CARBOXYHEMOGLOBIN: विशेषताओं और प्रभाव - जीवविज्ञान - 2025

Carboxyhaemoglobin बाध्य हीमोग्लोबिन कार्बन मोनोआक्साइड (सीओ) है। हीमोग्लोबिन प्रोटीन है जो मनुष्यों और कई अन्य कशेरुकियों में रक्त के माध्यम से ऑक्सीजन ले जाता है।

ऑक्सीजन का परिवहन करने के लिए, हीमोग्लोबिन को इसे बांधना चाहिए। मैक्स पेरुट्ज़, एक रसायनज्ञ और नोबेल पुरस्कार विजेता, जिनका जन्म 1914 में वियना में हुआ था और 2002 में कैम्ब्रिज में हीमोग्लोबिन के ऑक्सीजन-बाध्यकारी व्यवहार को "अनैतिक" कहा जाता था।

हीमोग्लोबिन की संरचना (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से बिलाबियो)

दो हीमोग्लोबिन अणुओं की कल्पना करें जो प्रत्येक चार ऑक्सीजन अणुओं को बांधने में सक्षम हों। एक में पहले से ही तीन ऑक्सीजन अणु हैं और दूसरा कोई नहीं है। यदि एक और ऑक्सीजन अणु प्रकट होता है, तो सवाल निम्नलिखित है: क्या यह "अमीर" में शामिल होता है जिसमें पहले से ही तीन हैं, या "गरीब" एक है जिसमें कोई भी नहीं है? संभावना 100 से 1 है कि यह समृद्ध अणु को लक्षित करेगा।

अब दो अन्य हीमोग्लोबिन अणुओं की कल्पना करें। एक में 4 ऑक्सीजन अणु हैं (यह संतृप्त है) और दूसरे में केवल एक है। अमीर या गरीब, ऊतकों को ऑक्सीजन देने के लिए किस अणु की अधिक संभावना है? गरीब अमीर की तुलना में अधिक आसानी से ऑक्सीजन वितरित करेगा।

हीमोग्लोबिन अणु में ऑक्सीजन का वितरण बाइबिल के दृष्टांत के रूप में देखा जा सकता है: "… जो उसके पास है, उसे दिया जाएगा और उसके पास जो नहीं है, यहां तक ​​कि उसके पास जो भी है वह ले जाया जाएगा…" (माउंट: 13:12)। शारीरिक दृष्टिकोण से, हीमोग्लोबिन अणु का यह "अनैतिक" व्यवहार महत्व से भरा है, क्योंकि यह ऊतकों को ऑक्सीजन की आपूर्ति में योगदान देता है।

कार्बन मोनोऑक्साइड, हालांकि, जो भी ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या एक हीमोग्लोबिन अणु से जुड़ी होती है, उन सभी को "मारता है"। यानी प्रचुर सीओ की उपस्थिति में, हीमोग्लोबिन से बंधे सभी ऑक्सीजन को सीओ द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

संरचनात्मक विशेषताएं

कार्बोक्सीहेमोग्लोबिन के बारे में बात करने के लिए, जो कार्बन मोनोऑक्साइड से जुड़े हीमोग्लोबिन की स्थिति से अधिक कुछ नहीं है, सामान्य शब्दों में हीमोग्लोबिन को संदर्भित करना सबसे पहले आवश्यक है।

हीमोग्लोबिन एक प्रोटीन है जो चार सबयूनिट्स से बना है जो एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला द्वारा निर्मित है जिसे ग्लोबिन के रूप में जाना जाता है और गैर-प्रोटीन प्रकृति (कृत्रिम समूह) के एक समूह को हीम समूह कहा जाता है।

प्रत्येक हेम समूह में लौह अवस्था (Fe ²⁺) में एक लोहे का परमाणु होता है । ये ऐसे परमाणु हैं जो ऑक्सीकरण के बिना ऑक्सीजन से जुड़ने में सक्षम हैं।

हीमोग्लोबिन टेट्रामर, अल्फा ग्लोबिन के दो सबयूनिट्स से बना होता है, जिसमें से प्रत्येक में 141 अमीनो एसिड होता है, और बीटा ग्लोबिन के दो सबयूनिट्स, 146 अमीनो एसिड होते हैं।

हीमोग्लोबिन की संरचना या संरचना

जब हीमोग्लोबिन किसी भी ऑक्सीजन परमाणु के लिए बाध्य नहीं होता है, तो उसके भीतर नमक पुलों के निर्माण के कारण हीमोग्लोबिन की संरचना कठोर या तनावपूर्ण होती है।

ऑक्सीजन रहित (डीऑक्सीजनेटेड) हीमोग्लोबिन की चतुर्धातुक संरचना को "टी" या तनावपूर्ण संरचना के रूप में जाना जाता है, और ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन (ऑक्सीहीमोग्लोबिन) को "आर" या आराम संरचना के रूप में जाना जाता है।

T संरचना से R संरचना में परिवर्तन प्रत्येक ग्लोबिन श्रृंखला से जुड़ी हीम समूह के लौह लौह परमाणु (Fe ²⁺) को ऑक्सीजन के लगाव के माध्यम से होता है ।

सहकारी व्यवहार

हीमोग्लोबिन की संरचना बनाने वाले सबयूनिट एक सहकारी व्यवहार दिखाते हैं जिन्हें निम्नलिखित उदाहरण के साथ समझाया जा सकता है।

आक्सीजन-बाध्यकारी साइटों (हीम समूहों) के साथ ऊन की एक गेंद के रूप में deoxygenated हीमोग्लोबिन अणु (टी संरचना में) की कल्पना की जा सकती है।

जब यह तनाव संरचना एक ऑक्सीजन अणु को बांधती है, तो बंधन की गति बहुत धीमी होती है, लेकिन यह बंधन गेंद को थोड़ा ढीला करने के लिए और अगले हेम समूह को सतह के करीब लाने के लिए पर्याप्त है, जिस गति से यह बांधता है अगला ऑक्सीजन अधिक है, प्रक्रिया को दोहराता है और प्रत्येक बंधन के साथ आत्मीयता बढ़ाता है।

कार्बन मोनोऑक्साइड प्रभाव

गैसों के रक्त परिवहन पर कार्बन मोनोऑक्साइड के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए, ऑक्सीमोग्लोबिन वक्र की विशेषताओं का वर्णन करना सबसे पहले आवश्यक है, जो ऑक्सीजन के आंशिक दबाव पर "चार्ज" या ऑक्सीजन के अणुओं के साथ नहीं होने पर इसकी निर्भरता का वर्णन करता है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन वक्र में एक सिग्मॉइड या "एस" आकार होता है जो ऑक्सीजन के आंशिक दबाव के कार्य के रूप में भिन्न होता है। वक्र का ग्राफ इसके निर्माण के लिए उपयोग किए गए रक्त नमूनों के विश्लेषण से निकलता है।

वक्र का सबसे कठोर क्षेत्र 60 mmHg से कम दबाव के साथ प्राप्त किया जाता है और इससे अधिक दबाव होने पर, वक्र समतल हो जाता है, मानो यह किसी पठार पर पहुँच रहा हो।

जब कुछ पदार्थों की उपस्थिति में, वक्र महत्वपूर्ण विचलन दिखा सकता है। ये विचलन उसी पीओ ₂ में ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता में होने वाले परिवर्तनों को दर्शाते हैं ।

इस घटना की मात्रा निर्धारित करने के लिए, ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता का मापन पेश किया गया था, जिसे P ₅₀ मान के रूप में जाना जाता है, जो ऑक्सीजन का आंशिक दबाव मान है जिस पर हीमोग्लोबिन 50% संतृप्त है; वह है, जब उसके आधे हीम समूह एक ऑक्सीजन अणु से जुड़े होते हैं।

मानक स्थितियों के तहत, जिसे पीएच 7.4 के रूप में समझा जाना चाहिए, 40 मिमीएचजी का ऑक्सीजन आंशिक दबाव, और 37 डिग्री सेल्सियस का तापमान, एक वयस्क पुरुष का निम्न पी ₅₀ 27 मिमी एचजी या 3.6 केपीए है।

ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को कौन से कारक प्रभावित कर सकते हैं?

एरिथ्रोसाइट्स में निहित हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन के लिए आत्मीयता 2,3 डिपोस्फोग्लिसरेट (2-3DPG), कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ ₂), प्रोटॉन की उच्च सांद्रता, या बढ़े हुए तापमान की उपस्थिति में घट सकती है; और कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) के लिए भी यही सच है।

क्रियात्मक निहितार्थ

कार्बन मोनोऑक्साइड धमनी रक्त में ऑक्सीजन परिवहन समारोह में हस्तक्षेप करने में सक्षम है। यह अणु हीमोग्लोबिन के लिए बाध्य करने और कार्बोक्सीहेमोग्लोबिन बनाने में सक्षम है। इसका कारण यह है कि हेमोग्लोबिन के लिए ओ _{2 की} तुलना में 250 गुना अधिक है, इसलिए यह इसे बाध्य होने पर भी इसे विस्थापित करने में सक्षम है।

शरीर कार्बन मोनोऑक्साइड का उत्पादन स्थायी रूप से करता है, हालांकि थोड़ी मात्रा में। यह रंगहीन, गंधहीन गैस हेम समूह को उसी तरह बांधती है, जैसे O _{2 करता है,} और आमतौर पर रक्त में हीमोग्लोबिन का लगभग 1% कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में मौजूद होता है।

चूंकि कार्बनिक पदार्थ का अधूरा दहन सीओ का उत्पादन करता है, धूम्रपान करने वालों में कार्बोक्सीहेमोग्लोबिन का अनुपात बहुत अधिक है, जो कुल हीमोग्लोबिन के 5 से 15% के बीच मूल्यों तक पहुंचता है। Carboxyhemoglobin एकाग्रता में लगातार वृद्धि स्वास्थ्य के लिए हानिकारक है।

सीओ की मात्रा में वृद्धि जो साँस ली जाती है वह 40% से अधिक कार्बोक्जिमोग्लोबिन उत्पन्न करती है जो जीवन के लिए खतरा है। जब लौह लौह बाइंडिंग साइट पर CO का कब्जा होता है, तो O ₂ बांध नहीं सकता है ।

CO को बांधने से R संरचना में हीमोग्लोबिन के संक्रमण का कारण बनता है, जैसे कि हीमोग्लोबिन रक्त केशिकाओं में O ₂ को वितरित करने की क्षमता को कम करता है ।

कार्बोक्सीहेमोग्लोबिन का रंग हल्का लाल होता है। इस प्रकार, सीओ-ज़हर वाले मरीज़ गुलाबी हो जाते हैं, यहां तक ​​कि कोमा और श्वसन पक्षाघात में भी। इन रोगियों के जीवन को बचाने की कोशिश करने के लिए सबसे अच्छा उपचार है कि उन्हें सीओ के साथ लोहे के बंधन को विस्थापित करने का प्रयास करने के लिए, उन्हें शुद्ध ऑक्सीजन, यहां तक ​​कि हाइपरबेरिक भी डाला जाए।

संदर्भ

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