Difúze a červené krvinky

Od Dr. Catherine Shaffer, Ph.D.Recenzovala Chloe Barnett, BSc

Živočichové vdechují kyslík, který musí být následně dopraven do všech orgánů v těle. Na tomto procesu se podílejí červené krvinky a difúze.

Kredit: eyeretina/Shuttertstock.com

Červené krvinky

Červené krvinky (RBC) jsou typem krvinek, jejichž úkolem je přenášet kyslík z plic do periferních tkání těla. Kyslík difunduje z plicních sklípků do RBC, kde se váže na hemoglobin. Jedna molekula hemoglobinu může vázat čtyři molekuly kyslíku (O2).

Parciální tlak kyslíku určuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku. V plicích je parciální tlak kyslíku vysoký a hemoglobin má k němu vysokou afinitu. V ostatních tkáních je parciální tlak kyslíku nižší a hemoglobin své molekuly kyslíku uvolňuje.

Tento rozdíl v afinitě je důležitý pro to, aby se kyslík dostal tam, kde je ho třeba. Červené krvinky mají tvar zploštělého disku, který vytváří širokou plochu pro difúzi kyslíku. Protože jejich jediným účelem je roznášet kyslík po těle, postrádají mnoho typických buněčných struktur, včetně jádra.

Hemoglobin

Červené krvinky jsou naplněny hemoglobinem. Hemoglobin je kulovitá bílkovina složená ze čtyř polypeptidových řetězců, přičemž na každém řetězci je skupina vázající železo zvaná hem. Hémová skupina má afinitu ke kyslíku, a když je kyslík přítomen, je červený, ale když kyslík chybí, je namodralý. Hemoglobin také váže odpadní oxid uhličitý pro jeho návrat do plic, ale nedochází k tomu na jeho vazebném místě pro hem.

Fetální hemoglobin

Vyvíjející se plod dostává kyslík prostřednictvím krevního zásobení matky. Fetální hemoglobin má vyšší afinitu ke kyslíku než krev matky, aby mohl být kyslík úspěšně přenesen z červených krvinek matky přes placentu do červených krvinek plodu.

Důvodem, proč má fetální hemoglobin vyšší afinitu ke kyslíku, je to, že postrádá schopnost interakce s 2,3-bisfosfoglycerátem (2,3-BPG), který u dospělých buněk afinitu ke kyslíku snižuje. Rozdíl je způsoben změnou jediné aminokyseliny ve vazebné kapse pro 2,3-BPG.

Difúze uvnitř RBC

Rychlost, jakou si RBC mohou vyměňovat kyslík a oxid uhličitý, je měřítkem zdatnosti buněk. Aby mohly buňky vyměňovat plyny, podstupují řadu kroků včetně prostupu plynů přes buněčnou membránu a vazby hemoglobinu. V případě CO2 se molekuly přeměňují na ionty HCO3- a ionty H+.

Ionty HCO3- jsou transportovány aniontovým výměníkem AE1 a ionty H+ jsou pufrovány hemoglobinem. Všechny tyto procesy spojuje cytoplazmatická difuze uvnitř buňky. Účinnost výměny plynů závisí na membránovém transportu usnadňovaném proteiny, včetně transportu iontů HCO3- pomocí AE1 a prostupu plynů podporovaného membránovými proteiny.

Předpokládá se, že zploštělý tvar RBC usnadňuje výměnu plynů tím, že zvyšuje poměr povrchu k objemu a snižuje délku cesty pro cytoplazmatickou difuzi, a tím snižuje zpoždění vnášené cytoplazmatickou difuzí. Tyto výhody se však ukázaly jako skromné.

Další čtení

• Všechen obsah buněčné biologie
• Struktura a funkce buněčného jádra
• Co jsou organely
• Struktura ribozomu
• Tvorba proteinů: Iniciace, elongace a terminace

Napsal

Dr. Catherine Shafferová

Catherine Shafferová je nezávislá autorka vědeckých a zdravotnických článků z Michiganu. Psala pro celou řadu odborných i spotřebitelských publikací o tématech z oblasti věd o živé přírodě, zejména v oblasti objevování a vývoje léčiv. Je držitelkou doktorátu z biologické chemie a svou kariéru začala jako laboratorní výzkumná pracovnice, než přešla k psaní vědeckých článků. Píše a publikuje také beletrii a ve volném čase se věnuje józe, jízdě na kole a péči o domácí zvířata.

Citace

.