Jaká je funkce hemu v hemoglobinu?

Hemová skupina je základní složkou proteinu hemoglobinu, který je zodpovědný za transport kyslíku v krevním řečišti. Struktura hemové skupiny je porfyrinový kruh s iontem železa ve svém středu. Ion železa je vázán k porfyrinovému kruhu čtyřmi atomy dusíku a je dále koordinován s pátým ligandem, typicky molekulou vody. Šesté koordinační místo na železném iontu je k dispozici pro vazbu na molekulu kyslíku.

Když se molekula kyslíku naváže na iont železa v hemoglobinu, změní iont železa svůj oxidační stav z Fe(II) na Fe(III). Tato změna oxidačního stavu způsobuje, že se hemová skupina stává bohatší na elektrony, což vede k silnějším interakcím mezi hemovou skupinou a proteinovou strukturou hemoglobinu. Vazba kyslíku na hemoglobin také vyvolává konformační změny v proteinu, které usnadňují kooperativní vazbu dalších molekul kyslíku na hemoglobin.

Kooperativní vazba molekul kyslíku na hemoglobin je nezbytná pro účinný transport kyslíku v krevním řečišti. Při nízkém parciálním tlaku kyslíku v plicích se hemoglobin váže na molekuly kyslíku a nasytí se kyslíkem. Když hemoglobin dosáhne tkání, kde je parciální tlak kyslíku nižší, molekuly kyslíku se oddělí od hemoglobinu a uvolní se do tkáně. Kooperativní vazba molekul kyslíku na hemoglobin zajišťuje, že kyslík je účinně nakládán na hemoglobin v plicích a uvolňován ve tkáních, kde je potřebný pro buněčné dýchání.