Гемоглобин – состоит из белка глобина и небелковой части гема, в составе которого имеется атом Fе(II). Молекула Нb содержит 4 гема и является белком с четвертичной структурой (4 субъединицы – 2 α-цепи и 2 β-цепи, каждая из которых имеет свою третичную структуру и особым образом уложена вокруг кольца гема). Каждая из субъединиц похожа на молекулу миоглобина. Молекула гемоглобина способна присоединять 4 молекулы О 2 . Гемоглобин переносит кислород от легких к тканям, а углекислый газ в обратном направлении. Нb + О 2 → НbО 2 – оксигемоглобин – в капиллярах легких Нb насыщается кислородом при высоком парциальном давлении (100 мм рт. ст.).

В капиллярах тканей, где парциальное давление кислорода низкое (5 мм рт. ст.) НbО 2 → на Нb и О 2 . Кислород переходит в ткани, а освободившийся Нb соединяется с поступившим из тканей СО 2 и превращается в НbСО 2 – карбгемоглобин , который переносится с кровью к легким. В легочных капиллярах НbСО 2 → Нb + СО 2 . СО 2 выводится из организма при выдыхании, а Нb вновь насыщается кислородом.

Сравнение зависимости насыщения от парциального давления кислорода показывает, что при парциальных давлениях кислорода, характерных для тканей, гемоглобин отдает значительные количества кислорода. В гемоглобине происходит перемещение атома железа в плоскость гема с одновременным изменением конформации полипептидной цепи, но так как молекула Нb имеет четвертичную структуру и отдельные цепи связаны между собой, то это позволяет передать изменения конформации на область связи между полипептидными цепями. Это изменяет положение в пространстве всей молекулы и облегчает доступ О 2 к остальным гемам молекулы Нb. Одновременно это изменение конформации сопровождается появлением на поверхности групп, которые, диссоциируя, отдают протоны (Н +) в окружающую среду. При понижении парциального давления кислорода события повторяются в обратном направлении: отдача кислорода идет по мере снижения парциального давления, гемоглобин переходит в другое конформационное состояние, при этом из окружающей среды (ткань), где высока концентрация протонов, протоны присоединяются к гемоглобину. Такие изменения конформации позволяют гемоглобину не только регулировать обеспечение кислородом тканей, но и участвовать в поддержании кислотно-основного равновесия в организме.

При отравлении угарным газом в крови образовывается карбоксигемоглобин Нb + СО → НbСО – прочное соединение, препятствует образованию НbО 2 и транспорту кислорода. Возникает кислородное голодание.

Различные формы Нb определяются методом спектрального анализа . У взрослого человека молекула НbА (2 α-цепи и 2 β-цепи). Но от целого ряда условий состав цепей гемоглобина может меняться. У плода НbF (фетальный – 2 α-цепи, 2 γ-цепи) – он лучше связывает кислород при его относительной недостаточности в период внутриутробного развития.

В результате определенных нарушений генетического аппарата клетки Нb патологический , а заболевания – гемоглобинопатии наследственного происхождения.

Классическим примером является серповидно-клеточная анемия (аномальный гемоглобин – причина). Синтезируется β-цепь необычного состава, в которой валин занимает место глутаминовой кислоты, присутствующей в нормальном НbА. Изменение такое вызывает нарушение структуры и свойств Нb, который обозначается НbS – он легко выпадает в осадок, обладает сниженной способностью переносить кислород. В результате эритроциты, содержащие НbS приобретают форму серпа. Клинически: нарушается кровообращение и дыхание, иногда летальный исход.

Миоглобин – хромопротеид, содержащийся в мышцах. Он обладает простетической группой – гемом, циклическим тетрапирролом, придающим ему красный цвет. Тетрапиррол состоит из 4 пиррольных колец, соединенных в плоскую молекулу метиленовыми мостиками. Атом железа занимает центральное положение в этой плоской молекуле. Железо в составе гема цитохромов способно менять свою валентность, в гемоглобине и миоглобине изменение валентности железа нарушает их функцию. Главная функция и гемоглобина и миоглобина – связывание кислорода.

Миоглобин – сферическая молекула, состоит из 153 аминокислот с общей молекулярной массой 17000. он состоит из одной цепи, аналогичной субъединице Нb. На уровне вторичной структуры он образует 8 α-спиральных участков, захватывающих почти 75% всех аминокислот молекулы. Атом железа в геме миоглобина, не связанный с кислородом, выступает из плоскости молекулы на 0,03 нм. В оксигенированной форме атом железа как бы погружается в плоскость молекулы гема. Образуя связь с одной из молекул гистидина глобиновой части, железо при соединении с кислородом изменяет и конформацию белка. Миоглобин удобен для хранения кислорода, но не удобен для транспорта его по крови. Это объясняется процессом насыщения миоглобина в зависимости от парциального давления кислорода. Так как в легких парциальное давление кислорода 13,3 кПа, миоглобин хорошо бы насыщался кислородом, но в венозной крови это давление составляет 5,3 кПа, а в мышцах ещё меньше – 2,6 кПа. Миоглобин в таких условиях сможет отдавать мало кислорода и будет недостаточно эффективен в транспорте кислорода от легких к тканям.

Гем – простетическая группа многих важных с точки зрения функций белков.

Гем – небелковая часть, в составе находится Fе (ΙΙ), гем входит в состав флавопротеинов, гемопротеидов, гемоглобина, миоглобина, каталазы, пероксидазы, цитохромов.

Знание вопросов биосинтеза и распада гема призвано помочь в понимании роли гемопротеинов в организме. Нарушение этих процессов связано с развитием заболеваний. Так, с нарушением биосинтеза гема связана группа заболеваний – порфирии.

Порфирии – группа заболеваний с нарушением биосинтеза гемма. группа заболеваний с нарушением биосинтеза гемма. Наблюдается накопление побочных промежуточных продуктов, которые откладываются в различных органах или выделяются в повышенных количествах с калом или мочой. Появление в моче в значительных количествах веществ незавершенного синтеза гемма либо продуктов его распада (копропорфирин и уропорфирин) вызывает порфиринурию. Моча пурпурно-красного цвета. Это бывает при некоторых поражениях печени, кишечных кровотечениях, интоксикациях. Порфиринурия является одним из признаков отравления свинцом, когда нарушается транспорт Fe, необходимого для синтеза гемоглобина.

Гораздо чаще встречаются патологические состояния, связанные с распадом гема и нарушением выведения из организма продуктов его катаболического превращения. Наиболее распространенной является желтуха.

Протопорфирин ΙΧ

В митохондриях + Fe 2+

Из многих представителей хромопротеидов для человека наибольшее значение имеет гемоглобин. Хромопротеиды растительного и животного происхождения, находящиеся в пищевых продуктах, подвергаются действию ферментов пищеварительного тракта.

Гемоглобин пищи, находящийся в ней в денатурированном состоянии, легко гидролизуется, распадаясь на простетическую группу и белок. Белок расщепляется пепсином и трипсином с образованием пептидов и аминокислот. Следовательно, глобиновая часть гемоглобина подвергается обычным превращениям в ЖКТ, которые свойственны простым белкам. Простетическая группа – гемм – окисляется в гематин. Гематин всасывается в кишечнике очень плохо. Эти пигменты выделяются с калом частью в неизмененном виде, частью в виде различных продуктов, образующихся под влиянием бактерий кишечника. Обычные химические способы обнаружения крови в кале, имеющие большое значение для клиники, основаны на реакциях гематина, и могут дать достоверные результаты только в том случае, если диета не содержит мяса, в котором присутствует миоглобин.

Время жизни эритроцитов у взрослого организма составляет около 4 месяцев. Спустя этот период времени эритроциты разрушаются в основном в печени, селезенке и костном мозге. В ходе разрушения из эритроцитов высвобождается гемоглобин (8 – 9 г в сутки).

Особые свойства молекулы гемоглобина, которые делают его столь эффективным переносчиком кислорода в крови, легче всего уяснить из сравнения миоглобина и гемоглобина в отношении их сродства к кислороду. На рис. 8-16 показаны кривые насыщения кислородом для гемоглобина и миоглобина, характеризующие степень насыщения этих белков кислородом (т.е. отношение числа участков молекулы, связывающих кислород, к общему числу участков, способных к такому связыванию) в зависимости от парциального давления газообразного кислорода, находящегося в равновесии с раствором белка.

Рис. 8-15. Фоток рафия нормальных эритроцитов человека, полученная при помощи сканирующего электронного микроскопа.

Прежде всего из графика ясно, что миоглобин имеет очень высокое сродство к кислороду: при парциальном давлении кислорода, равном всего лишь 1-2 мм рт. ст., он уже на 50% насыщен кислородом. Кроме того, мы видим, что кривая насыщения миоглобина кислородом имеет вид простой гиперболы, как и следует ожидать из закона действующих масс применительно к равновесной реакции:

При парциальном давлении кислорода, равном 20 мм рт. ст., миоглобин оказывается насыщенным кислородом более чем на 95%. В отличие от миоглобина гемоглобин характеризуется значительно более низким сродством к кислороду; кроме того, кривая насыщения гемоглобина кислородом имеет сигмоидную, т.е. S-образную, форму (рис. 8-16). Это означает, что при связывании первой молекулы кислорода (нижняя часть S-образной кривой, соответствующая парциальным давлениям кислорода ниже 10 мм рт. ст.), гемоглобин имеет очень низкое сродство к кислороду, тогда как при связывании следующих молекул кислорода его сродство к ним становится намного выше, о чем свидетельствует крутая часть -образной кривой.

Рис. 8-16. Кривые насыщения кислородом для миог лобина и гемоглобина. Миоглобин обладает намного более высоким сродством к кислороду, чем гемоглобин. 50%-ное насыщение миоглобина кислородом достигается уже тогда, когда парциальное давление О, составляет всего 1 -2 мм рт. ст., тогда как для гемоглобина такое насыщение кислородом наступает лишь при парциальном давлении кислорода около 26 мм рт. ст. Обратите внимание, что в артериальной крови, вытекающей из легких (при парциальном давлении кислорода около 100 мм рт. ст.) оба белка - и миоглобин и гемоглобин - насыщены кислородом более чем на 95 %„ тогда как в покоящейся мыщце, где парциальное давление кислорода равно 40 мм рт. ст., гемоглобин насыщен кислородом лишь на 75%, а в работающей мышце при парциальном давлении кислорода всего около 10 мм рт. ст. только на 10%. Таким образом, гемоглобин очень эффективно отдает свой кислород в мышцах и других периферических тканях. Что же касается миоглобина, то при парциальном давлении кислорода, равном всего 10 мм рт. ст„ он все еще остается насыщенным кислородом почти на 90% и поэтому даже при столь низких парциальных давлениях кислорода отдает очень малую часть связанного с ним кислорода. Таким образом, сигмоидная кривая насыщения гемоглобина кислородом является результатом молекулярной адаптации гемоглобина к выполнению им транспортной функции в составе эритроцитов.

Фактически после связывания первой молекулы кислорода сродство повышается почти в 500 раз. Таким образом, четыре гемсодержащие полипептидные субъединицы гемоглобина различаются по степени их сродства к кислороду и зависят друг от друга в процессе его связывания.

Как только первая гемсодержащая полипептидная субъединица свяжет молекулу кислорода, она передает информацию об этом остальным субъединицам, у которых сразу же резко повышается сродство к кислороду. Такой обмен информацией между четырьмя гемсодержащими полипептидными субъединицами гемоглобина обусловлен кооперативным взаимодействием между субъединицами. Поскольку связывание первой молекулы кислорода одной из субъединиц гемоглобина увеличивает вероятность связывания следующих молекул кислорода остальными субъединицами, мы говорим, что гемоглобин имеет положительную кооперативностъ. Для положительной кооперативности характерны сигмоидные кривые связывания, подобные кривой насыщения гемоглобина кислородом. При связывании кислорода миоглобином, содержащим одну гемогруппу, молекула белка может присоединить только одну молекулу кислорода; в этом случае кооперативного связывания не наблюдается и кривая насыщения имеет вид простой гиперболы. Теперь мы понимаем. почему миоглобин и гемоглобин столь сильно различаются между собой по кислород-связывающей способности.

Мы будем использовать термин лиганд для обозначения специфической молекулы, связывающейся с белком; это может быть, например, молекула кислорода, если речь идет о гемоглобине (слово «лиганд» происходит от латинского слова, которое переводится как «связывать», «присоединять» и буквально означает «то, что присоединяется»). Многие другие олигомерные белки тоже имеют по нескольку лиганд-связывающих центров и, подобно гемоглобину, проявляют положительную кооперативность. Однако есть олигомерные белки, проявляющие отрицательную кооперативность: в этом случае связывание одной молекулы лиганда уменьшает вероятность связывания других молекул лиганда.

Отношение занятых кислородом участков связывания к их общему числу представляет собой степень насыщения, или просто насыщение гемоглобина кислородом, и обозначается У. Значение изменяется от (все участки свободны) до 1 (все участки заняты). График зависимости от парциального

Рис. 4.1. Модель гемоглобина при низком разрешении. а-Цепи представлены желтым, Р-цепи-синим, гем - красным. (Perutz M.F., The hemoglobin molecule, Scientific American, Inc., 1964.)

давления кислорода называется кривой диссоциации кислорода. Кривые диссоциации кислорода для гемоглобина и миоглобина различаются в двух отношениях (рис. 4.2 и 4.3). Во-первых, при любом для миоглобина насыщение выше, чем для гемоглобина. Другими словами, миоглобин обладает более высоким сродством к чем гемоглобин. Сродство к кислороду характеризуют величиной численно равной парциальному давлению кислорода, при котором насыщены 50% участков связывания Для миоглобина составляет обычно 1 торр, а для гемоглобина-26 торр.

Торр - единица давления, численно равная тому давлению, которое производит столбик ртути высотой при 0°С и стандартном ускорении силы тяжести Названа в честь Эванджелисты Торричелли (1608-1647), изобретателя ртутного барометра.

Второе различие состоит в том, что кривая диссоциации кислорода в случае миоглобина имеет гиперболическую форму, а в случае гемоглобина-сигмоидную. Как будет указано ниже, сигмоидная форма кривой идеально соответствует физиологической роли гемоглобина как переносчика кислорода в крови. На молекулярном уровне сигмоидность формы означает, что связывание кислорода гемоглобином происходит кооперативно, т. е. присоединение кислорода к одному гему облегчает его присоединение к остальным.

Рассмотрим кривые диссоциации кислорода с количественной стороны, начав с миоглобина как более простого. Связывание кислорода с миоглобином описывается следующим уравнением:

Константа равновесия процесса диссоциации оксимиоглобина составит

где концентрация оксимиоглобина, -концентрация дезоксимиоглобина, -концентрация свободного кислорода, причем все эти величины выражены в молях на литр. Степень насыщения определяется как

Производя замещения в уравнении (3) на основе равенства (2), получаем

Поскольку это газ, удобнее выражать его концентрацию в виде т.е. парциального давления кислорода (в торрах) в окружающей раствор атмосфере. Тогда уравнение (4) принимает следующий вид:

Уравнение (5) графически выражается гиперболой. В самом деле, кривая диссоциации кислорода, рассчитанная по уравнению (5) при равном 1 торр, хорошо соответствует экспериментальной кривой, полученной для миоглобина.

В отличие от этого для гемоглобина кривая диссоциации кислорода имеет

Рис. 4.2. Диссоциационная кривая кислорода для миоглобина и гемоглобина. Насыщенность участков, связывающих кислород, показана как функция парциального давления кислорода в окружающем растворе.

сигмоидную форму и не совпадает ни с одной кривой, описываемой уравнением (5). Это свидетельствует о кооперативном связывании молекулой гемоглобина. Рассмотрим крайний случай, когда имеются только дезоксигемоглобин и гемоглобин содержащий 4 связанные молекулы

Константа равновесия этой гипотетической реакции составит

Графически уравнение (8) выражается сигмоидной кривой (рис. 4.4). Заметим, однако, что расчетная кривая идет круче, чем кривая, полученная экспериментально. Другими словами, схема процесса, описанная уравнением (6), является крайностью.

Рис. 4.3. Кривая диссоциации кислорода для гемоглобина. На оси абсцисс отмечены значения характерные для капилляров работающей мышцы и для альвеол легких. Обратите внимание, что для гемоглобина в физиологических условиях лежит между этими величинами.

Рис. 4.4. Кривая насыщения гемоглобина кислородом лежит между диссоциационными кривыми, рассчитанными для (некооперативное связывание) и (полностью кооперативное связывание).

Как же тогда охарактеризовать процесс связывания с промежуточной степенью кооперативности? В 1913 г. Арчибальд Хилл показал, что кривая, построенная по данным определения связывания кислорода гемоглобином, описывается уравнением, соответствующим гипотетическому процессу

Насыщение в этом случае составит

Мы поговорим о том, что такое миоглобин и какую роль он играет в организме. Какие значения концентрации в крови нормальны? Каковы причины и риски высоких или низких значений протеина в крови и моче?

Что такое миоглобин

Миоглобин представляет собой белковый шарик , т.е. комплекс белков, в котором составляющие цепи (пептиды) скручены на себя таким образом, что образуют спираль с 8 секциями. Структура, которая придает молекуле форму шара или сферы, отсюда и название «шаровидный белок».

Функция миоглобина заключается в транспортировке кислорода к митохондриям мышечных клеток, чтобы они могли сокращаться.

Как миоглобин выполняет свою функцию

Миоглобин состоит из цепи 153 или 154 аминокислот, которые внутри содержат гема группу .

Гема группа, благодаря наличию иона железа, позволяет миоглобину стабильно удерживать молекулу кислорода. Кроме того, особая структура молекулы приводит к тому, что гема группа и железо оказываются заключены в своего рода карман, с гидрофобными свойствами и, следовательно, в состоянии удерживаться подальше от воды, которая имеет окислительный потенциал.

Все это позволяет железу сохранять степень окисления 2+ и не переходить на 3+. Условие, которое позволяет миоглобину не только связывать кислород , но и сохранять высокую степень сродства с клетками.

Основными функциями миоглобина в организме человека являются:

• связывает кислород, когда его парциальное давление превышает 40 мм ртутного столба.
• выделяет кислород, когда его парциальное давление опускается ниже 5 мм ртутного столба.
• способность миоглобина связывать кислород независимо от температуры, рH, парциального давления углекислого газа (функция, известная как эффект Бора).

Биологические функции миоглобина и отличие от гемоглобина

Из сказанного, уже можно представить себе миоглобин, так аналог гемоглобина , связывающего кислород в легких и переносящего его к клеткам для обеспечения метаболических процессов.

Напомним, что клеточное дыхание - длинный ряд реакций, при которых питательные вещества (углеводы, белки и жиры) окисляются до углекислого газа, воды и энергии. Последняя будет доступен клеткам в виде химического соединение, известного как АТФ:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38 АТФ

Конечно существуют важные различия между этими двумя шаровидными белками, оба которых способны связывать кислород.

Различия, которые вытекают из отличий молекулярной структуры, их можно обобщить так:

• миоглобин имеет только одну гема группу (у гемоглобина - 4) и может удерживать только одну молекулу кислорода против 4 у гемоглобина.
• Способность связывать кислород этих шаровидных белков зависит от парциального давления:
  • Гемоглобин связывает кислород при давлении порядка 90 мм ртутного столба и передает его при низком давлении, но не ниже 40 мм ртутного столба.
  • Миоглобин связывает кислород при давлении порядка 50/40 мм ртутного столба и отдает только при давлениях порядка 5 мм ртутного столба.

Эти различия приводят к тому, что:

• Гемоглобин, содержащийся в красных кровяных клетках крови, сохраняет кислород и передает его клеткам для осуществления обменных процессов в организме.
• Миоглобин, который содержится в основном в мышечных волокнах, связывает и хранит кислород, а потом возвращает мышечным тканям, когда парциальное давление кислорода падает ниже 5 миллиметров ртутного столба. Такие условия достигаются в начальной стадии работы мышц и на этапе интенсивных усилий, при которых дыхание не может обеспечить достаточный приток кислорода. У морских млекопитающих концентрация миоглобина столь велика, что они могут задерживать дыхание на часы (киты).

Норма миоглобина в крови и моче

Концентрацию миоглобина можно измерить в сыворотке крови с помощью простого химического анализа образца крови, взятого из вена.

Нормальные значения миоглобина меняются от человека к человеку и зависят от мышечной массы, возраста, расы.

Из крови миоглобин может быть отфильтрован почками и переходит в мочу, где его концентрация также может быть измерена.

Отклонения уровня миоглобина

Когда уровень сывороточного миоглобина отличается от нормы, то говорят миоглобинемии , а если лабораторный анализ обнаруживает большое содержание миоглобина в моче, то говорят о миоглобинурии .

Когда значения ниже физиологической нормы, говорят о низком миоглобине.

Причины высоких значений миоглобина в крови или моче

Высокие значения миоглобина почти всегда наблюдаются после разрушения мышечных волокон, что приводит к его высокой доступности в крови. Однако, причин, которые могут определить такое состояние, много, как физиологических, так и патологических.

Причины...

Основными являются:

• Инфаркт сердца . При наличии ишемии (полное или частичное отсутствие притока крови) сердечной мышцы, происходит быстрое повышение уровня миоглобина. Все это позволяет диагностировать вероятность инфаркта по измерению уровня миоглобина. Конечно, данный тест не является специфичным.

• Травмы мышц . Все мышцы могут оказаться в таком состоянии, что происходит повышение уровня миоглобина между мышечными волокнами.
• Чрезмерная физическая работа , особенно без необходимой подготовки. Например, участие в беговом марафоне без предварительных тренировок.
• Наследственные причины , то есть генетические факторы.
• Ожоги с повреждением больших масс мышц.
• Почечная недостаточность .
• Отравления химическими веществами и некоторыми лекарственными препаратами.
• Миозит , т.е. воспаление скелетных поперечно-полосатых мышц.
• Мышечная дистрофия . Набор дегенеративных заболеваний, которые вызывают атрофию мышц из-за дефицита белка дистрофина, необходимого для формирования физиологической структуры мышечных волокон.

Причины низкого уровня миоглобина

Очень маленькие значения миоглобина могут быть вызваны:

• Проблемами иммунной системы , которые может выделять антитела против миоглобина в крови .
• Миастения . Заболевание характеризуется мышечной слабостью, вызванной недостаточностью иммунной системы, которая производит антитела, блокирующие холинергические рецепторных, подавляя выработку ацетилхолина , который отвечает за передачу нервных импульсов.

Тем не менее, это состояние не представляет особого риска для здоровья.

Кровь должна ежедневно переносить от легких к тканям около 600 л кислорода (27 моль, 850 г). В растворимом состоянии переносится незначительное количество кислорода, поскольку он растворим в плазме крови (3 мл О2 / 1 л крови). Гемоглобин при полном насыщении кислородом связывает 1,34 мл О2 на 1 г, а отсюда 1 л цельной крови связывает примерно 200 мл О2, то есть почти в 70 раз больше, чем растворенного.

Молекула гемоглобина, имеет 4 геммы, связывает 4 молекулы кислорода.
Уникальной особенностью связывания гемоглобином кислорода положительная кооперативная взаимодействие между субъединицами, которая проявляется в увеличении родства Нb с каждой следующей молекулой О2, то есть после присоединения первой молекулы О2 каждая следующая молекула присоединяется быстрее. Когда О2 связывается с атомом железа гема первой субъединицы, ее третичная структура меняется. Это изменение индуцирует структурные изменения других субъединиц, в которых сразу резко повышается родство с О2.

Зависимость между степенью насыщения мономерного миоглобина кислородом и парциальным давлением (pО2) выражается кривой, имеет вид простой гиперболы. Это свидетельствует об отсутствии кооперативного характера связывания (увеличение родства О2 с другими мономерами миоглобина). Миоглобин имеет гораздо большее сродство с кислородом, чем гемоглобин, который дает ему возможность присоединять О2, который доставляется в мышцы гемоглобином. Таким образом, миоглобин приспособлен к эффективному связывания, запасания кислородом и обеспечение им процесса тканевого дыхания в мышечной ткани.

Кривая насыщения кислородом гемоглобина имеет S-образную (сигмоидну) форму. При низком pО2 (до 10 мм рт.ст.) Нb имеет очень малую родство с О2, а после связывания первой молекулы О2 кривая насыщения идет резко вверх. При 60 мм рт. ст. уровень насыщения гемоглобина кислородом достигает 90%, после чего снова медленно поднимается до полного насыщения. Благодаря таким свойствам гемоглобин хорошо приспособлен к связыванию кислорода в легких и его освобождение в периферических тканях. Движущей силой переноса О2 служит разница парциального давления его в воздухе, жидкостях и тканях организма. pО2 в альвеолярном воздухе равна 100 мм рт. ст., а в венозной крови – 40 мм рт. ст. Благодаря градиенту в 60 мм рт. ст. кислород быстро диффундирует через альвеолярную мембрану и в результате pО2 артериальной крови составляет около 95 мм рт. ст. При таком pО2 Нb насыщается кислородом примерно на 96%. Если же pО2 альвеолярного воздуха будет меньше – до 80-70 мм рт. ст. (например, на высоте), содержание оксигемоглобина снизится всего на 1-3%.

В межклеточной жидкости тканей организма pО2 составляет 35 мм рт.ст. и меньше. Во время протекания крови через капилляры оксигемоглобин диссоциирует, причем степень диссоциации зависит от интенсивности окислительных процессов в тканях. Кислород диффундирует из эритроцитов через плазму в межклеточную жидкость, а затем в клетки тканей, где в митохондриях превращается в воду. В венозной крови в состоянии покоя pО2 равна 40 мм рт.ст., а венозный гемоглобин насыщен кислородом примерно на 64%. Таким образом, примерно одна треть связанного кислорода освобождается в тканях (6,5 мл О2 из 100 мл крови). При физической работе pО2 в мышцах снижается до 25-10 мм рт.ст. и гемоглобин отдает больше кислорода. Кроме того, из-за работающую мышцу увеличивается кровообращение.

На связывание гемоглобином О2 влияют, кроме pО2, температура, рН, концентрация СО2 и 2,3-дифосфоглицерата (ДФГ).
Повышение концентрации Н + и СО2 снижает сродство гемоглобина с О2 и наоборот, способствует освобождению кислорода из оксигемоглобина. Это явление называется эффектом К. Бора. Так же действует повышение температуры и концентрации в эритроцитах ДФГ. Кривая насыщения гемоглобина кислородом под действием этих факторов смещается вправо (рис. 17.4). ДФГ – промежуточный продукт гликолиза – находится в эритроцитах и, связываясь с оксигемоглобином, способствует диссоциации кислорода. Концентрация ДФГ возрастает при подъемах на большую высоту (3-4 км над уровнем моря), а также при гипоксиях, обусловленных патологическими процессами. Увеличение степени диссоциации оксигемоглобина в тканях будет компенсировать снижение количества кислорода, который будет связываться гемоглобином в легких в условиях гипоксии.