Chimia culorilor sângelui

Halloween-ul este aproape aici, ceea ce, pentru un număr mare de costume, va necesita o stropire generoasă de sânge fals pentru a completa aspectul. Probabil că aveți deja o idee destul de bună despre motivele care stau la baza colorației roșii a sângelui uman pe care o imită sângele fals. Cu toate acestea, roșul nu este singura culoare a sângelui disponibilă – există și varietăți albastre, verzi, violete și chiar incolore – iar acest lucru este rezultatul substanțelor chimice specifice care alcătuiesc sângele în diferite organisme.

Așa că, să începem cu ceea ce știm deja. Majoritatea oamenilor vor fi învățat că sângele uman, precum și cel al majorității celorlalte vertebrate, este roșu ca urmare a hemoglobinei, o proteină mare care se găsește în celulele roșii din sânge și care conține atomi de fier în structura sa. Hemoglobina este ceea ce se numește un pigment respirator și joacă un rol vital în organism, transportând oxigenul în jurul corpului până la celule și ajutând dioxidul de carbon să se întoarcă în plămâni, unde poate fi expirat. Proteina mare este formată din patru unități mai mici, care la rândul lor conțin mici secțiuni numite hem, fiecare dintre acestea conținând un atom de fier. Acesta se poate „lega” de oxigen, conferind globulelor roșii capacitatea lor de transport al oxigenului.

Atomii de fier sunt, de asemenea, responsabili de culoarea hemoglobinei. Hemele individuale sunt molecule conjugate – au o mulțime de legături duble și simple alternante între atomii de carbon din structura lor – și această conjugare le face să absoarbă lungimi de undă de lumină în porțiunea vizibilă a spectrului, ceea ce duce la un aspect colorat. Prezența atomului de fier modifică ușor această absorbție și, ca atare, hemoglobina este de culoare roșie atunci când este oxigenată și de un roșu ușor mai închis atunci când este dezoxigenată.

Este un mit frecvent crezut că sângele dezoxigenat este albastru – la urma urmei, dacă vă uitați prin piele la oricare dintre venele dumneavoastră, care transportă sângele dezoxigenat departe de celulele corpului dumneavoastră, acestea au o nuanță definită de albastru-gri. Totuși, acest aspect este, de fapt, cauzat de interacțiunea luminii atât cu sângele, cât și cu pielea și țesutul care acoperă venele. Există o privire detaliată asupra motivelor ceva mai complexe pentru care venele apar albastre, în ciuda faptului că sunt roșii, în această lucrare care examinează această chestiune.

Există totuși unele creaturi pentru care sângele albastru este norma. Crustaceele, păianjenii, calmarii, caracatițele și unele moluște, toate au sânge albastru ca urmare a faptului că au un pigment respirator diferit. În loc de hemoglobină, aceste creaturi folosesc o proteină numită hemocianină pentru a transporta oxigenul. Structura diferită a pigmentului, precum și încorporarea de atomi de cupru în locul celor de fier, face ca sângele să fie incolor atunci când este deoxigenat și albastru atunci când este oxigenat. De asemenea, se leagă de oxigen într-un mod diferit față de hemoglobină, cu doi atomi de cupru care se leagă de fiecare moleculă de oxigen.

Nu se oprește aici; sângele verde, de asemenea, este posibil, la unele specii de viermi și lipitori. Aceasta este una interesantă, în sensul că unitățile individuale ale clorocruorinei, proteina care duce la colorația verde a sângelui, sunt de fapt foarte asemănătoare ca aspect cu hemoglobina. De fapt, sunt aproape identice – singura diferență este un grup aldehidic în locul unui grup vinilic în structura chimică (deși numele ar putea sugera contrariul, clorocruorina nu conține niciun atom de clor).

În ciuda acestei diferențe minore, rezultatul este o schimbare de culoare vizibilă – sângele deoxigenat care conține clorocruorină are o culoare verde deschis, iar când este oxigenat este de un verde ușor mai închis. În mod ciudat, în soluții concentrate, acesta capătă o culoare roșu deschis. Un număr de organisme care au clorocruorină în sângele lor au și hemoglobină prezentă, rezultând o colorație roșie generală.

Clorocruorina nu este însă întotdeauna necesară pentru sângele verde, așa cum ilustrează șopârla skink cu sânge verde. Această șopârlă se găsește în Noua Guinee și, în ciuda faptului că sângele său conține hemoglobină ca și alte vertebrate, sângele său are o culoare verde distinctivă. Culoarea se datorează unei diferențe în modul în care reciclează hemoglobina. Oamenii reciclează hemoglobina în ficat, descompunând-o mai întâi în biliverdin și apoi în bilirubină. Șopârlele, însă, nu sunt capabile să mai descompună biliverdina, așa că aceasta se acumulează în sângele lor, dând o culoare verde suficient de intensă încât să domine culoarea roșie a hemoglobinei.

În cele din urmă, sângele violet este, de asemenea, posibil, deși la o gamă limitată de viermi marini (inclusiv la viermii de penis, numiți mai degrabă din nefericire viermi). Această culoare este cauzată de încă un alt pigment respirator diferit, de data aceasta unul numit hemoritrină. Hemoritrina conține unități individuale care, la rândul lor, conțin atomi de fier; atunci când este deoxigenat, sângele este incolor, dar atunci când este oxigenat este de un roz-violet strălucitor. La fel ca majoritatea celorlalți pigmenți respiratori, este mult mai puțin eficientă decât hemoglobina, în unele cazuri având doar un sfert din capacitatea de transport a oxigenului.

Ceea ce este poate cel mai interesant în legătură cu culorile variate ale sângelui este faptul că arată cum evoluția găsește soluții diferite la aceeași problemă – în acest caz, transportul oxigenului. Este amuzant să ne gândim că, dacă sângele nostru ar încorpora pigmenți de respirație care conțin cupru în loc de fier, am putea cu toții să ne punem o altă culoare de sânge fals de Halloween în loc de roșu!

Graficul din acest articol este licențiat sub licența Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Consultați instrucțiunile de utilizare a conținutului site-ului.

.