The Chemistry of The Colours of Blood

Halloween je téměř tady, což u velkého počtu kostýmů vyžaduje bohaté zalití falešnou krví, aby byl vzhled kompletní. Pravděpodobně již máte docela dobrou představu o důvodech červeného zbarvení lidské krve, které falešná krev napodobuje. Červená barva však není jedinou dostupnou barvou krve – existuje také modrá, zelená, fialová, a dokonce i bezbarvá varianta – a to je důsledek specifických chemických látek, které tvoří krev v různých organismech.

Začněme tedy tím, co už víme. Většina lidí se jistě dozvěděla, že lidská krev, stejně jako krev většiny ostatních obratlovců, je červená v důsledku hemoglobinu, velké bílkoviny, která se nachází v červených krvinkách a ve své struktuře obsahuje atomy železa. Hemoglobin je takzvané dýchací barvivo, které hraje v těle zásadní roli – přenáší kyslík po těle do buněk a pomáhá oxidu uhličitému vrátit se zpět do plic, kde může být vydechnut. Tento velký protein se skládá ze čtyř menších jednotek, které samy o sobě obsahují malé části zvané hemy, z nichž každá obsahuje atom železa. Ten se může „vázat“ na kyslík, čímž červeným krvinkám propůjčuje schopnost přenášet kyslík.

Atomy železa jsou také zodpovědné za barvu hemoglobinu. Jednotlivé hemoglobiny jsou konjugované molekuly – ve své struktuře mají mnoho střídajících se dvojných a jednoduchých vazeb mezi atomy uhlíku – a tato konjugace způsobuje, že absorbují světelné vlnové délky ve viditelné části spektra, což vede k barevnému vzhledu. Přítomnost atomu železa tuto absorpci mírně modifikuje, a proto má hemoglobin červenou barvu, když je okysličený, a o něco tmavší červenou, když je odkysličený.

Běžně se věří, že odkysličená krev je modrá – koneckonců, když se podíváte přes kůži na kteroukoli z vašich žil, které odvádějí odkysličenou krev od buněk vašeho těla, mají určitý modrošedý odstín. Tento vzhled je však ve skutečnosti způsoben interakcí světla jak s krví, tak s kůží a tkání pokrývající žíly. Podrobný pohled na poněkud složitější důvody, proč žíly vypadají modře, přestože jsou červené, najdete v tomto článku, který se touto otázkou zabývá.

Jsou však tvorové, pro které je modrá krev normou. Korýši, pavouci, chobotnice, chobotnice a někteří měkkýši mají modrou krev v důsledku toho, že mají jiný dýchací pigment. Namísto hemoglobinu používají tito živočichové k přenosu kyslíku bílkovinu zvanou hemocyanin. Odlišná struktura pigmentu, stejně jako začlenění atomů mědi místo železa, vede k tomu, že krev je bezbarvá, když je odkysličená, a modrá, když je okysličená. Váže se také na kyslík jiným způsobem než hemoglobin, kdy se na každou molekulu kyslíku vážou dva atomy mědi.

Tím to nekončí; zelená krev je také možná, a to u některých druhů červů a pijavic. Ta je zajímavá tím, že jednotlivé jednotky chlorokruorinu, bílkoviny vedoucí k zelenému zbarvení krve, jsou ve skutečnosti svým vzhledem velmi podobné hemoglobinu. Ve skutečnosti jsou téměř identické – jediným rozdílem je aldehydová skupina na místě vinylové skupiny v chemické struktuře (ačkoli by název mohl naznačovat opak, chlorokruorin neobsahuje žádné atomy chloru).

I přes tento drobný rozdíl je výsledkem nápadná změna barvy – odkysličená krev obsahující chlorokruorin má světle zelenou barvu, okysličená o něco tmavší zelenou. Kupodivu v koncentrovaných roztocích nabývá světle červené barvy. Řada organismů, které mají v krvi chlorokruorin, má také přítomný hemoglobin, což vede k celkovému červenému zbarvení.

Chlorokruorin však není pro zelenou krev vždy nezbytný, jak ukazuje zelenokrevná ještěrka skink. Tato ještěrka se vyskytuje na Nové Guineji, a přestože její krev obsahuje hemoglobin jako u ostatních obratlovců, má její krev výrazně zelenou barvu. Toto zbarvení je způsobeno odlišným způsobem recyklace hemoglobinu. Lidé recyklují hemoglobin v játrech tak, že ho nejprve rozloží na biliverdin a poté na bilirubin. Ještěrky však nejsou schopny biliverdin dále rozkládat, takže se jim hromadí v krvi a dává jí zelenou barvu natolik intenzivní, že přebíjí červenou barvu hemoglobinu.

Nakonec je možná i fialová krev, i když u omezeného počtu mořských červů (včetně poněkud nešťastně pojmenovaných penis worms). Toto zbarvení je způsobeno dalším odlišným respiračním pigmentem, tentokrát s názvem hemorytrin. Hemorythrin obsahuje jednotlivé jednotky, které samy o sobě obsahují atomy železa; když je krev odkysličená, je bezbarvá, ale když je okysličená, je jasně fialově růžová. Stejně jako většina ostatních dýchacích pigmentů je mnohem méně účinný než hemoglobin, v některých případech má jen asi čtvrtinovou schopnost přenášet kyslík.

Nejzajímavější na různých barvách krve je asi to, že ukazuje, jak evoluce přichází s různými řešeními stejného problému – v tomto případě přenosu kyslíku. Je legrační pomyslet na to, že kdyby naše krev obsahovala místo železa dýchací pigmenty obsahující měď, možná bychom si všichni na halloween místo červené falešné krve plácali jinou barvu!“

Grafika v tomto článku je licencována pod licencí Creative Commons Uveďte autora-Neužívejte dílo komerčně-Nezpracovávejte dílo 4.0 Mezinárodní licence. Viz pokyny pro používání obsahu webu.