Diffusion och röda blodkroppar

av Dr. Catherine Shaffer, Ph.D.Recenserad av Chloe Barnett, BSc

Djur andas in syre, varefter det måste levereras till alla organ i kroppen. Denna process involverar röda blodkroppar och diffusion.

Credit: eyeretina/Shuttertstock.com

Röda blodkroppar

Röda blodkroppar (RBC) är en typ av blodkroppar vars uppgift är att transportera syre från lungorna till de perifera vävnaderna i kroppen. Syre diffunderar från lungornas alveoler in i de röda blodkropparna, där det binds till hemoglobin. En molekyl hemoglobin kan binda fyra molekyler syre (O2).

Syrepartialtrycket bestämmer hemoglobins affinitet för syre. I lungorna är syrepartialtrycket högt och hemoglobin har en hög affinitet för syre. I andra vävnader är syrepartialtrycket lägre och hemoglobinet släpper sina syremolekyler.

Denna skillnad i affinitet är viktig för att syre ska kunna levereras dit det behövs. Röda blodkroppar har formen av en tillplattad skiva, vilket genererar en stor yta för diffusion av syre. Eftersom deras enda syfte är att transportera syre genom hela kroppen saknar de många typiska cellstrukturer, bland annat en cellkärna.

Hemoglobin

Röda blodkroppar är fyllda med hemoglobin. Hemoglobin är ett globulärt protein som består av fyra polypeptidkedjor med en järnbindande grupp som kallas hem på varje kedja. Hemsgruppen har affinitet för syre och när det finns syre är det rött, men när det saknas syre är det blåaktigt. Hemoglobin binder också avfallskoldioxid för att den ska återföras till lungorna, men detta sker inte vid dess hembindningsställe.

Fetalt hemoglobin

Ett foster under utveckling får syre genom moderns blodtillförsel. Fosterhemoglobin har en högre affinitet för syre än mammans blod, för att syre framgångsrikt ska kunna överföras från mammans röda blodkroppar genom placenta till fostrets röda blodkroppar.

Anledningen till att fosterhemoglobin har en högre affinitet för syre är att det saknar en förmåga att interagera med 2,3-bisfosfoglycerat (2,3-BPG), vilket i vuxna celler minskar affiniteten för syre. Skillnaden beror på en enda aminosyraförändring i 2,3-BPG-bindningsfickan.

Diffusion inom RBC

Hastigheten med vilken RBC kan utbyta syre och koldioxid är ett mått på cellernas kondition. För att utbyta gaser genomgår cellerna ett antal steg, inklusive gaspermeation genom cellmembranet och hemoglobinbindning. När det gäller koldioxid omvandlas molekylerna till HCO3-joner och H+-joner.

HCO3-jonerna transporteras av anjonbytaren, AE1, och H+-jonerna buffras av hemoglobin. Cytoplasmatisk diffusion inom cellen kopplar samman alla dessa processer. Gasutbytets effektivitet beror på proteinfaciliterad membrantransport, inklusive transport av HCO3-joner genom AE1 och membranproteinassisterad gaspermeation.

Den tillplattade formen hos RBC tros underlätta gasutbytet genom att öka förhållandet mellan yta och volym och minska banlängden för cytoplasmadiffusion och därmed minska de fördröjningar som införs av cytoplasmadiffusionen. Dessa fördelar har dock visat sig vara blygsamma.

Fortsatt läsning

• Allt cellbiologiskt innehåll
• Cellkärnans struktur och funktion
• Vad är organeller?
• Ribosomstruktur
• Proteinproduktion: Initiering, förlängning och avslutande

Skrivet av

Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer är en frilansskribent inom vetenskap och hälsa från Michigan. Hon har skrivit för en mängd olika fack- och konsumentpublikationer om ämnen inom biovetenskap, särskilt när det gäller upptäckt och utveckling av läkemedel. Hon har en doktorsexamen i biologisk kemi och började sin karriär som laboratorieforskare innan hon övergick till att skriva vetenskapliga artiklar. Hon skriver och publicerar även skönlitteratur och på fritiden gillar hon yoga, cykling och att ta hand om sina husdjur.

Citat

.