DISANJE — ima li što prirodnije od toga? Malotko razmišlja o tome. Međutim disanje nas ne bi moglo održati na životu da nema hemoglobina, složene molekule koja je pravo remek-djelo našeg Stvoritelja. Hemoglobin koji se nalazi u svakoj od 30 bilijuna crvenih krvnih stanica, koliko ih sadrži ljudsko tijelo, prenosi kisik iz pluća u sva tkiva. Bez hemoglobina umrli bismo gotovo istog trenutka.

 Kako molekule hemoglobina uspijevaju u pravi trenutak vezati na sebe sićušne molekule kisika, potom ih do pravog trenutka čuvati na sigurnom, a zatim ih u pravi trenutak osloboditi? Sve se to događa zahvaljujući nekim zadivljujućim molekularnim procesima.

Zamislimo da je svaka molekula hemoglobina u stanici sićušni taksi s četvera vrata, u kojem ima mjesta za točno četiri “putnika”. Taj molekularni “taksi” ne treba imati vozača jer putuje u crvenoj krvnoj stanici, koju bismo mogli usporediti s putujućim spremnikom punim molekula hemoglobina.

Molekula hemoglobina započinje svoje putovanje kad crvene krvne stanice stignu do alveola u plućima, koja bismo mogli usporediti s aerodromom. Kad udahnemo, ogromno mnoštvo upravo pristiglih sićušnih molekula kisika počinje tražiti prijevoz. Te molekule brzo prodiru u crvene krvne stanice, odnosno “spremnike”. U tom su trenutku u svakoj stanici zatvorena vrata molekula hemoglobina, odnosno “taksija”. Međutim ubrzo se jedna uporna molekula kisika iz živahnog mnoštva ugura u “taksi” i zauzme svoje mjesto.

Tada se počinje događati nešto jako zanimljivo. Molekula hemoglobina u crvenoj krvnoj stanici počinje mijenjati oblik. Kad prvi putnik uđe u “taksi”, sva četvera “vrata” automatski se otvaraju, pa se preostali putnici lakše ukrcavaju u njega. Taj proces, koji se naziva kooperativnost, nevjerojatno je djelotvoran — dok samo jednom udahnemo, već se popunilo 95 posto “sjedala” u svim “taksijima” u crvenoj krvnoj stanici. Više od 250 000 000 molekula hemoglobina, koliko ih ima samo u jednoj crvenoj krvnoj stanici, može prenijeti otprilike milijardu molekula kisika. Ubrzo crvena krvna stanica sa svim tim “taksijima” odlazi kako bi dostavila dragocjenu zalihu kisika raznim tkivima u tijelu. No možda se pitate što zadržava atome kisika da ne izađu prerano iz stanice?

Pa u svakoj se molekuli hemoglobina molekule kisika vežu za atome željeza. Vjerojatno ste vidjeli što se događa kad dođe do međudjelovanja kisika i željeza u prisutnosti vode. Tada obično nastaje željezni oksid, odnosno hrđa. Kad željezo hrđa, kisik ostaje trajno zarobljen u kristalu. Kako onda molekula hemoglobina uspijeva vezati i otpuštati željezo i kisik u vodenom mediju unutar crvene krvne stanice, a da pritom ne nastane hrđa?

Da bismo dobili odgovor na to pitanje, pogledajmo malo pažljivije molekulu hemoglobina. Ona se sastoji od otprilike 10 000 atoma vodika, ugljika, dušika, sumpora i kisika. Ti atomi pažljivo su raspoređeni oko samo četiri atoma željeza. Zašto svi ti atomi okružuju četiri atoma željeza?

Budući da ta četiri atoma željeza imaju električni naboj, mora se pažljivo kontrolirati njihovo djelovanje. Ako se električki nabijeni atomi, koji se zovu ioni, oslobode, mogu napraviti veliku štetu u stanicama. Stoga je svaki od ta četiri iona željeza učvršćen u središtu čvrstog zaštitnog okvira u obliku prstena. * Ta su četiri okvira uklopljena u molekulu hemoglobina tako precizno da molekule kisika mogu doći do iona željeza, dok molekule vode ne mogu doći do njih. A bez vode ne mogu nastati kristali hrđe.

Željezo u molekuli hemoglobina ne može samo po sebi vezati i otpuštati kisik. No bez četiri električki nabijena atoma željeza ostatak molekule hemoglobina ne bi mogao funkcionirati. Kisik se može prenositi krvotokom samo kad se ti ioni željeza savršeno uklope u molekulu hemoglobina.

Kad crvena krvna stanica napusti arterije i uđe u sićušne kapilare duboko u tkivu, mijenjaju se uvjeti u kojima se nalazi. Ondje je  toplije nego u plućima, ima manje kisika, a kiselost je veća zbog ugljičnog dioksida koji okružuje stanicu. Sve su to signali “taksijima”, odnosno molekulama hemoglobina u stanici, da je vrijeme da iskrcaju svoje dragocjene “putnike”, odnosno kisik.

Kad molekule kisika izađu iz molekule hemoglobina, ona ponovno mijenja svoj oblik. Ta je promjena dovoljna da se “zatvore vrata” i da kisik ostane vani, gdje je najpotrebniji. Osim toga zatvorena vrata sprečavaju da hemoglobin ponovno prenese u pluća zalutale molekule kisika. Umjesto toga, hemoglobin na povratku uzima ugljični dioksid.

Crvene krvne stanice koje su otpustile kisik ubrzo ponovno dolaze u pluća, gdje molekule hemoglobina otpuštaju ugljični dioksid i ponovno uzimaju kisik neophodan za život. Taj se proces ponavlja mnogo tisuća puta za životnog vijeka crvene krvne stanice, koji iznosi otprilike 120 dana.

Hemoglobin je očito posebna molekula. Kao što stoji u uvodu ovog članka, on je “ogromna i izuzetno složena molekula”. Sigurno osjećamo strahopoštovanje prema našem Stvoritelju i zahvalni smo mu za to veličanstveno djelo stvaranja koje je neophodno za život.