Ang Katingalahang Molekula nga Hemoglobin—Talagsaon Kaayong Pagkadisenyo

“Morag sayon ra kaayo ang pagginhawa, apan kining simpleng ilhanan sa kinabuhi nahimong posible tungod sa pagtinabangay sa daghang matang sa atomo sulod sa molekula nga komplikado kaayo.”—Max F. Perutz, usa sa nakadaog ug Nobel Prize niadtong 1962 tungod sa iyang pagpanukiduki sa molekulang hemoglobin.

ANG pagginhawa kinaiyanhon. Kadaghanan nato dili ra magtagad niini. Apan ang pagginhawa dili makapabuhi kanato kon dili pa sa molekulang hemoglobin nga talagsaong pagkadisenyo sa atong Maglalalang. Ang hemoglobin diha sa 30 ka trilyon natong pulang selula sa dugo maghatod ug oksiheno gikan sa baga ngadto sa mga tisyu sa tibuok lawas. Kon walay hemoglobin, mamatay kita dihadiha.

Sa unsang paagi ang molekulang hemoglobin mokargag gigming nga molekulang oksiheno sa hustong panahon, motipig niini hangtod sa hustong panahon, ug modiskarga niini sa hustong panahon? Kini nagkinahanglag daghang katingalahang mga obra sa molekula.

Ang Gigming nga mga “Taksi” nga Molekula

Handurawa ang matag molekulang hemoglobin diha sa selula ingong taksi nga upat ug pultahan, nga makakargag upat ka “pasahero.” Kining taksi nga molekula wala magkinahanglag drayber, kay kini nagsakay sa pulang selula, nga mahimong hubiton ingong usa ka nagdagan nga container nga puno niining mga molekulang hemoglobin.

Ang pagpanaw sa molekulang hemoglobin magsugod sa dihang ang pulang selula makaabot sa mga alveolus sa baga nga mao konohay ang erport. Inighanggap natog hangin, ang daghang gigming nga bag-o pang abot nga molekulang oksiheno mangitag kasakyan nga taksi. Kini nga mga molekula mosagol dayon sa pulang selula, nga mao konohay ang container. Ang mga pultahan sa taksi nga hemoglobin mosira niining panahona. Apan kining porsigido kaayo nga molekulang oksiheno diha sa nagduot nga panon mosuksok ug mosakay sa taksi nga hemoglobin.

Karon dunay mahitabong talagsaon kaayo. Sa sulod sa pulang selula, mosugod pagkausab ang porma sa molekulang hemoglobin. Ang upat ka pultahan sa taksi nga hemoglobin awtomatiko nga moabli dihang mosulod ang unang pasahero, mao nga ang ubang mga pasahero makasakay dayon. Kini nga proseso, nga gitawag ug cooperativity, episyente kaayo nga inighanggap ug hangin, 95 porsiyento sa mga lingkoranan sa tanang taksi sa pulang selula ang maokupar dayon. Tanan-tanan kapin sa 25 porsiyento sa usa ka bilyong molekulang hemoglobin sa usa ka pulang selula makakargag duolan sa usa ka bilyong molekulang oksiheno! Dayon ihatod sa pulang selula nga nasudlan ug hemoglobin ang hinungdanong suplay sa oksiheno ngadto sa mga tisyu sa lawas nga nagkinahanglan niana. Apan tingali makapangutana ka, ‘Unsay nagpugong sa mga atomo sa oksiheno sulod sa selula aron kini dili mogawas nga wala pa sa panahon?’

Ang tubag mao nga sa sulod sa matag molekulang hemoglobin, ang oksiheno motapot sa naghulat nga mga atomo sa iron. Tingali nakakita ka na kon unsay reaksiyon sa oksiheno ug iron kon dunay tubig. Mopatungha kinig iron oxide, o taya. Inigkataya sa iron, ang oksiheno mapondo diha sa usa ka kristal sa taya. Busa sa unsang paagi ang molekulang hemoglobin makahimo sa pagpatapot ug pagpuwas sa iron ug oksiheno diha sa tubigong palibot sa pulang selula nga dili magpatunghag taya?

Pagsusi Pag-ayo Niini

Aron matubag kanang pangutanaha, atong susihon pag-ayo ang molekulang hemoglobin. Kini dunay duolan sa 10,000 ka atomo nga hydrogen, carbon, nitroheno, sulfur, ug oksiheno nga maayo kaayong pagkahan-ay palibot sa upat lang ka atomo sa iron. Nganong ingon man niana kadaghan ang atomo nga gikinahanglan sa palibot sa upat ka atomo sa iron?

Una, ang upat ka atomo sa iron dunay electrical charge, o koryente, ug kini kinahanglang kontrolahon. Ang atomo nga dunay koryente, nga gitawag ug mga ion, makadaot sa mga selula kon makagawas. Busa ang matag usa sa upat ka iron ion nahimutang sa tunga sa usa ka gahi nga linginong bayanan nga nagsilbing proteksiyon niini.a Sunod, kining upat ka linginong bayanan motapot sa molekulang hemoglobin sa paagi nga ang molekulang oksiheno makaabot sa mga iron ion apan ang mga molekula sa tubig dili. Kay wala may tubig, walay taya nga maporma.

Kon sa iya lang kaugalingon, ang iron sa molekulang hemoglobin dili makapatapot ug makapapuwas sa oksiheno. Bisan pa niana, kon wala ang upat ka atomo sa iron nga may koryente, ang ubang bahin sa molekulang hemoglobin dili makadalag oksiheno. Ang molekulang hemoglobin makahatod lang ug oksiheno agi sa dugo nga naglatay sa kaugatan kon kining mga iron ion maayong pagkatapot diha niini.

Pagpagawas sa Oksiheno

Dihang mogawas na ang pulang selula gikan sa kaugatan ug moagos ngadto sa gigming nga mga ugat-ugat sulod sa mga tisyu sa lawas, ang palibot sa pulang selula mausab. Niining tungora ang palibot mas init kay sa diha sa baga, ug menos nag oksiheno ug mas asidiko gumikan sa carbon dioxide sa palibot sa selula. Kini maoy mosignal sa molekulang hemoglobin, o mga taksi, sa sulod sa selula sa pagpagawas sa ilang bililhong mga pasahero, ang oksiheno.

Sa dihang makagawas na ang molekulang oksiheno gikan sa molekulang hemoglobin, usbon na pod niini ang iyang porma. Ang maong kausaban igo ra aron “masira ang mga pultahan” ug mabilin ang oksiheno sa gawas diin kini gikinahanglan pag-ayo. Kay sirado na man ang pultahan niini, ang hemoglobin dili na makadalag oksiheno inigpaingon niini sa baga. Hinunoa, kini mopasakay ug carbon dioxide.

Dayon ang pulang selula nga walay nay oksiheno mobalik sa baga, diin ang mga molekulang hemoglobin magpagawas sa carbon dioxide ug magkarga na usab sa makahatag-ug-kinabuhing oksiheno—usa ka proseso nga masubli-subli sa libolibong higayon sulod sa 120 ka adlaw nga gitas-on sa kinabuhi sa pulang selula.

Klaro kaayo nga dili ordinaryong molekula ang hemoglobin. Sumala pa sa pagkasulti diha sa sinugdanan niini nga artikulo, kini maoy usa ka “molekula nga komplikado kaayo.” Sa pagkatinuod, kita makadayeg ug mapasalamaton sa atong Maglalalang tungod sa maayo kaayong pagkadisenyo niini nga nagpaposible sa kinabuhi!

[Footnote]

[Kahon/Chart sa panid 28]

ATIMANA ANG IMONG HEMOGLOBIN!

Ang “dugo nga kulag iron,” sa pagkatinuod maoy dugo nga kulag hemoglobin. Kon wala ang upat ka hinungdanong atomo sa iron diha sa molekulang hemoglobin, ang ubang 10,000 ka atomo diha sa molekula dili makadalag oksiheno. Busa hinungdanon nga makabaton ug igong iron ang lawas pinaagig pagkaon ug sustansiyadong kalan-on. Gilista dinhi sa tsart ang pipila ka pagkaon nga tugob sa iron.

Gawas pa sa pagkaon ug kalan-ong tugob sa iron, kinahanglang sundon nato kini nga tambag: 1. Paghimog regular ug hustong ehersisyo. 2. Ayawg panigarilyo. 3. Likayi ang aso nga gibuga sa nanigarilyo. Nganong makadaot man ang aso sa sigarilyo o sa tabako?

Tungod kini kay ang aso daghag carbon monoxide, ang samang hilo nga ginabuga sa mga tambutso sa sakyanan. Ang carbon monoxide magpahinabog aksidente nga kamatayon ug gamiton usab sa pipila ka tawo sa paghikog. Ang carbon monoxide motapot sa atomo sa iron diha sa hemoglobin ug kapig 200 ka pilo nga mas dali kon itandi sa oksiheno. Busa ang aso sa sigarilyo makadaot dihadiha sa tawo kay diyutay na lang ang iyang mahanggap nga oksiheno.

[Chart]

PAGKAON GIDAGHANON IRON (mg)

Molases 1 ka kutsara 5.0

Wala pa maluto nga tokwa 1/2 sa tasa 4.0

Lentil 1/2 sa tasa 3.3

Karneng baka 3 ka onsas 3.2

Pasas 1/2 sa tasa 1.6

Bitsuwelas 1/2 sa tasa 2.6

Patatas 1 (dako) 3.2

Garbansos 1/2 sa tasa 2.4

Broccoli 1 kasarangang gidak-on 2.1

Paa sa manok 3 ka onsas 1.0

Spinach 1 ka tasa (wala maluto) 0.8

[Diagram/Hulagway sa panid 26]

(Alang sa aktuwal nga pagkahan-ay, tan-awa ang publikasyon)

Estruktura sa protina

Oksiheno

Atomo sa iron

Heme

Diha sa baga nga punog oksiheno, ang molekulang oksiheno motapot sa hemoglobin

Inigtapot sa unang molekulang oksiheno, ang gamayng kausaban sa porma sa hemoglobin magpatapot dihadiha sa tulo pa ka molekulang oksiheno

Dad-on sa hemoglobin ang mga molekulang oksiheno gikan sa baga ug dayon ipagawas kon diin kini gikinahanglan sa lawas