ऑक्सीहीमोग्लोबिन: विशेषताओं, संरचना और बाध्यकारी वक्र - जीवविज्ञान - 2025

या ज़ीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन को दिया गया नाम है जब यह ऑक्सीजन से जुड़ता है। हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं के भीतर पाया जाने वाला एक प्रोटीन है जिसका मुख्य कार्य फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन पहुंचाना है।

पहले जीवित प्राणी एककोशिकीय थे और एक तरल वातावरण में रहते थे जिससे वे पोषित हुए थे और जिसमें से उन्होंने आज के अस्तित्व वाले कुछ जीवों की तरह अपने कचरे को खत्म कर दिया। इन शर्तों के तहत, इन प्रक्रियाओं को सरल प्रसार तंत्रों द्वारा प्राप्त किया जाता है, क्योंकि सेल दीवार उस माध्यम के साथ अंतरंग संपर्क में है जो इसे आपूर्ति करता है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र (स्रोत: अंग्रेजी विकिपीडिया संस्करण पर Ratznium को Aaronsharpe द्वारा en.wikipedia पर अपलोड किया गया था। वाया विकिमीडिया कॉमन्स)

तेजी से जटिल बहुकोशिकीय जीवों के विकास का अर्थ है कि आंतरिक कोशिकाएं पर्यावरण से काफी दूर चली गईं, ताकि आपूर्ति के एकमात्र स्रोत के रूप में प्रसार तंत्र अपर्याप्त हो गए।

इस प्रकार, पाचन तंत्र और श्वसन प्रणाली जैसे पोषक तत्वों और गैसों को प्राप्त करने के लिए विशेष प्रणाली विकसित की गई, साथ ही इन पोषक तत्वों और गैसों को सेल के करीब लाने के लिए परिवहन तंत्र: कार्डियोवास्कुलर सिस्टम।

एटीपी अणुओं के रूप में ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए, कोशिकाओं को ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। चूंकि एटीपी संग्रहीत नहीं किया जा सकता है, इसलिए इसे लगातार संश्लेषित किया जाना चाहिए, जिसका मतलब है कि कोशिकाओं द्वारा ऑक्सीजन की स्थायी मांग।

हीमोग्लोबिन उभरा, विकासवादी रूप से, एक गैस ट्रांसपोर्टर के रूप में, जिसने पर्यावरण से कोशिका तक ऑक्सीजन परिवहन की समस्या को "हल" किया।

विशेषताएँ और संरचना

ऑक्सीमोग्लोबिन की विशेषताओं और संरचना पर चर्चा करने के लिए हीमोग्लोबिन का उल्लेख करना आवश्यक है, क्योंकि ऑक्सीहीमोग्लोबिन ऑक्सीजन से जुड़े हीमोग्लोबिन से ज्यादा कुछ नहीं है। इसलिए, इसके बाद, प्रश्न में गैस की उपस्थिति या नहीं में अणु की संयुक्त विशेषताओं का वर्णन किया जाएगा।

हीमोग्लोबिन क्या है?

हीमोग्लोबिन आवश्यक मात्रा और गति में ऊतकों तक ऑक्सीजन को पहुंचाने के लिए आवश्यक है, यह देखते हुए कि ऑक्सीजन में रक्त में इतनी कम घुलनशीलता है कि प्रसार द्वारा इसका परिवहन ऊतक की आपूर्ति की आपूर्ति के लिए अपर्याप्त होगा।

एक हीमोग्लोबिन अणु की तरह क्या है?

हीमोग्लोबिन एक टेट्रामेरिक प्रोटीन है (जिसमें चार सबयूनिट्स हैं), एक गोलाकार आकार और 64 kDa का आणविक द्रव्यमान है।

इसके चार सबयूनिट्स एक एकल कार्यात्मक इकाई का गठन करते हैं, जहां हर एक पारस्परिक रूप से दूसरे को प्रभावित करता है। प्रत्येक सबयूनिट एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला, ग्लोबिन, और एक कृत्रिम समूह, हेम या "हीम" समूह से बना होता है, जो कोफ़ेक्टर के रूप में कार्य करता है और यह अमीनो एसिड से नहीं बनता है; यह प्रकृति में प्रोटीन नहीं है।

ग्लोबिन दो रूपों में पाया जाता है: अल्फा ग्लोबिन और बीटा ग्लोबिन। हीमोग्लोबिन टेट्रामर में अल्फा ग्लोबिन चेन (141 अमीनो एसिड) की एक जोड़ी और बीटा ग्लोबिन चेन (146 अमीनो एसिड) की एक जोड़ी होती है।

चार पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं में से प्रत्येक एक हीम समूह से जुड़ी होती है, जिसके केंद्र में लौह अवस्था में लौह परमाणु (Fe2 +) होता है।

क्या है हीम समूह की तरह?

हीम समूह एक पोरफाइरिन रिंग है जो चार पिरामिड रिंग्स (हेट्रोसाइक्लिक एरोमैटिक कंपाउंड्स फॉर्मूला C4H5N) से बना होता है जो मिथाइल ब्रिज से जुड़ा होता है। केंद्र में लौह राज्य में लोहे समन्वित नाइट्रोजन बांड के माध्यम से संरचना से जुड़ा हुआ है।

प्रत्येक हीम समूह एक ऑक्सीजन अणु के लिए बाध्य करने में सक्षम है, इसलिए प्रत्येक हीमोग्लोबिन अणु केवल गैस के 4 अणुओं को बांध सकता है।

मानव शरीर में लगभग 2.5 x 1013 एरिथ्रोसाइट्स होते हैं, जो रक्त कोशिकाएं होती हैं जो हीमोग्लोबिन बनाती हैं और परिवहन करती हैं। प्रत्येक एरिथ्रोसाइट में लगभग 280 मिलियन हीमोग्लोबिन अणु होते हैं और इस प्रकार 1 बिलियन से अधिक ऑक्सीजन अणु हो सकते हैं।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन कैसे बनता है?

हीमोग्लोबिन अणु के प्रत्येक हेम समूह में पाए जाने वाले लौह अवस्था में प्रत्येक लोहे के परमाणु में ऑक्सीजन परमाणु के मिलन के बाद ऑक्सीहीमोग्लोबिन बनता है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन शब्द का तात्पर्य, ऑक्सीजन युक्त और रासायनिक रूप से हीमोग्लोबिन से नहीं है, क्योंकि यह एक इलेक्ट्रॉन को नहीं खोता है जब ऑक्सीजन और लोहे के साथ संयोजन एक लौह अवस्था में रहता है।

ऑक्सीकरण अणु की चतुर्धातुक संरचना में परिवर्तन का उत्पादन करता है, अर्थात, एक परिवर्तन जो कि ग्लोबिन श्रृंखला से हीम समूह में और इसके विपरीत प्रसारित किया जा सकता है।

हीमोग्लोबिन कितनी ऑक्सीजन ले जा सकता है?

हीमोग्लोबिन, इसकी संरचना में चार ऑक्सीजन अणुओं को बांध सकता है। यदि आदर्श गैसों की दाढ़ मात्रा 22.4 L / तिल है, तो हीमोग्लोबिन (64,500g) का एक मोल 89.6 लीटर ऑक्सीजन (O2 x 22.4 L / तिल के 4 मोल) के साथ बंधेगा।

तो हीमोग्लोबिन के प्रत्येक ग्राम को 100% संतृप्त (89.6L / 64500g x (1000ml / L)) होने के लिए O2 के 1.39 मिलीलीटर के साथ बांधना चाहिए।

व्यवहार में, रक्त परीक्षण थोड़ा कम परिणाम देते हैं, क्योंकि इसमें थोड़ी मात्रा में मेथेमोग्लोबिन (ऑक्सीडाइज्ड हीमोग्लोबिन) और कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन (हीमोग्लोबिन + कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ)) होते हैं, जो ऑक्सीजन को बांध नहीं सकते।

इसे ध्यान में रखते हुए, "Hffner" नियम कहता है कि, रक्त में, 1g हीमोग्लोबिन की अधिकतम क्षमता 1.34ml ऑक्सीजन को बाँधने की है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन बाध्यकारी वक्र

हीमोग्लोबिन अणु को बांधने वाले ऑक्सीजन अणुओं की संख्या ऑक्सीजन या पीओ 2 के आंशिक दबाव पर निर्भर करती है। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, हीमोग्लोबिन को डीऑक्सीजनेट किया जाता है, लेकिन जैसे ही पीओ 2 बढ़ता है, हीमोग्लोबिन को बांधने वाले ऑक्सीजेन की संख्या बढ़ जाती है।

ऑक्सीजन के आंशिक दबाव पर निर्भर हीमोग्लोबिन में ऑक्सीजन को बांधने की प्रक्रिया। जब प्लॉट किया जाता है, तो परिणाम को "ऑक्सीहीमोग्लोबिन वक्र" कहा जाता है और इसमें एक विशेषता 'एस' या सिग्मॉइड आकृति होती है।

PO2 पर निर्भर करते हुए, हीमोग्लोबिन कम या अधिक "जारी" या "पहुंचाने" में सक्षम होगा, जो ऑक्सीजन को वहन करता है, साथ ही साथ इसे लोड किया जा रहा है।

उदाहरण के लिए, दबाव के 10 और 60 मिमीएचजी के बीच के क्षेत्र में, वक्र का सबसे तेज हिस्सा प्राप्त होता है। इस स्थिति में, हीमोग्लोबिन बड़ी मात्रा में O2 को आसानी से छोड़ सकता है। यह वह स्थिति है जो ऊतकों में हासिल की जाती है।

जब PO2 90 और 100 mmHg (12 से 13 kPa) के बीच होता है, तो हीमोग्लोबिन O2 के साथ लगभग 100% संतृप्त होता है; और जब धमनी PO2 60 mmHg (8 kPa) होता है, O2 के साथ संतृप्ति अभी भी 90% तक होती है।

फेफड़ों में ये मौजूदा स्थिति (60 और 100 मिमीएचजी के बीच दबाव) हैं, और यह वह है जो एरिथ्रोसाइट्स में मौजूद हीमोग्लोबिन अणुओं को ऑक्सीजन के साथ चार्ज करने की अनुमति देता है।

ऑक्सीमोग्लोबिन वक्र को खींचने वाला यह सिग्मॉइड आकार यह सुनिश्चित करता है कि यह प्रोटीन स्थानीय चयापचय दर के अनुपात में एक उत्कृष्ट फेफड़ों लोडर, धमनी रक्त में एक बहुत ही कुशल ट्रांसपोर्टर और ऊतकों में एक उत्कृष्ट O2 दाता के रूप में व्यवहार करता है। यह मांग पर है।

संदर्भ

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