когда молекула снова переходит в форму оксигемоглобина. ^{[ 6 ]}

Соединение ионов водорода и кислорода с диоксидом углерода

Когда углекислый газ диффундирует в виде растворенного газа из тканевых капилляров, он связывается с α-аминоконцом цепи глобулина, образуя карбаминогемоглобин. Карбаминогемоглобин способен напрямую стабилизировать Т-конформацию в рамках эффекта Бора диоксида углерода . Дезоксигемоглобин, в свою очередь, впоследствии увеличивает поглощение углекислого газа, способствуя образованию бикарбоната, а также карбаминогемоглобина за счет эффекта Холдейна . ^{[ 13 ]}

Ассоциация заболеваний

Дисфункциональные или измененные уровни карбаминогемоглобина обычно не вызывают заболеваний или расстройств. Карбаминогемоглобин участвует в процессе транспортировки углекислого газа в организме. Уровни этого белка могут уменьшаться и увеличиваться в зависимости от факторов, которые регулируют уровень белка в организме. ^{[ 14 ]}

Карбаминогемоглобин может быть связан с заболеванием, когда происходит изменение его уровня, вызванное ранее существовавшим заболеванием или дисбалансом в дыхательной и метаболической системах человеческого организма.

Некоторые из этих существующих заболеваний могут быть следующими:

Респираторный ацидоз. Это состояние характеризуется накоплением углекислого газа в крови, что приводит к падению pH крови. Это происходит при нарушении процесса газообмена, например при дыхательной недостаточности. ^{[ 15 ]}
Гиповентиляция. Этот тип состояния может привести к повышению уровня карбаминогемоглобина. Это состояние может быть вызвано многими факторами, такими как расстройства центральной нервной системы и даже прием некоторых лекарств. ^{[ 16 ]}

Биологическое значение

Белок карбаминогемоглобин играет важную роль в транспорте углекислого газа в крови и выполняет множество биологически важных функций:

Транспорт углекислого газа. Этот процесс позволяет транспортировать углекислый газ из тканей в легкие. Это важно для поддержания баланса газов в кровотоке и гарантированного удаления углекислого газа из организма. ^{[ 17 ]}
Буферизация pH крови. Связывание углекислого газа с гемоглобином играет роль в буферизации pH крови. Когда ткани вырабатывают углекислый газ, повышение кислотности снижается за счет образования ионов бикарбоната. Этот процесс буферизации помогает предотвратить снижение pH и помогает поддерживать стабильную среду. ^{[ 17 ]}
Облегчение газообмена. Гемоглобин облегчает газообмен в легких и тканях. В легких кислород связывается с гемоглобином и выделяется углекислый газ. В тканях углекислый газ связывается с образованием карбаминогемоглобина и выделяется кислород. Этот обменный процесс важен, поскольку тканям необходим кислород, а также необходимо удаление углекислого газа. ^{[ 18 ]}

См. также

Ссылки

^ Беттс Дж.Г., Дезе П., Джонсон Э., Джонсон Дж.Е., Корол О., Круз Д. и др. (13 сентября 2023 г.). «22.5 Транспорт газов». Анатомия и физиология . Хьюстон: OpenStax CNX. 22.5 Транспорт газов. ISBN 978-1-947172-04-3 .
^ Транспорт газа в крови. Архивировано 28 января 2019 г. в Wayback Machine. РИС. 18.11 Транспорт углекислого газа
^ Ся CC (январь 1998 г.). «Дыхательная функция гемоглобина». Медицинский журнал Новой Англии . 338 (4): 239–247. дои : 10.1056/NEJM199801223380407 . ПМИД 9435331 .
^ Томас С., Lumb AB (октябрь 2012 г.). «Физиология гемоглобина» . Непрерывное образование в области анестезии, интенсивной терапии и боли . 12 (5): 251–256. doi : 10.1093/bjaceaccp/mks025 .
^ Груневельд AB (июнь 1998 г.). «Интерпретация венозно-артериальной разницы PCO2». Медицина критических состояний . 26 (6): 979–980. дои : 10.1097/00003246-199806000-00002 . ПМИД 9635634 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Перрелла М., Росси-Бернарди Л. (апрель 1979 г.). Определение CO2, связанного с гемоглобином в виде карбамата . Биофизика и физиология углекислого газа; Симпозиум проходил в Регенсбургском университете (ФРГ). Берлин, Гейдельберг: Pringer Science & Business Media. стр. 75–83. дои : 10.1007/978-3-642-67572-0_8 .
^ Мур Э.Э., Джонсон Дж.Л., Ченг А.М., Масуно Т., Банерджи А. (сентябрь 2005 г.). «Итоги исследований кровезаменителей при травмах» . Шок . 24 (3): 197–205. дои : 10.1097/01.shk.0000180075.76766.fe . ПМИД 16135956 .
^ Мессина З., Патрик Х (2022). «Парциальное давление углекислого газа». . StatPearls [Интернет] . Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing. ПМИД 31869112 .
^ Дженсен ФБ (ноябрь 2004 г.). «РН эритроцитов, эффект Бора и другие явления, связанные с оксигенацией, в транспорте O2 и CO2 в крови». Acta Physiologica Scandinavica . 182 (3): 215–227. дои : 10.1111/j.1365-201X.2004.01361.x . ПМИД 15491402 .
^ Хертог М.Л., Пеппеленбос Х.В., Эвело Р.Г., Тийскенс Л.М. (ноябрь 1998 г.). «Динамическая и общая модель газообмена дышащих продуктов: влияние кислорода, углекислого газа и температуры». Послеуборочная биология и технология . 14 (3): 335–349. дои : 10.1016/S0925-5214(98)00058-1 .
^ Артурс Г.Дж., Судхакар М. (декабрь 2005 г.). «Транспорт углекислого газа» . Непрерывное образование в области анестезии, интенсивной терапии и боли . 5 (6): 207–210. doi : 10.1093/bjaceaccp/mki050 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Уотерхаус Дж., Кэмпбелл I (ноябрь 2005 г.). «Дыхание: газообмен». Анестезия и интенсивная терапия . Грудной. 6 (11): 363–366. дои : 10.1383/anes.2005.6.11.363 . ISSN 1472-0299 .
^ Ся CC (январь 1998 г.). «Дыхательная функция гемоглобина». Медицинский журнал Новой Англии . 338 (4): 239–247. дои : 10.1056/NEJM199801223380407 . ПМИД 9435331 .
^ Сун Ма, Ван Л (2016). «Обнаружение карбаминогемоглобина и гликированного гемоглобина в сыворотке» (PDF) . Журнал Хайнаньского медицинского университета . 22 (12): 127–130. Архивировано из оригинала 25 ноября 2020 г. Проверено 28 ноября 2023 г. {{cite journal}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
^ Эпштейн С.К., Сингх Н. (апрель 2001 г.). «Респираторный ацидоз». Респираторная помощь . 46 (4): 366–383. ПМИД 11262556 .
^ Джонсон Р.А., Мораис Х.А. (2006). «Респираторные кислотно-основные нарушения». В ДиБартола С.П. (ред.). Нарушения жидкости, электролита и кислотно-щелочного баланса в практике мелких животных . Elsevier Науки о здоровье. ISBN 978-1-4377-0655-0 .
^ Jump up to: ^а ^б Гирс К., Грос Дж. (апрель 2000 г.). «Транспорт углекислого газа и карбоангидраза в крови и мышцах». Физиологические обзоры . 80 (2): 681–715. дои : 10.1152/physrev.2000.80.2.681 . ПМИД 10747205 . S2CID 606543 .
^ Секи С., Гото К., Кондо Т., Фукусима Ю., Кониси Х., Косака Ф. (июнь 1984 г.). «Газообмен и облегчение высокочастотной вентиляции во внутриторакальной хирургии» . Анналы торакальной хирургии . 37 (6): 491–496. дои : 10.1016/s0003-4975(10)61139-3 . ПМИД 6428336 .

Дальнейшее чтение

Фогель М (2004). Решение задач по биологии . Пискатауэй, Нью-Джерси: Ассоциация исследований и образования. п. 431. ИСБН 0878915141 .

Внешние ссылки

Карбаминогемоглобин + A в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

Эта белках статья о незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[Openstax_Anatomy_&_Physiology_attribution-1] Беттс Дж.Г., Дезе П., Джонсон Э., Джонсон Дж.Е., Корол О., Круз Д. и др. (13 сентября 2023 г.). «22.5 Транспорт газов». Анатомия и физиология . Хьюстон: OpenStax CNX. 22.5 Транспорт газов. ISBN 978-1-947172-04-3 .

[2] Транспорт газа в крови. Архивировано 28 января 2019 г. в Wayback Machine. РИС. 18.11 Транспорт углекислого газа

[pmid9435331-3] Ся CC (январь 1998 г.). «Дыхательная функция гемоглобина». Медицинский журнал Новой Англии . 338 (4): 239–247. дои : 10.1056/NEJM199801223380407 . ПМИД 9435331 .

[4] Томас С., Lumb AB (октябрь 2012 г.). «Физиология гемоглобина» . Непрерывное образование в области анестезии, интенсивной терапии и боли . 12 (5): 251–256. doi : 10.1093/bjaceaccp/mks025 .

[pmid9635634-5] Груневельд AB (июнь 1998 г.). «Интерпретация венозно-артериальной разницы PCO2». Медицина критических состояний . 26 (6): 979–980. дои : 10.1097/00003246-199806000-00002 . ПМИД 9635634 .

[Perrella_1979-6] Jump up to: ^а ^б ^с Перрелла М., Росси-Бернарди Л. (апрель 1979 г.). Определение CO2, связанного с гемоглобином в виде карбамата . Биофизика и физиология углекислого газа; Симпозиум проходил в Регенсбургском университете (ФРГ). Берлин, Гейдельберг: Pringer Science & Business Media. стр. 75–83. дои : 10.1007/978-3-642-67572-0_8 .

[pmid16135956-7] Мур Э.Э., Джонсон Дж.Л., Ченг А.М., Масуно Т., Банерджи А. (сентябрь 2005 г.). «Итоги исследований кровезаменителей при травмах» . Шок . 24 (3): 197–205. дои : 10.1097/01.shk.0000180075.76766.fe . ПМИД 16135956 .

[8] Мессина З., Патрик Х (2022). «Парциальное давление углекислого газа». . StatPearls [Интернет] . Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing. ПМИД 31869112 .

[pmid15491402-9] Дженсен ФБ (ноябрь 2004 г.). «РН эритроцитов, эффект Бора и другие явления, связанные с оксигенацией, в транспорте O2 и CO2 в крови». Acta Physiologica Scandinavica . 182 (3): 215–227. дои : 10.1111/j.1365-201X.2004.01361.x . ПМИД 15491402 .

[10] Хертог М.Л., Пеппеленбос Х.В., Эвело Р.Г., Тийскенс Л.М. (ноябрь 1998 г.). «Динамическая и общая модель газообмена дышащих продуктов: влияние кислорода, углекислого газа и температуры». Послеуборочная биология и технология . 14 (3): 335–349. дои : 10.1016/S0925-5214(98)00058-1 .

[11] Артурс Г.Дж., Судхакар М. (декабрь 2005 г.). «Транспорт углекислого газа» . Непрерывное образование в области анестезии, интенсивной терапии и боли . 5 (6): 207–210. doi : 10.1093/bjaceaccp/mki050 .

[Waterhouse_2005-12] Jump up to: ^а ^б ^с Уотерхаус Дж., Кэмпбелл I (ноябрь 2005 г.). «Дыхание: газообмен». Анестезия и интенсивная терапия . Грудной. 6 (11): 363–366. дои : 10.1383/anes.2005.6.11.363 . ISSN 1472-0299 .

[13] Ся CC (январь 1998 г.). «Дыхательная функция гемоглобина». Медицинский журнал Новой Англии . 338 (4): 239–247. дои : 10.1056/NEJM199801223380407 . ПМИД 9435331 .

[14] Сун Ма, Ван Л (2016). «Обнаружение карбаминогемоглобина и гликированного гемоглобина в сыворотке» (PDF) . Журнал Хайнаньского медицинского университета . 22 (12): 127–130. Архивировано из оригинала 25 ноября 2020 г. Проверено 28 ноября 2023 г. {{cite journal}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )

[pmid11262556-15] Эпштейн С.К., Сингх Н. (апрель 2001 г.). «Респираторный ацидоз». Респираторная помощь . 46 (4): 366–383. ПМИД 11262556 .

[16] Джонсон Р.А., Мораис Х.А. (2006). «Респираторные кислотно-основные нарушения». В ДиБартола С.П. (ред.). Нарушения жидкости, электролита и кислотно-щелочного баланса в практике мелких животных . Elsevier Науки о здоровье. ISBN 978-1-4377-0655-0 .

[Geers_2000-17] Jump up to: ^а ^б Гирс К., Грос Дж. (апрель 2000 г.). «Транспорт углекислого газа и карбоангидраза в крови и мышцах». Физиологические обзоры . 80 (2): 681–715. дои : 10.1152/physrev.2000.80.2.681 . ПМИД 10747205 . S2CID 606543 .

[Seki_1984-18] Секи С., Гото К., Кондо Т., Фукусима Ю., Кониси Х., Косака Ф. (июнь 1984 г.). «Газообмен и облегчение высокочастотной вентиляции во внутриторакальной хирургии» . Анналы торакальной хирургии . 37 (6): 491–496. дои : 10.1016/s0003-4975(10)61139-3 . ПМИД 6428336 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]