Damarlarımızdaki Hamal

Omurgalı canlıların kanlarında oksijen taşımakla vazifeli molekül hemoglobin, aynı zamanda kanın kırmızı renginin de sebebidir Demirli bir bileşik olan ‘hem’ ile protein olan ‘globin’ alt birimlerinden inşa edilen bu muhteşem molekül, hayatiyet için önemli bir vesiledir

‘Hem’ ve dört ‘globin’ zinciri birleşerek, hemoglobini meydana getirir Metalloporfirinler (Metal+porfirin) grubundan olan hem, hemoglobinde bulunan demirli-porfirin proteindir ‘Hem’ başlıca kemik iliği ve karaciğerde sentezlenir

Hemoglobin, kanda, solunum organından dokulara oksijen, dokulardan solunum organına ise karbondioksit ve bir hidrojen atomu (proton) taşınmasında rol alır Bu molekül, kırmızı kan hücreleri veya eritrositler olarak da isimlendirilen alyuvarların içerisinde bulunur

Oksijen, hemoglobinin +2 değerlikli demir ihtiva eden hem kısmına bağlanır Bu kompleks molekülün başlıca sentez yeri, eritrosit üretimi sırasında kemik iliğidir

Hemoglobinin protein kısmını teşkil eden globinin kodlandığı genlerin alfa, beta, gama ve delta gibi çeşitleri vardır Farklı globin zincirlerinin farklı kombinasyonlarından, farklı hemoglobin çeşitleri yapılır Cenindeki hemoglobin çeşidine, globin zincirindeki farklılıktan dolayı F (fetal hemoglobin), yetişkinlerdeki hemoglobine A (Adult=ergin) denmektedir

Yetişkinlerde globin zincirlerinden en çok bulunanı, alfa (141 aminoasit) ve betadır (146 aminoasit) (Şekil 1) İki alfa ve iki beta globin zincirinin bir araya gelmesi ile oluşan hemoglobine A tipi denir Hemoglobin A, erişkin bir insandaki hemoglobinin % 97,5’ini teşkil eder (Şekil 2)

Hemoglobinin aminoasit yapısı ve şekli
Mühendislik bilimleri 20 asır itibarı ile onlarca uzmanlık sahasına bölünmüştür ve her sahada binlerce ilim adamı çalışmaktadır Dolayısıyla kâinattaki her şey, içinde, bir ömre sığmayacak kadar bilgi barındırmaktadır



Şekil 1 İnsanda hemoglobinin yapısına katılan globin isimli proteinlerden biri ? (alfa) zinciridir Bu zincir 141 aminoasitten meydana getirilmiştir Beta globin zinciri, yapı ve şekil olarak alfa zincirine benzer ve 146 aminoasitten meydana getirilmiştir

Hemoglobin molekülünün inşasında globin zincirlerinin iki farklı çeşidi, birer çift olarak kullanılır Bu dört globin zinciri, hem (demir) grubu ihtiva eden porfirin halkası ile birleşerek fonksiyonel yapı kazanır

İnsan vücudundaki her bir hücrenin genomunda -genetik bilgisi (veya ilmi varlığı) bulunan- yirmi farklı aminoasit yaklaşık yüz bin proteini sentezleyebilmek için yapıtaşı olarak kullanılır Hemoglobinin globin zincirleri de bu yirmi aminoasitten, genetik koda göre, belli sayıda alınarak ve hususî şekilde dizilerek sentez edilir Yirmi farklı aminoasit ile 141 ve 146 aminoasitlik kaç farklı globin zinciri yapılabilir?

Bunun hesabı 20141 ve 20146 değil midir? Evet ortaya çıkan rakamı okumakta zorlanırız Hususî olarak seçilmiş bu aminoasit zincirlerinin oksijeni bağlayabilmesi, hücrelerin ayağına kadar götürebilmesi ve gerektiğinde bırakabilmesi için özel bir ilim, mühendislik bilgisi, programı (dizayn) ve bu bilgiyi kuvveden fiile çıkaracak bir kudret ve irade gerekli değil midir?

Buradaki düzenin hassasiyetine ait bir misâl olarak, oksijen yetersizliği durumlarında klinik rahatsızlıklara yol açabilen ve sebebi de genetik programdaki küçük bir şifre değişikliğine dayanan “orak hücreli kansızlık, sickle cell anemia” hastalığını verebiliriz

İnsan vücudundaki kılcal damarların çapı, alyuvarlarınkinden daha dardır Alyuvarlar, normal fonksiyonlarını yerine getirebilmek için, ortalama her otuz saniyede bir, bu dar yerden (dakika başına bir defa doku kılcallarından bir defa da akciğer kılcallarından) geçmek mecburiyetindedirler Normalde alyuvarlar, çaplarından çok daha dar bu yerlerden geçebilecek hususî bir şekle ve esnekliğe sahip olarak yaratılmışlardır
Sağlıklı alyuvarların, dar damarlardan (kılcal) geçerken şekli değişir, çapları daralır Alyuvarlar böylece parçalanmadan yoluna devam eder ve daha sonra tekrar aslî şeklini alabilirler Ancak aminoasit yapısı değiştirildiği için bozulmuş hemoglobin ihtiva eden alyuvarlar, kılcallardan geçerken bu özel şekillerini ve esnekliklerini koruyamazlar İçlerindeki hemoglobin kristalleşerek çöker ve hücre parçalanır; hücre parçacıkları da içinde bulunduğu damarı tıkar Bu hastalığın sebebi, alfa zinciri tamamen normal iken, beta globin zincirindeki 146 aminoasitten sadece birinin farklı olmasıdır

Orak hücreli kansızlıkta problem, 146 aminoasitlik beta zincirinin 6 pozisyonundaki “glutamin” aminoasitinin yerine “valin” aminoasitinin geçmesidir! Ancak bu küçücük değişiklik, alyuvarların kılcallardan geçerken içlerindeki hemoglobinin kristalleşmesine, içinde bulunduğu hücrenin esnekliğini kaybederek orak şeklini almasına ve zarının yırtılmasına sebep olur Neticede alyuvarlar parçalanır, içinden geçtiği kılcal damarı tıkar

20 farklı aminoasit havuzundan, her çeşitten belli sayıda alınıp hususî şekilde dizilerek sentez edilen 146 aminoasitlik beta globin zincirinin sadece bir aminoasitinin değişmesi ile ortaya çıkan bu genetik rahatsızlık, Allah’ın ilminin ve kudretinin sonsuzluğunu anlamada binlerce örnekten bir tanesidir Hemoglobin molekülünün trilyonlarca ihtimalden (20146) sadece birisinde uygun olan dizinin ilâhî irade ve kudret hesaba katılmadan ortaya çıkabileceğini akıl kabul edebilir mi?

Sonsuza yakın ihtimaller içindeki doğru tercih tesadüflerin eseri olabilir mi? İdeal hemoglobin molekülünün sadece birinci derecedeki zincir şeklini tesadüfen bulabilmek için milyonlarca yıla ihtiyaç olduğu hesaplanmıştır Protein moleküllerinin zincir yapısının değil de, üç boyutlu yapısının esas iş gördüğünü hesaba kattığımızda, bu ihtimaller, akıl ve mantık sınırlarının ötesine gider Sadece bir aminoasitte hata yapıldığında ortaya çıkan orak hücre anemisini dikkate aldığımızda durum bu ise, gerisini siz tahayyül edebilirsiniz

Eğer hatalı dizilişe sahip bir hemoglobine oksijen taşıtmaya kalkarsanız neslin devamı sebepler plânında sadece bir protein yüzünden imkânsız hâle gelecek ve doğan çocuklar büyük nispette üretken çağa gelmeden öleceklerdir İnsan vücudunda hemoglobin gibi aminoasit sırası tamamen hususî, yaklaşık yüz bin protein daha vardır

Bu açıdan bakıldığında vücudundaki bir proteinin dizilişine bile gücü ve ilmi yetmediği hâlde, sanki her şeyi kendisi yapıyormuş gibi bir güç tevehhüm edenlere şu âyetler ne güzel cevap veriyor: “İnsan kendisini bir nutfeden yarattığımızı görmez mi ki, hemen apaçık bir hasım kesilir ve kendi yaratılışını unutur da; ‘Çürümüş kemikleri kim yaratacak?’ diyerek, Bize misal vermeye kalkar?” (Yasin, 77-78)

Hemoglobinin vazifeleri
Hemoglobine verilen aslî vazife, akciğerler vasıtasıyla vücudumuza giren atmosferik oksijeni bağlamak ve kan dolaşımı yoluyla bütün hücrelerin ayağına kadar götürmektir Bunun yanında hemoglobin hücrelerimizde üretilen karbondioksitin atmosfere atılması için akciğerlere taşınmasında ve hayatın devamı için vazgeçilmez bir kimyevî denge unsuru olan vücut sıvılarının hidrojen iyon miktarının ayarlanması için de çalıştırılır

Normal kan, 100 mililitrede sadece 0,3 mililitre oksijeni çözünmüş olarak taşıyabilir ve dakikada vücudumuzda 5 litre kan dolaşır Hemoglobin olmasaydı, hücrelerimize dakikada sadece 15 mililitre oksijen ulaştırabilirdi Oysa erişkin bir insan, uyku gibi oksijen ihtiyacının en az olduğu dönemlerde bile dakikada 200-250 mililitre oksijene ihtiyaç duyar

Diğer taraftan hemoglobin alyuvarlarımız içinde yoğun bir şekilde paketlenmiş olarak değil de, kanın sıvı kısmı (plazma) içinde çözünmüş olarak bulunsaydı, ya vücuttaki kan miktarının 5 litre yerine 375 litre olması veya kalbimizin dakikada 5600 civarında atması gerekecekti Halbuki hemoglobin öyle bir ince plân ve programla yaratılmış ve çalıştırılmaktadır ki, akciğerlerden vücuda giren oksijeni hızla kendine bağlar ve saklar; sanki kanda hiç oksijen yokmuş gibi bir ortam meydana gelir ve akciğerlerden kana daha çok oksijen çekilir

Böylece oksijenin basıncı, normal atmosferdeki 160 mmHg’lık seviyesinden çok daha yükseklere çıkarılır Hemoglobin kanın oksijen taşıma kapasitesini yüz kat artırabilecek hususiyette yaratılmıştır Atmosferi yaratan ve oraya ne kadar oksijen koyduğunu bilen Yüce Yaratıcı bu miktardaki oksijenle canlıların yaşayabilmesi için gerekli sistemi de onların vücuduna yerleştirmiştir Atmosferde canlılar için en ideal ölçülerde yani % 21 nispetinde olan oksijen, sadece % 23’e çıkarılsa, yaz aylarında kendiliğinden çıkan yangınların önünü almak imkânsız olur ve belki de dünya hayatı hiç başlamadan biterdi

Oysa % 21 nispetinde atmosferik oksijenle -hemoglobin gibi özel bir taşıyıcı olmaksızın- yaşamak da imkânsızdır Halbuki, hem atmosferi, hem canlıların ihtiyacını en ince teferruatına kadar bilen Müdebbir-i Hakîm ve Kudreti Sonsuz, yeryüzündeki hayatı çok hassas dengeler içinde sürdürmektedir

Hemoglobinin bazı teknik özellikleri
Yukarıda sözü edilen hususiyetlerinin yanı sıra hemoglobin molekülü, bir hafızası varmış gibi farklı şartlarda, farklı şekilde davranacak ve değişen şartlara en iyi şekilde ayak uyduracak şekilde yaratılmıştır İstirahat hâlindeki bir yetişkinin vücut hücrelerinin oksijen ihtiyacı yaklaşık 250 ml/ dk’dır Bu miktar oksijeni hücrelere ulaştırmak için, hemoglobinin taşıdığı oksijenin dörtte birini dokularda bırakması yeterlidir

Oysa vücudumuzun herhangi bir organı istirahat hâlinden daha fazla çalışmak mecburiyetinde kaldığında (sindirim gibi fizikî, düşünme gibi zihnî faaliyet vb) daha çok oksijene ihtiyaç duyar Çalışan bir dokuda daha çok oksijen kullanılırken, aynı zamanda daha çok karbondioksit, lâktik asit ve ısı üretilir Bir dokunun ne seviyede çalıştığı karbondioksit, lâktik asit ve ısı üretim miktarları ölçülerek bilinebilir

Hemoglobin molekülüne dokulardaki bu üç faktörü takip edebilme hususiyeti verilmiştir



Şekil 2 İki alfa ve iki beta globin zincirinin bir araya gelmesiyle inşa edilen hemoglobin A molekülü Her zincir bir adet 'hem' grubu (bir demir atomu) ihtiva eder Oksijen kanda bu demir atomuna bağlanarak taşınır

Kan yoluyla hemoglobine bağlı taşınan oksijen, hedef dokunun ihtiyacına göre, burada serbest bırakılır Meselâ futbol oynayan bir kişinin bacak kasları, çok yoğun çalıştığından burada üretilen karbondioksit, lâktik asit ve ısı artar Hemoglobin normalden daha fazla çalıştırılan bu kas dokusunun imdadına koşturulur ve oraya dokunun ihtiyaç duyduğu miktarda oksijen bıraktırılır

İnsan cüz-i iradesini kullanarak koştuğunda buna cevap olarak bedenimizdeki bütün organlar (beyin, sinirler, kaslar ve diğer dokular) kendine düşen vazifeyi, biz farkında olmadan yapmaya başlarlar Bu hizmet taksimatında, hemoglobin de yerini alır ve hareket sırasında dokuların ihtiyacı olan “daha fazla oksijeni” onlara bırakır Bugün hedefe ve ihtiyaca yönelik molekül sentezlemekte kullanılan nanoteknoloji tabanlı uygulamalar, hemoglobinin esnek çalışma teknolojisi yanında henüz emekleme aşamasındadır

İnanılması güç bazı rakamlar
Ortalama bir alyuvar hücresi içinde yaklaşık 280 milyon hemoglobin molekülü bulunur! Her bir hemoglobinin dört adet oksijeni kendisine bağladığını dikkate alırsak, bir alyuvar hücresi, bir milyarın üzerinde oksijen molekülünü taşıyan bir kargoyu andırır Erişkin bir insanda kaç adet alyuvar hücresi var dersiniz? Yaklaşık 25 trilyon…

Her hücrenin içine de 280 milyon oksijen molekülü bağlayan hemoglobin molekülü yerleştirilmiştir İnsan vücudundaki toplam hemoglobin molekülü, idrak sınırlarımızı zorlayacak kadar büyüktür (25 trilyon x 280 milyon) Kandaki alyuvarların tamamında taşınan toplam oksijen molekülü ise, 25 trilyon x 112 milyardır

Hemoglobin ihtiva eden her bir alyuvarın ömrü yaklaşık 100-120 gündür Kaba bir hesapla vücudumuzda her gün 250 milyar alyuvar (25 trilyon/100 gün) ömrünü tamamlar ve görevden alınarak parçalarına ayrılır Dolayısıyla aynı işlem hemoglobin için de geçerlidir Ortalama yetişkin bir insanda her gün 250 milyar kırmızı kan hücresinin içindeki hemoglobinin de görevi sona erdirilir

Bu yıkım hâdisesi, vücudun oksijen ihtiyacının sürekli karşılanabilmesi için her gün aynı sayıda hemoglobin molekülü ve kırmızı kan hücresi üretilmesini gerektirir Vücutta her gün yıkıma uğrayan hemoglobin miktarını yerine koymak üzere yaklaşık 5-6 gram kadar hemoglobin sentez edilir Alyuvarlarımız kemik iliğindeki kök hücrelerden üç-dört safhalı bir değişiklik geçirerek üretilirler

Bu süreçte alyuvar bir hücrede bulunması gereken mitokondri, golgi, çekirdek ve ribozom gibi bütün organcıklarını kaybeder Bunların yerini hemoglobin doldurur Olgun alyuvarlar artık hemoglobin sentez edemezler

Bu yıkım ve yapım dengesi çok hassas şekilde kontrol edilir Fakat bazen demir ve bazı vitaminler eksik alınırsa, kansızlık (anemi) ortaya çıkar

Saliseler içinde alış-veriş
Hemoglobinin dokulara oksijen bırakması ve bıraktığı kadar oksijeni akciğerde yeniden alması için gerekli zaman dilimi ne kadardır? Alyuvarların gerek akciğerlerde oksijen ile karşılaşma gerekse dokularda oksijeni bırakmak için gittikleri kapiller yatakta (kılcal damarlar) kalma süreleri hiçbir zaman bir saniyeden fazla değildir

Kan dolaşımını hızlandıran egzersiz gibi faaliyetlerde hücrelerin oksijene ihtiyacı arttığı için, hemoglobinin kapiller yatakta bulunma süresi, saniyenin beşte birine kadar düşebilmektedir Dokunun ihtiyacı varsa, hemoglobin, taşıdığı bütün oksijen moleküllerini (yaklaşık bir milyar adet) on-yirmi milisaniye gibi kısa bir zaman dilimi içerisinde, hücrelerin kullanması için dokuya bırakabilir

Netice olarak, proteinlerin dünyasında hemoglobin, aminoasit sayısı itibarı ile küçük bir protein molekülüdür Binlerce aminoasitten sentezlenmiş ve aminoasit sıraları son derece hususî şekilde belirlenmiş olan pek çok hemoglobin molekülüne, kendilerine verilen hususiyetler doğrultusunda anne karnından ölüme kadar insan vücudunda vazife gördürülmektedir





İhsan ÖMEROĞLU

Kaynaklar
- Acta Physiol Scand Vol; 182, 215-227, 2004
- Review of Medical Physiology William F Ganong