Номер 5, страница 123, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Почему карбоксигемоглобин не способен присоединять кислород?

5. Почему карбоксигемоглобин не способен присоединять кислород?

Решение:

Карбоксигемоглобин ($HbCO$) — это прочное соединение гемоглобина ($Hb$) с угарным газом (монооксидом углерода, $CO$). Неспособность карбоксигемоглобина присоединять кислород ($O_2$) объясняется несколькими ключевыми факторами, связанными с химическими свойствами этих молекул.

1. Конкуренция за центр связывания. И кислород, и угарный газ связываются с одной и той же частью молекулы гемоглобина — атомом двухвалентного железа ($Fe^{2+}$), который находится в центре гемовой группы. Таким образом, они являются конкурентами за одно и то же место связывания. Процесс связывания можно представить реакциями:

$Hb + O_2 \rightleftharpoons HbO_2$ (оксигемоглобин)

$Hb + Co \rightleftharpoons HbCO$ (карбоксигемоглобин)

2. Значительно более высокое сродство (аффинность). Ключевая причина заключается в том, что сродство (химическое родство) гемоглобина к угарному газу примерно в 200-250 раз выше, чем к кислороду. Это означает, что даже при очень низких концентрациях $CO$ в воздухе, он будет связываться с гемоглобином гораздо активнее и эффективнее, чем кислород. Молекулы $CO$ "выигрывают" конкуренцию у молекул $O_2$ и занимают их место на гемоглобине.

3. Стабильность комплекса. Связь между угарным газом и железом в гемоглобине является очень прочной и стабильной. Образующийся комплекс $HbCO$ диссоциирует (распадается) чрезвычайно медленно. Из-за этого гемоглобин, связанный с $CO$, оказывается надолго "выключенным" из процесса переноса кислорода. Пока место на гемоглобине занято угарным газом, кислород просто физически не может к нему присоединиться.

4. Аллостерический эффект. Помимо прямого блокирования мест связывания, угарный газ оказывает и косвенное влияние. Связывание даже одной молекулы $CO$ с одной из четырех субъединиц гемоглобина изменяет его пространственную структуру. Это приводит к тому, что оставшиеся субъединицы, еще не связанные с $CO$, начинают связывать кислород крепче, но при этом гораздо хуже отдают его тканям. Это явление смещает кривую диссоциации оксигемоглобина влево и усугубляет кислородное голодание (гипоксию) тканей.

Таким образом, образование карбоксигемоглобина не только блокирует способность гемоглобина присоединять кислород, но и нарушает процесс отдачи кислорода в тканях, что делает отравление угарным газом чрезвычайно опасным.

Ответ: Карбоксигемоглобин не способен присоединять кислород, потому что угарный газ ($CO$) и кислород ($O_2$) конкурируют за один и тот же центр связывания в гемоглобине — атом железа ($Fe^{2+}$). При этом сродство гемоглобина к угарному газу в 200-250 раз выше, чем к кислороду. В результате $CO$ образует очень прочное соединение (карбоксигемоглобин), физически блокируя место для присоединения кислорода и выводя гемоглобин из процесса газообмена.