Hemoglobin

Hemoglobin dan peranannya dalam sistem peredaran

Saya telah banyak bincang tentang

kepentingan hemoglobin dalam

sel darah merah kita, jadi sekarang kita

akan lakukan video tentang hemoglobin pula kerana

satu, ianya penting dan juga ini

akan menerangkan bagaimana hemoglobin

tahu bilakah masanya

untuk mereka mengambil oksigen

dan juga bilakah masanya untuk

membebaskan oksigen.

Jadi di sini ialah gambar rajah

protein hemoglobin.

Biar saya tuliskan nya.

Ianya diperbuat daripada 4 rantai asid amino.

Ini adalah salah satu daripada nya.

Dan itu pula lagi dua.

Ianya kelihatan seperti

riben yang bergulung.

Jika anda bayangkan, ianya adalah sekelompok molekul dan

asid amino dan ianya bergulung seperti itu.

Jadi ini menunjukkan bentuk rupa nya.

Dan dalam setiap rantaian ini

kita ada kumpulan heme, yang bewarna hijau ini ya.

Inilah di mana kita dapat perkataan heme dari hemoglobin.

Kita ada 4 kumpulan heme dan perkataan globin pula

menerangkan struktur protein,

iaitu 4 rantai peptida.

Sekarang, kumpulan heme ini adalah

sebenarnya struktur porphyrin.

Dan jika anda lihat dalam video tentang klorofil, anda pasti akan ingat

tentang struktur porphyrin di mana di tengah klorofil

kita ada ion magnesium, tapi di bahagian tengah

hemoglobin kita ada ion besi dan di sini lah

oksigen terikat.

Jadi untuk hemoglobin, kita ada 4 tempat

pengikatan utama oksigen.

Ianya di sini, di sini-sedikit di belakang,

di situ, dan di sini.

Oksigen akan terikat dengan elok di sini,

tapi hemoglobin mempunyai beberapa ciri

yang membuatkan nya sesuai untuk mengikat oksigen

dan juga membebaskan nya bila perlu.

Jadi ia mempunyai apa yang dipanggil

pengikatan ko-operasi.

Dan ini ialah prinsipal di mana apabila ia mengikat oksigen

-- katakan 1 molekul oksigen terikat di situ --

ia akan mengubah bentuknya supaya

tempat pengikatan lain akan lebih mudah untuk mengikat oksigen.

Jadi, satu pengikatan

akan memudahkan

pengikatan yang lain.

Anda mungkin kata, OK,

ini membuatkan nya penerima oksigen yang baik

apabila ia bergerak melalui kapilari pulmonari dan

oksigen meresap dari alveoli.

Jadi, ia memudahkan nya untuk mengambil oksigen,

tapi bagaimana ia tahu bila untuk bebaskan oksigen?

Ini adalah soalan yang baik.

Hemoglobin tidak mempunyai mata

ataupun sistem GPS yang memberitahu nya

bahawa lelaki ini sedang berlari dan menghasilkan banyak

karbon dioksida dalah kapilari dan dia

perlukan banyak oksigen

dalam kapilari kaki nya.

Maka, ianya tidak tahu yang oksigen perlu

dibebaskan di bahagian kaki.

Bagaimana hemoglobin tahu untuk bebaskan oksigen di sini?

Dan ini ialah produk sampingan yang dipanggil

perencatan allosteric, hmmm..

bunyi nya sungguh futuristik, tapi konsep

sebenar nya adalah mudah.

Bila kita bercakap tentang allosteric, ia sering

menggunakan konteks enzim di mana

asas nya ialah pengikatan.

Allo bermaksud lain.

Jadi ini bermaksud kita mengikat ke bahagian lain protein

atau enzim -- dan enzim adalah protein -- dan ini mempengaruhi

kebolehan protein atau enzim untuk

melakukan perkara seperti biasa.

Jadi, hemoglobin direncatakn secara allosteric oleh

karbon diosida dan juga proton.

Jadi, karbon dioksida boleh mengikat ke bahagian lain

hemoglobin dan juga

proton.

Jadi ingat, keasidan bermaksud

kepekatan proton yang tinggi.

Jadi, jika anda berada dalam persekitaran berasid, proton boleh mengikat.

Mari saya lukis proton dalam warna merah jambu.

Proton, yang terdiri dari hidrogen tanpa elektron,

boleh mengikat kepada bahagian tertentu protein

dan membuatkan nya sukar untuk menyimpan oksigen.

Jadi, dalam persekitaran yang mempunyai banyak karbon dioksida

atau berasid, ini akan membuatkan

oksigen dibebaskan.

Dan secara kebetulan, ini adalah masa yang sesuai

untuk membebaskan oksigen.

Mari kita pergi semula kepada lelaki yang sedang berlari tadi.

Terdapat banyak aktiviti di dalam sel di sini

di bahagian kaki nya.

Sel akan membebaskan banyak

karbon dioksida ke dalam kapilari.

Pada detik itu, ia bergerak dari arteri ke vena

dan memerlukan banyak oksigen, iaitu merupakan

masa yang sesuai untuk hemoglobin membebaskan oksigen.

Jadi, ianya adalah bagus untuk hemoglobin

direncat secara allosteric oleh karbon dioksida.

Hemoglobin akan mula membebaskan oksigen

di tempat di mana

oksigen diperlukan.

Anda mungkin berkata,

Bagaimana persekitaran berasid ini

boleh mempengaruhi nya?

OK, kebanyakan karbon diosida

adalah sebenarnya terpisah.

Ia akan terpisah.

Ia akan pergi ke dalam plasma, tapi akan

ditukarkan ke bentuk asid karbonik.

Saya akan tuliskan sedikit formula di sini.

Jadi, jika anda ada sedikit CO2 dan campurkan nya dengan air

-- maksud saya kebanyakan darah kita, iaitu plasma adalah air.

Jadi, anda ambil karbon dioksida, campurkan dengan

air, dengan kehadiran enzim yang

wujud dalam sel darah merah.

Ini dipanggil karbonik anhydrase.

Karbonik anhydrase.

Satu reaksi akan berlaku -- dan akhirnya kita

akan ada asid karbonik.

Kita ada

H2CO3.

Kita ada 3 oksigen, 2 hidrogen

dan 1 karbon.

Ia dipanggil asid karbonik kerana ia

membebaskan proton hidrogen dengan mudah.

Asid akan terpisah menjadi konjugasi asas dan

hidrogen dengan mudah.

Jadi, asid karbonik akan terpisah dengan mudah.

Jika tatatanda saintifik ini

memeningkan anda,

anda boleh lihat dengan lebih lanjut

dalam video kimia tentang pemisahan asid

dan keseimbangan reaksi, tapi apa yang penting ialah

asid karbonik akan membebaskan salah satu hidrogen nya,

tapi cuma proton dan ia akan simpan elektron hidrogen itu.

Jadi ktia akan ada satu hidrogen proton tambah sebab

kita sudah bebaskan satu daripada nya.

Dan ini sebenarnya ialah

ion bikarbonat.

Dan sebab ia hanya lepaskan proton dan simpan elektron nya,

ia akan ada tanda negatif.

Jadi di sini kita ada

keseimbangan yang neutral.

Jadi, jika kita berada dalam kapilari di bahagian kaki --

mari saya lukiskan nya.

OK, mari kita gunakan

warna yang neutral.

Jadi, ini ialah kapilari kaki kita.

Kita hanya zoom kepada

satu bahagian kapilari ini.

Dan di sini, kita ada sekumpulan otot

yang menghasilkan banyak karbon dioksida

dan otot ini perlukan oksigen.

Jadi, apa yang akan berlaku?

OK, kita ada sel darah merah yang bergerak di sini,

Apa yang menarik ialah diameter sel darah merah

adalah 25% lebih besar dari kapilari terkecil.

Jadi, ianya akan diperah apabila melalui

kapilari kecil ini, dan ini dipercayai membantu

menyebabkan nya membebaskan oksigen

yang ada di dalam nya.

Jadi kita ada sel darah merah di sini.

Ia akan melalui kapilari di sini,

dan ia ada sekumpulan hemoglobin. Setiap

sel darah merah mempounyai

270 juta protein hemoglobin.

Dan jika anda jumlah kan kesemua hemoglobin

dalam badan kita,

ia adalah sangat banyak kerana kita ada

20 hingga 30 trillion sel darah merah.

Dan setiap dari 20 hingga 30 trillion sel darah merah ini

mempunyai 270 juta protein hemoglobin di dalam nya.

Jadi, kita ada BANYAK hemoglobin.

Jadi, 25% sel dalam badan kita

terdiri dari

sel darah merah, dan

kita ada lebih kurang 100 trillion

sel dalam badan kita.

Menakjubkan bukan?

OK, kita ada 270 juta partikel atau protein hemoglobin

dalam setiap sel darah merah, dan kerana ini lah

sel darah merah akan menanggalkan nukleus nya untuk mencipta

tempat untuk semua hemoglobin ini.

Mereka akan membawa oksigen.

Jadi, di sini ialah

arteri, bukan?

Ia datang dari jantung.

Sel darah merah akan menuju ke arah situ dan kemudian

membebaskan oksigen dan ini

kemudiannya akan menjadi vena.

Sekarang, apa yang akan terjadi ialah kita ada karbon dioksida.

Yang berkepekatan tinggi di dalam

sel otot.

Melalui kecerunan peresapan -- biar saya gunakan warna lain --

ia akan tiba di dalam plasma darah

dan sesetengah dari nya akan melalui

membran ke dalam sel darah merah.

Dalam sel darah merah, kita ada anhydrase karbonik

yang menyebabkan karbon dioksida

terpisah menjadi

asid karbonik yang

akan membebaskan proton.

Seperti yang kita telah lihat, proton ini akan

secara allosteric merencat pengambilan oksigen oleh hemoglobin.

Jadi, proton dan juga karbon dioksida yang tidak bereaksi

ini akan terikat ke bahagian berbeza dan

merencat hemoglobin secara allosteric.

Jadi, ia akan terikat kepada bahagian lain.

Dan ini akan mengubah bentuk protein hemoglobin

secukupnya supaya ia tidak boleh menyimpan oksigen

dan mula membebaskan nya.

Dan kita ada katakan tadi tentang pengikatan ko-operasi,

tapi, di sini perkara yang

sebaliknya berlaku.

BIla kita mula membebaskan oksigen, ia akan menjadi

lebih sukar untuk menyimpan oksigen lain.

Jadi, kesemua oksigen akan dibebaskan.

Dan pada saya, mekanisma ini adalah amat bijak

kerana oksigen akan dibebaskan

di tempat yang sepatut nya.

Ia tidak akan membebaskan oksigen disebabkan

ia berada dalam vena,

kerana ini akan membuatkan nya bebaskan

oksigen di seluruh badan.

Sistem ini, di mana ianya direncat secara allosteric

oleh karbon dioksida dan persekitaran berasid,

akan membolehkan nya untuk

membebaskan oksigen di tempat

oksigen diperlukan, iaitu di mana terdapat

banyak karbon dioksida di mana respirasi

berlaku pada kadar yang tinggi.

Jadi, ini ialah proses yang sungguh menarik.

Saya ada satu carta di sini

yang menunjukkan pengambilan

oksigen oleh hemoglobin.

Dan anda mungkin akan jumpa ini dalam kelas biologi,

jadi ianya bagus jika anda faham konsep nya.

Jadi, di sini, kita ada paksi-x, iaitu

tekanan separa oksigen.

Dan jika anda lihat video kimia tentang

tekanan separa, anda akan tahu ia bermaksud

kekerapan kita bertembung dengan oksigen.

Tekanan dihasilkan oleh pertembungan gas.

Ianya tidak perlu menjadi gas, ia boleh berlaku

disebabkan molekul juga.

Dan tekanan separa oksigen adalah jumlah

yang dihasilkan oleh molekul oksigen

yang bertembung dengan anda.

Jadi anda boleh bayangkan sekiranya anda bergerak ke kanan,

akan ada lebih banyak oksigen di sekeliling dan

anda akan lebih banyak bertembung dengan oksigen.

Jadi, ini menunjukkan berapa kah kadar oksigen

di sekeliling anda bila anda bergerak ke paksi kanan.

Dan paksi-y pula memberitahu anda

kadar ketepuan molekul hemoglobin.

Kadar 100% ini membawa maksud yang kesemua kumpulan heme

dalam molekul hemoglobin telah mengikat kepada oksigen.

Sifar menunjukkan tiada oksigen yang terikat. Jadi, dalam

persekitaran yang mempunyai sedikit oksigen,

ia menunjukkan pengikatan ko-operasi.

Jadi, apabila oksigen mula mengikat sedikit demi sedikit,

ia akan membuatkan lebih banyak oksigen

akan mula terikat.

Sebab itulah cerun ini akan meningkat.

Anda boleh lihat di sini, kita bermula

dengan agak landai,

dan kemudian cerun akan meningkat.

Jadi, bila kita mula mengikat oksigen, ini akan

memudahkan pengikatan oksigen lain.

Dan pada tahap tertentu, adalah sukar untuk oksigen untuk

bertembung dengan molekul hemoglobin, tapi jika

anda lihat di sini, ia akan meningkat di situ.

Jika kita ada persekitaran berasid yang mempunyai banyak

karbon dioksida dan hemoglobin akan direncat secara

allosteric, ianya tidak akan menjadi sebagus ini.

Jadi, dalam persekitaran berasid, kita akan ada

hemoglobin yang kurang terikat pada mana-mana tahap

tekanan separa oksigen.

Biar saya guna warna lain.

Jadi, cerun nya akan kelihatan seperti ini.

Cerun ketepuan akan nampak seperti ini.

.

Jadi, ini adalah persekitaran berasid.

Mungkin ada sedikit karbon dioksida di sini.

Jadi, hemoglobin akan direncat secara allosteric

supaya ia boleh bebaskan oksigen pada tahap ini.

Saya tidak tahu tentang anda,

tapi saya rasa mekanisma ini adalah bijak

kerana ia adalah cara paling mudah untuk

hemoglobin bebaskan oksigen di tempat yang sepatut nya.

Tiada GPS atau robot yang diperlukan untuk

memberitahu yang lelaki ini sedang berlari

dan dia perlukan oksigen.

Ia berlaku secara semula jadi kerana ia

dalam persekitaran berasid yang ada banyak karbon dioksida.

Ia akan direncat dan oksigen akan dibebaskan

dan sedia untuk diigunakan

untuk respirasi.