Zo života krvi

Autor: Tomáš Paulech | 20.2.2014 o 18:42 | Karma článku: 14,67 | Prečítané:  6424x

Porekadlo hovorí, že krv nie je voda. Biológia hovorí, že je to z polovice voda. Tá druhá polovica je biochemický zázrak, ktorý nás udržuje pri živote. Nazrime do jej súkromia.

Krv je zvláštne tekuté tkanivo slobodných buniek - krviniek - plávajúcich v medzibunkovej tekutine – plazme. Krvinky sú, ako je známe, troch druhov podľa funkcie. Prvým z nich sú krvné doštičky- trombocyty1. Leukocity, teda biele krvinky, sú svojimi schopnosťami ešte úžasnejšie. Ale hovoriť chcem dnes hlavne o treťom type – erytrocytoch, čiže červených krvinkách.

blood_all.png

Ľudská červená krvinka je veľmi divná bunka. Jej tvar aj obsah sú úplne podriadené účelu, pre ktorý existuje, teda prenosu plynov. Má veľkosť asi 7 tisícin mm a tvar preliačeného disku, čím sa zvyšuje efektívna veľkosť absorpčnej plochy. Čo sa týka vnútra, nemá jadro a chýba jej aj väčšina ostatných bunkových organel. (U rýb, vtákov, plazov či obojživelníkov červené krvinky tieto organely nestratili.) Takmer celý ich obsah tvorí voda a hemoglobín – makromolekula schopná naviazať a transportovať kyslík a oxid uhličitý.

Z absencie bunkového jadra pochopiteľne vyplýva neprítomnosť DNA. No a bunky bez DNA nie sú schopné klasicky sa deliť, a teda obnovovať tkanivo priamo na mieste (ako napr. črevo, sliznice, svaly a prakticky všetky ostatné štandardné bunky). Preto sa červené krvinky musia tvoriť inde, konkrétne v kostnej dreni, z prekurzorových buniek – Proerytroblastov.2 Počas dospievania a v dospelosti sa množstvo a lokalita červenej kostnej drene mení a z dlhých kostí sa po 20.-30. roku života vytráca. Zostáva však v panve, chrbtici a hrudnom koši3. Po niekoľkých mesiacoch práce červené krvinky zomierajú v pečeni.

A teraz si povedzme niečo o hlavnej funkčnej zložke červených krviniek, teda o hemoglobíne. Hemoglobín ako transportný metaloproteín zdieľame s drvivou väčšinou iných stavovcov. Sú ale na Zemi aj organizmy s iným kovom pre naviazanie kyslíka, ako je železo. Napríklad chobotnice používajú Hemocyanin, ktorý obsahuje meď. Toto je jedna molekula ľudskej varianty Hemoglobínu:

blood_Haemoglobin.jpg

 

Na prvý pohľad to vyzerá ako taký kučeravý chaos, ale v skutočnosti ide o nesmierne presnú molekulárnu skladačku. Ako vidno aj na obrázku, každá molekula hemoglobínu sa skladá zo štyroch častí, preto ho prezývajú tetramér (čiže štvorzložkový polymér).

Každá z tých štyroch častí je ďalej tvorená Hémom s naviazaným železom (na obrázku zelenou) a globínom (bielkovina - na obrázku hnedá, resp. žltá, komplikovane postáčaná makromolekula). Spojením teda máme hemo-globín.

Stáčanie globínu do špirálovej podoby nie je vôbec náhodné, ako by evokoval obrázok. Retiazka aminokyselín, ktorú vytvorí ribozóm, sa sama poskladá v štyroch fázach stáčania do tohto komplikovaného tvaru. Možno si poviete – akože sama od seba? Odpoveď je, že vlastne áno, pomáha jej pri tom len neustály Brownov pohyb molekúl okolitej cytoplazmy a fakt, že niektoré časti retiazky vodu milujú - sú hydrofilné, ako moje deti, chcú jej byť stále vystavené na povrchu Hemoglobínu. Iné sa jej boja - sú hydrofóbne - snažia sa od nej dostať čo najďalej, takže sa ochotne presunú do vnútra makromolekuly.

No a teraz sa podržte. Tento proces stáčania bielkoviny, ktorého modely ľudské superpočítače rátajú celé mesiace, trvá reálne v bunke len zlomok sekundy.

Kým si prečítate tento článok, Vaša kostná dreň vytvorí asi 30 000 000 000 000 000 (slovom 30 biliárd) molekúl hemoglobínu.

V strede Hémovej skupiny sa ukrýva železo Fe2+, kam sa naviaže buď kyslík z pľúc, alebo CO2, ako odpad z tkanív. Keď sa tak stane, celý hemoglobín zmení fyzicky svoj tvar a prebieha to v 3D nejako takto:

blood_Haemoglobin_oxy.gif

 

 

Na záver si ešte povedzme, že v skutočnosti u človeka existujú až 3 varianty hemoglobínu podľa toho, z akých štyroch podjednotiek sa skladá. Dospelácka krv sa skladá takmer výlučne z HbA s 2,5% prímesou typu HbA2.

Čo je ale zaujímavé,  bábätká majú pred narodením iný, tzv. fetal hemoglobín – typu HbF.

Náš posledný potomok mal celkom slušnú novorodeneckú žltačku, ktorú mu udržiavala aj poriadna modrina na hlave z kontrakcií, keď maminka fučala v aute a tatino letel po diaľnici, aby nemal v rodnom liste miesto narodenia: D1.

Tá žltačka je dôsledkom hromadenia bilirubínu, ktorý je produktom rozpadu hemoglobínu a malinká pečeň sa s ním nedokáže v takom množstve vysporiadať, kým sa po odstrihnutí pupočnej šnúry nespustí na plné obrátky. Kým boli totiž s mamou spojení, prenos kyslíka cez placentu je menej efektívny a je na neho treba viac krviniek. Po naštartovaní samostatného dýchania pľúcami sa prenos kyslíka výrazne zjednoduší a prebytočné krvinky sa môžu odbúrať.

Detičky pred narodením teda majú hemoglobín HbF. Keby mali s mamou rovnaký hemoglobín (HbA), aká sila by donútila kyslík prejsť z maminej krvi do plodu? Fetálny hemoglobín HbF ponúka kyslíku silnejšiu väzbu, a preto je tento ochotný do krvi bábätka vstúpiť, pričom výmenu sprostredkuje placenta (pamätáte na zaklínadlo Syncytiotrofoblast z nedávneho článku?). Keď sa bábätko dostane na svet a dýcha samé, prebuduje sa mu krv na použitie HbA a pri ňom už zostane až do posledného úderu krvnej pumpičky v jeho živote.

Asi vám v tomto článku chýbala zmienka o krvných skupinách. Právom. Na genetiku krvi si totiž posvietime v samostatnom článku nabudúce.

 

1 – zaujal ma nesledujúci obrazok z Wikipedie, ktorý popisuje vývoj všetkých druhov krvných buniek z kmeňových buniek, tiež zúčastnené signálne molekuly a gény. Pre mňa bol nový fakt, že krvné dostičky vlastne nie sú bunky, sú to len fragmenty obrovských prekurzorových buniek – Megakaryocytov.Späť do článku...

blood_Hematopoietic_growth_factors.png

2 – Pravdou je, že krvotvorba dospelého jedinca prebieha hlavne v kostnej dreni (pätina krvi vzniká aj v lymfatickom systéme.), teda sa tam tvoria všetky krvinky, nielen červené. Je to zrejme dané tou zvláštnosťou, že ide o tekuté tkanivo, nemá pevné miesto v organizme, ale prestupuje takmer každú jeho časť. Kmeňové bunky krvi – Hematopoetické bunky – majú geniálnu schopnosť sa jednak samé množiť a udržiavať tak dostatok kmeňových buniek počas života, a zároveň sa časť z nich diferencuje, teda premieňa na konkrétne druhy krviniek, ktoré sa samé obnovovať nedokážu. Nádhera. Späť do článku...

3 – Ešte jeden veľmi "hutný" obrázok na dnes - miesta krvotvorby v závislosti od veku jedinca:

blood_Hematopoietic_body.png

Z obrázku je krásne vidieť, že počas prenatálneho vývoja sa začína tvoriť krv v žĺtkovom vaku (áno, aj človek má žĺtok, ale je nevhodný do koláčov), potom preberá aktivitu pečeň a slezina a až asi v siedmom mesiaci začne prevažovať kostná dreň, ktorá sa medzitým vyrába. No a práve v období pôrodu krvotvorba v pečeni celkom ustáva. Späť do článku...

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

SVET

Len začíname, nebudeme hrať mŕtve, odkazujú Trumpovi milióny žien

Nový prezident začal rušiť kľúčovú reformu svojho predchodcu.

ŠPORT

Sagan v Austrálii nezvíťazil ani na záver. Tretí raz prehral s Ewanom

Preteky Tour Down Under vyvrcholili šiestou etapou.


Už ste čítali?