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헤모글로빈 유전자의 돌연변이는 단일 종 내에서 헤모글로빈 변이체를 초래할 수 있지만, 일반적으로 각 종에서 하나의 서열이 "가장 일반적"이다. 이러한 돌연변이 중 다수는 질병을 유발하지 않지만, 일부는 헤모글로빈병증이라는 유전 질환을 유발한다. 가장 잘 알려진 헤모글로빈병증은 낫 모양 적혈구 빈혈증으로, 이는 분자 수준의 기전이 이해된 최초의 질병이었다. 지중해빈혈이라고 불리는 대부분 별개의 질병은 글로빈 유전자 발현의 조절 문제와 돌연변이를 통해 정상 헤모글로빈의 생산 부족, 때로는 비정상 헤모글로빈과 관련이 있다. 이 모든 질병은 빈혈을 유발한다.
다른 단백질과 마찬가지로 헤모글로빈 서열의 변화도 적응적일 수 있다. 예를 들어, 헤모글로빈은 해수면의 높은 압력에 비해 산소 분압이 낮을수록 헤모글로빈과의 결합이 감소하는 높은 고도에서의 희박한 공기에 다양한 방식으로 적응하는 것으로 밝혀졌다. 사슴쥐에 대한 최근의 연구에서는 고지대와 저지대의 개체군 차이를 설명할 수 있는 4가지 유전자의 돌연변이가 발견되었다. 두 종의 유전자는 헤모글로빈의 산소 운반 능력을 조절하는 유전자를 제외하고는 사실상 동일하다는 사실이 밝혀졌다. 유전적 차이로 인해 고지대에 서식하는 쥐는 산소를 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 매머드의 헤모글로빈은 낮은 온도에서 산소 전달을 가능하게 하는 돌연변이를 특징으로 하여 매머드가 홍적세 동안 더 높은 위도로 이동할 수 있게 했다. 이는 안데스 산맥에 서식하는 벌새에서도 발견되었다. 벌새는 이미 많은 에너지를 소비하므로 산소 요구량이 높지만 안데스 벌새는 높은 고도에서 번성하는 것으로 밝혀졌다. 높은 고도에서 서식하는 여러 종("Oreotrochilus, A. castelnaudii, C. violifer, P. gigas," "A. viridicuada")의 헤모글로빈 유전자에 있는 비동의적 돌연변이()로 인해 이 단백질은 사람의 2,3-비스포스포글리세르산(2,3-BPG)와 유사한 역할을 하는 조류에서 발견되는 분자인 이노시톨 육인산에 대한 낮은 친화력을 가지고 있다. 이는 더 낮은 분압에서 산소와 결합하는 능력을 갖게 한다.
또한 조류의 독특한 폐는 O2의 낮은 분압에서 산소의 효율적인 사용을 촉진한다. 이러한 두 가지 적응은 서로를 강화하고 조류가 높은 고도에서 기능을 수행하는 것을 설명한다.
헤모글로빈의 적응 사례는 사람에게도 적용할 수 있다. 해발 4,000 m에 거주하는 티베트 여성들 중 높은 산소 포화 유전자형을 가지고 있는 티베트 여성의 자손 생존율이 높다. 자연선택은 이 유전자에 대한 주요 동력으로 보인다. 왜냐하면 자손의 사망률은 헤모글로빈-산소 친화력이 낮은 여성이 낳은 자손의 사망률과 비교할 때 헤모글로빈-산소 친화력이 더 높은 여성이 낳은 자손의 경우 상당히 낮기 때문이다. 이것이 일어나는 정확한 유전자형과 메커니즘은 아직 명확하지 않지만, 자연선택은 이러한 여성의 낮은 분압의 산소와 결합하는 능력에 작용하여 전체적으로 중요한 대사 과정을 더 잘 유지할 수 있게 한다.
헤모글로빈은 복잡한 일련의 단계들을 거쳐 합성된다. 헴 부분은 미토콘드리아 및 미성숙 적혈구의 세포질에서 일련의 단계들을 거쳐 합성되며, 글로빈 단백질 부분은 세포질의 리보솜에 의해 합성된다. 헤모글로빈의 생성은 전적아세포에서 골수의 망상적혈구에 이르기까지 초기 발생의 전반에 걸쳐 세포에서 계속된다. 이 시점에서 핵은 포유류의 적혈구에서 손실되지만, 조류와 다른 많은 종에서는 그렇지 않다. 포유류에서 핵이 소실된 후에도 잔류 리보솜 RNA(rRNA)는 망상적혈구가 순환계에 들어간 직후 RNA를 잃을 때까지 헤모글로빈을 추가적으로 합성하도록 한다. 실제로 이 헤모글로빈 합성 RNA는 망상적혈구에 망상 모양과 이름을 부여했다.
헴의 구조.
헤모글로빈은 많은 다중 소단위체 구형 단백질의 특징인 4차 구조를 가지고 있다. 헤모글로빈에 있는 대부분의 아미노산은 α-나선을 형성하며, 이 나선은 짧은 비나선형 부분으로 연결된다. 수소 결합은 이 단백질 내부의 나선형 부분을 안정화시켜 분자 내 인력을 유발하고, 이로 인해 각 폴리펩타이드 사슬이 특정 모양으로 접히게 된다. 헤모글로빈의 4차 구조는 대략 4면체 배열로 된 4개의 소단위체로 구성된다.
대부분의 척추동물에서 헤모글로빈 분자는 4개의 구형 단백질 소단위체의 집합체이다. 각 소단위체는 비단백질 부분인 헴 보결분자단과 밀접하게 연관된 단백질 사슬로 구성된다. 각 단백질 사슬은 글로빈 접힘 배열로 서로 연결된 일련의 α-나선 구조 부분으로 배열된다. 이러한 배열은 미오글로빈과 같은 다른 헴/글로빈 단백질에 사용되는 것과 동일한 접힘 모티프이기 때문에 이러한 이름이 붙여졌다. 이러한 접힘 패턴에는 헴기를 강력하게 묶는 포켓이 포함되어 있다.
헴기는 포르피린으로 알려진 헤테로고리에 결합된 철(Fe) 이온으로 구성된다. 이 포르피린 고리는 중앙에 철 이온이 결합되어 주기적으로 서로 연결된(메틴 브릿지에 의해) 4개의 피롤 분자로 구성된다. 산소 결합 부위인 철 이온은 고리의 중앙에 있는 4개의 질소 원자와 배위 결합을 하며, 모두 한 평면에 놓여 있다. 헴은 포르피린 고리 아래 F8 히스티딘 잔기(근위 히스티딘으로도 알려짐)의 이미다졸 고리의 질소(N) 원자를 통해 구상 단백질에 강력하게(공유 결합으로) 결합된다. 여섯 번째 위치는 배위 결합을 통해 산소와 가역적으로 결합하여 6개의 리간드로 구성된 팔면체 그룹을 완성할 수 있다. 이러한 산소와의 가역적 결합은 헤모글로빈이 조직 세포로 산소를 운반하는 데 상당한 도움을 준다. 산소는 하나의 산소 원자가 Fe에 결합하고 다른 산소 원자가 비스듬히 돌출하는 "끝이 구부러진" 기하학적 형태로 결합한다. 산소가 결합되지 않으면 매우 약하게 결합된 물 분자가 그 자리를 채워 뒤틀린 팔면체를 형성한다.
이산화 탄소는 헤모글로빈에 의해 운반되지만 철 결합 위치에서 산소와 경쟁하지 않고 헴기에 부착된 단백질 사슬의 아미노기에 결합한다.
철 이온은 제일철(Fe2+) 또는 제이철(Fe3+) 상태일 수 있지만 페리헤모글로빈(메트헤모글로빈) (Fe3+)은 산소와 결합할 수 없다. 결합 시 산소는 일시적 및 가역적으로 Fe2+에서 Fe3+로 산화되고, 산소는 일시적으로 초과산화물 이온으로 변하므로, 산소와 결합하려면 철이 산화수가 +2인 상태로 존재해야 한다. Fe3+과 관련된 초과산화물 이온이 양성자화되면 헤모글로빈 철은 산화된 상태로 유지되어 산소와 결합할 수 없다. 그러한 경우 메트헤모글로빈 환원효소는 철 중심을 환원시켜 결국 메트헤모글로빈을 재활성화할 수 있다.
성인에서 가장 일반적인 헤모글로빈 유형은 헤모글로빈 A라고 불리는 사량체(4개의 단백질 소단위체로 구성)이며, 비공유 결합으로 결합된 2개의 α 소단위체(141개의 아미노산 잔기로 구성) 및 2개의 β 소단위체(146개의 아미노산 잔기로 구성)로 구성된다. 헤모글로빈 A는 α2β2로 표시된다. α 소단위체와 β 소단위체는 구조적으로 유사하며 크기도 거의 같다. 각 소단위체는 약 16,000 달톤의 분자량을 가지며, 사량체의 총 분자량은 약 64,000 달톤(64,458 g/mol)이다. 1 g/dL = 0.1551 mmol/L이다. 헤모글로빈 A는 헤모글로빈 분자 중에서 가장 집중적으로 연구되었다.
유아의 경우, 태아 헤모글로빈 분자는 2개의 α 소단위체와 2개의 γ 소단위체로 구성된다. γ 소단위체는 유아가 성장함에 따라 점차적으로 β 사슬로 대체된다.
4개의 폴리펩타이드 사슬은 염다리, 수소 결합 및 소수성 효과에 의해 서로 결합되어 있다.
산소 포화도.
일반적으로 헤모글로빈은 산소 분자에 의해 포화되거나(옥시헤모글로빈) 불포화(디옥시헴글로빈)될 수 있다.
옥시헤모글로빈.
옥시헤모글로빈(산소헤모글로빈)은 생리적 호흡 중에 산소가 적혈구의 헤모글로빈 단백질의 헴 성분과 결합할 때 형성된다. 이 과정은 폐의 폐포에 인접한 폐 모세혈관에서 일어난다. 그런 다음 산소는 혈류를 통해 이동하여 세포에서 산화적 인산화 과정을 통해 ATP 생성을 위한 최종 전자 수용체로 활용된다. 그러나 혈액의 pH 감소를 막는 데는 도움이 되지 않는다. 환기 또는 호흡은 이산화 탄소를 제거하여 이러한 상태를 반전시켜 pH를 상승시킬 수 있다.
헤모글로빈은 긴장된(taut 또는 tense, T) 형태와 이완된(relaxed, R) 형태의 두 가지 형태로 존재한다. 조직 수준에서 낮은 pH, 높은 CO2 및 높은 2,3-BPG와 같은 다양한 요인들은 산소 친화력이 낮고, 조직에서 산소를 방출하는 긴장된(T) 형태를 선호한다. 반대로, 높은 pH, 낮은 CO2 또는 낮은 2,3-BPG는 산소와 더 잘 결합할 수 있는 이완된(R) 형태를 선호한다. 시스템의 분압도 O2 친화력에 영향을 미치며, 높은 산소 분압(예: 폐포에 존재하는 산소 분압)에서는 이완된(높은 친화력, R) 상태가 선호된다. 반대로 낮은 산소 분압(예: 좆기 세포에 존재하는 산소 분압)에서는 긴장된(낮은 친화력, T) 상태가 선호된다. 또한 철(II) 헴에 산소가 결합하면 철이 포르피린 고리 평면으로 끌어당겨져 약간의 입체구조적 변화가 일어난다. 이러한 변화는 산소가 헤모글로빈 내에 남아 있는 3개의 헴 단위에 결합하도록 촉진한다(따라서 산소가 결합하는 것은 협동적이다).
고전적으로 옥시헤모글로빈의 철은 철(II) 산화 상태로 존재하는 것으로 보인다. 그러나 산소와 헴 철의 복합체는 반자성인 반면, 산소와 고스핀(high-spin) 철(II)은 둘 다 상자성이다. 실험적 증거는 헴 철이 옥시헤모글로빈에서 철(III) 산화 상태에 있고, 산소는 초과산화물 음이온(O2•−)으로 존재하거나 공유 결합 전하 전달 복합체에 있음을 강력히 시사한다.
디옥시헤모글로빈.
디옥시헤모글로빈(탈산소화된 헤모글로빈)은 결합된 산소가 없는 헤모글로빈의 형태이다. 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈의 흡수 스펙트럼은 다르다. 옥시헤모글로빈은 디옥시헤모글로빈보다 660 nm 파장에서 훨씬 낮은 흡수율을 갖는 반면, 940 nm에서는 흡수율이 약간 더 높다. 이러한 차이는 맥박산소측정기라는 장비를 사용하여 환자 혈액의 산소량을 측정하는 데 사용된다. 이러한 차이는 또한 저산소증 동안 조직에서 일어나는 파란색에서 자줏빛을 띠는 청색증의 발현을 설명한다.
디옥시헤모글로빈은 상자성이다. 디옥시헤모글로빈은 자기장에 약하게 끌린다. 대조적으로 옥시헤모글로빈은 자기장으로부터 약한 반발력을 가지는 반자성을 나타낸다.
척추동물에서 헤모글로빈의 진화.
과학자들은 칠성장어가 턱이 있는 척추동물과 갈라진 후에 헤모글로빈에서 미오글로빈이 분리되는 사건이 일어났다는 데 동의한다. 미오글로빈과 헤모글로빈의 이러한 분리는 이 두 분자가 서로 다른 기능을 가지며 진화하도록 허용했다. 미오글로빈은 산소의 저장과 더 많은 관련이 있는 반면, 헤모글로빈은 산소의 운반과 관련이 있다. α-유사 글로빈 유전자 및 β-유사 글로빈 유전자는 단백질의 개별 소단위체를 암호화한다. 이러한 유잔자의 전신은 약 4억 5천만년~5억년 전에 턱이 없는 물고기로부터 유래된 구절(gnathosome) 공통 조상 이후 또 다른 복제 사건을 통해 나타났다. 조상 재구성 연구에 따르면 α 및 β 유전자의 중복 전 조상은 동일한 글로빈 소단위체로 구성된 이량체였으며, 이는 복제 후 사량체 구조로 조립되도록 진화했다. α 및 β 유전자의 발달은 헤모글로빈이 산소를 운반하는 능력의 물리적 구성의 핵심인 여러 개의 서로 다른 소단위체로 구성될 가능성을 만들었다. 여러 소단위체를 갖는 것은 헤모글로빈이 협동적으로 산소와 결합하고 알로스테릭하게 조절되는 능력에 기여한다. 그 후, α 유전자도 중복되는 사건을 거쳐 HBA1 및 HBA2 유전자를 형성했다. 이러한 추가적인 중복과 발산으로 인해 다양한 발생 단계에서 특정 형태가 발생하도록 조절되는 다양한 범위의 α-유사 글로빈 유전자 및 β-유사 글로빈 유전자가 생성되었다.
남극빙어과의 대부분의 뱅어는 찬물에 대한 적응으로 인해 헤모글로빈 유전자를 상실했다.
협동성.
산소가 철 복합체에 결합하면 철 원자가 포르피린 고리 평면의 중심을 향해 다시 이동하게 된다(오른쪽의 움직이는 그림 참조). 동시에 철의 다른 극에서 상호작용하는 히스티딘 잔기의 이미다졸 곁사슬이 포르피린 고리 쪽으로 당겨진다. 이러한 상호작용은 고리 평면을 사량체 바깥쪽으로 측면에 밀어넣고, 철 원자에 가까워질수록 히스티딘을 포함하는 단백질 나선에 변형을 유도한다. 이러한 변형은 사량체의 나머지 3개의 단량체로 전달되어 다른 헴 부위에서 유사한 입체구조적 변화를 유도하여 산소가 이들 부위에 더 쉽게 결합되도록 한다.
산소가 헤모글로빈의 한 단량체에 결합함에 따라 사량체의 입체구조는 T(긴장된) 상태에서 R(이완된) 상태로 변화한다. 이러한 변화는 나머지 3개의 단량체의 헴기에 대한 산소의 결합을 촉진하여 헤모글로빈 분자를 산소로 포화시킨다.
따라서 정상적인 성인 헤모글로빈의 사량체 형태에서 산소의 결합은 협동적 과정이다. 산소에 대한 헤모글로빈의 결합 친화력은 분자의 산소 포화도에 의해 증가하며, 결합된 첫 번째 산소 분자는 결합에 유리한 방식으로 다음 분자의 결합 부위의 형태에 영향을 미친다. 이러한 긍정적인 협동적 결합은 위에서 논의된 바와 같이 헤모글로빈 단백질 복합체의 입체구조적 변화를 통해 달성된다. 즉, 헤모글로빈의 어떤 소단위체가 산소와 결합하면 전체 복합체의 입체구조적 변화가 시작되어 다른 소단위체의 산소에 대한 친화력이 증가한다. 결과적으로 헤모글로빈의 산소 결합 곡선은 비협동적 결합과 관련된 정상적인 쌍곡선 모양과 달리 S자형이 된다.
헤모글로빈의 협동성의 동적 메커니즘과 저주파 공명과의 관계가 논의되었다.
산소 이외의 리간드의 결합.
협동적인 방식으로 헤모글로빈에 결합하는 산소 리간드 외에도 헤모글로빈 리간드에는 일산화 탄소(CO)와 같은 경쟁적 저해제와 이산화 탄소(CO2) 및 산화 질소(NO)와 같은 알로스테릭 리간드도 포함된다. 이산화 탄소는 글로빈 단백질의 아미노기에 결합하여 카바미노헤모글로빈을 형성한다. 이러한 메커니즘은 포유류의 이산화 탄소 수송의 약 10%를 차지하는 것으로 생각된다. 산화 질소는 헤모글로빈을 통해서도 운반될 수 있다. 이는 글로빈 단백질의 특정 싸이올기와 결합하여 S-나이트로소싸이올을 형성하며, 헤모글로빈이 헴 부위로부터 산소를 방출함에 따라 유리 산화 질소와 싸이올로 다시 해리된다. 말초 조직으로의 산화 질소의 운반은 산소 수준이 낮은 조직에 혈관을 확장시키는 산화 질소를 방출함으로써 조직에서 산소 운반을 돕는 것으로 가정된다.
경쟁적 저해제.
산소의 결합은 일산화 탄소(예: 담배 흡연, 배기 가스, 용광로에서의 불완전 연소에 포함)와 같은 분자에 의해 영향을 받는다. 일산화 탄소(CO)는 헴 결합 부위에서 산소와 경쟁한다. 일산화 탄소(CO)에 대한 헤모글로빈의 결합 친화력은 산소(O2)에 대한 헤모글로빈의 결합 친화력보다 250배 정도 더 크다. 이는 소량의 일산화 탄소가 표적 세포로 산소를 운반하는 헤모글로빈의 능력을 극적으로 감소시킨다는 것을 의미한다. 일산화 탄소는 무색, 무취, 무미의 가스이고, 잠재적으로 치명적인 위협을 가하기 때문에 일산화 탄소 감지기는 주거지의 위험 수준을 경고하기 위한 용도로 상업적으로 이용된다. 헤모글로빈이 일산화 탄소와 결합하면 카복시헤모글로빈이라는 매우 밝은 빨간색 화합물을 형성하는 데, 이로 인해 일산화 탄소 중독 피해자가 사망 시 피부가 흰색이나 파란색이 아닌 분홍색을 나타낼 수 있다. 공기 흡입 시 일산화 탄소의 수준이 0.02% 이하로 낮으면 두통과 메스꺼움이 일어난다. 일산화 탄소의 농도가 0.1%로 증가하면 의식을 잃게 된다. 흡연을 많이 하는 사람의 경우 산소 활성 부위의 최대 20%가 일산화 탄소에 의해 차단될 수 있다.
유사한 방식으로, 헤모글로빈은 황화 수소(H2S)를 포함하여 사이안화물(CN−), 일산화 황(SO)및 황화물(S2−)에 대해서도 경쟁적인 결합 친화력을 가지고 있다. 이들 모두는 산화 상태를 바꾸지 않고 헴의 철분과 결합하지만 그럼에도 불구하고 산소의 결합을 억제하여 심각한 독성을 유발한다.
헴기의 철 원자는 처음에 제일철(Fe2+) 산화 상태에 있어야 산소 및 다른 기체 분자와 결합해서 운반할 수 있다. 위에서 설명한 것처럼 산소가 결합하는 동안 일시적으로 제이철(Fe3+) 상태로 전환된다. 산소가 없는 제이철(Fe3+) 상태로의 초기 산화는 헤모글로빈을 산소와 결합할 수 없는 헤미글로빈(hemiglobin) 또는 메트헤모글로빈으로 전환시킨다. 정상적인 적혈구의 헤모글로빈은 이러한 일이 발생하지 않도록 환원 시스템에 의해 보호된다. 산화 질소는 적혈구에서 헤모글로빈의 작은 부분을 메트헤모글로빈으로 전환시킬 수 있다. 후자의 반응은 글로빈의 보다 오래된 산화 질소 이산소화효소의 기능의 남은 활성이다.
알로스테릭 리간드.
이산화 탄소는 헤모글로빈의 다른 결합 부위를 차지한다. 이산화 탄소가 높은 조직에서는 이산화 탄소가 헤모글로빈의 알로스테릭 부위에 결합하여 헤모글로빈으로부터 산소의 방출을 촉진하고 궁극적으로 산소가 대사 중인 조직으로 방출되게 한 다음 이산화 탄소는 체내로부터 제거된다. 정맥혈에서 이산화 탄소에 대한 이러한 증가된 친화력은 보어 효과로 알려져 있다. 탄산무수화효소를 통해 이산화 탄소는 다음과 같이 물과 반응하여 탄산을 생성하고, 탄산은 중탄산염과 양성자로 나누어진다.
따라서 이산화 탄소의 수치가 높은 혈액의 pH는 더 낮다(더 산성임). 헤모글로빈은 양성자 및 이산화 탄소와 결합할 수 있으며, 이는 단백질의 입체구조적 변화를 일으키고 산소의 방출을 촉진한다. 양성자는 단백질의 여러 부위에 결합하는 반면, 이산화 탄소는 α-아미노기에 결합한다. 이산화 탄소는 헤모글로빈과 결합하여 카바미노헤모글로빈을 형성한다. 이산화 탄소와 산의 결합으로 인해 헤모글로빈의 산소 친화력이 감소하는 현상을 보어 효과라고 한다. 보어 효과는 R 상태보다는 T 상태를 선호한다. 산소 포화도 곡선을 오른쪽으로 이동시킨다. 반대로 혈액 내 이산화 탄소 수치가 감소하면(즉, 폐 모세혈관에서) 이산화 탄소와 양성자가 헤모글로빈에서 방출되어 단백질의 산소 친화력이 증가한다. pH 감소로 인해 헤모글로빈의 산소에 대한 전체적인 결합 능력이 감소하는 것(즉, 산소 포화도 곡선이 오른쪽이 아니라 아래쪽으로 이동하는 것)을 루트 효과라고 한다. 이것은 뼈가 있는 물고기에서 볼 수 있다.
헤모글로빈은 헤모글로빈에 결합한 산소를 방출하는 것이 필요하다. 그렇지 않다면 결합하는 것에 대한 의미가 없다. 헤모글로빈의 S자형 곡선은 결합(폐에서 산소와 결합)과 해리(조직 세포에서 산소와 해리)에 효율적이다.
높은 고도에 적응된 사람들의 경우 혈액 내 2,3-비스포스포글리세르산(2,3-BPG)의 농도가 증가하여 산소 분압이 낮은 조건에서 더 많은 양의 산소를 조직으로 전달할 수 있게 한다. 분자 Y가 분자 X의 수송 분자 Z에 대한 결합에 영향을 미치는 이러한 현상을 이종성 알로스테릭 효과(heterotropic allosteric effect)라고 한다. 높은 고도에서 생물체의 헤모글로빈도 2,3-BPG에 대한 친화력이 덜 하도록 적응하여 단백질이 R 상태로 더 많이 이동하게 된다. R 상태에서 헤모글로빈은 산소와 더 쉽게 결합하기 때문에 산소 분압이 낮을 때 생물체가 필요한 대사 과정을 수행할 수 있게 한다.
사람 이외의 동물들은 헤모글로빈에 결합할 수 있는 서로 다른 분자들을 사용하여 불리한 조건에서 헤모글로빈의 산소(O2) 친화력을 변경한다. 물고기는 ATP와 GTP를 둘 다 사용한다. 이들은 물고기 헤모글리빈 분자의 인산염 "주머니(pocket)"에 결합하여 긴장 상태를 안정화시켜 산소 친화력을 감소시킨다. GTP는 ATP보다 헤모글로빈의 산소 친화력을 훨씬 더 감소시키는 데, 이는 긴장 상태를 더욱 안정화시키는 추가적인 수소 결합이 형성되었기 때문인 것으로 생각된다. 저산소 상태에서는 어류 적혈구에서 ATP와 GTP의 농도가 감소하여 산소 친화력이 증가한다.
태아 헤모글로빈(HbF, α2γ2)이라고 불리는 헤모글로빈 변이체는 발생 중인 태아에서 발견되며 성인 헤모글로빈보다 더 큰 친화력으로 산소와 결합한다. 이는 태아 헤모글로빈의 산소 결합 곡선이 성인 헤모글로빈의 산소 결합 곡선과 비교하여 왼쪽으로 이동한다는 것을 의미한다. 즉, 더 높은 비율의 헤모글로빈이 더 낮은 산소 분압에서 산소와 결합되어 있다. 결과적으로 태반에 있는 태아의 혈액은 산소의 혈액으로부터 산소를 얻을 수 있다.
헤모글로빈은 또한 분자의 글로빈 부분으로 산화 질소(NO)를 운반한다. 이는 말초의 산소 운반을 개선하고 호흡의 조절에 기여한다. 산화 질소는 글로빈의 특정 시스테인 잔기에 가역적으로 결합한다. 결합은 헤모글로빈의 상태(R 또는 T)에 따라 달라진다. 생성된 "S"-나이트로실화 헤모글로빈은 혈관 저항, 혈압 및 호흡의 조절과 같은 다양한 산화 질소 관련 활성에 영향을 미친다. 산화 질소는 적혈구의 세포질에서 방출되지 않지만 음이온 교환체 1(AE1)이라는 음이온 교환체에 의해 적혈구 밖으로 운반된다.
사람의 헤모글로빈 유형.
헤모글로빈 변이체는 정상적인 배아 및 태아 발생의 일부분이다. 이는 또한 유전적 변이로 인해 개체군 내 헤모글로빈의 병리학적 돌연변이형일 수도 있다. 낫 모양 적혈구 빈혈증과 같은 일부 잘 알려진 헤모글로빈 변이체는 질병의 원인이 되며 헤모글로빈병증으로 간주된다. 다른 변이체는 탐지 가능한 병리를 일으키지 않기 때문에 비병리학적 변이체로 간주된다.
배아에서의 변이체는 다음과 같다.
태아에서의 변이체는 다음과 같다.
신생아(출생 직후의 신생아)에서의 변이체는 다음과 같다.
질병에서 발생하는 비정상적인 형태는 다음과 같다.
척추동물에서 헤모글로빈의 분해.
적혈구가 노화나 결함으로 인해 수명이 다하면 지라나 간에 있는 대식세포의 식세포 작용에 의해 순환계에서 제거되거나 순환계 내에서 용혈된다. 그런 다음 유리 헤모글로빈은 단핵구 또는 대식세포에서만 발현되는 헤모글로빈 수용체 CD163을 통해 순환계에서 제거된다. 이들 세포 내에서 헤모글로빈 분자는 분해되고 철분은 재활용된다. 이 과정은 또한 분해된 헴 분자 하나 당 일산화 탄소 한 분자를 생성한다. 헴 분해는 인체 내 유일한 일산화 탄소의 천연적인 공급원이며, 정상적인 공기를 호흡하는 사람에서 혈액 내 일산화 탄소 수치를 정상으로 유지하는 역할을 한다.
헴 분해의 또 다른 주요 최종 산물은 빌리루빈이다. 적혈구가 평소보다 더 빨리 파괴되면 혈액에서 빌리루빈의 수치가 증가되는 것으로 감지된다. 부적절하게 분해된 헤모글로빈 단백질이나 혈액 세포로부터 너무 빨리 방출된 헤모글로빈은 작은 혈관, 특히 콩팥의 여과 기능을 담당하는 섬세한 혈관을 막아 콩팥 손상을 일으킬 수 있다. 철은 헴으로부터 제거되어 나중에 사용하기 위해 회수되며, 조직에 헤모시데린이나 페리틴으로 저장되고 트랜스페린인 β-글로불린에 의해 혈장으로 운반된다. 포르피린 고리가 분해되면 파편은 일반적으로 빌리루빈이라는 노란색 색소로 분비되며, 이는 쓸개즙의 형태로 장으로 분비된다. 장은 빌리루빈을 유로빌리노젠으로 대사한다. 유로빌리노젠은 스테르코빌린이라는 색소 형태로 대변을 통해 몸 밖으로 배출된다. 글로불린은 아미노산으로 대사된 후 순환계로 방출된다.
헤모글로빈과 관련된 질병.
헤모글로빈의 결핍은 빈혈에서와 같이 헤모글로빈 분자의 양이 감소하거나 동일한 산소 분압에서 산소와 결합하는 각 분자의 능력 감소로 인해 일어날 수 있다. 헤모글로빈병증(헤모글로빈 분자의 비정상적인 구조를 초래하는 유전적 결함)은 두 가지 모두를 유발할 수 있다. 어쨌든 헤모글로빈의 결핍은 혈액의 산소 운반 능력을 감소시킨다. 헤모글로빈의 결핍은 일반적으로 혈액 내 산소 분압의 감소로 정의되는 저산소증과 엄격하게 구별된다.
헤모글로빈 결핍의 다른 일반적인 원인으로는 혈액 손실, 영양 결핍, 골수 문제, 화학 요법, 신부전 또는 비정상적인 헤모글로빈(예: 낫 모양 적혈구 빈혈증) 등이 있다.
산소를 운반하는 각 헤모글로빈 분자의 능력은 일반적으로 변화된 혈액의 pH 또는 CO2 농도에 의해 변경되어 산소-헤모글로빈 해리 곡선의 변화를 유발한다. 그러나 일산화 탄소 중독과 같이 병리학적으로 변화될 수도 있다.
적혈구 수의 절대적인 감소 여부에 관계없이 헤모글로빈의 감소는 빈혈 증상을 유발한다. 빈혈의 원인은 다양하지만 철분 결핍증과 그에 따른 철분 결핍성 빈혈이 서구 세계에서 가장 흔한 원인이다. 철분이 없으면 헴의 합성이 감소하기 때문에 철분 결핍성 빈혈에서의 적혈구는 저색소성(적색 헤모글로빈 색소 부족) 및 소적혈구성(정상보다 크기가 작음)이다. 기타 빈혈들은 더 드물다. 용혈(적혈구 분해의 가속화)에서 관련된 황달은 헤모글로빈의 대사 산물인 빌리루빈에 의해 유발되며 순환하는 헤모글로빈은 신부전을 일으킬 수 있다.
글로빈 사슬의 일부 돌연변이는 낫 모양 적혈구 빈혈증 및 지중해빈혈과 같은 헤모글로빈병증과 관련이 있다. 문서의 시작 부분에서 논의한 것처럼 다른 돌연변이는 양성이며 단순히 헤모글로빈 변이체라고 한다.
헴 합성 대사 경로에 이상이 있는 것을 특징으로 하는 포르피린증으로 알려진 유전 질환의 부류가 있다. 영국의 조지 3세는 아마도 가장 유명한 포르피린증 환자이다.
헤모글로빈 A는 각 β 사슬의 말단의 발린(α-아미노산)에서 포도당과 어느 정도 천천히 결합한다. 생성된 분자는 당화 헤모글로빈인 Hb A1c라고도 한다. 헤모글로빈의 아미노산과 포도당의 결합은 많은 단백질에서 자발적으로(효소의 도움 없이) 일어나며 유용한 목적을 제공하는 것으로 알려져 있지 않다. 그러나 혈액 내 포도당의 농도가 증가함에 따라 Hb A1c로 전환되는 Hb A의 비율이 증가한다. 일반적으로 혈당이 높은 당뇨병 환자의 경우 Hb A1c 비율도 높다. Hb A와 포도당의 결합 속도가 느리기 때문에 Hb A1c의 비율은 적혈구의 수명(약 120일) 동안 혈당 수준의 가중 평균을 반영한다. 따라서 만성 질환인 제2형 당뇨병의 장기간 조절을 모니터링하기 위해 당화 헤모글로빈 수치를 측정한다. 제2형 당뇨병을 제대로 통제하지 못하면 적혈구 내 당화 헤모글로빈 수치가 높아진다. 정상 기준 범위는 약 4.0~5.9%이다. 달성하기 어렵지만 제2형 당뇨병 환자에게는 7% 미만의 값이 권장된다. 9%를 초과하는 수치는 당화 헤모글로빈의 조절 불량과 관련이 있고, 12%를 초과하는 수치는 매우 불량한 조절과 관련이 있다. 당화 헤모글로빈 수치를 7%에 가깝게 유지하는 당뇨병 환자는(8% 이상인 환자보다) 당뇨병에 수반될 수 있는 합병증을 피할 가능성이 훨씬 더 높다. 또한 당화 헤모글로빈의 증가는 산소에 대한 친화력을 증가시켜 조직에서 산소의 방출을 방해하고 극단적인 경우 저산소증을 유발한다.
헤모글로빈 수치의 상승은 적혈구증가증이라고 불리는 적혈구의 수나 크기의 증가와 관련이 있다. 이러한 상승은 선천성 심장 질환, 폐성심, 폐섬유증, 과도한 적혈구생성인자 또는 적혈구증가증으로 인해 일어날 수 있다. 높은 헤모글로빈 수치는 높은 고도에서의 노출, 흡연, 탈수(인위적으로 헤모글로빈을 농축시키는 것에 의한), 진행성 폐 질환 및 특정 종양으로 인해 일어날 수도 있다.
인도 폰디체리에서 실시된 최근의 연구는 관상동맥 질환에 대한 중요성을 보여준다.
진단용.
헤모글로빈 농도 측정은 일반적으로 전체 혈구 수 측정의 일부로 가장 일반적으로 수행되는 혈액 검사 중 하나이다. 예를 들어, 헤모글로빈 농도 측정은 일반적으로 헌혈 전후에 검사된다. 결과는 g/L, g/dL 또는 mol/L로 보고된다. 1 g/dL은 약 0.6206 mmol/L과 동일하지만 mol/L 단위는 분자의 중합체 상태에 관한 불확실성으로 인해 자주 사용되지 않는다. 16,000 Da의 단일 글로빈 단위 분자량은 사용하는 이 변환인자는 혈액 내 헤모글로빈 농도에 대해 더 일반적이다. 평균 적혈구 헤모글로빈 농도(mean corpuscular hemoglobin concentration, MCHC)의 경우, 64,500 Da의 사량체 중량을 사용하는 변환 계수 0.155가 더 일반적이다. 정상적인 수치는 다음과 같다.
임산부의 임신 초기 및 임신 후기의 헤모글로빈의 정상 수치는 최소 11 g/dL이어야 하며, 임신 중기에는 최소 10.5 g/dL이어야 한다.
탈수 또는 과수화는 측정된 헤모글로빈 수치에 큰 영향을 미칠 수 있다. 알부민은 수분 공급(수화) 상태를 나타낼 수 있다.
헤모글로빈 농도가 정상보다 낮으면 이를 빈혈이라고 한다. 빈혈은 척추동물에서 헤모글로빈을 포함하고 있는 세포인 적혈구의 크기에 따라 분류된다. 적혈구의 크기가 같으면 "소구성(microcytic)" 빈혈, 크면 "대구성(macrocytic)" 빈혈, 정상이면 "정상구성(normocytic)" 빈혈이라고 한다.
적혈구가 차지하는 혈액량의 비율인 헤마토크릿은 일반적으로 g/dL로 측정된 헤모글로빈 농도의 약 3배이다. 예를 들어 헤모글로빈이 17 g/dL로 측정되면 이는 헤모토크릿이 51%인 것과 비교할 수 있다.
실험실 헤모글로빈 검사 방법은 혈액 샘플(동맥, 정맥 또는 모세혈관)과 혈액학 분석기 및 CO-산소측정기에 대한 분석을 필요로 한다. 또한 맥박 CO-산소측정법이라는 새로운 비침습적 헤모글로빈 검사 방법도 침습적 방법과 비슷한 정확도로 사용할 수 있다.
옥시헤모글로빈 및 디옥시헤모글로빈의 농도는 근적외선 분광법을 사용하여 연속적으로, 국부적으로, 비침습적으로 측정할 수 있다. 근적외선 분광법은 머리와 근육 모두에 사용할 수 있다. 이 기술은 엘리트 스포츠 훈련, 인체공학, 재활, 환자 모니터링, 신생아 연구, 기능적 뇌 모니터링, 뇌-컴퓨터 인터페이스, 비뇨기과(방광 수축) 신경학(신경혈관 결합) 등과 같은 연구에 자주 사용된다.
헤모글로빈의 질량은 100년 이상 동안 사용되어 온 비방사성 일산화 탄소(CO) 재호흡 기술을 사용하여 사람에서 측정할 수 있다. 이 기술을 사용하면 소량의 순수 일산화 탄소(CO) 가스가 몇 분 동안 흡입되고 재호흡된다. 재호흡을 하는 동안 일산화 탄소는 적혈구에 존재하는 헤모글로빈과 결합한다. 재호흡 기간 이후 혈액의 일산화 탄소 농도의 증가에 따라 희석 원리를 통해 헤모글로빈의 질량을 결정할 수 있다. 대량의 일산화 탄소 기체는 사람에게 독성이 있지만 혈액량을 검사하는 데 사용되는 일산화 탄소의 양은 담배를 피울 때 흡입하는 양과 동일하다. 연구자들은 일반적으로 맞춤형 재호흡 회로를 사용하지만 데탈로 헬스(Detalo Health)의 데탈로 퍼포먼스(Detalo Performance)는 절차를 자동화하고 더 많은 사용자 그룹이 측정을 할 수 있도록 했다.
혈당 농도의 장기간 조절은 Hb A1c의 농도로 측정할 수 있다. 혈당 수치는 하루 동안 매우 다양하게 나타날 수 있기 때문에 이를 직접적으로 측정하려면 많은 샘플들이 필요하다. Hb A1c은 헤모글로빈 A와 포도당의 비가역적인 반응의 산물이다. 포도당의 농도가 높을수록 Hb A1c가 더 많아진다. 반응이 느리기 때문에 Hb A1c의 비율은 적혈구의 수명(약 120일) 기간 동안 평균적인 혈액 내 포도당의 수준을 나타낸다. Hb A1c의 비율이 6.0% 이하이면 장기간의 혈당 조절이 양호함을 나타내는 반면 7.0% 이상의 값은 조절 이상을 나타낼 가능성을 상승시킨다. 이러한 검사는 당뇨병 환자에게 특히 유용하다.
기능적 자기공명영상(fMRI) 기기는 상자성이기 때문에 자기장에 민감한 디옥시헤모그로빈의 신호를 사용한다. 근적외선 분광법(NIRS)과 결합된 측정은 혈액 산소 수준 의존(BOLD) 신호에 비해 옥시헤모글로빈 신호와 디옥시헤모글로빈 신호 모두와 좋은 상관관계를 보여준다.
운동 추적 및 자체 추적 사용.
헤모글로빈은 비침습적으로 추적되어 스포츠 퍼포먼스와 훈련에 대한 더 나은 이해를 위해 일상 활동에서의 혈액 농축 및 혈액 희석 효과를 추적하는 개별적인 데이터 세트를 구축할 수 있다. 운동 선수들은 종종 지구력과 운동 강도에 대해 우려한다. 센서는 조직을 통해 적색광과 적외선을 광 검출기로 방출하는 발광 다이오드를 사용하며, 광 검출기는 신호를 프로세서로 보내 헤모글로빈 단백질에 의한 빛 흡수를 계산한다. 이 센서는 손가락에 고정되는 작은 감지 장치로 구성된 맥박 산소 측정기와 유사하다.
척추동물이 아닌 생물에서의 헤모글로빈 유사체.
다양한 산소 운반 단백질 및 산소 결합 단백질이 동물계와 식물계 전체에 걸쳐 존재한다. 세균, 원생동물, 균류를 포함한 생물체는 모두 헤모글로빈 유사 단백질을 가지고 있으며, 그 역할은 기체 리간드의 가역적 결합을 포함하는 것으로 알려지고 예측된다. 이러한 단백질 중 상당수는 글로빈과 헴 부분(편평한 포르피린 지지체의 철)을 포함하고 있기 때문에 전체적인 3차 구조가 척추동물의 헤모글로빈의 구조와 매우 다르지만 보통 헤모글로빈이라고 불린다. 특히 하등 동물에서는 "미오글로빈"과 헤모글로빈을 구별하는 것이 불가능한 경우가 많다. 왜냐하면 이들 생물체 중 일부는 근육을 가지고 있지 않기 때문이다. 또는 인식할 수 있는 별도의 순환계가 있지만 산소 운반을 담당하는 순환계가 없을 수도 있다(예: 많은 곤충 및 기타 절지동물). 이 모든 분류군에서 기체 결합을 다루는 헴/글로빈 함유 분자(단량체 글로빈 분자도 포함)를 옥시헤모글로빈이라고 한다. 산소 운반 및 감지를 처리하는 것 외에도 NO, CO2, 황화물, 심지어 혐기성 환경에서 O2를 제거하는 것도 처리할 수 있다. 심지어 철 함유 P450 효소 및 과산화효소와 유사한 방식으로 염소 처리된 물질의 해독을 처리할 수도 있다.
헤모글로빈의 구조는 생물종에 따라 다양하다. 헤모글로빈은 생물의 모든 계에서 생성되지만, 모든 생물체에서 생성되는 것은 아니다. 세균, 원생동물, 조류, 식물과 같은 생물종은 종종 단일 글로빈 헤모글로빈을 가지고 있다. 많은 선형동물, 연체동물, 갑각류는 척추동물의 헤모글로빈 분자보다 훨씬 큰 다중 소단위체 분자를 함유하고 있다. 특히, 균류와 거대 환형동물에서 발견되는 키메라 헤모글로빈은 글로빈과 다른 유형의 단백질을 모두 포함할 수 있다.
생물체에서 가장 눈에 띄는 헤모글로빈의 생성 및 용도 중 하나는 리프티아 파킵틸라("Riftia pachyptila")에서 찾아볼 수 있다. 리프티아 파킵틸라라는 이 거대 관벌레는 길이가 2.4 m에 달하고 해양의 화산 분출구에서 서식한다. 소화관 대신에 이 벌레에는 무게의 절반을 차지하는 세균 개체군이 포함되어 있다. 세균은 열수구의 H2를 물에서 생성된 O2와 산화시켜 H2O와 CO2로부터 양분을 만들기 위한 에너지를 생산한다. 벌레의 상단은 진홍색 부채꼴 구조("깃털")로 물 속으로 뻗어나가고, 세균을 위한 H2S와 O2, 그리고 광합성 식물과 유사한 합성 원료를 사용하기 위한 CO2를 흡수한다. 이 구조는 각각 연관된 헴 구조를 포함하는 최대 144개의 글로빈 사슬을 갖는 몇 가지 매우 복잡한 헤모글로빈의 함량으로 인해 밝은 빨간색이다. 이러한 헤모글로빈은 대부분의 다른 종의 헤모글로빈처럼 황화물에 의해 완전히 "중독"되거나 억제되지 낳고 황화물이 있을 때 산소를 운반할 수 있고 심지어 황화물을 운반할 수 있다는 점에서 주목할 만하다.
적혈구가 아닌 세포에서의 헤모글로빈.
일부 비적혈구 세포(즉, 적혈구 이외의 세포)에는 헤모글로빈이 포함되어 있다. 뇌에서는 흑색질의 A9 도파민작동성 뉴런, 대뇌 겉질과 해마의 성상교세포, 모든 성숙한 희소돌기아교세포가 여기에 포함된다. 이들 세포의 뇌 헤모글로빈은 "산소 저장을 통해 무산소 상태에서 항상성 메커니즘을 제공할 수 있으며, 이는 에너지 생산에 대한 요구 사항이 높고, 대사 활성이 높은 A9 도파민작동성 뉴런에 특히 중요하다"라고 제안되었다. "A9 도파민작동성 뉴런은 높은 미토콘드리아 활성 외에도 자동 산화 및 모노아민 산화효소(MAO) 매개 도파민의 탈아미노화와 접근 가능한 철의 후속 반응으로 매우 독성이 강한 하이드록실 라디칼 생성을 통한 과산화 수소의 생성으로 인한 강렬한 산화 스트레스를 받고 있기 때문에 무산소 변성의 위험이 특히 클 수 있다"는 사실이 추가로 지적되었다. 이는 파킨슨병에서 이들 세포의 퇴행 위험을 설명할 수 있다. 사후에 이들 세포가 어두워지는 원인(라틴어 이름인 substantia nigra의 유래)은 이들 세포에 있는 헤모글로빈 유래 철분이 아니라 뉴로멜라닌에 의한 것이다.
뇌 외부의 헤모글로빈은 대식세포, 폐포 세포 및 콩팥의 혈관사이세포에서 항산화제 및 철 대사 조절제로서 산소 운반이 아닌 기능을 가지고 있다.
역사, 예술에서.
역사적으로 피의 색과 녹 사이의 연관성은 로마 신화의 전쟁의 신인 마르스(Mars)와 화성과의 연관성과 관련이 있다. 그 이유는 화성이 고대인에게 피를 연상시키는 주황색-빨간색이기 때문이다. 화성의 색깔은 화성 토양의 산소와 결합된 철 화합물로 인한 것이지만, 혈액이 붉은색인 것이 헤모글로빈과 그 산화물의 철 때문이라는 것은 일반적인 오해이다. 철의 배위자화(ligation) 및 산화환원 상태가 포르피린의 pi에서 pi*로 또는 n에서 pi*로의 전자 전이에 영향을 미치고 따라서 광학적 특성이 있지만 붉은색은 실제로 철 그 자체가 아니라 철이 결합된 헤모글로빈의 포르피린 부분에 기인한다.
예술가인 줄리안 보스 안드레아는 2005년에 단백질의 공격을 기반으로 "하트 오브 스틸(헤모글로빈), Heart of Steel (Hemoglobin)"이라는 조각품을 만들었다. 조각품은 유리와 내후성 강철로 만들어졌다. 처음에는 반짝거리며 빛나는 예술 작품이 의도적으로 녹이 슬어가는 과정은 산소가 철과 결합하는 헤모글로빈의 근본적인 화학 반응을 반영한다.
몬트리올의 예술가인 니콜라스 바이어(Nicolas Baier)는 헤모글로빈 분자의 구조를 보여주는 스테인리스 스틸 조각품인 "Lustre (Hémoglobine)"를 만들었다. 이는 몬트리올에 있는 맥길 대학교 의료 센터의 연구 센터의 아트리움에 전시되어 있다. 이 조각품의 크기는 약 10 m × 10 m × 10 m이다.
헌의왕후 유씨(獻懿王后 劉氏)는 고려 경종(景宗)의 제2비(妃)이다.
태조와 신명순성왕후의 아들인 문원대왕의 딸이며, 어머니 또한 태조와 정덕왕후의 딸인 문혜왕후이다. 족내혼의 풍습에 따라 사촌인 경종과 혼인하였으며, 이때 왕실과의 중복되는 성씨를 피하기 위해 할머니의 성인 유씨(劉氏)로 바꿨다.
호쿠리쿠 신칸센(나가노 신칸센)의 개업 시에 JR 동일본으로부터 경영 이관된 신에쓰 본선·가루이자와역 - 시노노이역 사이를 운영하는 철도의 회사로서 설립되었다. 이 구간은 현재 시나노 철도선이 되었다.
장거리 이용객이 나가노 신칸센을 이용하는 것 등에 의해 개업 당초부터 경영은 힘들고, 2001년 9월의 중간결산에서는 누적적자가 24억 엔 이상이 되어 자본금 23억 엔을 웃도는 채무초과 상태에 빠졌다. 그 때문에 동년에 「시나노 철도 경영 개혁을 향한 제언」을 책정. 2002년 6월부터는 여행 회사인 에이치·아이·에스(HIS)으로부터 스기노 타다시를 사장으로 맞이해 퇴임할 때까지의 2년간에 고령자의 승강 시중을 실시하는 「트레인 어텐던트」나 써포터 제도의 신설이라고 하는 경영 개혁을 진행시켰다. 개업 직후에는 많은 역에서 JR 동일본 선으로의 환승 승차권이 발매되고 있었지만 2002년에 환승 승차권의 발매역·발매 범위가 큰폭으로 축소되어 사용되지 않게 된 발권기는 회사의 공식 홈페이지에서 일반용으로 판매되었다.
스기노의 경영 수완에 의해 시나노 철도는 흑자로 돌아섰지만 2004년에는 감손 회계도입을 진행시키고 싶다는 다나카 야스오지사와 「상하 분리 방식」을 주장하는 스기노가 대립을 일으켜 사장을 사임했다(그 후 스기노는 사이타마 고속 철도의 대표이사로 취임, 2007년 4월의 가나가와현 지사 선거에 입후보).그 후 스카이 마크 에어라인즈(현 스카이 마크)의 전 사장인 이노우에 마사유키를 사장으로 맞이해 감손 회계를 단행, 그 결과 2005년도 결산에 대해 개업 이래의 처음으로 최종 손익에 대해 흑자를 계상하기에 이르렀다. 이노우에 마사유키 사장 아래에서도 역 구내에서 복권을 판매하는 등의 사업을 전개하고 있다. 이노우에는 2008년 9월 30일자로 퇴임했다.
2007년 기준으로 보유하는 차량은 전환 시에 JR 동일본으로부터 받은 일본 국철형 전철뿐이다(169계 중 3량은 1998년에 JR 동일본에서 구입했다). 115계 전철에는 도어 차임이 있다. 또, 각 차량의 도어 위에는 액정 디스플레이가 있어 스폰서 기업의 광고가 나온다.
169계는 일찍이 치환의 계획이 있어 2002년경에 영단 지하철(현 도쿄 메트로)으로부터 5000계 전철을 구입할 계획이 있었지만 재정난으로 포기, 2006년부터 저코스트타입의 신형차량을 도입하는 것이 결정(2량편성×5차량을 3년 계획으로 등장시킬 예정)되었기 때문에 중고 전동차 구입 계획은 없어졌다. 그러나 그 후 경영 상황에 의해 신형 차량 도입도 당분간 보류한다고 공식 홈페이지에서 발표되고 있다.
차량 기지는 도구라 역 구내에 다수의 유치선이 있어, 차량 기지로 쓰인다. 세차 설비도 있다.
촬영용 차량의 유치.
시나노 철도 팬클럽.
2006년에 이 둘을 통합해 「시나노 철도 팬클럽」이 창설되었다. 입회금은 1만엔으로, 특전으로서 「기간 한정 무료승차권」 「회원증 증정」 「맥주 트레인 초대」등이 있다.
기획 열차.
다카아키는 오와리번의 하급 번사 가문인 핫토리가의 차남으로 태어났다. 후에 가토가에 양자로 입적되었다. 1881년 도쿄 대학 법학부를 수석으로 졸업하고 미쓰비시에서 일했으며, 후에 미쓰비시 창업자 이와사키 야타로와 그의 부인 기세의 장녀와 혼인하였다.
정치계에선 내각총리대신 외에 대장성 국장, 주영특명전권공사, 외무대신 등을 지냈다. 외무대신 재임 중 영일동맹을 추진한 공으로 남작위를 수여받아 화족반열에 오르게 된다. 1915년 1월 위안스카이 중국 총통에게 21개조 요구를 제출한 바 있다. 이러한 공적들이 인정받아 자작으로 승작하였다.
이와도노 산성()은 야마나시현 오쓰키시 니기오카 정에 있는 높이 634m의 이와도노 산에 축조된 연곽식 산성이다. 센고쿠 시대에는 오야마다 가문의 거성이었으며, 견성으로 알려져 있다. 야마나시 현 지정 사적이다.
동서로 길게 뻗어 있는 바위산 그대로 성으로 조성해 험준한 지형을 이용했다. 성의 남쪽은 대부분이 절벽이며, 북쪽도 이에 못지않은 급경사를 이루고 있다. 성의 동쪽과 서쪽에서 접근이 가능하지만, 좁은 길을 지나지 않으면 안된다. 이런 탓에 성의 주요 시설도 여느 성과 달리 적게 둘 수밖에 없다. 성 주위에는 마을과 무가 저택을 두었을 것으로 보고 있다. 현재 성의 유구로는 구루와의 흔적과 성 주위를 판 구덩이(해자)의 흔적을 찾을 수 있다.
성의 축성년대에 관해서는 1530년대 무렵 가이 다케다 가문의 일족으로 대우받는 오야마다 가문이 했을 것으로 보고 있다. 이와도노 산성이 있는 오쓰키 지역은 무사시 국 등 간토 지방으로 가는 길목에 위치해, 고후 분지와 다른 지역적 특징을 가지고 있다. 오야마다 가문은 가이 슈고 다케다 가문에 대항하지만, 1509년 다케다 가문에 종속했다. 이후, 군사적으로 다케다 가문이 사가미의 호조 가문과 스루가의 이마가와 가문, 무사시의 우에스기 가문이 다스리는 지역에 인접한 오쓰키 지역은 주요 거점으로 부상하였다.
1582년 오다 노부타다가 이끄는 다케다 정벌군이 가이로 침공했을 때, 오야마다 노부시게는 오다 측으로 이반했고, 이와도노 산성으로 피신하려던 다케다 가문의 당주 다케다 가쓰요리는 오쓰키 지역에 발을 들이지 못한 채, 덴모쿠 산에서 죽음을 맞이했다. 이후 오야마다 노부시게는 주군을 배신한 장수로 오명을 간직한 채 오다 노부나가에 의해 처형되었다.
젠푸사(천복사, 荐福寺)는 중국 섬서성의 고도, 서안 시 남쪽 교외에 있는 불교사원이다. 그 옛 땅은 당나라 때의 수도 장안성 왼쪽 거리 주작대가에 접하는 개화방과 안인방의 두 방에 해당한다.
천복사는 원래 중종 이광이 즉위하기 전에 살았던 저택으로, 684년(문명 원년) 고종이 병으로 승하하자 안녕을 기원하기 위해서, 무측천이 건립한 헌복사가 그 시작이다. 헌복사는 수나라 때 양제 진왕의 저택이 있던 옛 땅이기도 하였다. 690년(천수 원년)에 현재의 천복사라는 이름으로 개명을 하였다.
천복사의 규모는 개화방의 남쪽 절반을 차지하며, 소안탑이 있는 남쪽 근처의 안인방에도 미치고 있었다. 천복사에 거주하는 승려는 약 200명 가까이 있었다고 한다. 706년(신용 2년), 번경원이 설치되어 경용 중에는 소안탑이 건립되었다. 번경원에서는 의정 삼장이 불전의 한역에 임해, 모두 20부의 경전을 이곳에서 번역하였다.
712년(선천 원년) 화엄종의 제3 조인 법장이 천복사에서 입적하였다. 대천복사는 화엄종과의 관계가 깊고, 운화사와 함께 장안에서 화엄 교육과 학문의 성지로 여겨져 소안탑은 화엄탑이라고도 불렸다.
현종 조에 밀교를 중국에게 전한 금강지 삼장이 730년(개원 18년)부터 741년(개원 29년)까지 약 8년간 천복사에 거주하며 대만도라관정 도량을 건립하고 밀교 경전을 한역했다. 845년(회창 5년) 무종에 의한 회창의 폐불 사건 때는 대자은사, 서명사, 대장엄사와 함께 폐사를 모면했다.
청나라 때 천복사는 여러 번 중건되었고, 강희제 31년 가장 큰 중건이 이루어졌다. 청나라 말기에는 남산문 등의 많은 건축물들이 추가로 세워졌다.
소안탑(小雁塔)이란 중국 당나라 때 장안성 내의 젠푸사(천복사) 경내에 경용(707년 - 710년) 년간에 건립된 벽돌탑이다. 장안성의 성방에서는 좌가의 안인방( 구 안민방, 태종의 이름의 「백성」자를 피해 적음)의 서북쪽 구석에 해당되는 젠푸사의 탑머리 부도원에 지어졌다.
높이는 현상으로 13층 43 m이지만, 당초는 15층 88 m 있었다고 여겨진다. 지진 등에 의해서 붕괴해 현재의 모습이 되어 있다. 젠푸사의 가람은 변칙적으로 배치되어 있어 소안탑은 안인방에 있지만, 젠푸사는 북린의 개화방에 있었다. 일명 화엄탑이라고도 한다.
송대 이후, 지진 등의 재해가 자주 있어, 여러 차례의 중수를 거쳐 오늘날의 모습이 되었다. 그 중에서도 가장 유명한 것은 명나라 가정 34년(1555년)에 기록된 탑 아래층에 남는 제기로 보이는 지진의 피해와 복구에 관련된 일화이다. 이 글에 따르면 지진에 의해서 탑이 두 개로 찢어졌는데, 다시 지진이 일어나 원래의 모습으로 돌아왔다고 한다. 성화 말년(1487년)에 일어난 지진으로 탑에 반대쪽이 보일만큼 균열되었지만, 정덕 말년(1521년) 지진에 의해 하룻밤만에 탑이 복구되었다고 기록되고 있다.
시나노 철도선()은 시나노 철도의 첫번째 철도 노선이다. 일본 나가노현 기타사쿠군 가루이자와정에 위치한 가루이자와역과 나가노 현 나가노시에 위치한 시노노이역을 잇는다.
시나노 철도선의 전 구간을 거쳐 JR 동일본 구간으로 직통 운행하는 열차(가루이자와 ~ JR 신에쓰 본선 나가노)외에 가루이자와 ~ 고모로, 고모로 ~ 나가노 간만을 운행되는 열차도 있다. 시노노이를 종점으로 하는 열차는 없이 기본적으로 나가노까지 운행하며 시나노 철도 승무원이 그대로 나가노까지 승무한다.
하성란(, 1967년 6월 28일 서울 ~)은 대한민국의 소설가이다.
개량궁(改良弓, laminated bow)은 합성궁과 그 원리가 동일하나, 카본, FRP 따위의 합성섬유를 주 재료로 해서 만든 활이다.
1970년대부터 개량궁의 연구가 본격적으로 시작되었다. 이 때의 개량궁은 FRP를 주로 사용했고, 외형 또한 전통 각궁과는 차이가 컸다. 그러나 연구를 거듭한 끝에 근래에는 카본을 이용해 주로 만들며, 각궁과 외형 차이가 거의 안 나게끔 발전했다. 또, 성능을 보완하기 위해 대나무 등 천연 재료를 섞기도 하는 등 여러 개량이 이루어졌다.
각궁과의 차이.
일단 부린 활의 상태에서는 각궁이 동그랗게 말리는 것과 달리 개량궁은 뻐드러지며, 개량궁 중 가장 작은 단궁이 각궁의 길이와 비슷하므로 길이의 차이도 다소 있다. 또한 지속적인 관리가 필요없고 우천시에도 문제없는 튼튼한 내구성을 지녔다.
풀러렌()은 탄소 원자가 구, 타원체, 원기둥 모양으로 배치된 분자를 통칭하는 말이다. 1985년에 처음 발견되었으며, 흑연 조각에 레이저를 쏘았을 때 남은 그을음에서 발견된 완전히 새로운 물질이다.
지름 약 1nm인 '나노 축구공'을 형성하는데, 풀러렌이라는 명칭은 이 구조와 같은 모양의 돔을 설계한 미국의 건축가 버크민스터 풀러(B. Fuller: 1895~1983)의 이름에서 유래한 것이다.
1990년 W 크래치머 등이 훗날 아크법으로 발전하는 풀러렌의 생성법을 발견한 이래 이에 대한 연구가 활발해졌다. 압력 약 50~600토르의 헬륨 기체 안에서 흑연을 전극으로 하여 아크방전을 하여 생성한 주석의 유기용매(벤젠, 톨루엔 등) 추출로 얻어진다. 이때 럭비공 모양의 C70이나, 소량이기는 하지만 보다 사이즈가 큰 C76, C78, C82, C90, C94, C96과 같은 고차 풀러렌도 생성된다.
또한 C60에는 지름 0.4nm(0.4×10-9m)의 공간이 있고, 고차 풀러렌에서는 보다 큰 공간이 있기 때문에 금속내포 풀러렌도 만들 수 있다. 이것은 금속원자를 혼합한 흑연을 전극으로 하여 아크방전했을 때에 생성되는 것이다.
기름에 녹는 성질을 이용하여 풀러렌을 수지에 첨가해서 내구성이나 내열성을 높이거나 정전기의 제거, 잡음 필터로의 응용이 시도되고 있다. 이것을 이용해서 단단하고 날카로운 절삭 도구나 아주 단단한 플라스틱을 만드는 연구도 진행 중이다.
풀러렌에 20GPa의 압력과 2200K의 온도를 가하면 응집 다이아몬드 나노막대를 만들 수 있다. 이 물질의 경도는 다이아몬드의 1.17-1.52배이다.
풀러렌의 특징 중 하나는 우수한 전자 수용체 (n형 반도체)라는 것으로, 이로 인해 유기 전자 재료에 응용될 수 있다. 풀러렌은 유기 태양광에 사용되는 폴리머/풀러렌 혼합물을 제조하는 데 사용될 수 있으며, 이를 이용 하여 플러렌은 n형 반도체로 이용된다.
플러렌의 전기적 특성은 전도성을 가지며 반도체에 사용될수 있다. 전도성은 도핑에 의해 크기를 조정 할수 있다.