ヘモグロビンが酸素の受け渡しという重要な役割を果たしているのです。

鉄とヘモグロビンの関係と働き

全身に酸素を運搬する赤血球にはヘモグロビンという赤色色素が含まれています。このヘモグロビンが酸素の受け渡しという重要な役割を果たしているのです。また、ヘモグロビンは、鉄を含むヘムという赤い色素と、グロビンというタンパク質からできている複合タンパク質です。ヘムは鉄と結合している事により、酸素と結合し運搬する事ができるのです。 ヘムが鉄と結合しているという事が人間にとってはとても重要な事で、イカやカニなど一部の生物では銅を取り込んでいます。銅を主成分とすると血液は青色になります。この青い血液の酸素運搬能力は、ヘムを含む赤い血液と比べてわずか10分の1しかなく、効率よく酸素を取り入れることができません。私たち人間は、鉄を含むヘムという物質のおかげで空気中から酸素を効率よく体内に取り込むことが可能になり、脳を十分に働かせ、体を自在に動かせるようになったのです。このヘムを含むタンパク質グロビンが4個集まってできたのが、血液中のヘモグロビンです。ヘモグロビンのほかにもヘムを含む物質は体中のいたるところに存在しており、筋肉中にあるミオグロビンもその1つです。ミオグロビンにはヘモグロビンから受け取った酸素を一時蓄えておく機能を持っています。 また、各臓器の組織にはさまざまなヘムタンパクが存在し、これもヘモグロビンから受け取った酸素を細胞に受け渡す役割をしています。つまり鉄を含む赤色色素のヘムは、酸素の運搬、酸素の貯蔵、細胞内での酸素の受け渡しといった生命の源である酸素をコントロールする大切な役割を担っているのです。 ヘムは酸素だけでなく、二酸化炭素とも結合する事ができます。ヘムは酸素と結合して赤色を呈し、二酸化炭素と結合すると赤黒い色を呈するという性質をもっています。そのため酸素をたくさん含んでいる動脈血が鮮やかな赤い色をしているのに対し、二酸化炭素を含んでいる静脈血は赤黒くなるのです。

鉄を含むヘモグロビンによる体内での働き

鉄を含むヘモグロビンと貧血の関係

鉄が不足すると、貧血がおこる。ヘモグロビンには鉄が含まれているということはみなさんご存知かと思います。しかし、なぜ鉄が不足し、ヘモグロビンの量が低下すると貧血をひきおこすのでしょうか。ここでは、そのメカニズムについて説明いたします。まず、メカニズムを知る前に、鉄やヘモグロビンの働きについて説明いたします。最後には、鉄を多く含む食材や摂取する際の注意点について説明していますので、ぜひご参考にしてください。

鉄における体内での働き

鉄は必須微量ミネラルのひとつ。体内には1kgあたり約70mgの割合で鉄が含まれている。また、鉄は筋肉中にミオグロビンの形で、また肝臓や脾臓にフェリチンの形で蓄えられる。それ以外の約50%は血液中の赤血球成分ヘモグロビンに含まれている。赤血球の寿命は120日程度なので、減っていくヘモグロビンの濃度を保つために毎日一定量の補給が必要となる。 また、汗や尿によって1日1mg程度が排泄されるほか、女性においては月経によって1日0.5~1mg程度を消費するため一層不足(貧血)に陥りやすい傾向にある。

鉄は赤血球の形成に関与し赤血球が形を行う

1段階目は「分解過程」と言われ、赤血球の元造血幹細胞が分裂します。その分裂には葉酸ビタミンB12が重要となります。
2段階目は「成熟過程」と言われ、赤血球が赤血球として機能する最終形成がなされます。その最終形成には、ビタミンB6が必要となります。

鉄は赤血球内のヘモグロビンとなり、酸素を全身に運ぶ

ヘモグロビンは、肺で酸素をキャッチし循環機能により全身に運ばれ、各組織に酸素を送り届ける役割をしています。

鉄はミオグロビンとして、酸素を必要な時まで筋肉に貯蔵

 筋肉にあるミオグロビンが、循環機能により運ばれてきたヘモグロビンから酸素を受け取り筋肉内で酸素を貯蔵しています。尚、筋肉中のミオグロビンには3~5%の鉄が含まれています。なぜヘモグロビンに結合している酸素をミオグロビンが受け取ることができるのか。それは、酸素をひきつける力がミオグロビンのほうが強いからです。

鉄は、筋肉収縮エネルギー(ATP)の生産に必要な酵素の構成成分

 筋肉はATPという物質を持っています。このATPが分解して、ADPに変わる時に発生するエネルギーを使って筋肉を動かします。

ヘモグロビンにおける体内での働き

ヘモグロビンの構造と寿命について

  • ヘモグロビンはαサブユニットとβサブユニットと呼ばれる2種類のサブユニットそれぞれ2つから構成される四量体構造をしています。αサブユニットは141個のアミノ酸から、βサブユニットは146個のアミノ酸から成ります。
  • ヘモグロビンは分化、成熟する赤血球の中でつくられます。
  • 赤血球は直径7~8μm(1μmは1mmの1,000分の1)、厚さ2μmの円盤状の細胞で、中央部がくぼみ、核はありません。
  • 血液1μL中に約450万個含まれています。ヘモグロビンは赤血球の乾燥重量当たり90%含まれています。
  • 赤血球の寿命は平均して120日間(約4か月)といわれています。ヘモグロビンは赤血球のなかに含まれているので、ヘモグロビンの寿命も赤血球の寿命と深い関係があります。
  • ・ヘモグロビンは、鉄を含むヘムという赤い色素と、グロビンというタンパク質から構成される複合タンパク質です。ヘムは鉄と結合している事で、酸素と結合し運搬する事ができるようになります。
  • このヘムを含むタンパク質グロビンが4個集まってできたのが、血液中のヘモグロビンです。

ヘモグロビンの役割

ヘモグロビンの役割は、酸素を各組織に送り届けることです。その中でヘモグロビンと酸素のやり取りは以下のような形で行われています。

  1. 血中酸素分圧(酸素濃度)の高いところ(肺)で酸素と結合し、低いところ(末梢組織)で酸素を放出します。
  2. ヘモグロビンは4つのサブユニットの結合体ですが、そのうちの1つのヘムに酸素が結合するとその情報がサブユニット間で伝達され、タンパク質の四次立体構造が変化し、他のヘムの酸素結合性が増えより酸素と結合しやすくなります。この機能により、酸素運搬効率が上がります。
  3. pHが低く二酸化炭素が多い環境下では、酸素との親和性が下がります(ボーア効果といいます)。このとき、ヘムには2酸化炭素が結合し、炭酸の排出に関与しています。