Diffuusio ja punasolut

Tohtori Catherine Shaffer, Ph.D.Reviewed by Chloe Barnett, BSc

Eläimet hengittävät happea sisäänsä, minkä jälkeen se on kuljetettava elimistön kaikkiin elimiin. Tähän prosessiin osallistuvat punasolut ja diffuusio.

Credit: eyeretina/Shuttertstock.com

Punasolut

Punasolut (RBC) ovat eräänlaisia verisoluja, joiden tehtävänä on kuljettaa happea keuhkoista kehon perifeerisiin kudoksiin. Happi diffundoituu keuhkojen keuhkorakkuloista RBC-soluihin, joissa se sitoutuu hemoglobiiniin. Yksi molekyyli hemoglobiinia voi sitoa neljä molekyyliä happea (O2).

Hapen osapaine määrää hemoglobiinin affiniteetin happea kohtaan. Keuhkoissa hapen osapaine on korkea, ja hemoglobiinilla on suuri affiniteetti happea kohtaan. Muissa kudoksissa hapen osapaine on matalampi, ja hemoglobiini vapauttaa happimolekyylejään.

Tämä affiniteettiero on tärkeä, jotta happi saadaan sinne, missä sitä tarvitaan. Punasolut ovat muodoltaan litteän levyn muotoisia, mikä tuottaa laajan pinta-alan hapen diffuusiolle. Koska niiden ainoa tarkoitus on kuljettaa happea koko elimistöön, niistä puuttuvat monet tyypilliset solurakenteet, kuten tuma.

Hemoglobiini

Punaiset verisolut ovat täynnä hemoglobiinia. Hemoglobiini on pallomainen proteiini, joka koostuu neljästä polypeptidiketjusta, joissa kussakin ketjussa on rautaa sitova ryhmä nimeltä hemi. Hemiryhmällä on affiniteetti happea kohtaan, ja kun happea on läsnä, hemoglobiini on punainen, mutta kun happea ei ole, se on sinertävä. Hemoglobiini sitoo myös hukkahiilidioksidia sen palauttamiseksi keuhkoihin, mutta tämä ei tapahdu sen hemin sitoutumiskohdassa.

Sikiön hemoglobiini

Kehittyvä sikiö saa happea äidin verenkierron kautta. Sikiön hemoglobiinilla on suurempi affiniteetti happea kohtaan kuin äidin verellä, jotta hapen siirtyminen äidin punasoluista istukan kautta sikiön punasoluihin onnistuisi.

Syy siihen, että sikiön hemoglobiinilla on suurempi affiniteetti happea kohtaan, on se, että sillä ei ole kykyä olla vuorovaikutuksessa 2,3-bisfosfoggoglyseraatin (2,3-BPG:n) kanssa, joka aikuisten soluissa vähentää hapen affiniteettia. Ero johtuu yhdestä aminohappomuutoksesta 2,3-BPG:n sitoutumistaskussa.

Diffuusio verenkiertosolujen sisällä

Nopeus, jolla verenkiertosolut pystyvät vaihtamaan happea ja hiilidioksidia, on solujen kunnon mittari. Voidakseen vaihtaa kaasuja solut käyvät läpi useita vaiheita, kuten kaasun läpäisyn solukalvon läpi ja hemoglobiinin sitoutumisen. Hiilidioksidin tapauksessa molekyylit muuttuvat HCO3-ioneiksi ja H+-ioneiksi.

HCO3-ioneja kuljettaa anioninvaihtaja AE1, ja H+-ioneja puskuroi hemoglobiini. Sytoplasminen diffuusio solun sisällä yhdistää kaikki nämä prosessit. Kaasunvaihdon tehokkuus riippuu proteiinien mahdollistamasta kalvokuljetuksesta, mukaan lukien AE1:n suorittama HCO3-ionien kuljetus ja kalvoproteiinien avustama kaasun läpäisy.

RBC:n litteän muodon uskotaan helpottavan kaasunvaihtoa kasvattamalla pinta-alan ja tilavuuden suhdetta ja lyhentämällä sytoplasman diffuusion kulkureitin pituutta ja vähentämällä siten sytoplasman diffuusion aiheuttamia viiveitä. Näiden etujen on kuitenkin todettu olevan vaatimattomia.

Lisälukemista

• Kaikki solubiologian sisältö
• Solun ytimen rakenne ja toiminta
• Mitkä ovat organelleja?
• Ribosomin rakenne
• Valkuaisaineiden tuotanto: Initiation, Elongation and Termination

Kirjoittanut

Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer on freelance tiede- ja terveyskirjailija Michiganista. Hän on kirjoittanut monenlaisiin ammatti- ja kuluttajajulkaisuihin biotieteisiin liittyvistä aiheista, erityisesti lääkkeiden löytämisen ja kehittämisen alalta. Hänellä on biologisen kemian tohtorin tutkinto, ja hän aloitti uransa laboratoriotutkijana ennen siirtymistään tiedekirjoittamiseen. Hän kirjoittaa ja julkaisee myös kaunokirjallisuutta, ja vapaa-ajallaan hän harrastaa joogaa, pyöräilyä ja lemmikkiensä hoitamista.

Sitaatit