Каква е функцията на хема в хемоглобина?

Групата хем е основен компонент на протеина хемоглобин, който е отговорен за транспортирането на кислород в кръвния поток. Структурата на хемовата група е порфиринов пръстен с железен йон в центъра. Железният йон е свързан към порфириновия пръстен от четири азотни атома и е допълнително координиран към пети лиганд, обикновено водна молекула. Шестото координационно място на железния йон е достъпно за свързване с кислородна молекула.

Когато кислородна молекула се свърже с железния йон в хемоглобина, железният йон променя степента си на окисление от Fe(II) на Fe(III). Тази промяна в степента на окисление кара групата хем да стане по-богата на електрони, което води до по-силни взаимодействия между групата хем и протеиновата структура на хемоглобина. Свързването на кислорода с хемоглобина също предизвиква конформационни промени в протеина, които улесняват кооперативното свързване на допълнителни кислородни молекули с хемоглобина.

Кооперативното свързване на кислородните молекули с хемоглобина е от съществено значение за ефективния транспорт на кислород в кръвния поток. При ниското парциално налягане на кислорода в белите дробове хемоглобинът се свързва с кислородните молекули и се насища с кислород. Когато хемоглобинът достигне тъкани, където парциалното налягане на кислорода е по-ниско, молекулите на кислорода се отделят от хемоглобина и се освобождават в тъканта. Кооперативното свързване на кислородните молекули с хемоглобина гарантира, че кислородът се натоварва ефективно върху хемоглобина в белите дробове и се разтоварва в тъканите, където е необходим за клетъчното дишане.