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相關課程
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- 我已經對紅血細胞中的血基質的重要性講了很多
- 所以我將用一整集影片來專門講解血基質
- 首先因爲它很重要
- 而且它解釋很多有關血基質-
- 或血紅細胞的內容 根據你想要研究的程度而定
- 或所想“知道”的程度 我必須在引文中用“知道”
- 它們並不是有感知的生物
- 但它們怎麽知道什麽時候吸收氧氣和釋放氧氣？
- 這就是一張血基質的圖片
- 它由四個胺基酸鏈組成 這是其中一個
- 這是另外兩個 我們對其細節不予以深究
- 但這些看起來像卷曲的緞帶
- 你可以把它想象成一簇分子 一簇胺基酸分子
- 彎曲纏繞成這樣的形狀
- 在某種程度上 這樣就是它大體的形狀
- 在每一個這種鏈中 每一組中
- 你能發現一個綠色的血基質
- 這就是爲什麽hemoglobin中有hem這個詞綴
- 四個血基質以外 剩下的基本上就是蛋白質
- 其實就是肽鏈
- 四個肽鏈
- 血基質 很有趣
- 它實際上是紫質結構
- 如果你看過葉綠素的那一集
- 你會記得紫質結構 葉綠素的中央
- 是一個鎂離子
- 血基質的中央 是一個鐵離子
- 氧氣就在這地方被吸附住了
- 血基質對氧氣有四個主要吸附點
- 這兒有一處 或許靠後一點有一處
- 這裡和這裡也有
- 爲什麽血基質- 氧氣在這裡很容易被吸收
- 血基質有許多特性
- 使它善於吸附氧氣
- 也善於在需要釋放氧氣的時候將其釋放
- 這表現爲一種叫做協同鍵和的性質
- 原則上 一旦一個氧分子被吸附
- 假設一個氧分子與之結合在此處
- 它改變形狀 使得其它吸附點
- 更容易吸附氧氣 就是使它-
- 某一個結合會使其他的結合更加容易
- 現在你說 好吧
- 這樣使血基質成爲一個好的氧氣接收器
- 當它在肺毛細血管中穿行
- 氧氣從肺泡中擴散
- 這種機制使它容易獲得氧氣
- 但它怎麽知道什麽時候釋放氧氣？
- 這是一個有趣的問題
- 沒有眼睛或者GPS能告訴它
- 這家夥正在奔跑 他的毛細血管中
- 正在産生許多二氧化碳
- 他四頭肌周圍的毛細血管需要大量氧氣
- 我需要將氧氣送過去 但並不知道要送到四頭肌那裏
- 血基質怎麽知道要在那地方釋放氧氣？
- 這是我們所說的變構抑制的副產物
- 這是一個漂亮的詞
- 但概念實際上非常簡單
- 談到“變構” 通常要伴隨著酶
- 我們討論的是一部分物質與另一部分結合的內容
- Allo意爲“其他的”
- 所以你正被綁在蛋白質或酶的其他部分
- 酶也是蛋白質
- 它影響蛋白質或酶正常工作的能力
- 血基質就被二氧化碳和氫離子
- 變構抑制著
- 二氧化碳可與血基質的其它部分形成化學鍵
- 我不知道具體位置 氫離子也是這樣
- 記住 酸性只是高濃度的氫離子
- 酸性環境中 質子可形成化學鍵
- 也許我要用粉紅色來表示氫離子
- 氫離子 也就是沒有電子的氫原子
- 氫離子可以同蛋白質的某些部分形成化學鍵
- 這使得它們難以維持對氧氣的吸附
- 所以在二氧化碳多或酸性環境中
- 血基質將釋放氧氣
- 事實正是這樣的
- 這正是釋放氧氣的好時候
- 讓我們回到奔跑的例子
- 他的四頭肌的細胞中有很多活動
- 它們向毛細血管中釋放大量二氧化碳
- 這時候 它們從動脈流向靜脈
- 它們需要大量氧氣 這正是血基質
- 釋放氧氣的好時候
- 所以二氧化碳對血基質的變構抑制
- 非常好
- 二氧化碳與它的某些部分成鍵
- 它開始釋放氧氣 而這地方
- 正是身體需要氧氣的地方 現在你說 等一下
- 酸性環境又怎麽樣呢？它又是怎樣影響這個機制的？
- 大部分二氧化碳是處於離子態的
- 它實際上處於離子態
- 二氧化碳進入血漿
- 它實際上被變成了碳酸
- 我在這寫一個小公式
- 二氧化碳和水
- 我的意思是 我們血液的主要部分 血漿 是水
- 二氧化碳和水混合
- 而紅血細胞中又有酶存在
- 叫做碳酸酐酶
- 一個反應將會發生 你將得到碳酸
- 我們得到H2CO3
- 這樣就守恒了 三個氧原子 兩個氫原子 一個碳原子
- 叫它碳酸是因爲它很輕易的釋放氫離子
- 酸很容易就分解爲
- 共轭堿和氫離子
- 所以碳酸很容易就分解 它是酸
- 盡管我要在這兒寫一種化學平衡
- 如果你對這些概念感到困惑 或者你想要知道
- 更多細節 觀看一些有關酸分解
- 和平衡狀態反應及其它有關這部分的影片
- 但基本上它會釋放這些氫原子中的一個
- 但釋放的僅僅是氫離子 沒有電子
- 所以留下的只是帶單位正電的氫離子
- 釋放一個氫原子 留下一個氫原子
- 這實際上是碳酸氫根離子
- 但是它僅釋放氫離子
- 保留電子 所以有一個負號
- 所以所有電荷相加呈電中性 那裏是電中性
- 如果我在一條毛細血管中- 讓我看一下能否畫出來
- 假設在我的腿的一條毛細血管中 我使用一種中性顏色
- 這是我的腿的一條毛細血管
- 我剛剛把毛細血管的一部分放大了
- 毛細血管總是分叉
- 在這兒 就在這兒我們有一簇肌肉細胞
- 它們正在産生大量的二氧化碳 它們需要氧氣
- 將會發生什麽呢？
- 我的紅血細胞流過
- 紅血細胞實際上非常有趣
- 它的直徑比最小的毛細血管的直徑要大25%
- 所以基本上它們通過小毛細血管時它們是被擠過去的
- 許多人相信這樣幫助血紅細胞釋放它們物質
- 或許在它們內部有一些氧氣
- 一個血紅細胞正來到這裡
- 它就在這兒被擠過這條毛細血管
- 這個血紅細胞有一群血基質- 當我說“一群”的時候
- 現在你或許應知道
- 每個血紅細胞有兩億七千萬個血基質
- 如果你將整個身體的血基質加起來
- 這個數字是巨大的因爲我們有二百到三百億血紅細胞
- 這二百億到三百億的血紅細胞每一個都含有
- 兩億七千萬血基質 所以我們有很多血基質
- 總之 這有點兒- 實際上
- 紅血細胞大約占我們身體所有細胞的25%
- 我們大約有一千億或稍多一點的細胞 允許誤差
- 我從來沒有坐下數過它們
- 但是不管怎樣 我們的每一個血紅細胞有兩億七千萬血基質
- 這解釋了血紅細胞爲什麽
- 必須丟棄它們的核來爲那些血基質騰出空間
- 血基質輸運氧氣
- 這兒我們來處理- 這是一條動脈 對吧？
- 它從心髒發出
- 血紅細胞正流向那個方向
- 然後它就釋放它所輸運的氧氣
- 然後這條動脈就變成了一條靜脈
- 現在將會發生的是 你有了二氧化碳
- 在這肌肉細胞中你有高濃度的二氧化碳
- 最終 通過擴散梯度 到達-
- 讓我使用同一種顏色 像這樣到達血漿中
- 一些二氧化碳可以穿過細胞膜
- 真正進入到紅血細胞中
- 在血紅細胞中 你有這碳酸酐酶
- 碳酸酐酶使得二氧化碳分解爲-
- 或基本上變成碳酸
- 碳酸又可以釋放氫離子 這些氫離子 剛剛學過
- 能夠通過變構抑制讓血基質吸收氧氣
- 這些氫離子開始與不同的部分成鍵
- 甚至那些沒有發生反應的二氧化碳-
- 也能變構抑制血基質
- 所以它也同不同的部分成鍵
- 這些化學反應使血基質的形狀發生足夠的變化
- 它不能有效地維持住它的氧氣 它開始釋放氧氣
- 正如我們之前說的 我們有協同鍵和作用
- 你有越多的氧氣 就越容易吸收更多的-
- 相反的事情也會發生 當你開始釋放氧氣
- 吸收其它氧氣變得困難
- 然後所有的氧氣被釋放
- 這在我看來 是一個非常卓越的機制
- 因爲氧氣在需要被釋放的地方得到釋放
- 它不僅僅說 我離開一條動脈 我現在在一條靜脈
- 或許我已流過這兒的一些毛細血管
- 我將流回一條靜脈 讓我釋放氧氣-
- 因爲不管願不願意 它都將在整個身體釋放氧氣
- 這一係統 通過二氧化碳的變構抑制
- 和酸性環境
- 在最需要氧氣的地方
- 在二氧化碳最多的地方
- 在呼吸最旺盛的地方 釋放氧氣
- 所以這是非常令人著迷的機制
- 爲了更好的理解這一機制
- 我這兒有一個小圖表
- 它顯示了血基質對氧氣的吸收和它怎樣可以飽和
- 在你的生物課上你或許能看到這樣的圖表
- 所以理解這一圖表非常有益
- 在這兒 在X軸或水平軸上
- 我們有氧氣的分壓
- 如果你觀看過講授分壓的化學課
- 你會知道分壓意味著
- 你多麽頻繁地被氧氣撞到
- 壓力由撞到你的氣體或分子産生
- 它並不一定是氣體 只要是撞到你的分子就可以
- 氧氣的分壓就是
- 撞到你的氧分子産生的量
- 設想你向右走
- 你周圍有越來越多的氧氣
- 你愈加頻繁地被氧氣撞擊到
- 這本質上就是說
- 沿水平軸的右向 有多少氧氣在你周圍？
- 然後垂直軸告訴你
- 你的血基質分子飽和的程度
- 100%意味著所有的血基質分子
- 都拴住了氧氣
- 零意味著沒有血基質拴住氧氣
- 在一個氧氣很少的環境中-
- 這實際上顯示了協同鍵和的作用 讓我們說
- 我們正在考慮一個氧氣很少的環境
- 一旦很少的氧氣被拴住 血基質將更加容易
- 拴住更多氧氣
- 只要一點點 這也是爲什麽斜率在增長
- 我不想在這裡引入代數和微積分
- 但正如你所看到的 我開始斜率有點平 然後增加
- 當我們拴住一些氧氣
- 這使得血基質更加容易拴住更多的氧氣
- 在某些點 氧氣直接撞進血基質分子
- 很困難
- 但是你可以看到大約在這兒它有點兒加速了
- 現在 如果我們有一個含大量二氧化碳的酸性環境
- 血基質被變構抑制著
- 它就不像這樣好了 所以在酸性環境中
- 對於各種層級的氧氣分壓或任何數量的氧氣
- 我們都將有較少的拴住氧氣的血基質
- 讓我用另外一種顏色來表示
- 曲線看起來將會像這樣
- 飽和曲線看起來將會像這樣
- 這是一酸性環境
- 也許這兒有一些二氧化碳
- 血基質正被變構抑制著
- 它很有可能在這一點上釋放氧氣 我不知道
- 我不知道你們是否對此感到興奮 但是我認爲它非常卓絕
- 因爲這些東西是在需要氧氣的地方釋放氧氣的
- 最簡單的方法 不需要GPS
- 不需要機器人說
- 現在在四頭肌內 這家夥正在奔跑 讓我來釋放氧氣
- 它只是自然地這樣做 因爲這是一個酸性的環境
- 有更多的二氧化碳 血基質被抑制
- 然後氧氣被釋放 準備被呼吸作用所利用