Hémoglobine - Définition

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Introduction

Forme oxy et désoxy de l'hémoglobine

L'hémoglobine est une protéine dont la principale fonction est le transport du dioxygène dans l'organisme humain et chez les autres vertébrés (Les vertébrés forment un sous-embranchement du règne animal. Ce taxon, qui dans sa...). L'hémoglobine (L'hémoglobine est une protéine dont la principale fonction est le transport du...) se trouve essentiellement à l'intérieur des globules rouges du sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le...) ce qui leur confère leur couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...). L'hémoglobine est constituée de quatre globines et de quatre molécules d'hème. Le nom d'hémoglobine provient de deux mots : hème et globine. On la symbolise par « Hb ». Une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) d'hème est constituée d'un ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais,...) fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) complexé par une porphyrine (Les porphyrines sont des molécules à structures cycliques impliquées dans le...).

Fonction

Pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une...) d'hémoglobine ayant fixé du dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...), en fonction de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) partielle en dioxygène.

Chez les vertébrés terrestres, l'hémoglobine du sang fixe le dioxygène de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) des poumons. Grâce à la circulation sanguine (La circulation sanguine est un type de système circulatoire en circuit fermé qui assure...), l'hémoglobine oxygénée va être transportée vers l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) des autres organes, pour relâcher par la suite le dioxygène qui sera consommé par les cellules qui en ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...). L'hémoglobine permet au sang de contenir plus de dioxygène qu'il ne pourrait par simple dissolution.

Liaison à l'oxygène

Hème

Dans la forme tétramérique de l'hémoglobine normale, la liaison avec l'oxygène, ou formation d'oxyhémoglobine, est un procédé coopératif, ou allostérique, où l'affinité de liaison de l'hémoglobine pour l'oxygène est affectée par la saturation en oxygène de la molécule. Cela a pour conséquence que la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...) d'affinité de l'oxygène pour l'hémoglobine a la forme d'une sigmoïde (courbe en forme de S), contrairement à un procédé non coopératif (mickaélien) où elle a une forme hyperbolique.

L'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène décroît en présence de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...), à pH faible et lorsque la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) augmente. Ces propriétés chimiques sont essentielles au vivant puisqu'elles permettent une meilleure libération du dioxygène dans les tissus actifs (ex: le muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types...) en exercice, par la production de métabolites développe un pH acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...), sa température augmente affirmant la dissociation du dioxygène de l'hème). Le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) réagit avec l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) pour former du bicarbonate via la réaction:

CO2 + H2O ↔ HCO3- + H+

Par cette réaction on voit que le sang possédant un haut taux de dioxyde de carbone a aussi un pH plus faible. L'hémoglobine peut se lier aux protons et au dioxyde de carbone ce qui induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) un changement de conformation (En chimie, la conformation d'une molécule est l'arrangement spatial des atomes qui la composent....) dans la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) qui facilite la libération de l'oxygène. Le proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire...) peut se lier à différents endroits le long de la protéine, alors que le dioxyde de carbone se lie sur le groupe alpha-amino en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) un carbamate. Ce contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) porte le nom d'effet Bohr. De la même manière, lorsque le niveau de dioxyde de carbone dans le sang diminue (par exemple près des poumons), le dioxyde de carbone est relâché, augmentant l'affinité de la protéine pour l'oxygène. Ce contrôle de l'affinité de l'oxygène pour sa liaison avec l'hémoglobine et le relâchement du dioxyde de carbone est connu sous le nom d'effet Haldane.

La liaison de l'oxygène est aussi affectée par des molécules telles que le 2,3-diphosphoglycérate, qui diminue l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène. Chez les personnes acclimatées aux hautes altitudes, la concentration de 2,3-diphosphoglycérate dans le sang est plus importante, ce qui permet à l'hémoglobine de délivrer des quantités d'oxygène plus importantes aux tissus dans des atmosphères pauvres en oxygène.

Poisons de l'hémoglobine

En revanche, avec le monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule...) CO, l'hémoglobine forme un composé stable, la carboxyhémoglobine ; en outre, l'affinité de l'hémoglobine pour le monoxyde de carbone est supérieure à celle de l'oxygène, ce qui signifie que le CO concurrence efficacement l'oxygène lors de l'oxydation pulmonaire (Les pulmonaires sont des plantes de la famille des Boraginacées appartenant au genre...). Le CO constitue donc un antagoniste de O2, pouvant ainsi provoquer une hypoxie tissulaire : son inhalation à forte doses entraîne des malaises, céphalées (maux de tête), puis asthénie (faiblesse intense) et enfin la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si...) par asphyxie (L'asphyxie est un terme médical signifiant l'arrêt plus ou moins long de la circulation...). On traite les empoisonnements au CO sévères par immersion prolongée en caisson hyperbare réduisant ainsi la demie-vie de la carboxyhémoglobine.

Par ailleurs, des agents oxydants tels que les nitrates contenus dans l'eau ou les légumes peuvent oxyder le fer ferreux(Fe2+) de l'hème en fer ferrique (Fe3+), le rendant ainsi incapable de fixer l'oxygène. L'hémoglobine est alors appelée méthémoglobine. Le traitement consiste en l'administration de bleu de méthylène (Le bleu de méthylène (ou chlorure de méthylthioninium) est un composé organique...).

Finalement, l'ion cyanure (Les cyanures sont les composés de l'anion CN-, formé d'un atome de carbone lié par...) CN- est également un inhibiteur de l'oxydation hémoglobinéique, de même que le sulfure (En chimie, un sulfure est un composé chimique ou la combinaison de soufre avec un degré...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) H2S.

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