1

PIGMENTI ZA DISANJEPIGMENTI ZA DISANJE

2

PIGMENTI ZA DISANJE BESKIČMENJAKAPIGMENTI ZA DISANJE BESKIČMENJAKA

• U hemolimfi beskičmenjaka susrećemo nekoliko U hemolimfi beskičmenjaka susrećemo nekoliko tipova pigmenata, to su:tipova pigmenata, to su:

• HlorokruorinHlorokruorin: kod : kod SpirographisaSpirographisa sadrži 2,17% Fe, sadrži 2,17% Fe, MT= 3.400 000,MT= 3.400 000,

3

• Po hemijskoj strukturi sličan je ćelijskim tijelima za Po hemijskoj strukturi sličan je ćelijskim tijelima za disanje, koja sadrže feroporfirinsku prostetičku grupu. disanje, koja sadrže feroporfirinsku prostetičku grupu.

• U hemolimfi ovog organizma nalazi se u U hemolimfi ovog organizma nalazi se u rastvorenom stanjurastvorenom stanju kao i kod nekih kao i kod nekih drugih drugih PPoliheta oliheta ((Serpula vermicularisSerpula vermicularis).).

4

► Postoji u dva oblika: oksidovanom i redukovanom, Postoji u dva oblika: oksidovanom i redukovanom, a inače je zelene boje.a inače je zelene boje.

► U predstavnika U predstavnika PPolicholichaaeta, kod kojih je sudovni eta, kod kojih je sudovni sistem nerazvijen, i nema dovoljno hemolimfe, sistem nerazvijen, i nema dovoljno hemolimfe, hlorokruorin se ne nalazi u rastvorenom obliku u hlorokruorin se ne nalazi u rastvorenom obliku u hemolimfi, već je koncentrisan u naročitim hemolimfi, već je koncentrisan u naročitim tjelašcima, sličnim Erc kičmenjaka. tjelašcima, sličnim Erc kičmenjaka.

► Ovaj pigment ima znatno manju MT oko 3 600 Ovaj pigment ima znatno manju MT oko 3 600 ((NotoNotommastus lateriteus,Glyceraastus lateriteus,Glycera xoxiixoxii))

5

EritrokruorinEritrokruorin ► NNalazi se u rastvorenom stanju u hemolimfi alazi se u rastvorenom stanju u hemolimfi

Olygochaeta, kao i kišne gliste- Olygochaeta, kao i kišne gliste- LumbrikusLumbrikus terestristerestris, te u hemolimfi Hirudinea. Eritrokruorin je , te u hemolimfi Hirudinea. Eritrokruorin je crvene boje. crvene boje.

► Gvožđe koje sadrži ulazi u sastav naročite Gvožđe koje sadrži ulazi u sastav naročite prostetične grupe, koja predstavlja derivat prostetične grupe, koja predstavlja derivat porfirina.porfirina.

► Prostetična grupa je vezana za složeni Prostetična grupa je vezana za složeni bjelančevinski nosilac ovog Hromoproteida- za bjelančevinski nosilac ovog Hromoproteida- za GLOBIN. GLOBIN.

► Po svojoj hemijskoj strukturi veoma je sličan građi Po svojoj hemijskoj strukturi veoma je sličan građi hemoglobina kičmenjaka i ima veliku MT.hemoglobina kičmenjaka i ima veliku MT.

6

HemeritinHemeritin

► OOvo je hromoproteid tjelesne tečnosti morskih crva vo je hromoproteid tjelesne tečnosti morskih crva GEPHYREA- kao što su SIPUNCULUS NUDUS, GEPHYREA- kao što su SIPUNCULUS NUDUS, PHASCOLOSOMA itd. PHASCOLOSOMA itd.

► Sadrži željeza 1.017%, koje ne ulazi u sastav Sadrži željeza 1.017%, koje ne ulazi u sastav porfirina, već se jedini sa bjelančevinskim nosiocem porfirina, već se jedini sa bjelančevinskim nosiocem bilo neposredno, bilo u spoju koji još nije adekvatno bilo neposredno, bilo u spoju koji još nije adekvatno proučen.proučen.

7

► Ovaj pigment ima narandžastu boju, a MT mu je Ovaj pigment ima narandžastu boju, a MT mu je bliska MT hemoglobina i kreće se od 66 000 do 119 bliska MT hemoglobina i kreće se od 66 000 do 119 000. 000.

►Karakteristično je da se u Gephyrea ovaj pigment za Karakteristično je da se u Gephyrea ovaj pigment za disanje ne nalazi u rastvorenom stanju u hemolimfi, disanje ne nalazi u rastvorenom stanju u hemolimfi, već u naročitim ćelijama koje podsjećaju na Erc već u naročitim ćelijama koje podsjećaju na Erc kičmenjaka.kičmenjaka.

8

HemocijaninHemocijanin ►Ovo je široko rasprostranjen pigment za disanje kod

nekih klasa beskičmenjaka. ►Nalazi se isključivo u hemolimfi Mollusca i mnogih

Crustacea. ►Plave je boje a boja mu potiče od prisustva bakra

koji sadrži ovaj hromoproteid u svom molekulu.

9

►MT hemocijanina varira i prema vrstama životinja kojim pripada, ali je generalno veoma velika i kreće se od 360 000 do 6 600 000 kod Helix pomatia.

►Javlja se u oksidovanoj i redukovanoj formi. ►Na osnovu analize sadržaja gasova u hemolimfi

nekih Cephalopoda, Henze je utvrdio da 1 gr hemocijanina vezuje 0,51 ml kisika.

10

PinaglobinPinaglobin

►Nalazi se u rastvorenom stanju u hemolimfi PINNA Nalazi se u rastvorenom stanju u hemolimfi PINNA SQUAMOSA (Lamelibranhiata), po kojoj je i dobio SQUAMOSA (Lamelibranhiata), po kojoj je i dobio ime.ime.U svom sastavu sadrži Mn, ima braonastu boju.U svom sastavu sadrži Mn, ima braonastu boju.

11

HHemovanadinemovanadin ili ili ahroglobinahroglobin ►Hemovanadin je bezbojan, ali pri stajanju na Hemovanadin je bezbojan, ali pri stajanju na

vazduhu dobija braunastu boju a zatim zeleni. vazduhu dobija braunastu boju a zatim zeleni. ►U primitivnijih formi ascidija hemovanadin se U primitivnijih formi ascidija hemovanadin se

nalazi rastvoren u plazmi.nalazi rastvoren u plazmi.►Hemolimfne stanice ascidija u kojim se nalazi Hemolimfne stanice ascidija u kojim se nalazi

vanadijum nazivaju se VANADOCITAMAvanadijum nazivaju se VANADOCITAMA . .►U sastavu molekule nalazi se vanadijumU sastavu molekule nalazi se vanadijum

12

HEMOGLOBINHEMOGLOBIN

►UU hemolimfi hemolimfi nekih predstavnika beskičmenjaka nekih predstavnika beskičmenjaka nalazi se Hb. nalazi se Hb.

►Ima ga u hemolimfi PLANORBIS-a (Mollusca), Ima ga u hemolimfi PLANORBIS-a (Mollusca), DAPHNIA PULEX (Crustacea), u larvama DAPHNIA PULEX (Crustacea), u larvama CHIRONOMIDA (Insecta) i to u rastvorenom CHIRONOMIDA (Insecta) i to u rastvorenom stanju. stanju.

►Kod nekih ECHINODERMATA, Hb se nalazi Kod nekih ECHINODERMATA, Hb se nalazi koncentrisan u naročitim tjelašcima.koncentrisan u naročitim tjelašcima.

13

Pigmenti za disanje u Pigmenti za disanje u kičmenjaka kičmenjaka

►Pigmenti za disanje kičmenjaka pripadaju potklasi Pigmenti za disanje kičmenjaka pripadaju potklasi hromoproteida i to hromoproteida i to porfirinskim hromoproteidimaporfirinskim hromoproteidima

►Najznačajniji porfirinski hromoproteidi u viših Najznačajniji porfirinski hromoproteidi u viših životinja su HEMOGLOBIN i MIOGLOBIN životinja su HEMOGLOBIN i MIOGLOBIN

►Po hemijskoj strukturi Hb je jedinjenje Po hemijskoj strukturi Hb je jedinjenje bjelančevinskog nosioca- bjelančevinskog nosioca- globinaglobina, koji čini 96% , koji čini 96% molekula i prostetične ili hemohromogene grupe, molekula i prostetične ili hemohromogene grupe, koja čini 4% hemoglobinske molekule koja čini 4% hemoglobinske molekule

14

►Globin sesastoji iz 4 polipeptidna lanca(2 alfa, 2 Globin sesastoji iz 4 polipeptidna lanca(2 alfa, 2 beta) i svaki od tih lanaca nosi po jedan HEM, što beta) i svaki od tih lanaca nosi po jedan HEM, što znači da 4 HEM grupe pripadaju jednom molekulu znači da 4 HEM grupe pripadaju jednom molekulu Hb Hb

►Razlike između ovih lanaca leže u redoslijedu i Razlike između ovih lanaca leže u redoslijedu i zastupljenosti pojedinih aminokiselina u njima zastupljenosti pojedinih aminokiselina u njima

►Zastupljeno je 17 aminokiselina i to u alfa lancu je Zastupljeno je 17 aminokiselina i to u alfa lancu je 141 ak, u beta 146141 ak, u beta 146

15

►Ukupno aminokiselina u mole. Hb je 574Ukupno aminokiselina u mole. Hb je 574►Primarna struktura Hb dešifrirana je 1962. godine Primarna struktura Hb dešifrirana je 1962. godine ►Struktura bjelančevinskog nosioca hemoglobina Struktura bjelančevinskog nosioca hemoglobina

karakteristična je za svaku pojedinu klasu karakteristična je za svaku pojedinu klasu kičmenjaka kičmenjaka

►struktura prostetične ili hemohromogene grupe, struktura prostetične ili hemohromogene grupe, identičnaidentična je za sve vrste kičmenjaka je za sve vrste kičmenjaka

16

►Razlika u hemijskoj strukturi ogleda se i u oblicima Razlika u hemijskoj strukturi ogleda se i u oblicima mikrokristalamikrokristala koje, u određenim uvjetima daju i koje, u određenim uvjetima daju i globin i HEM globin i HEM

►mikrokristali bjelančevinskog dijela Hb, ili Hb- mikrokristali bjelančevinskog dijela Hb, ili Hb- kristali različiti su kod različitih vrsta kičmenjaka kristali različiti su kod različitih vrsta kičmenjaka

►Kristali HEM-a koji se označavaju kao Kristali HEM-a koji se označavaju kao heminhemin kristali identični su za sve vrste kičmenjaka kristali identični su za sve vrste kičmenjaka

►Kod većine kičmenjaka MT Hb je oko 68 000, od Kod većine kičmenjaka MT Hb je oko 68 000, od čega na samu apoproteinsku skupinu (globin) otpada čega na samu apoproteinsku skupinu (globin) otpada oko 64 000. Kod Daphnie pulex ona iznosi 422 000, oko 64 000. Kod Daphnie pulex ona iznosi 422 000, u larvi Chironomusa svega 31 000u larvi Chironomusa svega 31 000

17

HEMOGLOBINHEMOGLOBIN►Kod čovjeka i velikog broja sisara konstatovano je Kod čovjeka i velikog broja sisara konstatovano je

da njihovi embrioni, fetusi i odrasle (adultne) da njihovi embrioni, fetusi i odrasle (adultne) jedinke imaju različite tipove hemoglobina.jedinke imaju različite tipove hemoglobina.

►U odraslih osoba hemoglobin se sastoji iz mješavine U odraslih osoba hemoglobin se sastoji iz mješavine

tri hemoglobinske vrste(HbA, HbA2 i HbS).tri hemoglobinske vrste(HbA, HbA2 i HbS).

18

►Svi normalni hemoglobini sadrže po dva ista para Svi normalni hemoglobini sadrže po dva ista para globinskih polipeptidnih lanaca. globinskih polipeptidnih lanaca.

►Jedan par alfa-lanaca nalazi se u sva tri normalna Jedan par alfa-lanaca nalazi se u sva tri normalna hemoglobina.hemoglobina.

►HbA, sadrži , sem toga, jedan par beta-lanaca. HbA, sadrži , sem toga, jedan par beta-lanaca.

19

►HbAHbA22 koji čini samo oko 2,5% procenta među koji čini samo oko 2,5% procenta među hemoglobinima, sadrži još par delta-lanaca hemoglobinima, sadrži još par delta-lanaca

►HbF glavni hemoglobin u fetusa koji u odraslih HbF glavni hemoglobin u fetusa koji u odraslih osoba čini manje od 1% u cjelokupnom osoba čini manje od 1% u cjelokupnom hemoglobinu, sadrži još par gama-lanaca hemoglobinu, sadrži još par gama-lanaca

►Ovi globinski polipeptidni lanci imaju svoje Ovi globinski polipeptidni lanci imaju svoje strukturne gene, čija izražajnost zavisi od doba strukturne gene, čija izražajnost zavisi od doba razvoja ljudskog bića. U fetusnom dobu izražajnost razvoja ljudskog bića. U fetusnom dobu izražajnost gama-gena je znatno veća od izražajnosti beta-gena, gama-gena je znatno veća od izražajnosti beta-gena, a HbF je glavni hemoglobin u to doba a HbF je glavni hemoglobin u to doba

20

►U odraslo doba alfa i beta-geni su najizražajniji, pa U odraslo doba alfa i beta-geni su najizražajniji, pa je HbA glavni hemoglobin u to doba. je HbA glavni hemoglobin u to doba.

►Izražajnost delta-gena je mala u svako životno doba, Izražajnost delta-gena je mala u svako životno doba, pa su i količine HbA2 (beta lanci zamjenjeni sa pa su i količine HbA2 (beta lanci zamjenjeni sa delta lancima) vrlo male (uvijek ispod 3% delta lancima) vrlo male (uvijek ispod 3% cjelokupnog hemoglobina). cjelokupnog hemoglobina).

►Mehanizmi koji vrše represiju i derepresiju Mehanizmi koji vrše represiju i derepresiju pojedinih globinskih gena još nisu poznati.pojedinih globinskih gena još nisu poznati.

21

►Mutirani geni koji uslovljavaju abnormalnih Mutirani geni koji uslovljavaju abnormalnih hemoglobina, široko su rasprostranjeni i kod ljudi se hemoglobina, široko su rasprostranjeni i kod ljudi se javljaju u više oblika: Hb C, S, E, J, I i itd. javljaju u više oblika: Hb C, S, E, J, I i itd.

► Ako je osoba heterozigot, polovina njenog Hb je Ako je osoba heterozigot, polovina njenog Hb je normalna a polovina abnormalna. normalna a polovina abnormalna.

► Ako je homozigot, sav će njen Hb biti abnormalan. Ako je homozigot, sav će njen Hb biti abnormalan.

22

►HbA i HbS se međusobno razlikuju po tome što HbA i HbS se međusobno razlikuju po tome što HbA na šestom mijestu ima elektronegativnu HbA na šestom mijestu ima elektronegativnu glutaminsku kiselinu, a HbS elektroneutralni valin glutaminsku kiselinu, a HbS elektroneutralni valin

►HbF- najvažnija odlika fetalnog hemoglobina je što HbF- najvažnija odlika fetalnog hemoglobina je što umjesto umjesto ββ- imaju - imaju γγ-polipeptidne lance koji se po -polipeptidne lance koji se po vrsti i redoslijedu aminokiselina razlikuju od vrsti i redoslijedu aminokiselina razlikuju od ββ--lanacalanaca

►Funkcionalno fetalni hemoglobin pri niskim Funkcionalno fetalni hemoglobin pri niskim

parcijalnim pritiscima kiseonika za sebe vezuje 20-parcijalnim pritiscima kiseonika za sebe vezuje 20-30% više kisika nego Hb odraslih, što odgovara 30% više kisika nego Hb odraslih, što odgovara uslovima u kojima se nalazi fetus.uslovima u kojima se nalazi fetus.

23

►Krv novorođenčadi sadrži oko 80% fetalnog, a Krv novorođenčadi sadrži oko 80% fetalnog, a samo 20% hemoglobina odraslih HbA. samo 20% hemoglobina odraslih HbA.

►Pet mjeseci nakon rođenja HbF opada na 3-15%, Pet mjeseci nakon rođenja HbF opada na 3-15%, nakon jedne godine na 2,9%, u drugoj godini na nakon jedne godine na 2,9%, u drugoj godini na 1,8%, u trećoj na 1%. 1,8%, u trećoj na 1%.

►U odgovarajućoj razmjeri se povećava HbA. U odgovarajućoj razmjeri se povećava HbA. Poslije ovog vremena njihov međusobni sadržajni Poslije ovog vremena njihov međusobni sadržajni odnos ostaje približno konstantan. odnos ostaje približno konstantan.

►Njihove međusobne razlike počivaju, kao što se Njihove međusobne razlike počivaju, kao što se može i očekivati, na različitom redosljedu može i očekivati, na različitom redosljedu aminokiselina u polipeptidnim lancima Hb aminokiselina u polipeptidnim lancima Hb

24

SINTEZA HEMOGLOBINASINTEZA HEMOGLOBINA

►Sinteza hemoglobina započinje u početnim formama Sinteza hemoglobina započinje u početnim formama eritrocita u tzv. eritroblastima u koštanoj srži, a eritrocita u tzv. eritroblastima u koštanoj srži, a završava se u retikulocitima. završava se u retikulocitima.

►Sinteza hema i globina ne teče istovremeno-sinteza Sinteza hema i globina ne teče istovremeno-sinteza hema počinje ranije a ranije dostiže i svoj hema počinje ranije a ranije dostiže i svoj maksimum. maksimum.

►Biosinteza hema sastoji se u stvaranju protoporfirina Biosinteza hema sastoji se u stvaranju protoporfirina III i ugrađivanju Fe u taj porfirin.III i ugrađivanju Fe u taj porfirin.

► Sinteza hema vrši se u mitohondrijima i u tečnom Sinteza hema vrši se u mitohondrijima i u tečnom dijelu citoplazme dijelu citoplazme

25

►Sinteza Sinteza δδ-aminolevulinske kiseline, (-aminolevulinske kiseline, (δδ-ALA), -ALA), pretvaranje koproporfirinogena u protoporfirin i pretvaranje koproporfirinogena u protoporfirin i protoporfirina u hem vrši se u mitohondrijima, dok protoporfirina u hem vrši se u mitohondrijima, dok se reakcije počev od se reakcije počev od δδ-ALA do koproporfirinogena -ALA do koproporfirinogena odvijaju u tečnom dijelu citoplazme odvijaju u tečnom dijelu citoplazme

►Prvi korak u sintezi hema je stvaranje Prvi korak u sintezi hema je stvaranje δδ-ALA koja -ALA koja nastaje kondenzacijom glicina i “aktivisane” nastaje kondenzacijom glicina i “aktivisane” sukcinilske kiseline, sukcinil-CoA sukcinilske kiseline, sukcinil-CoA

►Sukcinil-CoA stvara se u Krebsovom ciklusu iz Sukcinil-CoA stvara se u Krebsovom ciklusu iz αα--ketoglutarne kiseline, iako postoje i drugi izvori. ketoglutarne kiseline, iako postoje i drugi izvori. Kondenzaciju ove dvije aminokiseline reguliše Kondenzaciju ove dvije aminokiseline reguliše enzim enzim δδ- aminolevulin sintetaza- aminolevulin sintetaza

26

►Ovaj enzim, kao i enzim sintetaza hema Ovaj enzim, kao i enzim sintetaza hema (ferohelataza), koji omogućuje vezivanje Fe za (ferohelataza), koji omogućuje vezivanje Fe za porfirinski prsten, predstavljaju glavne regulatore porfirinski prsten, predstavljaju glavne regulatore veličine sinteze hema veličine sinteze hema

►Proces sinteze hema se odigrava pod uticajem Proces sinteze hema se odigrava pod uticajem vitamina B6, konezima A, dvovalentnog Fevitamina B6, konezima A, dvovalentnog Fe++++ i i jona Mg. Proces sinteze je regulisan Goldbergovim jona Mg. Proces sinteze je regulisan Goldbergovim fermentom i fermentima iz trikarbonskog ciklusa fermentom i fermentima iz trikarbonskog ciklusa

27

Sinteza globinaSinteza globina ►Vrši se na ribosomima eritroblastaVrši se na ribosomima eritroblasta►Pored aktivnosti strukturnih gena s kojih se Pored aktivnosti strukturnih gena s kojih se

prepisuju mRNA za pojedine polipeptidne lance prepisuju mRNA za pojedine polipeptidne lance globina, izgleda da je veličina sinteze pojedinih globina, izgleda da je veličina sinteze pojedinih polipeptidnih lanaca pod kontrolom gena regulatora polipeptidnih lanaca pod kontrolom gena regulatora

►U normalnim prilikama pri stvaranju hemoglobina U normalnim prilikama pri stvaranju hemoglobina stvaraju se samo one količine globina koje su stvaraju se samo one količine globina koje su potrebne za spajanje sa postojećom količinom potrebne za spajanje sa postojećom količinom hema da bi se dobio hemoglobin hema da bi se dobio hemoglobin

►Spajanje hema s globinom vrši se takođe u Spajanje hema s globinom vrši se takođe u mitohondrijama mitohondrijama

28

► Hemoglobin nastaje iz sirćetne kiseline i glicina. Sirćetna Hemoglobin nastaje iz sirćetne kiseline i glicina. Sirćetna kiselina u Krebsovom ciklusu prelazi u kiselina u Krebsovom ciklusu prelazi u αα-ketoglutarnu, čija -ketoglutarnu, čija dva molekula sa jednim molekulom glicina čine pirolov dva molekula sa jednim molekulom glicina čine pirolov prsten.prsten.

► Četiri pirolova prstena grade protoporfirin a on sa Četiri pirolova prstena grade protoporfirin a on sa molekulom gvožđa daje molekul hema.molekulom gvožđa daje molekul hema.

► Ako ne dođe do asimetrične kondenzacije porfirinskih Ako ne dođe do asimetrične kondenzacije porfirinskih prstenova, javlja se jedno oboljenje (PORFIRIJA)prstenova, javlja se jedno oboljenje (PORFIRIJA)koje se naziva Porphyria congenita, praćena osjetljivošću koje se naziva Porphyria congenita, praćena osjetljivošću kože na svjetlostkože na svjetlost

► Molekul Hb sadrži uglavnom hidrofobne aminokiseline Molekul Hb sadrži uglavnom hidrofobne aminokiseline unutra, dok se hidrofilne aminokiseline nalaze na njegovoj unutra, dok se hidrofilne aminokiseline nalaze na njegovoj spoljnoj površini. spoljnoj površini.

29

►Tako je molekul Hb unutra voskast, a spolja Tako je molekul Hb unutra voskast, a spolja sapunjav, što ga čini rastvorljivim u vodi , ali sapunjav, što ga čini rastvorljivim u vodi , ali nepropustljivim za vodu nepropustljivim za vodu

►Koncentracija Hb kod poikiloterama iznosi Koncentracija Hb kod poikiloterama iznosi 5-10g/100ml, a kod homeoterama oko 15g/100 ml 5-10g/100ml, a kod homeoterama oko 15g/100 ml krvikrvi

30

Destrukcija hemoglobinaDestrukcija hemoglobina

►Vijek trajanja eritrocita je oko 120 dana, a svaki se Vijek trajanja eritrocita je oko 120 dana, a svaki se dan razloži oko 0.85% eritrocita. Pri tome Hb izlazi dan razloži oko 0.85% eritrocita. Pri tome Hb izlazi u citoplazmu, gdje ga prihvaćaju ćelije RES-a, koje u citoplazmu, gdje ga prihvaćaju ćelije RES-a, koje ga fagocitiraju, tj. cijepaju na ga fagocitiraju, tj. cijepaju na hemhem i i globinglobin. .

►Zatim se i sam hem dalje razlaže tako što se kida Zatim se i sam hem dalje razlaže tako što se kida jedna veza pa 4 pirolova prstena sada grade pravi jedna veza pa 4 pirolova prstena sada grade pravi lanac koji je osnova za nastajanje žučnih boja. lanac koji je osnova za nastajanje žučnih boja.

►Prvo se obrazuje Prvo se obrazuje biliverdinbiliverdin koji se redukuje u koji se redukuje u bilirubinbilirubin

31

►Bilirubin nije topiv u vodi, on se iz ćelia RES-a Bilirubin nije topiv u vodi, on se iz ćelia RES-a vraća u krvnu plazmu, veže se za njene proteine i vraća u krvnu plazmu, veže se za njene proteine i tako transportuje do jetre.tako transportuje do jetre.

►U jetri se bilirubin odvaja od proteina pa se oko U jetri se bilirubin odvaja od proteina pa se oko 80% oslobođenog bilirubina veže za glukuronsku 80% oslobođenog bilirubina veže za glukuronsku kiselinu i obrazuje kiselinu i obrazuje bilirubinglukuronatbilirubinglukuronat topiv u topiv u vodi koji se izlučuje u žuč (zelena boja žuči).vodi koji se izlučuje u žuč (zelena boja žuči).

►Negdje oko 10% bilirubina veže se sa sulfatima u Negdje oko 10% bilirubina veže se sa sulfatima u bilirubinsulfate bilirubinsulfate koji su takođe topivi u vodi. koji su takođe topivi u vodi.

►Preostalih 10% se veže za druge supstance koje ga Preostalih 10% se veže za druge supstance koje ga čine nerastvorljivim u vodi pa se svi ovi oblici čine nerastvorljivim u vodi pa se svi ovi oblici izlučuju preko žuči izlučuju preko žuči

32

MIOGLOBINMIOGLOBIN

►Mioglobin je mišićni hemoglobin, vrlo je sličan Mioglobin je mišićni hemoglobin, vrlo je sličan hemoglobinu, ali su funkcionalne razlike velike.hemoglobinu, ali su funkcionalne razlike velike.

►Sličnost se ogleda u tome što sadrži istu prostetičnu Sličnost se ogleda u tome što sadrži istu prostetičnu grupu, istu količinu Fe u porfirinu i sposobnost grupu, istu količinu Fe u porfirinu i sposobnost reverzibilnog vezivanja kisika a u izvijesnom reverzibilnog vezivanja kisika a u izvijesnom stepenu i ugljendioksida. stepenu i ugljendioksida.

►Razlike su u tome što mioglobin deponuje veću Razlike su u tome što mioglobin deponuje veću količinu kisika. količinu kisika.

33

►Mioglobin ima 4 puta manju molekulsku masu (oko Mioglobin ima 4 puta manju molekulsku masu (oko 17 000), ima različit apsorpcioni spektar, može 17 000), ima različit apsorpcioni spektar, može vezati kiseonik i pri znatno manjem parcijalnom vezati kiseonik i pri znatno manjem parcijalnom pritisku kisika i zato je disocijaciona krivulja pritisku kisika i zato je disocijaciona krivulja mioglobina hiperbola (folija), a Hb sigmoidna kriva mioglobina hiperbola (folija), a Hb sigmoidna kriva

►Osnovna funkcija Hb je vezivanje i prenos kisika, a Osnovna funkcija Hb je vezivanje i prenos kisika, a mioglobina deponovanje kisika. mioglobina deponovanje kisika.

►Zbog te osobine mioglobin omogućava lakše Zbog te osobine mioglobin omogućava lakše podnošenje hipoksije. podnošenje hipoksije.

34

►Mioglobin snabdijeva kisikom mišiće koji se brzo i Mioglobin snabdijeva kisikom mišiće koji se brzo i često kontrahuju-pektoralni mišići ptica letačica, često kontrahuju-pektoralni mišići ptica letačica, miokard.miokard.

►Sadržaj mioglobina u mišićima morskih sisara Sadržaj mioglobina u mišićima morskih sisara (delfina, kitova) iznosi 3.5-7.5% (delfina, kitova) iznosi 3.5-7.5%

►Kod gnjuračica, koje često rone i ostaju duže pod Kod gnjuračica, koje često rone i ostaju duže pod vodom ima više mioglobina nego kod onih koje se vodom ima više mioglobina nego kod onih koje se kraće zadržavaju pod vodom prilikom ronjenja kraće zadržavaju pod vodom prilikom ronjenja

►Mioglobina ima i kod beskičmenjaka, naročito u Mioglobina ima i kod beskičmenjaka, naročito u nervnim čvorovima i srčanom mišiću (Molluska). nervnim čvorovima i srčanom mišiću (Molluska).

►Prisustvo mioglobina u srcu priobalnih molusaka Prisustvo mioglobina u srcu priobalnih molusaka omogućuje ovim organizmima da za vrijeme oseke omogućuje ovim organizmima da za vrijeme oseke mogu provesti i po nekoliko sati bez kisika mogu provesti i po nekoliko sati bez kisika

35

PRENOŠENJE PRENOŠENJE GASOVAGASOVA PUTEM PUTEM TJELESNIH TEČNOSTITJELESNIH TEČNOSTI

►Jedna od osnovnih funkcija tjelesnih tečnosti je Jedna od osnovnih funkcija tjelesnih tečnosti je prenos kisika od organa za disanje do svake ćelije u prenos kisika od organa za disanje do svake ćelije u organizmu i prenos COorganizmu i prenos CO22 od ćelija različitih tkiva do od ćelija različitih tkiva do organa za disanje.organa za disanje.

► Transport kisika kroz organizam omogućen je Transport kisika kroz organizam omogućen je prisustvom pigmenata za disanje u tj. tečnostima.prisustvom pigmenata za disanje u tj. tečnostima.

► Gasovi se prenose tjelesnim tečnostima na dva Gasovi se prenose tjelesnim tečnostima na dva načina:načina:

►- fizički rastvoreni u tjelesnim tečnostima- fizički rastvoreni u tjelesnim tečnostima►- u hemijskoj vezi sa pigmentom za disanje - u hemijskoj vezi sa pigmentom za disanje

36

►Rastvorljivost gasa u tjelesnim tečnostima zavisi od Rastvorljivost gasa u tjelesnim tečnostima zavisi od koeficijenta rastvorljivosti svakog gasa, količine koeficijenta rastvorljivosti svakog gasa, količine tečnosti u kojoj se gas rastvara, od količine i tečnosti u kojoj se gas rastvara, od količine i parcijalnog pritiska gasa, od temperature tečnosti u parcijalnog pritiska gasa, od temperature tečnosti u kojoj se gas rastvara i od prirode samoga gasa i kojoj se gas rastvara i od prirode samoga gasa i tečnosti. tečnosti.

►Rastvorljivost gasa je veća ako je veća količina Rastvorljivost gasa je veća ako je veća količina tečnosti u kojoj se gas rastvara, ako je veći parcijalni tečnosti u kojoj se gas rastvara, ako je veći parcijalni pritisak tog gasa i ako je temperatura tečnosti niža.pritisak tog gasa i ako je temperatura tečnosti niža.

►Rastvorljivost gasova se izražava apsorpcionim Rastvorljivost gasova se izražava apsorpcionim koeficijentom= količina nekog gasa koji se može koeficijentom= količina nekog gasa koji se može rastvoriti u 1 ml tečnosti pri normalnom rastvoriti u 1 ml tečnosti pri normalnom atmosferskom pritisku (101,08 kPa = 760 mm Hg) atmosferskom pritisku (101,08 kPa = 760 mm Hg)

37

Interakcija hem- kiseonikInterakcija hem- kiseonik►Mnogo veću ulogu u prenosu kiseonika putem Mnogo veću ulogu u prenosu kiseonika putem

tjelesnih tečnosti imaju respiratorni pigmenti. tjelesnih tečnosti imaju respiratorni pigmenti. ►U 100 ml npr krvi čovjeka ima 0,3 ml kisika fizički U 100 ml npr krvi čovjeka ima 0,3 ml kisika fizički

rastvorenog u plazmi krvi. rastvorenog u plazmi krvi. ►U 100 ml krvi ima 15 g Hb i za tih 15 g Hb vezano U 100 ml krvi ima 15 g Hb i za tih 15 g Hb vezano

je oko 20,1 ml kisika. je oko 20,1 ml kisika. ►Ovo ima veliki fiziološki smisao jer da u krvi Ovo ima veliki fiziološki smisao jer da u krvi

kičmenjaka nema Hb čovjek bi morao imati oko 300 kičmenjaka nema Hb čovjek bi morao imati oko 300 umjesto 5 L krvi , da bi ta krv obezbijedila dovoljne umjesto 5 L krvi , da bi ta krv obezbijedila dovoljne količine kisika količine kisika

38

39

40

41

►Uobičajeno je da se reakcija Hb i O2 piše Uobičajeno je da se reakcija Hb i O2 piše Hb+O Hb+O22 → HbO → HbO22

►Pošto se Hb sastoji iz 4 subjedinice, to se Pošto se Hb sastoji iz 4 subjedinice, to se reakcija može napisati i ovako Hbreakcija može napisati i ovako Hb44OO88

►Vezivanje prvog hema u mol Hb sa OVezivanje prvog hema u mol Hb sa O22 povećava afinitet drugog HEM-a za Opovećava afinitet drugog HEM-a za O22

►Oksigenacija drugog HEM-a povećava Oksigenacija drugog HEM-a povećava afinitet trećeg itd. pa je afinitet Hb za 4. afinitet trećeg itd. pa je afinitet Hb za 4. molekulu Omolekulu O22 mnogo puta veći nego za mnogo puta veći nego za prvi.prvi.

42

►Transport kiseonika zasniva se na hemijskoj Transport kiseonika zasniva se na hemijskoj interakciji između molekulskog kiseonika i HEM-a, interakciji između molekulskog kiseonika i HEM-a, tetrapirolskog porfirinskog prstena koji sadrži fero tetrapirolskog porfirinskog prstena koji sadrži fero (Fe(Fe2+2+ ) jon. ) jon.

► U rastvoru HEM će vezati kiseonik veoma čvrsto; u U rastvoru HEM će vezati kiseonik veoma čvrsto; u stvari vezanje je toliko jako da je u suštini stvari vezanje je toliko jako da je u suštini ireverzibilno.ireverzibilno.

► Ovo čvrsto vezivanje nastaje zahvaljujući činjenici Ovo čvrsto vezivanje nastaje zahvaljujući činjenici da molekulski kiseonik oksidiše Feda molekulski kiseonik oksidiše Fe2+2+ u Fe u Fe3+3+ dajući dajući superoksidni jon Osuperoksidni jon O22. .

►Hb reverzibilno veže OHb reverzibilno veže O22 i učestvuje takođe u i učestvuje takođe u respiraciji. Ovo svojstvo Hb ima samo u normalnim respiraciji. Ovo svojstvo Hb ima samo u normalnim uslovima- kada je HEM vezan za GLOBIN. Sam uslovima- kada je HEM vezan za GLOBIN. Sam hem ili hem vezan za serumalbumin, ili denaturisani hem ili hem vezan za serumalbumin, ili denaturisani globin nema tu sposobnost. globin nema tu sposobnost.

43

►Hemoglobin koji se vezao za kiseonik je Hemoglobin koji se vezao za kiseonik je oksihemoglobin (HbOoksihemoglobin (HbO22), a onaj koji je otpustio ), a onaj koji je otpustio kiseonik je redukovan- (Hb) kiseonik je redukovan- (Hb)

►Ako hem treba uspješno da obavlja ulogu Ako hem treba uspješno da obavlja ulogu prenosioca molekula kiseonika, molekuli hem-a prenosioca molekula kiseonika, molekuli hem-a mora da se razdvoje jedan od drugog da bi se mora da se razdvoje jedan od drugog da bi se izbjegla oksidacija Feizbjegla oksidacija Fe2+2+ u Fe u Fe3+3+. .

►Šta više veza fero-jon kiseonik mora da oslabi da bi Šta više veza fero-jon kiseonik mora da oslabi da bi se omogućilo reverzibilno vezivanje kiseonika sa se omogućilo reverzibilno vezivanje kiseonika sa hemom.hemom.

►Kod Hb (a i kod mioglobina) molekuli hem-a nalaze Kod Hb (a i kod mioglobina) molekuli hem-a nalaze se u specijalnim "džepovima" čime se izbijegava se u specijalnim "džepovima" čime se izbijegava naprijed pomenuta oksidacija. naprijed pomenuta oksidacija.

44

►U Hb kao i u mioglobinu, fero jon hem-a je takođe U Hb kao i u mioglobinu, fero jon hem-a je takođe vezan za azotov atom posebnog vezan za azotov atom posebnog proksimalnog proksimalnog histidinskog ostatkahistidinskog ostatka, koji dajući elektrone Fe, koji dajući elektrone Fe2+2+ jonu, slabi vezu ferojon-kiseonik i na taj način jonu, slabi vezu ferojon-kiseonik i na taj način doprinosi reverzibilnosti. doprinosi reverzibilnosti.

►Kiseonik u molekuli hemoglobina je vezan Kiseonik u molekuli hemoglobina je vezan nekovalentno za Fenekovalentno za Fe2+2+ hem-a i za distalni histidinski hem-a i za distalni histidinski ostatak. ostatak.

►Na taj način vezujući hem za specifičan molekul Na taj način vezujući hem za specifičan molekul proteina i razdvajajući svaki hemski dio u različite proteina i razdvajajući svaki hemski dio u različite šupljine, priroda je udesila da interakcija hem-šupljine, priroda je udesila da interakcija hem-kiseonik bud slabija i reverzibilna kiseonik bud slabija i reverzibilna

45

►Poznato je da u molekulu Hb jedan atom Fe veže Poznato je da u molekulu Hb jedan atom Fe veže jedan molekul kiseonika. Jedan gr Hb pri potpunom jedan molekul kiseonika. Jedan gr Hb pri potpunom zasićenju veže 1,34 ml kisika.zasićenju veže 1,34 ml kisika.

► U krvi čovjeka (npr. u 1L krvi) ima oko 150 gr Hb, U krvi čovjeka (npr. u 1L krvi) ima oko 150 gr Hb, pa 1 L krvi veže 201 ml kisika. Hb veže kisik na pa 1 L krvi veže 201 ml kisika. Hb veže kisik na ovaj način samo u normalnim i optimalnim ovaj način samo u normalnim i optimalnim uvjetima. uvjetima.

►Ako oksidacijom (npr. kalijevim ferocijanidom) Ako oksidacijom (npr. kalijevim ferocijanidom) dođe do oksidacije dvovalentnog (fero) u dođe do oksidacije dvovalentnog (fero) u trovalentno (feri) Fe, nastaje methemoglobin mrke trovalentno (feri) Fe, nastaje methemoglobin mrke boje. boje.

►Odavanje (disocijacija) kisika iz ovog jedinjenja je Odavanje (disocijacija) kisika iz ovog jedinjenja je nemoguća. nemoguća.

46

►Hb ima veliki afinitet prema CO i COHb ima veliki afinitet prema CO i CO22. . ►Prema CO ima 300 x veći afinitet nego prema Prema CO ima 300 x veći afinitet nego prema

kisiku, pa kada se nalazi i vrlo mala koncentracija kisiku, pa kada se nalazi i vrlo mala koncentracija CO u vanjskoj sredini vrlo brzo dolazi do zasićenja CO u vanjskoj sredini vrlo brzo dolazi do zasićenja Hb sa Co, što dovodi do trovanja sa ovim gasom.Hb sa Co, što dovodi do trovanja sa ovim gasom.

►Ako je koncentracija CO u vazduhu samo 1%, oko Ako je koncentracija CO u vazduhu samo 1%, oko 80% Hb se veže za njega. 80% Hb se veže za njega.

47

►Smatra se da pušači koji dnevno popuše 20 cigareta Smatra se da pušači koji dnevno popuše 20 cigareta imaju oko 10% krvi otrovane sa CO-om. imaju oko 10% krvi otrovane sa CO-om.

► Pri malim koncentracijama CO koji se vezao za Hb Pri malim koncentracijama CO koji se vezao za Hb dovoljno je takve osobe iznijeti na čist vazduh ili im dovoljno je takve osobe iznijeti na čist vazduh ili im ubrizgati kisik u organizam pod pritiskom ubrizgati kisik u organizam pod pritiskom

48

KKISEONIČKI KAPACITETISEONIČKI KAPACITET►Pod ovim pojmom se podrazumijeva maksimalna Pod ovim pojmom se podrazumijeva maksimalna

količina kisika koji može da primi 100 ml krvi ili količina kisika koji može da primi 100 ml krvi ili drugih tjelesnih tečnosti pri normalnom drugih tjelesnih tečnosti pri normalnom atmosferskom pritisku. atmosferskom pritisku.

►Kiseonički kapacitet je kod različitih vrsta životinja Kiseonički kapacitet je kod različitih vrsta životinja različit, a zavisi od sastava tjelesnih tečnosti , vrste i različit, a zavisi od sastava tjelesnih tečnosti , vrste i količine pigmenta za disanje. količine pigmenta za disanje.

►Kiseonički kapacitet krvi kičmenjaka je znatno veći Kiseonički kapacitet krvi kičmenjaka je znatno veći nego kod tjelesnih tečnosti beskičmenjaka. nego kod tjelesnih tečnosti beskičmenjaka.

►Među kičmenjacima homeotermi imaju veći Među kičmenjacima homeotermi imaju veći kiseonički kapacitet od poikiloterama, a najveći je kiseonički kapacitet od poikiloterama, a najveći je kod sisara.kod sisara.

49

►To ukazuje na veću funkcionalnu sposobnost krvi To ukazuje na veću funkcionalnu sposobnost krvi kičmenjaka u transportu Okičmenjaka u transportu O22, jer su poterbe sisara za , jer su poterbe sisara za njim veće.njim veće.

►Kod beskičmenjaka (hemolimfa) kiseonički Kod beskičmenjaka (hemolimfa) kiseonički kapacitet zavisi od vrste pigmenta i njegove kapacitet zavisi od vrste pigmenta i njegove količine, i kod njih nije tako izražena evolutivna količine, i kod njih nije tako izražena evolutivna ljestvica kao kod kičmenjaka.ljestvica kao kod kičmenjaka.

►Kiseonik koji iz pluća procesom difuzije dospije u Kiseonik koji iz pluća procesom difuzije dospije u krv rastvara se u krvnoj plazmi i iz nje difunduje u krv rastvara se u krvnoj plazmi i iz nje difunduje u Erc. Erc.

►U Erc se četvrtom koordinativnom vezom veže kao U Erc se četvrtom koordinativnom vezom veže kao molekula (Omolekula (O22) za Fe hemoglobina. ) za Fe hemoglobina.

50

►Taj proces se naziva oksigenacija a ne oksidacija Taj proces se naziva oksigenacija a ne oksidacija jer se ne mijenja valenca Fe hemoglobina. jer se ne mijenja valenca Fe hemoglobina.

►Proces oksigenacije zavisi od nekoliko faktora: pp Proces oksigenacije zavisi od nekoliko faktora: pp OO22, pp CO, pp CO22, konc. 2,3 DFG kiseline, pH krvi i , konc. 2,3 DFG kiseline, pH krvi i temperature.temperature.

►Kiseonik se pored toga što je rastvoren u plazmi , Kiseonik se pored toga što je rastvoren u plazmi , nalazi u većem procentu vezan za Hb Erc. nalazi u većem procentu vezan za Hb Erc.

►Proces vezivanja kisika za Hb je reverzibilan, a Proces vezivanja kisika za Hb je reverzibilan, a zavisi od pp kisika u krvi i van nje, od parcijalnog zavisi od pp kisika u krvi i van nje, od parcijalnog pritiska COpritiska CO22 u krvi i od spoljašnje temperature i u krvi i od spoljašnje temperature i temperature krvi. temperature krvi.

51

►Sposobnost Hb da veže kiseonik najbolje je Sposobnost Hb da veže kiseonik najbolje je predstavljena disocijacionom krivuljom Hb. predstavljena disocijacionom krivuljom Hb.

►Ako se npr. čist rastvor Hb zasićuje kisikom krivulja Ako se npr. čist rastvor Hb zasićuje kisikom krivulja ima oblik hiperbole. ima oblik hiperbole.

►Znači što je veći pp kisika veće je i zasićenje Hb Znači što je veći pp kisika veće je i zasićenje Hb kisikom. Npr: pri vanjskoj temperaturi od 37 kisikom. Npr: pri vanjskoj temperaturi od 37 00C i C i pritiskm kisika od 5,3 kPa, otprilike oko 80% Hb pritiskm kisika od 5,3 kPa, otprilike oko 80% Hb prelazi u stanje oksihemoglobina. prelazi u stanje oksihemoglobina.

►U prirodnim uvjetima u nativnoj krvi ne nalazi se U prirodnim uvjetima u nativnoj krvi ne nalazi se čist Hb, već i svi drugi sastojci krvi (COčist Hb, već i svi drugi sastojci krvi (CO22, soli, , soli, minerali ...) pa krivulja disocijacije Hb ima izgled minerali ...) pa krivulja disocijacije Hb ima izgled razvučenog slova razvučenog slova S-sigmoidna krivulja.S-sigmoidna krivulja.

52

►Položaj ove sigmoidne krivulje u prvom redu zavisi Položaj ove sigmoidne krivulje u prvom redu zavisi od pp COod pp CO22 u krvi. u krvi.

►Što je pp COŠto je pp CO22 u krvi veći to se krivulja pomjera u krvi veći to se krivulja pomjera udesno i naniže. udesno i naniže.

►Što više ima COŠto više ima CO22 u plazmi krvi to se manja količina u plazmi krvi to se manja količina kisika može vezati za Hb, ali je u tom slučaju utoliko kisika može vezati za Hb, ali je u tom slučaju utoliko lakše otpuštanje već vezanog kisika iz oksiHb. lakše otpuštanje već vezanog kisika iz oksiHb.

►Ovo ima veliki fiziološki smisao u organizmu, jer Ovo ima veliki fiziološki smisao u organizmu, jer npr. u kapilarima tkiva ppCOnpr. u kapilarima tkiva ppCO22 je vrlo visok, pa je je vrlo visok, pa je stvaranje HbO2 smanjeno, a sa druge strane olakšana stvaranje HbO2 smanjeno, a sa druge strane olakšana je disocijacija HbOje disocijacija HbO22 na Hb i O na Hb i O22. .

53

►Oslobođeni kisik prelazi u tkivnu tečnost pa u ćelije Oslobođeni kisik prelazi u tkivnu tečnost pa u ćelije kojim je i potreban kojim je i potreban

►U alveolama pluća se dešava suprotan proces. U alveolama pluća se dešava suprotan proces. ►Tu je parcijalni pritisak COTu je parcijalni pritisak CO22 mali (zbog difuzije mali (zbog difuzije

COCO22 u alveolarni zrak), pa je mogućnost vezivanja u alveolarni zrak), pa je mogućnost vezivanja Hb za kisik veća. Hb za kisik veća.

►Pri tome se krivulja disocijacije pomjera ulijevo i Pri tome se krivulja disocijacije pomjera ulijevo i naviše. naviše.

54

►Zbog male razlike u ppCOZbog male razlike u ppCO22 između venske i između venske i arterijske krvi samo se oko 5% COarterijske krvi samo se oko 5% CO22 prenosi u prenosi u rastvorenom obliku. Rastvborljivost COrastvorenom obliku. Rastvborljivost CO22 u krvi je u krvi je oko 20x veća od Ooko 20x veća od O22 pa zbog toga u prostim pa zbog toga u prostim rastvorima ima mnogo više COrastvorima ima mnogo više CO22 od O od O22..

►COCO22 koji difunduje u erc u prisustvu karboanhidraze koji difunduje u erc u prisustvu karboanhidraze se brzo hidrira u Hse brzo hidrira u H22COCO33

►HH22COCO33 disosuje na H disosuje na H++ + HCO + HCO33--

►HH++ se puferuje hemoglobinom a HCO se puferuje hemoglobinom a HCO33-- difunduje u difunduje u

plazmu.plazmu.

55

►Malo COMalo CO22 u eritrocitima se vezuje za amino grupu u eritrocitima se vezuje za amino grupu bjelančevine hemoglobinabjelančevine hemoglobina

►Tim vezivanjem nastaju karbamino jedinjenjaTim vezivanjem nastaju karbamino jedinjenja►Pošto deoksihemoglobin čini karbaminojedinjenja Pošto deoksihemoglobin čini karbaminojedinjenja

mnogo lakše od oksihemoglobina, transport COmnogo lakše od oksihemoglobina, transport CO22 venskom krvi je olakšan.venskom krvi je olakšan.

►Krivulja disocijacije Hb zavisi od pp COKrivulja disocijacije Hb zavisi od pp CO22 u krvi, u krvi, ali i od mnogih drugih faktora. ali i od mnogih drugih faktora.

►Većina kičmenjaka ima sigmoidni oblik krivulje Većina kičmenjaka ima sigmoidni oblik krivulje osim nekih vrsta sa atipičnom krivuljom.osim nekih vrsta sa atipičnom krivuljom.

56

►Različit oblik ove krivulje kod tih vrsta uslovljen je Različit oblik ove krivulje kod tih vrsta uslovljen je ekološkim osobinama tih vrsta, jer npr. suhozemne ekološkim osobinama tih vrsta, jer npr. suhozemne vrste kičmenjaka koje u okolnoj sredini imaju vrste kičmenjaka koje u okolnoj sredini imaju dovoljno Odovoljno O22 mogu postići zasićenje Hb kisikom mogu postići zasićenje Hb kisikom samo pri visokom pp kisika, dok vrste u sredini sa samo pri visokom pp kisika, dok vrste u sredini sa manjom količinom kisika (voda) postižu zasićenje manjom količinom kisika (voda) postižu zasićenje Hb sa kisikom pri znatno manjem pp kisika.Hb sa kisikom pri znatno manjem pp kisika.

► To i nije neka prednost jer je odavanje kisika To i nije neka prednost jer je odavanje kisika tkivima teže što je manja razlika između pritiska tkivima teže što je manja razlika između pritiska kisika u tkivima i u krvi. kisika u tkivima i u krvi.

►Takvu atipičnu krivulju imaju ribe koje žive na Takvu atipičnu krivulju imaju ribe koje žive na velikim dubinama, ptice koje lete visoko itd. velikim dubinama, ptice koje lete visoko itd.

57

►Krivulja disocijacije je različita ne samo u zavisnosti Krivulja disocijacije je različita ne samo u zavisnosti od ekoloških osobina pojedinih vrsta, već i kod od ekoloških osobina pojedinih vrsta, već i kod jedne te iste vrste u toku različitih perioda jedne te iste vrste u toku različitih perioda ontogenetskog razvoja. ontogenetskog razvoja.

►U fetusa sisara i ptica krivulja disocijacije stoji dosta U fetusa sisara i ptica krivulja disocijacije stoji dosta ulijevo postavljena, a kod odraslih jedinki iste vrste ulijevo postavljena, a kod odraslih jedinki iste vrste krivulja disocijacije je pomjerena udesno i naniže.krivulja disocijacije je pomjerena udesno i naniže.

► Ovo je u vezi sa većim afinitetom fetalnog Hb Ovo je u vezi sa većim afinitetom fetalnog Hb prema kisiku. Zato je stepen zasićenosti Hb kisikom prema kisiku. Zato je stepen zasićenosti Hb kisikom pri istom pp Opri istom pp O22 veći kod embriona nego kod adulta. veći kod embriona nego kod adulta.

► Mnogi autori ovo dovode u vezu sa mjestom Mnogi autori ovo dovode u vezu sa mjestom postanka Hb- postanka Hb- kod embrija u jetri a kod adulta u kod embrija u jetri a kod adulta u koštanoj sržikoštanoj srži

58

►Na krivulju disocijacije Hb utiče i vanjska Na krivulju disocijacije Hb utiče i vanjska temperatura- na nižoj temperaturi dolazi do punog temperatura- na nižoj temperaturi dolazi do punog zasićenja Hb sa Ozasićenja Hb sa O22 i pri nižem pp O i pri nižem pp O22, tako krivulja , tako krivulja tada stoji ulijevo i naviše. tada stoji ulijevo i naviše.

►Na višoj temperaturi, pp ONa višoj temperaturi, pp O22 treba biti znatno veći, treba biti znatno veći, da bi došlo do punog zasićenja Hb sa Oda bi došlo do punog zasićenja Hb sa O22 i tada se i tada se krivulja pomjera udesno i naniže.krivulja pomjera udesno i naniže.

►Osim temperature i promjena pH utiče na vezivanje Osim temperature i promjena pH utiče na vezivanje OO22 za Hb. za Hb.

59

►U kiseloj sredini (np. ako je kod čovjeka pH< 7,33) U kiseloj sredini (np. ako je kod čovjeka pH< 7,33) krivulja je pomjerena udesno i naniže-zasićenje Hb krivulja je pomjerena udesno i naniže-zasićenje Hb kisikom se postiže tek pri većim pp Okisikom se postiže tek pri većim pp O22. .

►Pri alkalnoj sredini krvi dešava se suprotno-Pri alkalnoj sredini krvi dešava se suprotno-krivulja se pomjera ulijevo i naviše- bazična krivulja se pomjera ulijevo i naviše- bazična sredina je daleko povoljnija za vezivanje Osredina je daleko povoljnija za vezivanje O22 za Hb. za Hb.

60

Uticaj 2,3 DFG kiseline na oksigenaciju Uticaj 2,3 DFG kiseline na oksigenaciju hemoglobinahemoglobina

►DFG kiselina ima isti efekat na oksigenaciju DFG kiselina ima isti efekat na oksigenaciju hemoglobina kao i acidoza. hemoglobina kao i acidoza.

►Sama DFG kiselina se veže na Hb: Sama DFG kiselina se veže na Hb: Hb-DFG+OHb-DFG+O22 → HbO → HbO22+DFG+DFG

►Reakcija je reverzibilna i zavisi od pOReakcija je reverzibilna i zavisi od pO22 i od i od koncentracije DFG. koncentracije DFG.

61

62

►Svi navedeni faktori u plućima stimuliraju Svi navedeni faktori u plućima stimuliraju oksigenaciju Hb a u tkivima obrnut proces odnosno oksigenaciju Hb a u tkivima obrnut proces odnosno deoksigenacija.deoksigenacija.

►pOpO22 u plućima iznosi 104 mm Hg stuba a u tkivima u plućima iznosi 104 mm Hg stuba a u tkivima svega 40 mm Hg stuba. Ta razlika stimulira svega 40 mm Hg stuba. Ta razlika stimulira oksigenaciju Hb u plućimaoksigenaciju Hb u plućima,, a deoksigenaciju kad se a deoksigenaciju kad se ti isti Erc nađu u tkivima. ti isti Erc nađu u tkivima.

►pCOpCO22 u tkivima iznosi 6,13 kPa a u plućima 5,34 u tkivima iznosi 6,13 kPa a u plućima 5,34 kPa. Ta razlika stimulira vezivanje OkPa. Ta razlika stimulira vezivanje O22 za Hb kada za Hb kada se Erc nalaze u plućima a otpuštanje Ose Erc nalaze u plućima a otpuštanje O22 od od oksiglobina kada se oni nađu u tkivima. oksiglobina kada se oni nađu u tkivima.

63

►Smanjenje pCOSmanjenje pCO22 u plućima nastaje jer difunduje iz u plućima nastaje jer difunduje iz krvi u alveole. krvi u alveole.

►Po Po Henderson-HasselbachovojHenderson-Hasselbachovoj jednačini jednačini smanjenje koncentracije COsmanjenje koncentracije CO22 u plućima dovodi do u plućima dovodi do porasta vrijednosti pH odnosno alkalizacije. porasta vrijednosti pH odnosno alkalizacije.

►U tkivima je obrnut proces. COU tkivima je obrnut proces. CO22 stalno difunduje iz stalno difunduje iz ćelija tkiva u krv. ćelija tkiva u krv.

►U krvi raste njegova koncentracija tako da po U krvi raste njegova koncentracija tako da po Handerson-Hasselbach-ovoj jednačini se smanjuje Handerson-Hasselbach-ovoj jednačini se smanjuje pH odnosno nastaje acidoza. pH odnosno nastaje acidoza.

►2,3 DFG ima isti efekat kao acidoza.2,3 DFG ima isti efekat kao acidoza.

64

►Temperatura u tkivima je viša nego u plućima pa i Temperatura u tkivima je viša nego u plućima pa i ona stimulira u tkivima deoksigenacijuona stimulira u tkivima deoksigenaciju,, a u a u plućima oksigenacijuplućima oksigenaciju..

65

BBOHROV EFEKATOHROV EFEKAT► Ugljendioksid ima izraženu sposobnost istiskivanja O2 iz Ugljendioksid ima izraženu sposobnost istiskivanja O2 iz

pigmenata za disanje. pigmenata za disanje. ► Ovaj fenomen je početkom XX stoljeća opisao Bor. Ovaj fenomen je početkom XX stoljeća opisao Bor. ► NNajveći Borov efekat pokazuju tjelesne tečnosti ajveći Borov efekat pokazuju tjelesne tečnosti

CephalopodaCephalopoda, a manje je izražen kod Amphibia i , a manje je izražen kod Amphibia i Decapoda kod kojih je razliDecapoda kod kojih je razlikka između pp COa između pp CO22 u u arterijskoj i venskoj krvi vrlo mala. arterijskoj i venskoj krvi vrlo mala.

► Ovaj efekat nije izražen ni kod Ovaj efekat nije izražen ni kod AnnelidaAnnelida i nekih riba. i nekih riba. ► U jednom organizmu najveći Borov efekat se ispoljava u U jednom organizmu najveći Borov efekat se ispoljava u

tkivima gdje je pp COtkivima gdje je pp CO22 visok visok što omogućava dobro što omogućava dobro snabdijevanje ćelija kisikomsnabdijevanje ćelija kisikom

66

67

►Na zasićenost hemolimfe utiču svi ovi faktori koji Na zasićenost hemolimfe utiču svi ovi faktori koji utiču i na zasićenost krvi kisikom. utiču i na zasićenost krvi kisikom.

►Uticaj pH hemolimfe na zasićenost Hcy kisikom Uticaj pH hemolimfe na zasićenost Hcy kisikom obrnut je nego u krvi kičmenjaka (pri većem pH obrnut je nego u krvi kičmenjaka (pri većem pH hemolimfe krivulja disocijacije Hcy se pomjera hemolimfe krivulja disocijacije Hcy se pomjera udesno i naniže, a ako je pH hemolimfe manji, udesno i naniže, a ako je pH hemolimfe manji, krivulja se pomjera ulijevo i naviše. krivulja se pomjera ulijevo i naviše.

►Uticaj spoljašnje temperature na zasićenost Hcy Uticaj spoljašnje temperature na zasićenost Hcy kisikom isti je kao kod kičmenjaka- pri niskoj kisikom isti je kao kod kičmenjaka- pri niskoj temperaturi zasićenje je veće i tada se kriva temperaturi zasićenje je veće i tada se kriva pomjera ulijevo i naviše, a ako je temperatura pomjera ulijevo i naviše, a ako je temperatura viša- udesno i naniževiša- udesno i naniže. .

68

TTOKSIČNOST KISEONIKAOKSIČNOST KISEONIKA►Kisik je neophodan za život svakog organizma, ali Kisik je neophodan za život svakog organizma, ali

je pri velikom pritisku (2-3 atm) i toksičan. je pri velikom pritisku (2-3 atm) i toksičan. ►Tada Hb gubi sposobnost da reverzibilno veže OTada Hb gubi sposobnost da reverzibilno veže O22

jer je u tim uslovima Hb 100% zasićen kisikom, a i jer je u tim uslovima Hb 100% zasićen kisikom, a i u plazmi krvi je visok % rastvorenog kisika, zato u plazmi krvi je visok % rastvorenog kisika, zato kisika ima dovoljno i u arterijskoj i u venskoj krvi. kisika ima dovoljno i u arterijskoj i u venskoj krvi.

►Nastaju mnoge promjene koje su nepovoljne za Nastaju mnoge promjene koje su nepovoljne za organizam, remeti se razmjena gasova između krvi organizam, remeti se razmjena gasova između krvi i ćelija, remeti se brzina fermentacije pa kisik i ćelija, remeti se brzina fermentacije pa kisik postaje toksičan za ćelije i tkiva sa visokim postaje toksičan za ćelije i tkiva sa visokim intenzitetom metabolizma (nervno tkivo), pa se intenzitetom metabolizma (nervno tkivo), pa se javljaju grčevi. javljaju grčevi.

69

►Stradaju i pluća i dolazi do edema pluća. Stradaju i pluća i dolazi do edema pluća. ►Gubi se i puferno svojstvo Hb, dolazi do acidoze Gubi se i puferno svojstvo Hb, dolazi do acidoze

krvi, a najveće promjene pri visokom pp Okrvi, a najveće promjene pri visokom pp O22 se se dešavaju u mozgu gdje stradaju moždane ćelijedešavaju u mozgu gdje stradaju moždane ćelije. .

70

UGLJEN DIOKSID U KRVI I HEMOLIMFIUGLJEN DIOKSID U KRVI I HEMOLIMFI

►Količona COKoličona CO22 u krvi i hemolimfi ima različite u krvi i hemolimfi ima različite vrijednosti u različitih vrsta životinjskih vrijednosti u različitih vrsta životinjskih organizama, a kod jednih istih individua i u organizama, a kod jednih istih individua i u različitim dijelovima krvotoka, ako se radi o različitim dijelovima krvotoka, ako se radi o kičmenjacima, npr:kičmenjacima, npr:

►ČOVJEKČOVJEK arterijska krv 45-50 COarterijska krv 45-50 CO2 2

venska krv 50-53 COvenska krv 50-53 CO22

►GMIZAVCI (aligator)GMIZAVCI (aligator) 38,5-44 CO 38,5-44 CO22

►VODOZEMCI (Rana catesbiana) arterijskaVODOZEMCI (Rana catesbiana) arterijska 58,2 58,2 COCO22

71

►RIBE-pastrmkaRIBE-pastrmka venskavenska 19,4-22,8 CO 19,4-22,8 CO22

-šaran-šaran venska venska 28,6-36,4 CO 28,6-36,4 CO22

-raja-raja venska venska 7,7 CO 7,7 CO22

72

KINETIKA COKINETIKA CO22 U KRVI U KRVI►Ugljen dioksid se u krvi nalazi fizički rastvoren u Ugljen dioksid se u krvi nalazi fizički rastvoren u

plazmi i u hemijskoj vezi sa bikarbonatima i plazmi i u hemijskoj vezi sa bikarbonatima i hemoglobinom. hemoglobinom.

►Približno 2/3 COPribližno 2/3 CO22 u krvi nalazi se u plazmi, dok se u krvi nalazi se u plazmi, dok se 1/3 nalazi u eritrocitima u hemijskoj vezi sa 1/3 nalazi u eritrocitima u hemijskoj vezi sa hemoglobinom.hemoglobinom.

►Na izvanredno veliku ulogu bikarbonata plazme u Na izvanredno veliku ulogu bikarbonata plazme u prenošenju COprenošenju CO22 krvlju ukazuju eksperimenti sa krvlju ukazuju eksperimenti sa rastvaranjem COrastvaranjem CO22 u destilovanoj vodi i u rastvoru u destilovanoj vodi i u rastvoru bikarbonata.bikarbonata.

73

►Prilikom rastvaranja COPrilikom rastvaranja CO22 u čistoj vodi, krivulja u čistoj vodi, krivulja disocijacije ima pravolinijski oblik i stoji vrlo nisko na disocijacije ima pravolinijski oblik i stoji vrlo nisko na dijagramu dijagramu

►Ovakav oblik krivulje ukazuje na to da postoji prava Ovakav oblik krivulje ukazuje na to da postoji prava proporcionalnost između ppCOproporcionalnost između ppCO22 i stepena i stepena rastvorljivosti. Položaj krivulje pak ukazuje da je rastvorljivosti. Položaj krivulje pak ukazuje da je rastvorljivost veoma mala.rastvorljivost veoma mala.

►Krivulja disocijacije COKrivulja disocijacije CO22 u rastvoru bikarbonata u rastvoru bikarbonata pokazuje, međutim, da i onda kada ppCOpokazuje, međutim, da i onda kada ppCO22 padne do padne do nule u rastvoru NaHCOnule u rastvoru NaHCO33 još uvijek ima velike količine još uvijek ima velike količine COCO22

► Drugim riječima rastvorljivost CODrugim riječima rastvorljivost CO22 u bikarbonatima u bikarbonatima velika je i pri niskom pp ovog gasa.velika je i pri niskom pp ovog gasa.

74

►U nativnoj krvi krivulja disocijacije COU nativnoj krvi krivulja disocijacije CO22 ima svoj ima svoj karakteristični oblik, oblik parabole, i stoji na karakteristični oblik, oblik parabole, i stoji na sredini dijagrama između krivulje dobivene pri sredini dijagrama između krivulje dobivene pri rastvaranju COrastvaranju CO22 u čistoj vodi i pri rastvaranju u u čistoj vodi i pri rastvaranju u bikarbonatima.bikarbonatima.

►Pri ppCOPri ppCO22 bliskom nuli rastvorljivost se takođe bliskom nuli rastvorljivost se takođe približava nuli. približava nuli.

►Istiskivanje COIstiskivanje CO22 iz krvi omogućeno je prisustvom iz krvi omogućeno je prisustvom bjelančevina u plazmi i hemoglobina u bjelančevina u plazmi i hemoglobina u eritrocitima.eritrocitima.

► Ove materije su amfoternog karaktera i u slabo Ove materije su amfoternog karaktera i u slabo alkalnoj sredini disociraju na kiseline.alkalnoj sredini disociraju na kiseline.

75

►Pošto se Hb krvi ponaša kao jača kiselina od Pošto se Hb krvi ponaša kao jača kiselina od bjelančevina to glavnu ulogu u istiskivanju CObjelančevina to glavnu ulogu u istiskivanju CO22 iz iz bikarbonata krvi ima hemoglobin.bikarbonata krvi ima hemoglobin.

►Pri tome oksihemoglobin ima daleko jače dejstvo Pri tome oksihemoglobin ima daleko jače dejstvo kao kiselina nego redukovani hemoglobin.kao kiselina nego redukovani hemoglobin.

►Ova okolnost tj. prelaženje Hb u HbOOva okolnost tj. prelaženje Hb u HbO22 ima ima izvanredno veliki značaj u prenošenju COizvanredno veliki značaj u prenošenju CO22 krvlju. krvlju.

►Ugljen dioksid se jednim manjim dijelom nalazi u Ugljen dioksid se jednim manjim dijelom nalazi u krvi i transportuje se njome u hemijskoj vezi sa krvi i transportuje se njome u hemijskoj vezi sa hemoglobinom. hemoglobinom.

76

►Ova veza ostvaruje se preko amino-grupe Ova veza ostvaruje se preko amino-grupe hemoglobina, pa se označava kao hemoglobina, pa se označava kao karbaminska karbaminska vezaveza. Jedinjenje Hb sa CO. Jedinjenje Hb sa CO22 označava se dakle kao označava se dakle kao karbohemoglobinkarbohemoglobin..

►Pri temperaturi od 37 0C i ppCOPri temperaturi od 37 0C i ppCO22 od 65 mm Hb od 65 mm Hb vezuje 5%, a oksihemoglobin 2%cjelokupne vezuje 5%, a oksihemoglobin 2%cjelokupne zapreminske količine COzapreminske količine CO22 hemijski vezane u krvi. hemijski vezane u krvi.

►Na taj način Hb prelazeći u HbONa taj način Hb prelazeći u HbO22, može odavati do , može odavati do 5% CO5% CO22 koji se nalazi u krvi. koji se nalazi u krvi.

►Atipičnu formu disocijacione krivulje COAtipičnu formu disocijacione krivulje CO22 imaju: imaju: kornjača, žaba, krokodil, što je kod ovih kornjača, žaba, krokodil, što je kod ovih organizama uslovljeno velikom količinom organizama uslovljeno velikom količinom NaHCONaHCO33 u plazmi u plazmi

77

►Prilikom cirkulacije venske krvi kroz plućne Prilikom cirkulacije venske krvi kroz plućne kapilare u krvi se oslobađa COkapilare u krvi se oslobađa CO22 iz bikarbonata i iz bikarbonata i ugljične kiseline (Hugljične kiseline (H22COCO33). ).

►Razlaganje HRazlaganje H22COCO33 na CO na CO22 i H i H22O, međutim, toliko je O, međutim, toliko je sporo da se za jednu sek. koliko se dugo krv sporo da se za jednu sek. koliko se dugo krv zadržava u kapilarima oko alveola, može osloboditi zadržava u kapilarima oko alveola, može osloboditi samo 2% cjelokupne količine izdisanog COsamo 2% cjelokupne količine izdisanog CO22..

► U plućnim kapilarima te reakcije protiču u toku U plućnim kapilarima te reakcije protiču u toku istog vremena za 1500 puta brže nego in vitro.istog vremena za 1500 puta brže nego in vitro.

► Danas se zna da u eritrocitima postoji ferment koji Danas se zna da u eritrocitima postoji ferment koji katalizira razlaganje Hkatalizira razlaganje H22COCO33 na H na H22O i COO i CO22..

78

►COCO22 reaguje sa vodom i daje H reaguje sa vodom i daje H22COCO33 koja se odmah koja se odmah pod dejstvom karboanhidraze razlaže na Hpod dejstvom karboanhidraze razlaže na H++ i i HCOHCO33

--

►Nastali HNastali H++ jon preuzimaju proteini u zamjenu za jon preuzimaju proteini u zamjenu za NaNa++ i K i K++, dok difuzija CO, dok difuzija CO22 iz tkiva u tjelesne iz tkiva u tjelesne tečnosti vodi formiranju Na i K- bikarbonata tako tečnosti vodi formiranju Na i K- bikarbonata tako da je u plazmi uglavnom NaHCOda je u plazmi uglavnom NaHCO33 a u erc KHCO a u erc KHCO33

►Ako proteini plazme nisu dovoljni da vežu nastali Ako proteini plazme nisu dovoljni da vežu nastali H jon onda tj. tečnosti postaju kiseleH jon onda tj. tečnosti postaju kisele

►Na taj način proteini plazme igraju ulogu pufera Na taj način proteini plazme igraju ulogu pufera tjelesnih tečnosti.tjelesnih tečnosti.

►Taj ferment, odnosno anhidraza, označen je kao Taj ferment, odnosno anhidraza, označen je kao karboanhidrazakarboanhidraza. .

79

►Karboanhidraza je široko rasprostranjena u Karboanhidraza je široko rasprostranjena u životinjskom svijetu. Međutim, njen sadržaj jako životinjskom svijetu. Međutim, njen sadržaj jako varira od vrste do vrste. varira od vrste do vrste.

►Osim u eritrocitima karboanhidraze kod kičmenjaka Osim u eritrocitima karboanhidraze kod kičmenjaka ima i u drugim tkivima.ima i u drugim tkivima.

► U plazmi nije nađena. U plazmi nije nađena. ►Kod novorođenčadi je moguće naći samo tragove Kod novorođenčadi je moguće naći samo tragove

karboanhidraze u eritrocitima. karboanhidraze u eritrocitima. ►Kod riba nje ima samo u škrgama.Kod riba nje ima samo u škrgama.► Kod beskičmenjaka karboanhidraze takođe ima ali Kod beskičmenjaka karboanhidraze takođe ima ali

se ne nalazi u svih predstavnika. Ima je u nekih se ne nalazi u svih predstavnika. Ima je u nekih policheta, artropoda, u Limulus-a, u Mollusaka. policheta, artropoda, u Limulus-a, u Mollusaka.

80

►Količina COKoličina CO22 u krvi u vezi je sa acido-baznom u krvi u vezi je sa acido-baznom ravnotežom. ravnotežom.

►Ta količina je kod različitih vrsta različita. Ta količina je kod različitih vrsta različita. ►Ugljen dioksid se ne veže za Hb na istom mjestu Ugljen dioksid se ne veže za Hb na istom mjestu

gdje i kisik pa Hb može istovremeno vezati oba gdje i kisik pa Hb može istovremeno vezati oba ova gasa. ova gasa.