Основной функцией гемоглобина есть способность его давать непрочные, распадающиеся соединения с некоторыми газами, особенно с кислородом. Соединение гемоглобина с кислородоми это оксигемоглобин. Одна молекула гемоглобина присоединяет 4 молекулы кислорода, т. е. столько молекул, сколько в гемоглобине имеется частиц гема или атомов железа. Железо гемоглобина остается при этом в двухвалентном состоянии.
Химическая структура гема одинакова, независимо от того, из гемоглобина человека или животного он получен. Между тем свойства гемоглобинов, изолированных из крови различных животных, не совсем одинаковы. У различных животных они отличаются по форме кристаллов, по положению полос в спектре поглощения, и особенно по прочности связывания кислорода. Гемоглобин взрослого животного отличается от плода. И у людей прочность связи гемоглобина плода с кислородом больше, чем у взрослого человека. Все эти различия функций гемоглобина обусловлены различиями белковой части, т. е. глобина.
Реакция гемоглобина и кислорода является реакцией обратимой. Так как концентрация кислорода в растворе прямо пропорциональна парциальному давлению кислорода, то основным определяющим фактором функции насыщения гемоглобина кислородом, есть парциальное давление кислорода. Кроме того, на эту функцию гемоглобина влияет еще температура, реакция среды.
При превращении гемоглобина в оксигемоглобин меняются и его оптические свойства. Соответственно и окраска крови при насыщении кислородом становится алой, а при отдаче кислорода — более темной с лиловатым оттенком.
Помимо функции гемоглобина переносить кислород, он есть буфером, поддерживающим постоянство реакции крови. Оксигемоглобин обладает более резкими кислотными свойствами, чем простой гемоглобин.
Карбоксигемоглобин
Очень похожим на гемоглобиновое соединение с кислородом является соединение его с окисью углерода — карбоксигемоглобин. По оптическим свойствам карбоксигемоглобин очень мало отличается от оксигемоглобина. Реакция эта также обратимая, насыщение гемоглобина окисью углерода прямо зависит от парциального давления последней. Разница — карбоксигемоглобин представляет соединение значительно прочнее, чем оксигемоглобин. Диссоциация карбоксигемоглобина идет в 300 раз медленнее оксигемоглобина. Поэтому при вдыхании воздуха с 0,07% угарного газа, половина функции гемоглобина перейдет в оксигемоглобин, а другая половина — в карбоксигемоглобин. При еще большем содержании угарного газа практически весь белок связывается с окисью углерода, кровь не может осуществлять главную функцию гемоглобина — перенос кислорода, что влечет кислородное голодание тканей. Этим объясняется вредное действие окиси углерода.
Восстановленный гемоглобин, как и оксигемоглобин и карбоксигемоглобин, содержит гем с двухвалентным (закисным) железом.
Метгемоглобин
Воздействуя некоторыми веществами (красная кровяная соль, соли азотистой кислоты), можно перевести железо гема в окисную, т. е. трехвалентную, форму. Это производное носит название метгемоглобина. Метгемоглобин окрашивает кровь в шоколадный цвет.
Метгемоглобин не может связывать обратимо кислород, не может переносить кислород. Введение в кровь значительных количеств метгемоглобинообразователей вызывает поэтому быструю гибель организма. Если, однако, при частичном переходе гемоглобина в метгемоглобин организм не погибает в первые же часы, то постепенно метгемоглобин восстанавливается. При этом восстановление метгемоглобина происходит при участии ферментов — дегидраз за счет одновременного окисления молочной кислоты и глюкозы.
Одним из свойств метгемоглобина является его способность связывать синильную кислоту, давать цианметгемоглобин. Благодаря этому животное, у которого часть гемоглобина крови переведена в метгемоглобин, оказывается более устойчивым к отравлению синильной кислотой, чем нормальное животное.
Определение гемоглобина
Количество белка определяют или по количеству связываемого им кислорода, или по количеству содержащегося в нем железа, или по интенсивности окраски, обусловленной либо самим гемоглобином, либо гематином (колориметрические способы).
Для определения количества гемоглобина по первому способу его превращают, встряхивая кровь в присутствии воздуха, в оксигемоглобин. Затем прибавлением красной кровяной соли переводят оксигемоглобин в метгемоглобин, причем весь рыхло связанный с белком кислород освобождается. Определение количества освободившегося кислорода производят в аппарате ван Слайка или Баркрофта. Одному грамму гемоглобина соответствует 1,34 мл кислорода при 0° и 760 мм давления.
Простейшим колориметрическим методом определения гемоглобина является способ Сали. При помощи микропипетки берут 20 мм3 крови, которую в маленькой градуированной пробирке разводят децинормальной НСl до деления 10. Гемоглобин разлагается на глобин и гем, а последний в присутствии кислорода превращается в гематин, окрашивающий раствор в светлокоричневый цвет. Окраску раствора сравнивают со стандартным раствором, находящимся в запаянных пробирках такого же диаметра. Смесь разводят дистиллированной водой, пока интенсивность окраски пробы и стандарта не будет одинаковой. Чем больше содержание гемоглобина, тем до большего объема надо развести пробу. На пробирке имеются деления, показывающие по объему жидкости гемоглобиновое содержание в процентах относительно нормы. 100% гемоглобина по методу Сали соответствуют количеству 17,3 г в 100 мл крови. У большинства здоровых содержание меньше: 80—90% при определении по способу Сали, что соответствует 14—16 г на 100 мл крови.