Гем может подвергаться не только оксигенации, но и истинному окислению. При этом железо переходит из двухвалентного состояния в трехвалентное. Окисленный гем называется гематином (мет-гемом), а вся полипептидная молекула в целом – метгемоглобином. В крови человека метгемоглобин содержится в незначительных количествах, но при некоторых заболеваниях и отравлениях определенными ядами его содержание возрастает. Опасность таких состояний заключается в том, что окисленный гемоглобин не способен переносить кислород к тканям.
Видовые свойства гемоглобинов крови различных животных (различные формы кристаллов, сродство гемоглобина к кислороду и др.) определяются особенностями глобина, так как гемы всех исследованных гемоглобинов оказались идентичными.
Гемоглобин миноги
Функционирование гемоглобина в эритроцитах миноги предлагает уникальное среди позвоночных решение газового транспорта. Гемоглобин миноги в неповрежденных эритроцитах находится в олигомерном\мономерном равновесии и обладает сходным с остальными активными рыбами кислородным сродством. Проницаемость мембраны эритроцитов миноги для кислотных и основных эквивалентов очень низка и таким образом бикарбонат плазмы не может в достаточной степени дегидрироваться до CO2 пока кровь находится в жабрах. Это потенциальное ограничение на выведение CO2 преодолевается высоким внутриэритроцитарным pH и изменениями pH внутри эритроцита связанными с оксигенацией из-за относительной непроницаемости мембраны эритроцитов для кислотных эквивалентов внутриэритроцитарный гемоглобин не принимает участие в кислотно-основном забуферивании внеклеточного компартмента. Вследствие этого внеклеточные кислотные заряды вызывают заметные изменения pH плазмы.
Функции гемоглобина миног в основном изучались в разбавленных растворах. На основании этих исследований ясно, что гемоглобин миноги в растворах показывает как кооперативность, так и эффекты Бора и Хэлдена. Кроме того, сродство гемоглобина к кислороду у миноги зависти от концентрации гемоглобина в растворе. Это открытие, а так же наблюдение, что молекулярная масса деоксигенированного гемоглобина больше, чем оксигенированного показывают, что в миногах кооперативность связывания кислорода и влияние протонов на сродство гемоглобина к кислороду вызваны обратимыми реакциями ассоциации\диссоциации олигомеров\мономеров. Это явление противоположно ситуации с гемоглобином у всех других позвоночных, у которых эти эффекты являются результатом конформационных изменений тетрамерной молекулы.
Поведение гемоглобина миноги в растворе может быть объяснено следующей моделью: димерная\олигомерная форма молекулы имеет низкое сродство к кислороду вследствие ограничений, следующих из взаимодействий между субъединицами. В димере связывание кислорода ослабляет эти взаимодействия, молекула диссоциирует на субъединицы, вследствие чего сродство к кислороду каждой субъединицы возрастает. Вероятно, что дистальный гистидин (Е7) вовлечен в аллостерический переход: в мономерной форме он находится во внутренней позиции внутри гемового кармана (где он может образовывать водородную связь с кислородом), а в димерной форме гистидин (Е7) находится в наружном положении (где он формирует водородную связь с аспартатом и глутаматом соседней молекулы). Эффект Бора в таком случае объясняется различием между значениями pK гистидина во внутреннем положении (5,5-6,0) и во внешнем (ок. 8,0).
