Kakšna je funkcija hema v hemoglobinu?

Hemska skupina je bistvena sestavina beljakovine hemoglobin, ki je odgovorna za transport kisika v krvnem obtoku. Struktura hemske skupine je porfirinski obroč z železovim ionom v središču. Železov ion je vezan na porfirinski obroč s štirimi atomi dušika in je nadalje koordiniran s petim ligandom, običajno molekulo vode. Šesto koordinacijsko mesto na železovem ionu je na voljo za vezavo na molekulo kisika.

Ko se molekula kisika veže na železov ion v hemoglobinu, železov ion spremeni svoje oksidacijsko stanje iz Fe(II) v Fe(III). Ta sprememba v oksidacijskem stanju povzroči, da skupina hema postane bolj bogata z elektroni, kar vodi do močnejših interakcij med skupino hema in proteinsko strukturo hemoglobina. Vezava kisika na hemoglobin povzroči tudi konformacijske spremembe v beljakovini, ki olajšajo kooperativno vezavo dodatnih molekul kisika na hemoglobin.

Kooperativna vezava molekul kisika na hemoglobin je bistvena za učinkovit transport kisika v krvnem obtoku. Pri nizkih parcialnih tlakih kisika v pljučih se hemoglobin veže na molekule kisika in postane nasičen s kisikom. Ko hemoglobin doseže tkiva, kjer je parcialni tlak kisika nižji, se molekule kisika ločijo od hemoglobina in sprostijo v tkivo. Kooperativna vezava molekul kisika na hemoglobin zagotavlja, da se kisik učinkovito naloži na hemoglobin v pljučih in razbremeni v tkivih, kjer je potreben za celično dihanje.