صبغة الجهاز التنفسي

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الصبغة التنفسية هي بروتين فلزي يؤدي وظائف حيوية متعددة، أهمها نقل الأكسجين. [ 1 ] وتشمل وظائفها الأخرى تخزين الأكسجين، ونقل ثاني أكسيد الكربون ، ونقل مواد أخرى غير الغازات التنفسية. تُصنف الصبغة التنفسية إلى أربعة أنواع رئيسية: الهيموجلوبين ، والهيموسيانين ، والإريثروكروورين - الكلوروكروورين ، والهيمريثرين . ويُعد الغلوبين المحتوي على الهيم [ أ ] أكثر الصبغات التنفسية شيوعًا، إذ يوجد في تسع شعب حيوانية مختلفة على الأقل. [ 2 ]

مقارنة أصباغ الجهاز التنفسي

بروتين معدنيالغلوبيناتالهيموسيانينهيميريثرين
الهيموجلوبين [ ب ]إريثروكروورين وكلوروكروورين
مادة ربط الأكسجينالحديد [ 3 ]الحديد [ 4 ]النحاس [ 3 ]الحديد [ 3 ]
موقعداخل الخلايا [ 2 ]خارج الخلية [ 5 ]خارج الخلية [ 2 ]داخل الخلايا [ 2 ]
الكائن الحي المصدرجميع الفقاريات تقريبًا [ 2 ]
المفصليات والرخويات [ 2 ]​

Sipuncula و priapulida وبعض ذراعيات الأرجل وجنس حلقي واحد [ 3 ]

لون مؤكسجأحمر فاقع [ 1 ]
  • إريثروكروورين: أحمر فاتح
  • الكلوروكروورين: أخضر عند التخفيف، أحمر عند التركيز [ 5 ]
أزرق [ 1 ]البنفسجي [ 1 ]
لون منزوع الأكسجينقرمزي [ 1 ]
  • إريثروكروورين: أحمر داكن
  • الكلوروكروورين: أخضر اللون عند التخفيف، وبني محمر عند التركيز
عديم اللون [ 1 ]عديم اللون [ 1 ]

الهيموجلوبين، والإريثروكروورين ، والكلوروكروورين، جميعها بروتينات غلوبينية ، وهي بروتينات حديدية هيمية ذات نواة مشتركة. يستمد لونها من طيف امتصاص الهيم مع أيونات الحديد الثنائي (Fe²⁺ ) . يُعدّ كل من الإريثروكروورين والكلوروكروورين من البروتينات الغلوبينية العملاقة وثيقة الصلة، والتي تستخدمها بعض اللافقاريات. يتميز الكلوروكروورين بمجموعة هيم خاصة، مما يمنحه ألوانًا مختلفة.

توجد العديد من البروتينات المترافقة ذات الألوان المختلفة، مثل الهيموجلوبين، في الكائنات الحية وتعمل في نقل الأكسجين في التنفس الخلوي.

الغلوبينات

يُعتقد أن الغلوبين جزيء قديم جدًا، حتى أنه يعمل كساعة جزيئية. وقد استُخدم لتحديد تاريخ انفصال الفقاريات عن اللافقاريات منذ أكثر من مليار سنة. يتمتع الغلوبين بتوزيع بيولوجي واسع، فهو لا يوجد فقط في أكثر من 9 شعب حيوانية مختلفة، بل يوجد أيضًا في بعض الفطريات والبكتيريا، حتى أنه تم تحديده في عُقيدات تثبيت النيتروجين على جذور بعض البقوليات. وقد أشار عزل جين الغلوبين من خلايا جذور النباتات إلى أن جينات الغلوبين الموروثة من سلف مشترك بين النباتات والحيوانات قد تكون موجودة في جميع النباتات. [ 7 ]

الهيموجلوبين الفقاري

تستخدم الفقاريات الهيموجلوبين الرباعي، الذي تحمله خلايا الدم الحمراء، للتنفس. توجد أنواع متعددة من الهيموجلوبين في جسم الإنسان وحده. يُعدّ الهيموجلوبين A هو الهيموجلوبين "الطبيعي"، وهو النوع الأكثر شيوعًا بعد الولادة. أما الهيموجلوبين A2 فهو مكون ثانوي للهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء، حيث يشكل أقل من 3% من إجمالي الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء. يوجد الهيموجلوبين F عادةً في المرحلة الجنينية فقط. ورغم انخفاض مستوياته بشكل كبير بعد الولادة، إلا أنه من الممكن لبعض الأشخاص إنتاج مستويات معينة منه طوال حياتهم. [ 8 ]

أنواع الهيموجلوبين الحيوانية الأخرى

تستخدم الحيوانات مجموعة متنوعة من الغلوبينات للتنفس. ويمكن تصنيفها حسب التركيب كما يلي: [ 9 ] : الشكل 1

  • الهيموجلوبينات داخل الخلايا. توجد هذه الغلوبينات داخل الخلية، تمامًا مثل الهيموجلوبين في الفقاريات.
  • الهيموجلوبين متعدد الوحدات الفرعية. تشكل هذه الغلوبينات مركبات وتعمل خارج الخلية.
  • الهيموجلوبين متعدد المجالات ومتعدد الوحدات الفرعية. تشكل هذه الغلوبينات مركبات، وتعمل خارج الخلية، ولها مجالات غلوبين متعددة لكل سلسلة ببتيد.

ينتمي كل من الإريثروكروورين والكلوروكروورين إلى الهيموجلوبين متعدد الوحدات الفرعية، وتحديداً من النوع المكون من 12 وحدة فرعية.

الليغيموغلوبين

الليغيموغلوبين جزيء يشبه في تركيبه الميوغلوبين، ويُستخدم حاليًا في منتجات اللحوم الاصطناعية، مثل برغر إمبوسيبل ، لمحاكاة لون وطعم اللحم. [ 10 ] يشبه الليغيموغلوبين الهيموغلوبين في وظيفته، إذ يحتوي على كميات ضئيلة من الحديد، ولكنه يوجد بشكل أساسي في جذور النباتات. [ 11 ]

الهيموسيانين

الهيموسيانين صبغة تنفسية تستخدم النحاس كجزيء رابط للأكسجين، على عكس الحديد المستخدم في الهيموجلوبين. يوجد الهيموسيانين في كل من المفصليات والرخويات ، إلا أنه يُعتقد أن الجزيء تطور بشكل مستقل في كلتا الشعبتين. توجد عدة جزيئات أخرى في المفصليات والرخويات تشبه الهيموسيانين في تركيبها، لكنها تؤدي وظائف مختلفة تمامًا. على سبيل المثال، هناك إنزيمات التيروزيناز المحتوية على النحاس التي تلعب أدوارًا مهمة في الدفاع المناعي، والتئام الجروح، وجلد المفصليات. تُصنف الجزيئات المشابهة للهيموسيانين في تركيبها ضمن عائلة الهيموسيانين الفائقة. [ 12 ]

ملحوظات

  1. ↑ يُعرف أيضًا باسم "الهيموجلوبين"، بمعنى فضفاض
  2. ↑ بالمعنى الدقيق للكلمة، بالنسبة للشكل الرباعي

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 أوريش، كلاوس (1994)، "أصباغ الجهاز التنفسي" ، في أوريش، كلاوس (محرر)، الكيمياء الحيوية المقارنة للحيوانات ، برلين، هايدلبرغ: سبرينغر، ص 249-287 ، doi : 10.1007/978-3-662-06303-3_7 ، ISBN  978-3-662-06303-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 نوفمبر 2020
  2. 1 2 3 4 5 6 هيل، ريتشارد دبليو؛ وايز، جوردون أ؛ أندرسون، مارغريت (5 أكتوبر 2017). نقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في سوائل الجسم (مع مقدمة في فسيولوجيا الحموضة والقلوية) . سيناور أسوشيتس. ISBN 978-1605357379أُرشف من المصدر الأصلي في 1 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 10 نوفمبر 2020 .{{cite book}}تم |website=تجاهله ( مساعدة )
  3. 1 2 3 4 لامي، جان؛ تروشو، جيه-بي؛ جيل، ر؛ الاتحاد الدولي للعلوم البيولوجية؛ قسم علم وظائف الأعضاء المقارن والكيمياء الحيوية؛ المؤتمر الدولي لعلم وظائف الأعضاء المقارن والكيمياء الحيوية، المحررون (1985). أصباغ الجهاز التنفسي في الحيوانات: العلاقة، التركيب والوظيفة . برلين؛ نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 978-0-387-15629-3. OCLC 12558726 . 
  4. ↑ فوكس، هـ. مونرو (1949). "حول الكلوروكروورين والهيموجلوبين" . وقائع الجمعية الملكية في لندن. السلسلة ب، العلوم البيولوجية . 136 ( 884 ): 378-388 . Bibcode : 1949RSPSB.136..378F . doi : 10.1098/rspb.1949.0031 . ISSN 0080-4649 . JSTOR 82565. PMID 18143368. S2CID 6133526 .    
  5. 1 2 فوكس، هارولد مونرو؛ غاردينر، جون ستانلي (1932-09-01). "ألفة الكلوروكروورين للأكسجين" . وقائع الجمعية الملكية في لندن. السلسلة ب، التي تحتوي على أوراق ذات طابع بيولوجي . 111 (772): 356-363 . doi : 10.1098/rspb.1932.0060 .
  6. ↑ إيماي، كيوهيرو؛ يوشيكاوا، شينيا (1985). "خصائص ارتباط الأكسجين بكلوروكروورين بوتاميلا". المجلة الأوروبية للكيمياء الحيوية . 147 (3): 453-463 . doi : 10.1111/j.0014-2956.1985.00453.x . ISSN 1432-1033 . PMID 3979380 .  
  7. ↑ غلومسكي، تشيستر؛ تامبورلين، جوديث (1989). "الرحلة التطورية لكريات الدم الحمراء. 1. الهيموغلوبين: الصبغة التنفسية العالمية" (ملف PDF) . علم الأنسجة وعلم الأمراض النسيجية . 4 (4): 509-514 . PMID 2520483 . 
  8. ↑ "اعتلالات الهيموجلوبين" . sickle.bwh.harvard.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-11-2020 .
  9. ↑ ويبر ، ر. إي.، وفينوغرادوف، س. ن. (أبريل 2001). "هيموغلوبينات اللافقاريات: وظائفها وتكيفاتها الجزيئية". المراجعات الفيزيولوجية . 81 (2): 569-628 . doi : 10.1152/physrev.2001.81.2.569 . PMID 11274340. S2CID 10863037 .  
  10. ↑ لي، هيون جونغ؛ يونغ، هاي إن؛ كيم، مينسو؛ تشوي، يون سانغ؛ جو، تشورون (أكتوبر 2020). "وضع بدائل اللحوم ودورها المحتمل في سوق اللحوم مستقبلاً - مراجعة" . المجلة الآسيوية الأسترالية لعلوم الحيوان . 33 (10 ) : 1533-1543 . doi : 10.5713/ajas.20.0419 . ISSN 1011-2367 . PMC 7463075. PMID 32819080 .   
  11. ↑ سيهافر، أ.، وبارتلز، م. (2019). اللحوم 2.0: البيئة التنظيمية للحوم النباتية والمستنبتة. المجلة الأوروبية لقانون الأغذية والأعلاف (EFFL)، 14(4)، 323-331.
  12. ↑ بورميستر، ثورستن (1 فبراير 2001). "التطور الجزيئي لعائلة الهيموسيانين الفائقة في المفصليات" . علم الأحياء الجزيئي والتطور . 18 (2): 184-195 . doi : 10.1093/oxfordjournals.molbev.a003792 . ISSN 0737-4038 . PMID 11158377 .  

للمزيد من القراءة

  • علم الجينات – GO:0005344: نشاط ناقل الأكسجين