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Farbspiele
Was bei einem »blauen Fleck« mit dem Hämoglobin passiert
Gemessen an der Farbpalette der belebten Natur hat die Evolution den Menschen mager bedacht. Die Szene ändert sich, wenn wir uns stoßen. Der »blaue Fleck«, der dabei entsteht, durchläuft nach blau alle Farben des Regenbogens, wenn auch in anderer Abfolge.
Jeder harsche Stoß zerstört kleine Blutgefäße. Das austretende Blut färbt die Stelle zunächst rot. Geschuldet ist das dem Hämoglobin, dem für den Sauerstofftransport zuständigen Protein der Erythrozyten.
Proteine sind eigentlich farblos. Doch jede der vier Untereinheiten, aus denen das Hämoglobin zusammengesetzt ist, besitzt eine Höhlung. Die birgt ein kleines organisches Ringmolekül, das Porphyrin, das mit seinem Eisenatom in der Mitte auch Häm genannt wird. Dem verdankt das Protein sein leuchtendes Rot.
Ein Stoff erscheint immer dann farbig, wenn er einen Teil des sichtbaren Lichtes zu absorbieren vermag. Den Rest, der reflektiert wird, nimmt unser Auge als Farbe wahr. Entsprechend erscheint uns das Häm, das im grünen Spektralbereich absorbiert, rot.
Doch warum vermag der kleine Porphyrinring des Hämoglobins sichtbares Licht abzufangen, während das den großen Proteinknäueln nicht gelingt? Den Schlüssel liefern die chemischen Bindungen. Im Proteinmolekül finden sich zumeist Einfachbindungen und nur wenige, vereinzelte Doppelbindungen. Sie alle können nur sehr energiereiches Licht aus dem für uns unsichtbaren UV-Bereich aufnehmen. Anders das Häm. In seinem Ring wechseln Einfach- und Doppelbindungen einander ab. Dieser Reigen erlaubt den Elektronen Wolken zu bilden. Die sind leicht anregbar und können energieärmere Strahlung im sichtbaren Bereich absorbieren. Auch das zweiwertige Eisen, das den zu transportierenden Sauerstoff bindet, beeinflusst mit seinen Elektronen die Färbung.
Wenn das Blut aus den zerquetschten Gefäßen quillt, werden die Erythrozyten zerstört. Es bildet sich dreiwertiges Eisen, das keinen Sauerstoff mehr bindet. Wie das die Lichtabsorption verändert, können wir eindrucksvoll sehen, denn durch die Schichten der Haut schimmert es nun lila und blau.
Im Körper regiert eine strenge Nachhaltigkeit. Alles, was vom Hämoglobin wiederverwertbar ist, wird auch wieder verwertet: die Aminosäuren des Proteins, das Eisen. Nur das Häm ist zu sperrig. Es lässt sich nicht zum Knochenmark, dem Ort der Blutbildung, zurücktransportieren. Folglich muss es ausgeschieden werden und das ist gar nicht so einfach. Zunächst wird der Porphyrinring enzymatisch an einer Stelle gespalten. Auch dieses Geschehen macht sich optisch bemerkbar: Der Fleck färbt sich grün. Das entstehende lineare Molekül wird Biliverdin genannt. Auch des Biliverdins können wir uns noch nicht entledigen. Erst muss es in Bilirubin umgewandelt werden. Dessen gelbe oder auch gelbrote Farbe signalisiert, wann das passiert.
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