Просмотр кода страницы Гемоглобин

{{значения}}
{{Ложное перенаправление|Метгемоглобин}}
{{перевести|en|Hemoglobin}}{{Infobox protein family
| Symbol = Hb
| Name = Гемоглобин
| image = 1GZX Haemoglobin.png
| caption = Структура человеческого гемоглобина. <span style="color:red;">"'α"'</span> и <span style="color:blue;">"'β"'</span> субъединицы выделены красным и синим соответственно, а железосодержащий [[гем (биохимия)|гем]] группы в зеленом цвете. Из {{PDB|1GZX}}
}}
'''Гемоглоби́н''' (от {{lang-grc|αἷμα}} «кровь» + {{lang-la|globus}} «шар») ('''Hb''' или '''Hgb''') — сложный [[железо]]содержащий [[белки|белок]], способный обратимо связываться с [[кислород]]ом, обеспечивая его перенос в ткани. У позвоночных животных содержится в [[Эритроциты|эритроцитах]], у большинства [[беспозвоночные|беспозвоночных]] растворён в [[плазма крови|плазме крови]] ([[эритрокруорин]]) и может присутствовать в других тканях<ref>{{Cite web |url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1207048 |title=Haemoglobins of invertebrate tissues. Nerve haemoglobins of {{btname|Aphrodite}}, {{btname|Aplysia}} and {{btname|Halosydna}} |access-date=2009-08-23 |archive-date=2013-08-01 |archive-url=https://archive.today/20130801115445/http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1207048 |url-status=dead }}</ref>. Молекулярная масса гемоглобина человека — около {{num|66.8|[[Атомная единица массы|кДа]]}}. Молекула гемоглобина может нести до четырёх молекул кислорода<ref name="brsphys">{{cite book |author=Costanzo, Linda S. |title=Physiology |publisher=Lippincott Williams & Wilkins |location=Hagerstwon, MD |year=2007 |isbn=978-0-7817-7311-9 |url=https://archive.org/details/physiology00cost_0 }}</ref>. Один грамм гемоглобина может переносить до 1,331 мл кислорода<ref>{{Cite journal |year=1981 |url=https://archive.org/details/sim_british-journal-of-anaesthesia_1981-12_53_12/page/1325 |title=Equality of the in vivo and in vitro oxygen-binding capacity of hemoglobin in patients with severe respiratory disease |journal=Br J Anaesth |volume=53 |issue=12 |pages=1325–28 |doi=10.1093/bja/53.12.1325 |pmid=7317251 |vauthors=Dominguez de Villota ED, Ruiz Carmona MT, Rubio JJ, de Andrés S |s2cid=10029560 |doi-access=free}}</ref>. Формула: C₃₀₃₂H₄₈₁₆O₈₇₂N₇₉₆S₈Fe₄

== История ==
[[Файл:Max_Perutz.jpg|мини|206x206пкс|[[Макс Перуц]] получил Нобелевскую премию по химии за свою работу по определению молекулярной структуры гемоглобина и миоглобина<ref>«[https://www.nytimes.com/2002/02/08/world/max-perutz-father-of-molecular-biology-dies-at-87.html Max Perutz, Father of Molecular Biology, Dies at 87] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160423072418/https://www.nytimes.com/2002/02/08/world/max-perutz-father-of-molecular-biology-dies-at-87.html|date=2016-04-23}}». ''The New York Times''. February 8, 2002</ref>]]
Гемоглобин появился более чем 400 миллионов лет назад у последнего общего предка человека и акул в результате 2 мутаций, приведших к формированию четырёхкомпонентного комплекса гемоглобина, сродство которого к кислороду достаточно для связывания кислорода в насыщенной им среде, но недостаточно, чтобы удерживать его в других тканях организма.<ref>{{Cite web |url=https://ria.ru/20200520/1571739328.html |title=Ученые выяснили происхождение гемоглобина. РИА Новостей, 20.05.2020, 18:59 |lang=ru|archive-url=https://web.archive.org/web/20200521213211/https://ria.ru/20200520/1571739328.html |archive-date=2020-05-21 |access-date=2020-05-21 |url-status=live}}</ref><ref>[https://doi.org/10.1038/d41586-020-01287-8 Michael Berenbrink. Evolution of a molecular machine/Nature, NEWS AND VIEWS, 20 MAY 2020]</ref>

В 1825 году Иоганн Фридрих Энгельхарт обнаружил, что соотношение железа и белка одинаково в гемоглобинах нескольких видов<ref name="Engelhart">{{cite book|last=Engelhart|first=Johann Friedrich|title=Commentatio de vera materia sanguini purpureum colorem impertientis natura|year=1825|publisher=Dietrich|location=Göttingen|language=la|url=https://opacplus.bsb-muenchen.de/Vta2/bsb10972513/bsb:BV006399484?page=1|access-date=2020-06-16|archive-date=2020-06-16|archive-url=https://web.archive.org/web/20200616114253/https://opacplus.bsb-muenchen.de/Vta2/bsb10972513/bsb:BV006399484?page=1|url-status=live}} {{Wayback|url=https://opacplus.bsb-muenchen.de/Vta2/bsb10972513/bsb:BV006399484?page=1 |date=20200616114253 }} {{Cite web |url=https://opacplus.bsb-muenchen.de/Vta2/bsb10972513/bsb:BV006399484?page=1 |title=Источник |access-date=2022-03-07 |archive-date=2020-06-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200616114253/https://opacplus.bsb-muenchen.de/Vta2/bsb10972513/bsb:BV006399484?page=1 |url-status=unfit }}</ref><ref name="Edinburgh">{{Cite journal |date=1827 |title=Engelhard & Rose on the Colouring Matter of the Blood |journal=Edinburgh Medical and Surgical Journal |volume=27 |pages=95–102 |pmid=30330061 |number=90 |pmc=5763191}}</ref>. Из известной атомной массы железа он рассчитал молекулярную массу гемоглобина до n × 16000 (n = число атомов железа в гемоглобине, теперь известное как 4). Этот «поспешный вывод» вызвал в то время много насмешек со стороны учёных, которые не могли поверить, что какая-либо молекула может быть такой большой. Гилберт Смитсон Адэр подтвердил результаты Энгельхарта в 1925 году, измерив осмотическое давление растворов гемоглобина<ref>{{Cite journal |last=Adair |first=Gilbert Smithson |year=1925 |title=A critical study of the direct method of measuring the osmotic pressure of hǣmoglobin |journal=Proc. R. Soc. Lond. |volume=A 108 |issue=750 |pages=292–300 |doi=10.1098/rspa.1925.0126 |bibcode=1925RSPSA.109..292A |doi-access=free}}</ref>.

Хотя кровь была известна как переносчик кислорода по крайней мере с 1794 года<ref>{{Cite book|last=Parry|first=CH|url=https://books.google.com/books?id=XkxpAAAAcAAJ&q=factitious|title=Letters from Dr. Withering, ... Dr. Ewart, ... Dr. Thorton ... and Dr. Biggs ... together with some other papers, supplementary to two publications on asthma, consumption, fever, and other diseases, by T. Beddoes|date=1794|location=Google Books|pages=43|language=en|access-date=2021-11-30|archive-date=2022-01-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20220131131255/https://books.google.com/books?id=XkxpAAAAcAAJ&q=factitious|url-status=live}} {{Wayback|url=https://books.google.com/books?id=XkxpAAAAcAAJ&q=factitious |date=20240115155821 }} {{Cite web |url=https://books.google.com/books?id=XkxpAAAAcAAJ&q=factitious |title=Источник |access-date=2022-03-07 |archive-date=2022-01-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220131131255/https://books.google.com/books?id=XkxpAAAAcAAJ&q=factitious |url-status=unfit }}</ref><ref>{{Cite book|last=Beddoes|first=T|url=https://books.google.com/books?id=iAg2AQAAMAAJ&dq=cavendish&pg=PA31|title=Considerations on the Medicinal Use, and on the Production of Factitious Airs: Part I. By Thomas Beddoes, M.D. Part II. By James Watt, Engineer; "Part 1, section 2, "Of the breathing of man and familiar animals"|date=1796|publisher=Bulgin and Rosser|pages=Part 1, p. 9–13|language=en|access-date=2021-11-30|archive-date=2022-01-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20220131131252/https://books.google.com/books?id=iAg2AQAAMAAJ&dq=cavendish&pg=PA31|url-status=live}} {{Wayback|url=https://books.google.com/books?id=iAg2AQAAMAAJ&dq=cavendish&pg=PA31 |date=20240115155816 }} {{Cite web |url=https://books.google.com/books?id=iAg2AQAAMAAJ&dq=cavendish&pg=PA31 |title=Источник |access-date=2022-03-07 |archive-date=2022-01-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220131131252/https://books.google.com/books?id=iAg2AQAAMAAJ&dq=cavendish&pg=PA31 |url-status=unfit }}</ref>, свойство гемоглобина переносить кислород было описано Хюнефельдом в 1840 году<ref>{{cite book |last1=Hünefeld |first1=Friedrich Ludwig |title=Der Chemismus in der thierischen Organisation |date=1840 |publisher=F. A. Brockhaus |location=Leipzig |url=https://reader.digitale-sammlungen.de/de/fs1/object/display/bsb10368567_00007.html |access-date=26 February 2021 |language=de |archive-date=14 April 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210414105616/https://reader.digitale-sammlungen.de/de/fs1/object/display/bsb10368567_00007.html |url-status=live }} {{Wayback|url=https://reader.digitale-sammlungen.de/de/fs1/object/display/bsb10368567_00007.html |date=20210414105616 }} {{Cite web |url=https://reader.digitale-sammlungen.de/de/fs1/object/display/bsb10368567_00007.html |title=Источник |access-date=2022-03-07 |archive-date=2021-04-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210414105616/https://reader.digitale-sammlungen.de/de/fs1/object/display/bsb10368567_00007.html |url-status=unfit }}</ref>. В 1851 году немецкий физиолог Отто Функе опубликовал серию статей, в которых он описал выращивание кристаллов гемоглобина путём последовательного разбавления эритроцитов растворителем, таким как чистая вода, спирт или эфир, с последующим медленным испарением растворителя из полученного белкового раствора<ref name="Funke">{{Cite journal |author=Funke O |year=1851 |title=Über das milzvenenblut |journal=Z Rat Med |volume=1 |pages=172–218}}</ref><ref>{{Cite web |url=https://www.okcareertech.org/cimc/special/nochild/downloads/science/Protein.Crystallography.pdf |title=A NASA Recipe For Protein Crystallography |website=Educational Brief |publisher=National Aeronautics and Space Administration |archive-url=https://web.archive.org/web/20080410161517/https://www.okcareertech.org/cimc/special/nochild/downloads/science/Protein.Crystallography.pdf |archive-date=2008-04-10 |access-date=2008-10-12}}</ref>. Обратимая оксигенация гемоглобина была описана несколько лет спустя Феликсом Хоппе-Сейлером<ref name="Hoppe-Seyler">{{Cite journal |author=Hoppe-Seyler F |year=1866 |title=Über die oxydation in lebendem blute |journal=Med-chem Untersuch Lab |volume=1 |pages=133–40}}</ref>.

В 1959 году [[Перуц, Макс Фердинанд|Макс Фердинанд Перуц]] определил молекулярную структуру гемоглобина методом рентгеновской кристаллографии<ref name="Perutz1960">{{Cite journal |year=1960 |title=Structure of haemoglobin: a three-dimensional Fourier synthesis at 5.5-A. resolution, obtained by X-ray analysis |url=https://archive.org/details/sim_nature-uk_1960-02-13_185_4711/page/416 |journal=Nature |volume=185 |issue=4711 |pages=416–22 |doi=10.1038/185416a0 |pmid=18990801 |bibcode=1960Natur.185..416P |last1=Perutz |first1=M.F. |last2=Rossmann |first2=M.G. |last3=Cullis |first3=A.F. |last4=Muirhead |first4=H. |last5=Will |first5=G. |last6=North |first6=A.C.T.}}</ref><ref name="pmid13734651">{{Cite journal |author=Perutz MF |year=1960 |title=Structure of haemoglobin |journal=Brookhaven Symposia in Biology |volume=13 |pages=165–83 |pmid=13734651}}</ref>. Эта работа привела к тому, что он разделил с Джоном Кендрю Нобелевскую премию по химии 1962 года за их исследования структур глобулярных белков<ref>{{Статья |ссылка=http://nobeliat.ru/laureat.php?id=728 |заглавие=Лауреаты нобелевской премии. Макс Перуц |archive-date=2015-06-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150616132956/http://nobeliat.ru/laureat.php?id=728 }}</ref>.

Роль гемоглобина в крови выяснил французский физиолог [[Бернар, Клод|Клод Бернар]]. Название ''гемоглобин'' происходит от слов ''гем'' и ''глобин'', отражая тот факт, что каждая субъединица гемоглобина представляет собой глобулярный белок со встроенной группой гема. Каждая группа гема содержит один атом железа, который может связывать одну молекулу кислорода с помощью ионно-индуцированных дипольных сил. Наиболее распространенный тип гемоглобина у млекопитающих содержит четыре такие субъединицы.

== Генетика ==
[[Файл:HemoglobinABDAlignment.png|мини|284x284пкс|Выравнивание аминокислотных последовательностей белков человеческого гемоглобина, альфа-, бета- и дельта-субъединиц соответственно. Выравнивания были созданы с помощью инструмента выравнивания UniProt, доступного в Интернете]]
[[Файл:Hemoglobin.gif|мини|213x213px|Молекула гемоглобина: {{num|4|субъединицы}} окрашены в разные цвета]]Гемоглобин состоит из белковых субъединиц — молекул глобина, а эти белки в свою очередь представляют собой свернутые цепочки из большого количества различных [[Аминокислоты|аминокислот]], называемых [[полипептид]]ами.

Аминокислотная последовательность любого полипептида, созданного клеткой, в свою очередь определяется участками ДНК, называемыми [[ген]]ами. Во всех белках именно аминокислотная последовательность определяет химические свойства и функцию белка.

Существует более одного гена гемоглобина: у людей [[гемоглобин А]], это основная форма гемоглобина, присутствующая у взрослых, которая кодируется генами ''HBA1'', ''HBA2'' и ''HBB<ref name=":32">{{Cite journal |last=Hardison |first=Ross C. |date=2012-12-01 |title=Evolution of hemoglobin and its genes |journal=Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine |volume=2 |issue=12 |pages=a011627 |doi=10.1101/cshperspect.a011627 |issn=2157-1422 |pmid=23209182 |pmc=3543078}}</ref>''. Субъединицы альфа 1 и альфа 2 гемоглобина кодируются генами ''HBA1'' и ''HBA2'' соответственно, которые находятся на хромосоме 16 и близки друг к другу. Бета-субъединица гемоглобина кодируется геном ''HBB'', который находится на хромосоме 11.

Аминокислотные последовательности глобиновых белков в гемоглобинах обычно различаются у разных видов. Эти различия растут с эволюционным расстоянием между видами. Например, наиболее распространенные последовательности гемоглобина у людей, [[бонобо]] и [[шимпанзе]] полностью идентичны, даже без единой аминокислотной разницы в белковых цепях альфа- или бета-глобина<ref>{{Cite journal |last=Offner |first=Susan |date=2010-04-01 |url=https://abt.ucpress.edu/content/72/4/252 |title=Using the NCBI Genome Databases to Compare the Genes for Human & Chimpanzee Beta Hemoglobin |language=en |journal=The American Biology Teacher |volume=72 |issue=4 |pages=252–56 |doi=10.1525/abt.2010.72.4.10 |issn=0002-7685 |s2cid=84499907 |access-date=2019-12-26 |archive-date=2019-12-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191226155117/https://abt.ucpress.edu/content/72/4/252 |url-status=live}}</ref><ref>{{Cite web |url=https://www.uniprot.org/uniprot/P68872 |title=HBB – Hemoglobin subunit beta – Pan paniscus (Pygmy chimpanzee) – HBB gene & protein |website=www.uniprot.org |archive-url=https://web.archive.org/web/20200801122023/https://www.uniprot.org/uniprot/P68872 |archive-date=2020-08-01 |access-date=2020-03-10 |url-status=live}}</ref><ref>{{Cite web |url=https://www.uniprot.org/uniprot/P69907 |title=HBA1 – Hemoglobin subunit alpha – Pan troglodytes (Chimpanzee) – HBA1 gene & protein |website=www.uniprot.org |archive-url=https://web.archive.org/web/20200801122008/https://www.uniprot.org/uniprot/P69907 |archive-date=2020-08-01 |access-date=2020-03-10 |url-status=live}}</ref>.

В то время как гемоглобин человека и гориллы отличается по одной аминокислоте в альфа- и бета-цепях, эти различия увеличиваются между менее близкородственными видами.

Даже внутри видов существует вариабельность гемоглобина, хотя одна последовательность обычно является «наиболее распространенной» у каждого из видов.

Мутации в генах белка гемоглобина у вида приводят к вариантам гемоглобина<ref name="Syllabus">{{Cite web |url=https://globin.cse.psu.edu/html/huisman/variants/ |title=A Syllabus of Human Hemoglobin Variants |author=Huisman THJ |website=Globin Gene Server |publisher=Pennsylvania State University |archive-url=https://web.archive.org/web/20081211113441/https://globin.cse.psu.edu/html/huisman/variants/ |archive-date=2008-12-11 |access-date=2008-10-12 |year=1996 |url-status=live}}</ref><ref>[https://www.labtestsonline.org/understanding/analytes/hemoglobin_var/glance-3.html Hemoglobin Variants] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20061105162948/https://www.labtestsonline.org/understanding/analytes/hemoglobin_var/glance-3.html|date=2006-11-05}}. Labtestsonline.org. Retrieved 2013-09-05.</ref>. Многие из этих мутантных форм гемоглобина не вызывают никаких заболеваний. Однако некоторые из этих мутантных форм гемоглобина вызывают группу наследственных заболеваний, называемых ''гемоглобинопатиями''. Наиболее известной гемоглобинопатией является серповидно-клеточная [[анемия]], которая была первым заболеванием человека, механизм которого был понят на молекулярном уровне. (в основном) отдельный набор заболеваний, называемых [[талассемия]] включает в себя недостаточное производство нормальных, а иногда и аномальных гемоглобинов из-за проблем и мутаций в регуляции гена глобина. Все эти заболевания вызывают анемию<ref>{{Cite web |url=https://web2.airmail.net/uthman/hemoglobinopathy/hemoglobinopathy.html |title=Hemoglobinopathies and Thalassemias |first=Ed |last=Uthman, MD |archive-url=https://web.archive.org/web/20071215043423/https://web2.airmail.net/uthman/hemoglobinopathy/hemoglobinopathy.html |archive-date=2007-12-15 |access-date=2007-12-26 |url-status=dead}}</ref>.

Вариации аминокислотных последовательностей гемоглобина, как и в случае с другими белками, могут быть адаптивными. Например, было обнаружено, что гемоглобин по-разному адаптируется к большим высотам. Организмы, живущие на больших высотах, испытывают более низкое [[парциальное давление]] кислорода по сравнению с таковыми на уровне моря. Это представляет проблему для организмов, населяющих такие среды, потому что гемоглобин, который обычно связывает кислород при высоких парциальных давлениях кислорода, должен быть способен связывать кислород, когда он присутствует при более низком давлении.

Различные организмы приспособились к такой проблеме. Например, недавние исследования показали генетические варианты у мышей-оленей, которые помогают объяснить, как мыши-олени, живущие в горах, способны выживать в разреженном воздухе, сопровождающем большие высоты. Исследователь из Университета Небраски-Линкольна обнаружил мутации в четырёх разных генах, которые могут объяснить различия между мышами-оленями, живущими в низменных прериях, и в горах. После изучения диких мышей, отловленных как в высокогорьях, так и в низинах, было обнаружено, что: гены двух пород «практически идентичны — за исключением тех, которые регулируют способность их гемоглобина переносить кислород». «Генетическое различие позволяет высокогорным мышам более эффективно использовать свой кислород», поскольку на больших высотах, например, в горах, его доступно меньше<ref>Reed, Leslie. «Adaptation found in mouse genes.» ''Omaha World-Herald'', 11 Aug. 2009: EBSCO. {{page?|date=Декабрь 2021}}</ref>.

Гемоглобин мамонта отличался мутациями, которые позволяли доставлять кислород при более низких температурах, что позволило мамонтам мигрировать в более высокие широты в [[плейстоцен]]е<ref>{{cite news|url=https://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8657464.stm|title=Mammoths had ′anti-freeze′ blood|publisher=BBC|date=2010-05-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20100504162118/https://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8657464.stm|archive-date=2010-05-04|url-status=live|access-date=2022-08-29}}</ref>. Мутации также были обнаружены у [[колибри]], обитающих в Андах. Колибри уже расходуют много энергии и, следовательно, имеют высокие потребности в кислороде, и все же было обнаружено, что андские колибри процветают на больших высотах. Несинонимичные мутации в гене гемоглобина нескольких видов, живущих на больших высотах (''Oreotrochilus, A. castelnaudii, C. violifer, P. gigas'' и ''A. viridicuada''), привели к тому, что белок имеет меньшее сродство к инозитол-гексафосфату (IHP), молекуле, обнаруженная у птиц, которая играет ту же роль, что и 2,3-BPG у людей; это приводит к способности связывать кислород при более низких [[Парциальное давление|парциальных давлениях]]<ref>{{Cite journal |date=2013-12-17 |title=Repeated elevational transitions in hemoglobin function during the evolution of Andean hummingbirds |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences |volume=110 |issue=51 |pages=20669–74 |doi=10.1073/pnas.1315456110 |issn=0027-8424 |pmid=24297909 |bibcode=2013PNAS..11020669P |pmc=3870697 |first1=Joana |last1=Projecto-Garcia |first2=Chandrasekhar |last2=Natarajan |first3=Hideaki |last3=Moriyama |first4=Roy E. |last4=Weber |first5=Angela |last5=Fago |first6=Zachary A. |last6=Cheviron |first7=Robert |last7=Dudley |first8=Jimmy A. |last8=McGuire |first9=Christopher C. |last9=Witt |doi-access=free}}</ref>.

Уникальные кровеносные легкие птиц также способствуют эффективному использованию кислорода при низком парциальном давлении O<sub>2</sub>. Эти две адаптации усиливают друг друга и объясняют замечательные высотные характеристики птиц.

Адаптация гемоглобина тажке распространяется и на людей. У тибетских женщин с генотипами с высоким насыщением кислородом, проживающих на высоте 4000 метров, выживаемость потомства выше<ref>{{Cite journal |date=2004-09-28 |title=Higher offspring survival among Tibetan women with high oxygen saturation genotypes residing at 4,000 m |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |volume=101 |issue=39 |pages=14300–04 |doi=10.1073/pnas.0405949101 |issn=0027-8424 |pmid=15353580 |bibcode=2004PNAS..10114300B |pmc=521103 |first1=Cynthia M. |last1=Beall |first2=Kijoung |last2=Song |first3=Robert C. |last3=Elston |first4=Melvyn C. |last4=Goldstein |doi-access=free}}</ref>. [[Естественный отбор]], по-видимому, является основной силой, воздействующей на этот ген, потому что смертность потомства значительно ниже у женщин с более высоким сродством гемоглобина к кислороду по сравнению со смертностью потомства женщин с низким сродством гемоглобина к кислороду. Хотя точный генотип и механизм с помощью которого это происходит пока не ясны, отбор воздействует на способность этих женщин связывать кислород при низких парциальных давлениях, что в целом позволяет им лучше поддерживать важные метаболические процессы.

== Синтез ==
Гемоглобин (Hb) синтезируется в сложной последовательности этапов. Часть гема синтезируется в несколько этапов в митохондриях и цитозоле незрелых эритроцитов, в то время как части белка глобина синтезируются рибосомами в цитозоле<ref>{{Cite web |url=https://sickle.bwh.harvard.edu/hbsynthesis.html |title=Hemoglobin Synthesis |date=2002-04-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20071226195932/https://sickle.bwh.harvard.edu/hbsynthesis.html |archive-date=2007-12-26 |access-date=2007-12-26 |url-status=live}}</ref>. Выработка Hb продолжается в клетке на протяжении всего её раннего развития от проэритробласта до ретикулоцита в костном мозге. На этом этапе ядро теряется в эритроцитах млекопитающих, но не у птиц и многих других видов. Даже после потери ядра у млекопитающих остаточная рибосомная РНК обеспечивает дальнейший синтез гемоглобина до тех пор, пока ретикулоцит не потеряет свою РНК вскоре после попадания в сосудистую сеть (эта синтетическая гемоглобином РНК фактически придает ретикулоциту его сетчатый вид и название)<ref name="Burka - RNA degradation">{{Cite journal |year=1969 |title=Characteristics of RNA degradation in the erythroid cell |url=https://archive.org/details/sim_journal-of-clinical-investigation_1969-07_48_7/page/1266 |journal=The Journal of Clinical Investigation |volume=48 |issue=7 |pages=1266–72 |doi=10.1172/jci106092 |pmid=5794250 |last1=Burka |first1=Edward |doi-access=free |pmc=322349}}</ref>.

== Структура гема ==
[[Файл:Heme b.svg|мини|200px|[[Гем (биохимия)|Гем]] — [[простетическая группа]] гемоглобина]]
Гемоглобин является сложным белком класса [[хромопротеины|гемопротеинов]], то есть в качестве [[Простетическая группа|простетической группы]] здесь выступает [[Гем (биохимия)|гем]] — [[Порфирины|порфириновое]] ядро, содержащее [[железо]]. Гемоглобин человека является тетрамером, то есть состоит из 4 протомеров. У взрослого человека они представлены полипептидными цепями α<sub>1</sub>, α<sub>2</sub>, β<sub>1</sub> и β<sub>2</sub>. Субъединицы соединены друг с другом по принципу [[Изологический|изологического]] [[тетраэдр]]а. Основной вклад во взаимодействие субъединиц вносят [[Гидрофобность|гидрофобные]] взаимодействия. И α-, и β-цепи относятся к α-спиральному [[структурный класс|структурному классу]], так как содержат исключительно [[α-спираль|α-спирали]]. Каждая цепь содержит восемь спиральных участков, обозначаемых буквами от{{nbsp}}A до{{nbsp}}H (от N-конца к C-концу).

Гем представляет собой комплекс [[Протопорфирин IX|протопорфирина{{nbsp}}IX]], относящегося к классу [[порфирины|порфириновых соединений]], с атомом [[железо|железа(II)]]. Этот [[кофактор]] нековалентно связан с гидрофобной впадиной молекул гемоглобина и миоглобина.

Железо(II) характеризуется октаэдрической координацией, то есть связывается с шестью лигандами. Четыре из них представлены атомами [[азот]]а порфиринового кольца, лежащими в одной плоскости. Две другие координационные позиции лежат на оси, перпендикулярной плоскости порфирина. Одна из них занята азотом остатка [[гистидин]]а в 93-м положении полипептидной цепи (участок{{nbsp}}F). Связываемая гемоглобином молекула кислорода координируется к железу с обратной стороны и оказывается заключённой между атомом железа и азотом ещё одного остатка гистидина, располагающегося в 64-м положении цепи (участок{{nbsp}}E).

Всего в гемоглобине человека четыре участка связывания кислорода (по одному гему на каждую субъединицу), то есть одновременно может связываться четыре молекулы. Гемоглобин в лёгких при высоком парциальном давлении кислорода соединяется с ним, образуя оксигемоглобин. При этом кислород соединяется с гемом, присоединяясь к железу гема на 6-ю координационную связь. На эту же связь присоединяется и монооксид углерода, вступая с кислородом в «конкурентную борьбу» за связь с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин.

Связь гемоглобина с монооксидом углерода более прочная, чем с кислородом. Поэтому часть гемоглобина, образующая комплекс с монооксидом углерода, не участвует в транспорте кислорода. В норме у человека образуется 1,2 % карбоксигемоглобина. Повышение его уровня характерно для гемолитических процессов, в связи с этим уровень карбоксигемоглобина является показателем [[гемолиз]]а.

Несмотря на то, что углекислый газ переносится гемоглобином, он не конкурирует с кислородом за железосвязывающие позиции, а связан с аминогруппами белковых цепей, присоединенных к группам гема.

Ион железа может находиться либо в двухвалентном состоянии Fe<sup>2+</sup>, либо в трехвалентном состоянии Fe<sup>3+</sup>, но ферригемоглобин (метгемоглобин) (Fe<sup>3+</sup>) не может связывать кислород<ref>{{Статья |ссылка=http://www.tandfonline.com/doi/full/10.3109/10731199809119772 |автор=Rita Linberg, Charles D. Conover, Kwok L. Shum |заглавие=Hemoglobin Based Oxygen Carriers: How Much Methemoglobin is too Much? |год=1998-01 |язык=en |издание=Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology |том=26 |выпуск=2 |страницы=133–148 |issn=1073-1199, 1532-4184 |doi=10.3109/10731199809119772}}</ref>. При связывании кислород временно и обратимо окисляет (Fe<sup>2+</sup>) до (Fe<sup>3+</sup>), в то время как кислород временно превращается в [[Супероксид|супероксидный]] ион, поэтому железо должно находиться в состоянии окисления +2, чтобы связывать кислород. Если супероксидный ион, связанный с Fe<sup>3+</sup>, протонируется, железо в гемоглобине останется окисленным и неспособным связывать кислород. В таких случаях фермент метгемоглобинредуктаза сможет в конечном итоге реактивировать метгемоглобин, восстанавливая центр железа.

У взрослых людей наиболее распространенным типом гемоглобина является [[тетрамер]] (который содержит четыре субъединицы белка), называемый ''[[Гемоглобин А|гемоглобином А]]'', состоящий из двух нековалентно связанных α- и двух β-субъединиц, каждая из которых состоит из 141 и 146 аминокислотных остатков соответственно. Это обозначается как α2 β2. Субъединицы структурно похожи и примерно одинакового размера. Каждая субъединица имеет молекулярную массу около 16 000 дальтон<ref>[https://www.worthington-biochem.com/HB/cat.html Hemoglobin] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170315070213/https://www.worthington-biochem.com/HB/cat.html|date=2017-03-15}}. Worthington-biochem.com. Retrieved 2013-09-05.</ref>, при общей молекулярной массе тетрамера около 64 000 дальтон (64 458 г/моль)<ref>{{Статья |ссылка=https://www.physiology.org/doi/10.1152/jappl.2001.90.2.511 |автор=Mireille C. P. Van Beekvelt, Willy N. J. M. Colier, Ron A. Wevers, Baziel G. M. Van Engelen |заглавие=Performance of near-infrared spectroscopy in measuring local O 2 consumption and blood flow in skeletal muscle |год=2001-02-01 |язык=en |издание=Journal of Applied Physiology |том=90 |выпуск=2 |страницы=511–519 |issn=8750-7587, 1522-1601 |doi=10.1152/jappl.2001.90.2.511}}</ref>.Таким образом, 1 г/дЛ = 0,1551 ммоль/л. Гемоглобин А является наиболее интенсивно изучаемой молекулой гемоглобина<ref name="HemoglobinMedicineNet">[https://www.medicinenet.com/hemoglobin/article.htm «Hemoglobin.»] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120124064054/https://www.medicinenet.com/hemoglobin/article.htm|date=2012-01-24}} MedicineNet. Web. 12 Oct. 2009.</ref>.

У младенцев человека молекула гемоглобина состоит из 2 α-цепей и 2 γ-цепей. По мере роста ребёнка γ-цепи постепенно заменяются β-цепями.

Четыре полипептидные цепи связаны друг с другом с помощью солевых мостиков, водородных связей и гидрофобного эффекта.

=== Насыщение кислородом ===
В общем, гемоглобин может быть насыщен молекулами кислорода (оксигемоглобин) или ненасыщен молекулами кислорода (дезоксигемоглобин)<ref>[https://www.bio.davidson.edu/Courses/Molbio/MolStudents/spring2005/Heiner/hemoglobin.html «Hemoglobin Home.»] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091201035525/https://www.bio.davidson.edu/Courses/Molbio/MolStudents/spring2005/Heiner/hemoglobin.html|date=2009-12-01}} Biology @ Davidson. Web. 12 Oct. 2009.</ref>.

==== Оксигемоглобин ====
''Оксигемоглобин'' образуется во время физиологического дыхания, когда кислород связывается с гемовым компонентом белка гемоглобина в эритроцитах. Этот процесс происходит в легочных капиллярах, прилегающих к альвеолам легких. Затем кислород проходит через кровоток и попадает в клетки, где он используется в качестве конечного акцептора электронов при производстве АТФ в процессе окислительного фосфорилирования. Однако это не помогает противодействовать снижению рН крови. Вентиляция, или дыхание, может обратить вспять это состояние путем удаления углекислого газа, вызывающего, таким образом, изменение рН<ref name="02_calc">{{Cite web |url=https://www.altitude.org/hemoglobin_saturation.php |title=Hemoglobin saturation graph |publisher=altitude.org |archive-url=https://web.archive.org/web/20100831024941/https://www.altitude.org/hemoglobin_saturation.php |archive-date=2010-08-31 |access-date=2010-07-06 |url-status=dead}}</ref>.

Гемоглобин существует в двух формах: ''натянутой (напряжённой) форме'' (T, сокр от {{lang-en|tense}}) и ''расслабленной форме'' (R, сокр от {{lang-en|relax}}). Различные факторы, такие как низкий pH, высокий CO<sub>2</sub> и высокий [[Бисфосфоглицериновая кислота|2,3 BPG]] (2,3-бисфосфоглицерат) на уровне тканей, благоприятствуют тугой форме, которая имеет низкое сродство к кислороду и выделяет кислород в тканях. И наоборот, высокий pH, низкий CO<sub>2</sub> или низкий 2,3 BPG благоприятствуют расслабленной форме, которая может лучше связывать кислород<ref name="mbcp hemoglobin">{{Cite web |url=https://themedicalbiochemistrypage.org/hemoglobin-myoglobin.php#hemoglobin |title=The Medical Biochemistry Page – Hemoglobin |author=King, Michael W |archive-url=https://web.archive.org/web/20120304095702/https://themedicalbiochemistrypage.org/hemoglobin-myoglobin.php#hemoglobin |archive-date=2012-03-04 |access-date=2012-03-20 |url-status=live}}</ref>. Парциальное давление системы также влияет на сродство к O<sub>2</sub>, где при высоких парциальных давлениях кислорода (например, присутствующих в альвеолах) благоприятствует расслабленное (высокое сродство, R) состояние. И наоборот, при низких парциальных давлениях (таких, как те, которые присутствуют в тканях дыхания) благоприятствует напряжённое состояние (низкая аффинность, T)<ref>{{Книга |ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/212432597 |автор=Donald Voet |заглавие=Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level |год=2008 |издание=3rd ed |место=Hoboken, NJ |издательство=Wiley |страниц=1 volume (various pagings) |isbn=978-0-470-12930-2, 0-470-12930-1, 978-0-470-22842-5, 0-470-22842-3 |archive-date=2019-12-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191210204738/https://www.worldcat.org/oclc/212432597 }}</ref>. Кроме того, связывание кислорода с гемом железа (II) вытягивает железо в плоскость порфиринового кольца, вызывая небольшой конформационный сдвиг. Сдвиг стимулирует связывание кислорода с тремя оставшимися единицами гема в гемоглобине (таким образом, связывание кислорода является кооперативным).

==== Дезоксигенированный гемоглобин ====
Дезоксигенированный гемоглобин (дезоксигемоглобин) представляет собой форму гемоглобина без связанного кислорода. Спектры поглощения оксигемоглобина и дезоксигемоглобина различаются. Оксигемоглобин имеет значительно меньшее поглощение на длине волны 660 нм, чем дезоксигемоглобин, в то время как при 940 нм его поглощение немного выше. Эта разница используется для измерения количества кислорода в крови пациента с помощью прибора, называемого пульсоксиметром. Это различие также объясняет проявление цианоза, синевато-пурпурного цвета, который развивается в тканях во время гипоксии<ref>{{Книга |ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/45729787 |автор=Thomas Ahrens |заглавие=Essentials of oxygenation : implication for clinical practice |год=1993 |место=Boston, Mass. |издательство=Jones and Bartlett Publishers |страниц=1 online resource (xii, 194 pages) |isbn=0-585-28818-6, 978-0-585-28818-5}}</ref>.

Дезоксигенированный гемоглобин парамагнитен; он слабо притягивается магнитными полями<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8386018 |автор=S. Ogawa, R. S. Menon, D. W. Tank, S. G. Kim, H. Merkle |заглавие=Functional brain mapping by blood oxygenation level-dependent contrast magnetic resonance imaging. A comparison of signal characteristics with a biophysical model |год=1993-03 |издание=Biophysical Journal |том=64 |выпуск=3 |страницы=803–812 |issn=0006-3495 |doi=10.1016/S0006-3495(93)81441-3 |archive-date=2022-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220922094119/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8386018/ }}</ref><ref name="автоссылка1">{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26508205 |автор=Kara L. Bren, Richard Eisenberg, Harry B. Gray |заглавие=Discovery of the magnetic behavior of hemoglobin: A beginning of bioinorganic chemistry |год=2015-10-27 |издание=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |том=112 |выпуск=43 |страницы=13123–13127 |issn=1091-6490 |doi=10.1073/pnas.1515704112 |archive-date=2022-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220922034049/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26508205/ }}</ref>. Напротив, насыщенный кислородом гемоглобин проявляет диамагнетизм, слабое отталкивание от магнитного поля<ref name="автоссылка1" />.

== Гемоглобин в крови человека ==
Нормальным содержанием гемоглобина в крови человека считается: у мужчин — {{num|130}}—{{num|160|г/л}} (нижний предел — {{num|120}}, верхний предел — {{num|180|г/л}}), у женщин — {{num|120}}—{{num|140|г/л}}; (верхний предел — 150, нижний — 115), у детей нормальный уровень гемоглобина зависит от возраста и подвержен значительным колебаниям. Так, у детей через {{num|1}}—{{num|3|дня}} после рождения нормальный уровень гемоглобина максимален и составляет {{num|145}}—{{num|225|г/л}}, а к {{num|3}}—{{num|6|месяцам}} снижается до минимального уровня — {{num|95}}—{{num|135|г/л}}, затем с {{num|1|года}} до {{num|18|лет}} отмечается постепенное увеличение нормального уровня гемоглобина в крови<ref>{{Книга |автор={{nobr|Назаренко Г. И.}}, {{nobr |год=2005 |Кишкун А. А.}} |название=Клиническая оценка результатов лабораторных исследований}}</ref>.

Во время беременности в организме женщины происходит задержка и накопление жидкости, что является причиной гемодилюции — физиологического разведения крови. В результате наблюдается относительное снижение концентрации гемоглобина (при беременности уровень гемоглобина в норме составляет {{num|110}}—{{num|155|г/л}}). Кроме этого, в связи с внутриутробным ростом ребёнка происходит быстрое расходование запасов железа и фолиевой кислоты. Если до беременности у женщины был дефицит этих веществ, проблемы, связанные со снижением гемоглобина, могут возникнуть уже на ранних сроках беременности<ref>[http://pacientdoma.ru/articles/view/id/19/cid/127 Общий анализ крови и беременность] {{Wayback|url=http://pacientdoma.ru/articles/view/id/19/cid/127 |date=20140310075604 }}</ref>.

Главные функции гемоглобина: перенос кислорода и буферная функция. У человека в капиллярах [[Лёгкие|лёгких]] в условиях избытка кислорода последний соединяется с гемоглобином образуя '''оксигемоглобин'''. Потоком крови [[эритроциты]], содержащие молекулы гемоглобина со связанным кислородом, доставляются к органам и тканям, где кислорода мало; здесь необходимый для протекания окислительных процессов кислород освобождается от связи с гемоглобином. Кроме того, гемоглобин способен связывать в тканях небольшое количество (около 1/3) [[Оксид углерода(IV)|диоксида углерода]] (CO<sub>2</sub>) образуя [[карбгемоглобин]] и освобождать его в лёгких (2/3 углекислого газа переносится в растворённом виде или в виде солей плазмой крови и цитоплазмой эритроцитов)<ref>{{БСЭ3|Карбгемоглобин}}</ref>.

[[Оксид углерода(II)|Монооксид углерода]] (CO) связывается с гемоглобином крови намного сильнее (в {{num|250|раз}}<ref>{{Книга |ref=Hall |автор=Hall, John&nbsp;E. |заглавие=Guyton and Hall textbook of medical physiology |год=2010 |язык=en |издание=12th ed. |место=Philadelphia, Pa. |издательство=Saunders/Elsevier |страницы=502 |страниц=1120 |isbn=978-1416045748}}</ref>), чем кислород, образуя [[карбоксигемоглобин]] (HbCO). Впрочем, монооксид углерода может быть частично вытеснен из гема при повышении парциального давления кислорода в лёгких. Некоторые процессы (к примеру, отравление [[нитрат]]ами, [[нитрит]]ами, [[анилин]]ом, [[пиридин]]ом) приводят к окислению иона железа в гемоглобине до степени окисления +3. В результате образуется форма гемоглобина, известная как метгемоглобин (HbOH) ('''metHb''', от «[[мета-]]» и «гемоглобин», иначе ''гем'''и'''глобин'' или ''ферригемоглобин'', см. [[Метгемоглобинемия]]). В обоих случаях блокируются процессы транспортировки кислорода.

== Физиология ==
[[Файл:Hemoglobin t-r state ani.gif|мини|285x285px|Изменение состояний окси- и дезоксигемоглобина]]
В отличие от [[миоглобин]]а гемоглобин имеет четвертичную структуру, которая придаёт ему способность регулировать присоединение и отщепление кислорода и характерную [[кооперативность]]: после присоединения первой молекулы кислорода связывание последующих облегчается. Структура может находиться в двух устойчивых состояниях (конформациях): оксигемоглобин (содержит 4 молекулы кислорода; напряжённая конформация) и дезоксигемоглобин (кислорода не содержит; расслабленная конформация).

Устойчивое состояние структуры дезоксигемоглобина усложняет присоединение к нему кислорода. Поэтому для начала реакции необходимо достаточное [[парциальное давление]] кислорода, что возможно в альвеолах лёгких. Изменения в одной из 4 субъединиц влияют на оставшиеся, и после присоединения первой молекулы кислорода связывание последующих облегчается. Как следствие, кривая связывания гемоглобина с кислородом имеет сигмоидальную или ''S''-образную форму, в отличие от нормальной гиперболической кривой, связанной с некооперативным связыванием.

Отдав кислород тканям, гемоглобин присоединяет к себе ионы водорода и [[Оксид углерода(IV)|углекислый газ]], перенося их в лёгкие<ref>{{публикация |автор=Степанов В. М. |заглавие=Структура и функции белков |вид=Учебник |издание= |место=М. |издательство=Высшая школа |год=1996 |страницы=167—175 |страниц=335 |isbn=5-06-002573-X |тираж=5000}}</ref>.

Гемоглобин является одним из основных белков, которыми питаются [[малярийный плазмодий|малярийные плазмодии]] — возбудители [[малярия|малярии]], и в [[Эндемик|эндемичных]] по малярии районах земного шара весьма распространены наследственные аномалии строения гемоглобина, затрудняющие малярийным плазмодиям питание этим белком и проникновение в эритроцит. В частности, к таким имеющим эволюционно-приспособительное значение мутациям относится аномалия гемоглобина, приводящая к [[Серповидноклеточная анемия|серповидноклеточной анемии]]. Однако, к несчастью, эти аномалии (как и аномалии строения гемоглобина, не имеющие явно приспособительного значения) сопровождаются нарушением кислород-транспортирующей функции гемоглобина, снижением устойчивости эритроцитов к разрушению, [[анемия|анемией]] и другими негативными последствиями. Аномалии строения гемоглобина называются [[Гемоглобинопатии|гемоглобинопатиями]].

Гемоглобин высокотоксичен при попадании значительного его количества из эритроцитов в [[Плазма крови|плазму крови]] (что происходит при массивном внутрисосудистом [[гемолиз]]е, геморрагическом [[шок]]е, [[гемолитическая анемия|гемолитических анемиях]], переливании несовместимой крови и других патологических состояниях). Токсичность гемоглобина, находящегося вне эритроцитов, в свободном состоянии в плазме крови, проявляется тканевой [[гипоксия|гипоксией]] — ухудшением кислородного снабжения тканей, перегрузкой организма продуктами разрушения гемоглобина — железом, [[билирубин]]ом, [[Порфирины|порфиринами]] с развитием [[желтуха|желтухи]] или острой порфирии, закупоркой почечных канальцев крупными молекулами гемоглобина с развитием некроза почечных канальцев и [[Острая почечная недостаточность|острой почечной недостаточности]].

Ввиду высокой [[Токсичность|токсичности]] свободного гемоглобина в организме существуют специальные системы для его связывания и обезвреживания. В частности, одним из компонентов системы обезвреживания гемоглобина является особый плазменный белок [[гаптоглобин]], специфически связывающий свободный глобин и глобин в составе гемоглобина. Комплекс гаптоглобина и глобина (или гемоглобина) затем захватывается [[Селезёнка|селезёнкой]] и [[Макрофаги|макрофагами]] тканевой [[Ретикуло-эндотелиальная система|ретикуло-эндотелиальной системы]] и обезвреживается.

Другой частью гемоглобинообезвреживающей системы является белок {{нп5|гемопексин|||Hemopexin}}, специфически связывающий свободный гем и гем в составе гемоглобина. Комплекс гема (или гемоглобина) и гемопексина затем захватывается [[печень]]ю, гем отщепляется и используется для [[Химический синтез|синтеза]] [[билирубин]]а и других [[Жёлчные пигменты|жёлчных пигментов]] или выпускается в рециркуляцию в комплексе с [[Трансферрины|трансферринами]] для повторного использования костным мозгом в процессе [[эритропоэз]]а.

== Деградация гемоглобина у позвоночных животных ==
Когда срок службы эритроцитов заканчивается из-за старения или дефектов, они удаляются из кровотока фагоцитарной активностью макрофагов в селезенке или печени или гемолитизируются в кровотоке. Затем свободный гемоглобин выводится из кровообращения с помощью переносчика гемоглобина CD163, который экспрессируется исключительно на моноцитах или макрофагах. В этих клетках молекула гемоглобина расщепляется, и железо перерабатывается. В результате этого процесса также образуется одна молекула монооксида углерода на каждую разрушенную молекулу гема<ref>{{Статья |ссылка=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0006291X05017110 |автор=Goro Kikuchi, Tadashi Yoshida, Masato Noguchi |заглавие=Heme oxygenase and heme degradation |год=2005-12 |язык=en |издание=[[Biochemical and Biophysical Research Communications]]|том=338 |выпуск=1 |страницы=558–567 |doi=10.1016/j.bbrc.2005.08.020 |archive-date=2022-08-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220812204524/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0006291X05017110 }}</ref>. Деградация гема является единственным естественным источником окиси углерода в организме человека и отвечает за нормальный уровень окиси углерода в крови у людей, дышащих обычным воздухом<ref>{{Книга |ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/456838021 |заглавие=Textbook of biochemistry : with clinical correlations |год=2011 |издание=7th ed |место=Hoboken, NJ |издательство=John Wiley & Sons |страниц=xxxii, 1204 pages |isbn=978-0-470-28173-4, 0-470-28173-1, 978-0-470-60152-5, 0-470-60152-3}}</ref>.

Другим основным конечным продуктом распада гема является билирубин. Повышенный уровень этого химического вещества обнаруживается в крови, если эритроциты разрушаются быстрее, чем обычно. Неправильно расщепленный белок гемоглобина или гемоглобин, который слишком быстро выделяется из клеток крови, может закупоривать мелкие кровеносные сосуды, особенно тонкие кровеносные фильтрующие сосуды почек, вызывая повреждение почек. Железо удаляется из гема и сохраняется для последующего использования, сохраняется в тканях в виде гемосидерина или ферритина и переносится в плазме бета-глобулинами в виде трансферринов. Когда порфириновое кольцо распадается, его фрагменты обычно выделяются в виде жёлтого пигмента, называемого билирубином, который выделяется в кишечник в виде желчи. Кишечник метаболизирует билирубин в уробилиноген. Уробилиноген выводится из организма с калом в виде пигмента, называемого стеркобилином. Глобулин метаболизируется в аминокислоты, которые затем высвобождаются в кровоток.[[Файл:Postnatal genetics.svg|мини|300px|Экспрессия генов гемоглобина до и после рождения.<br>Также указаны типы клеток и органы, в которых происходит экспрессия гена (данные по ''Wood W. G., (1976). '''Br. Med. Bull'''. 32, 282.'').<ref name="Ial">{{Книга |автор={{nobr|[[Айала, Франсиско Хосе|Айала Ф.]]}}, {{nobr|{{comment|Кайгер Дж.|John A. Kiger, Jr.}}}}|часть         =|ссылка часть  =|заглавие      = Современная генетика: В 3-х т|оригинал      = Modern Genetics|ссылка        =|викитека      =|ответственный = Пер. А. Г. Имашевой, А. Л. Остермана, {{comment|Н. К. Янковского|Янковский, Николай Казимирович}}. Под ред. Е. В. Ананьева|издание       =|место         = М.|издательство  = Мир|год           = 1987|том           = 2|страницы      =|страниц       = 368|серия         =|isbn          = 5-03-000495-5|тираж         = 15000|ref           =}}</ref>]]

== Гемоглобин при заболеваниях крови ==
Дефицит гемоглобина может быть вызван, во-первых, уменьшением количества молекул самого гемоглобина (см. [[анемия]]), во-вторых, из-за уменьшенной способности каждой молекулы связать кислород при том же самом парциальном давлении кислорода.

[[Гипоксемия]] — это уменьшение парциального давления кислорода в крови, её следует отличать от дефицита гемоглобина. Хотя и гипоксемия, и дефицит гемоглобина являются причинами [[Гипоксия|гипоксии]].

Прочие причины низкого гемоглобина разнообразны: кровопотеря, пищевой дефицит, болезни костного мозга, [[химиотерапия]], отказ почек, атипичный гемоглобин.

Повышенное содержание гемоглобина в крови связано с увеличением количества или размеров эритроцитов, что наблюдается также при [[Истинная полицитемия|истинной полицитемии]]. Это повышение может быть вызвано: врождённой болезнью сердца, лёгочным фиброзом, слишком большим количеством [[эритропоэтин]]а.

== Эволюция гемоглобина у позвоночных ==
Ученые согласны с тем, что событие, которое отделило [[миоглобин]] от гемоглобина, произошло после того, как [[Миногообразные|миноги]] ([[бесчелюстные]]) отделились от [[Челюстноротые|челюстных позвоночных]]<ref name=":1">{{Cite journal |date=1975-02-20 |title=Darwinian evolution in the genealogy of haemoglobin |journal=Nature |volume=253 |issue=5493 |pages=603–08 |doi=10.1038/253603a0 |pmid=1089897 |bibcode=1975Natur.253..603G |first1=Morris |last1=Goodman |first2=G. William |last2=Moore |first3=Genji |last3=Matsuda |s2cid=2979887}}</ref>. Это разделение миоглобина и гемоглобина позволило возникнуть и развиться различным функциям двух молекул: миоглобин в большей степени связан с хранением кислорода, в то время как гемоглобину поручено транспортировать кислород<ref name=":2">{{Cite journal |date=2013-02-01 |title=Gene duplication, genome duplication, and the functional diversification of vertebrate globins |journal=Molecular Phylogenetics and Evolution |volume=66 |issue=2 |pages=469–78 |doi=10.1016/j.ympev.2012.07.013 |issn=1095-9513 |pmid=22846683 |pmc=4306229 |first1=Jay F. |last1=Storz |first2=Juan C. |last2=Opazo |first3=Federico G. |last3=Hoffmann}}</ref>. α- и β-подобные гены глобина кодируют отдельные субъединицы белка<ref name=":32"/>. Предшественники этих генов возникли в результате дублирования, также после того, как общий предок гнатосом произошел от бесчелюстной рыбы, примерно 450—500 миллионов лет назад<ref name=":1" />. Исследования реконструкции предков показывают, что предком генов α и β, предшествовавших удвоению, был димер, состоящий из идентичных субъединиц глобина, которые затем эволюционировали, чтобы после дублирования собраться в тетрамерную архитектуру<ref name=":4">{{Cite journal |date=2020-05 |title=Origin of complexity in haemoglobin evolution |language=en |journal=Nature |volume=581 |issue=7809 |pages=480–85 |doi=10.1038/s41586-020-2292-y |issn=1476-4687 |pmid=32461643 |bibcode=2020Natur.581..480P |last1=Pillai |first1=Arvind S. |last2=Chandler |first2=Shane A. |last3=Liu |first3=Yang |last4=Signore |first4=Anthony V. |last5=Cortez-Romero |first5=Carlos R. |last6=Benesch |first6=Justin L. P. |last7=Laganowsky |first7=Arthur |last8=Storz |first8=Jay F. |last9=Hochberg |first9=Georg K. A. |last10=Thornton |first10=Joseph W. |s2cid=218761566 |pmc=8259614}}</ref>. Развитие α и β генов создало потенциал для того, чтобы гемоглобин состоял из множества отдельных субъединиц, физический состав которых играет центральную роль в способности гемоглобина переносить кислород. Наличие нескольких субъединиц способствует способности гемоглобина совместно связывать кислород, а также [[Аллостерическая регуляция|аллостерически регулироваться]]<ref name=":2" /><ref name=":4" />. Впоследствии α-ген также подвергся дупликации с образованием генов ''HBA1'' и ''HBA2<ref>{{Cite journal |date=1980-04-01 |title=Rapid duplication and loss of genes coding for the alpha chains of hemoglobin |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |volume=77 |issue=4 |pages=2158–62 |doi=10.1073/pnas.77.4.2158 |issn=0027-8424 |pmid=6929543 |bibcode=1980PNAS...77.2158Z |pmc=348671 |first1=E. A. |last1=Zimmer |first2=S. L. |last2=Martin |first3=S. M. |last3=Beverley |first4=Y. W. |last4=Kan |first5=A. C. |last5=Wilson |doi-access=free}}</ref>''. Эти дальнейшие дупликации и расхождения создали широкий спектр α- и β-подобных генов глобина, которые регулируются таким образом, что определённые формы возникают на разных стадиях развития<ref name=":2" />.

Большинство ледяных рыб семейства Channichthyidae утратили свои гены гемоглобина в результате адаптации к холодной воде<ref name="Sidell2006">{{Cite journal |last=Sidell |first=Bruce |year=2006 |title=When bad things happen to good fish: the loss of hemoglobin and myoglobin expression in Antarctic icefishes |volume=209 |issue=Pt 10 |pages=1791–802 |doi=10.1242/jeb.02091 |pmid=16651546 |author2=Kristin O'Brien |periodical=[[The Journal of Experimental Biology]] |doi-access=free}}</ref>.

== Самоконтроль гемоглобина при занятиях спортом ==
Гемоглобин можно отслеживать неинвазивно, чтобы создать индивидуальный набор данных, отслеживающий эффекты гемоконцентрации и гемодилюции повседневной деятельности для лучшего понимания спортивных результатов и тренировок. Спортсмены часто обеспокоены выносливостью и интенсивностью упражнений. Датчик использует светодиоды, которые излучают красный и инфракрасный свет через ткань к детектору света, который затем посылает сигнал на процессор для вычисления поглощения света белком гемоглобина<ref>{{Cite web |url=https://technology.cercacor.com/ |title=Cercacor – How Ember's non-invasive hemoglobin technology works |website=technology.cercacor.com |archive-url=https://web.archive.org/web/20161104075209/https://technology.cercacor.com/ |archive-date=2016-11-04 |access-date=2016-11-03 |url-status=live}}</ref>. Этот датчик похож на [[пульсоксиметр]], который состоит из небольшого чувствительного устройства, которое крепится к пальцу.

== Аналоги гемоглобина у беспозвоночных организмов ==
[[Файл:Riftia tube worms Galapagos 2011.jpg|справа|мини|Гигантский трубчатый червь Riftia pachyptila с красными шлейфами, содержащими гемоглобин|250x250пкс]]
В организмах животного и растительного царств существует множество белков, переносящих и связывающих кислород. Организмы, включая бактерии, простейшие и грибы, имеют гемоглобиноподобные белки, известные и предсказанные роли которых включают обратимое связывание газообразных лигандов. Поскольку многие из этих белков содержат глобины и гемовую часть (железо в плоской порфириновой оболочке), их часто называют гемоглобинами, даже если их общая третичная структура сильно отличается от структуры гемоглобина позвоночных. В частности, различие между «миоглобином» и гемоглобином у низших животных часто невозможно, потому что некоторые из этих организмов не содержат мышц. Или у них может быть узнаваемая отдельная система кровообращения, но не та, которая занимается переносом кислорода (например, у многих насекомых и других членистоногих). Во всех этих группах молекулы, содержащие гем/глобин (даже мономерные глобиновые), которые связаны с связыванием газов, называются оксигемоглобинами. В дополнение к транспортировке и восприятию кислорода, они также могут иметь дело с NO, CO<sub>2</sub>, сульфидными соединениями и даже поглощением O2 в средах, которые должны быть анаэробными<ref>{{Статья |ссылка=http://link.springer.com/10.1007/BF02061785 |автор=Luc Int Panis, Boudewijn Goddeeris, Rudolf Verheyen |заглавие=The hemoglobin concentration ofChironomus cf.Plumosus l. (Diptera: Chironomidae) larvae from two lentic habitats |год=1995-04 |язык=en |издание=Netherlands Journal of Aquatic Ecology |том=29 |выпуск=1 |страницы=1–4 |issn=1380-8427, 1573-5125 |doi=10.1007/BF02061785}}</ref>. Они могут даже заниматься детоксикацией хлорированных материалов способом, аналогичным гем-содержащим ферментам Р450 и пероксидазам.

Структура гемоглобинов различается у разных видов. Гемоглобин встречается во всех царствах организмов, но не во всех организмах. Примитивные виды, такие как бактерии, простейшие, водоросли и растения, часто содержат гемоглобины с одним глобином. Многие черви-нематоды, моллюски и ракообразные содержат очень большие многоэлементные молекулы, намного большие, чем у позвоночных. В частности, химерные гемоглобины, обнаруженные у грибов и гигантских кольчатых червей, могут содержать как глобин, так и другие типы белков<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11274340 |автор=R. E. Weber, S. N. Vinogradov |заглавие=Nonvertebrate hemoglobins: functions and molecular adaptations |год=2001-04 |издание=Physiological Reviews |том=81 |выпуск=2 |страницы=569–628 |issn=0031-9333 |doi=10.1152/physrev.2001.81.2.569 |archive-date=2022-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220922032751/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11274340/ }}</ref>.

Одним из наиболее поразительных случаев и применений гемоглобина в организмах является гигантский трубчатый червь (''Riftia pachyptila'', также называемый Vestimentifera), который может достигать 2,4 метра в длину и населяет океанские вулканические жерла. Вместо пищеварительного тракта эти черви содержат популяцию бактерий, составляющих половину веса организма. Бактерии окисляют H<sub>2</sub>S из вентиляционного отверстия с помощью O<sub>2</sub> из воды для получения энергии для приготовления пищи из H<sub>2</sub>O и CO<sub>2</sub>. Верхний конец червей представляет собой темно-красную веерообразную структуру («шлейф»), которая уходит в воду и поглощает H<sub>2</sub>S и O<sub>2</sub> для бактерий и CO<sub>2</sub> для использования в качестве синтетического сырья, аналогичного фотосинтезирующим растениям. Структуры ярко-красного цвета из-за содержания в них нескольких чрезвычайно сложных гемоглобинов, которые содержат до 144 цепей глобина, каждая из которых включает связанные структуры гема. Эти гемоглобины примечательны тем, что способны переносить кислород в присутствии сульфида и даже переносить сульфид, не будучи полностью «отравленными» или подавленными им, как гемоглобины у большинства других видов<ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8621529 |автор=F. Zal, F. H. Lallier, B. N. Green, S. N. Vinogradov, A. Toulmond |заглавие=The multi-hemoglobin system of the hydrothermal vent tube worm Riftia pachyptila. II. Complete polypeptide chain composition investigated by maximum entropy analysis of mass spectra |год=1996-04-12 |издание=The Journal of Biological Chemistry |том=271 |выпуск=15 |страницы=8875–8881 |issn=0021-9258 |doi=10.1074/jbc.271.15.8875 |archive-date=2022-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220922000213/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8621529/ }}</ref><ref>{{Статья |ссылка=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15265029 |автор=Zoran Minic, Guy Hervé |заглавие=Biochemical and enzymological aspects of the symbiosis between the deep-sea tubeworm Riftia pachyptila and its bacterial endosymbiont |год=2004-08 |издание=European Journal of Biochemistry |том=271 |выпуск=15 |страницы=3093–3102 |issn=0014-2956 |doi=10.1111/j.1432-1033.2004.04248.x |archive-date=2022-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220922025155/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15265029/ }}</ref>.

== См. также ==
* [[Гемоглобин А]]
* [[Гемоглобин С]] ([[Мутация|мутантная форма]])
* [[Эмбриональный гемоглобин]]
* [[Гемоглобин S]] ([[Мутация|мутантная форма]])
* [[Гемоглобин F]] ([[Плод (анатомия)|фетальный]])
* [[Цветной показатель]]
* [[Кобоглобин]]
* [[Нейроглобин]]
* [[Анемия]]
* [[Порфирия]]
* [[Талассемия]]
* [[Гемосидерин]] ([[гемосидероз]])
* [[Эффект Вериго — Бора]]
* [[Цикл Рапопорта — Люберинг]]
* [[Эффект Холдейна]]
* [[Леггемоглобин]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{Harvard reference |last1=Mathews |first1=CK |last2=van Holde |first2=KE |last3=Ahern |first3=KG |year=2000 |title=Biochemistry (3rd ed.) |publisher=Addison Wesley Longman |id=ISBN 0-8053-3066-6 }}
* {{Harvard reference |last1=Levitt |first1=M |last2=Chothia |first2=C |year=1976 |title=Structural patterns in globular proteins |periodical=Nature}}

== Ссылки ==
{{Навигация
|Викисловарь = гемоглобин
}}
* {{Cite journal |year=2006 |title=An unexpected inverse relationship between HbA1c levels and mortality in patients with diabetes and advanced systolic heart failure |volume=151 |issue=1 |pages=91.e1–91.e6 |doi=10.1016/j.ahj.2005.10.008 |pmid=16368297 |last1=Eshaghian |first1=S |last2=Horwich |first2=TB |last3=Fonarow |first3=GC |periodical=Am Heart J}}
* {{Cite journal |year=2005 |title=Dynamics of allostery in hemoglobin: roles of the penultimate tyrosine H bonds |volume=356 |issue=2 |pages=335–53 |doi=10.1016/j.jmb.2005.11.006 |pmid=16368110 |vauthors=Kneipp J, Balakrishnan G, Chen R, Shen TJ, Sahu SC, Ho NT, Giovannelli JL, Simplaceanu V, Ho C, Spiro T |periodical=J Mol Biol}}
* {{Cite journal |last=Hardison |first=Ross C. |date=2012 |title=Evolution of Hemoglobin and Its Genes |journal=Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine |volume=2 |issue=12 |pages=a011627 |doi=10.1101/cshperspect.a011627 |issn=2157-1422 |pmid=23209182 |pmc=3543078}}
{{ВС}}
{{Кровь}}
{{АТХ код B05}}

[[Категория:Белки крови]]
[[Категория:Хромопротеины]]
[[Категория:Транспортные белки]]