41. Биологическая роль соединений железа. Гемоглобин

Железо - биогенный элемент, содержится в тканях животных и растений. Общая масса железа в организме взрослого человека примерно 5 г, что составляет 0,007%. Металлическое железо малотоксично, а соединения Fe (II), Fe (III) и Fe (VI) в больших количествах опасны для здоровья.

Миоглобин, цитохромы, каталаза обеспечивают клеточное дыхание.

Все эти белки состоят из собственно белковых частей и связанных с ними активных центров. Активный центр представляет собой макроциклическое комплексное соединение - гем. В качестве макроциклического лиганда выступает соединение - порфирин. Донорные атомы азота расположены по углам квадрата, в центре которого расположен ион Fe. В целом комплекс имеет октаэдрическую конфигурацию. Пятая орбиталь через азот аминокислоты (гистидина) используется для связи гема с белком.

Гемоглобин состоит из 4 белковых молекул (субъединиц), которые образуют единый макромолекулярный агрегат. Каждая субъединица по строению аналогична молекуле миоглобина. Таким образом, гемоглобин может одновременно связывать четыре молекулы О₂, а миоглобин - 1.

В тканях имеется также несколько негемовых железосодержащих белковых комплексов. Это, например, ферменты - оксидазы, а также белки - накопители (депо) и переносчики железа. Избыток железа переносится с кровью белком трансферрином и накапливается в виде белка ферритина в различных тканях и органах, особенно в печени, селезенке, костном мозге.

Ферритин состоит из 24 белковых молекул (субъединиц), которые образуют сферу диаметром 12-14 нм. Каждая субъединица содержит полость диаметром 7 нм, вмещающую до 4500 атомов железа. Таким образом, каждый агрегат ферритина может хранить запас примерно 100 000 атомов железа, обеспечивая многочисленные реакции метаболизма с участием этого элемента.

На основе законов химического равновесия нетрудно понять функционирование гемоглобина как переносчика кислорода от легких к тканям.

Гемоглобин без кислорода (дезоксигемоглобин) представляет собой слабую кислоту и его химическую формулу можно представить в виде HHb⁺. Присоединение кислорода сопровождается отщеплением протона и образуется оксигемоглобин HbO₂ . При этом имеет место равновесие:

HHb⁺ + O₂ → HbO₂ + Н⁺.

При поступлении бедной кислородом венозной крови в легкие, где парциальное давление кислорода велико (до 20 кПа), его растворимость возрастает согласно закону Генри. Это приводит в соответствии с принципом Ле Шателье к смещению равновесия вправо и образованию оксигемоглобина. Дополнительное смещение равновесия вправо обусловлено тем, что в легких значение рН повышено (до 7,5). В результате в легких дезоксигемоглобин практически полностью (до 97%) насыщается кислородом и переходит в оксигемоглобин. В капиллярах, пронизывающих периферические ткани, парциальное давление кислорода снижается до 5 кПа, а значение рН снижается до 7,2. В результате равновесие смещается влево. В оттекающей с периферии крови гемоглобин насыщен кислородом лишь на 65%.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Биологическая роль соединений марганца. Их применение в медицине

>> Вперед: Биологическая роль соединений железа. Моноксид углерода СО

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ История религии. Конспект лекций

▪ Трудовое право Российской Федерации. Шпаргалка

▪ Урология. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Фотонный чип Cognifiber 07.04.2022 Инженеры израильского стартапа Cognifiber создали фотонный чип, спроектированный специально для периферийных вычислений - инфраструктуры, которая избавляет предприятия от необходимости подключаться к облачным средам. Цель Cognifiber - максимально миниатюризировать фотонику, чтобы заменить кремний - ключевой компонент современных чипов - на более дешевое и доступное стекло. Стартап утверждает, что его решение помимо прочего снижает стоимость обучения AI/ML на 80%. Cognifiber фокусируется на фотонных вычислениях, но идет дальше, чем современные стартапы из той же области. Как правило, разработчики применяют фотонику в качестве центра связи между стойками в центрах обработки данных. В то же время Cognifiber работает над первой в своем роде микросхемой, которая будет выполнять вычисления самостоятельно. В перспективе такая система пригодится всем - от производителей миниатюрных IoT-устройств до компаний, управляющих крупнейшими дата-центрами. "Сочетание чипов из фотонного стекла продвигает наше периферийное решение, позволяющее быстро применять искусственный интеллект и машинное обучение локально на периферийных устройствах, которые сейчас ограничены по емкости и допустимой мощности", - отметил Зеев Залевски, соучредитель и технический директор Cognifiber. Технология Cognifiber базируется на методике вычислений в оптоволокне, которая использует аналоговые сети машинного обучения для обработки данных в оптоволоконном кабеле. Инженеры распространили этот подход на процессоры, построенные на стеклянной подложке, с нанесением коммерчески доступных примесей. В компании утверждают, что, как и обычные чипы, микросхемы Cognifiber можно программировать и реконфигурировать, подобно программируемым вентильным матрицам (FPGA). Система уже поддерживает как линейные, так и нелинейные операции, что делает технологию подходящим решением для запуска ИИ. Предварительные подсчеты Cognifiber также показали, что обработка в волокне может повысить производительность компьютера в 100 раз и снизить стоимость обучения AI/ML на 80%. "Потенциал уменьшения размеров за счет использования фотонных чипов на основе стекла в сочетании с нашими запатентованными оптоволоконными кабелями обещает вывести серверы с высокой производительностью на периферию, устранив многие существующие узкие места в IT-инфраструктуре и значительно снизив энергопотребление", - рассказал гендиректор Cognifiber Эяль Коэн. Он также добавил, что технология Cognifiber будет полезна для многих отраслей, где генерируются большие объемы данных, включая беспилотный транспорт, дроны, потребительскую электронику и центры обработки данных.

Другие интересные новости:

▪ Причины старческого запаха

▪ Микросхемы радиочастотных синтезаторов STW81101 и STW81102

▪ Смартфон заряжается 10 минут и работает целый день

▪ Растягивание алмаза

▪ Лазерные дроны против насекомых-вредителей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Все понять - все простить. Крылатое выражение

▪ статья Когда появились первые инструменты? Подробный ответ

▪ статья Чернушка посевная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Действие электрического тока на человека. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Полезные чудеса. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026