Bohr etkisi

Bohr etkisi azalma tarif afinite ve hemoglobin (Hb) , oksijen olduğunda , pH değeri azalır ya da CO ₂ konsantrasyonu artar. Birlikte kooperatif bağlanma oksijen ve alosterik 2,3-bifosfogliserat oluşan içinde Rapoport-Luebering döngüsü enzimi bifosfogliserat mutaz , bu tesis, bir oksijen taşıyıcısı olarak hemoglobin optimum işlevi sağlamaktadır.

Etki, adını keşfeden fizikçi Niels Bohr'un babası Danimarkalı fizyolog Christian Bohr'dan (1855–1911) almıştır .

Temel bilgiler

T şeklinde ve R şeklinde hemoglobinin uzamsal yapılarındaki farklılıklar

Hemoglobin, kanın oksijeni akciğerlerden tüketen organlara taşıma görevine aracılık eder. Bunun için hemoglobinin akciğer kılcal damarlarında solunum havasında bol miktarda bulunan oksijeni bağlayabilmesi ve enerji metabolizması için ihtiyaç duyulan hedef organlarda tekrar serbest bırakabilmesi gerekir .

Hemoglobin iki şekilde gelir: oksijeni zayıf bir şekilde bağlayan gergin form (T) ve oksijeni iyi bağlayan gevşemiş form (R). Her iki form da, ortama bağlı olarak bir tarafa veya diğerine kaydırılan birbiriyle dengede.

Oksijenin bağlanmasını ve salınmasını kontrol etmekten hemoglobinin çeşitli özellikleri sorumludur. Bohr etkisi, metabolik olarak aktif dokularda tercihli bir oksijen salınımı sağlar. Esasen, iki faktör önemli bir rol oynar: Spor aktivitesi sırasındaki kaslar gibi metabolik olarak aktif dokular, artmış bir CO ₂ içeriğine ve daha düşük bir pH değerine sahiptir . Her ikisi de metabolik ürünlerin birikmesiyle açıklanabilir: karbondioksit hücre solunumu sırasında oluşur ve karbonik anhidraz enzimi tarafından katalize edilerek hidrojen karbonat ve protonlar oluşturmak için su ile reaksiyona girer - pH değeri düşer:

${\ displaystyle \ mathrm {CO_ {2} + H_ {2} O \ rightleftharpoons HCO_ {3} ^ {-} + H ^ {+}}}$

Hücresel solunum için yeterli oksijen yoksa, pH değerinin düşürülmesi yoğunlaşır. Daha sonra glikolizde elde edilen piruvat sitrat döngüsü yoluyla parçalanamaz. Sitrat döngüsü durma noktasına geldiğinde, bir tür "durgun su" oluşur. Böylece durgun su glikolizi bozmaz ve enerji üretimini tamamen felç etmez, piruvat, protonların salınmasıyla laktata indirgenir, bu da kanın daha fazla asitlenmesine yol açar. Bu süreç, örneğin anaerobik olarak çalışan kaslarda gözlemlenebilir .

PH'ın etkisi

Hemoglobinin-alt birimlerinin a-alt birimlerinin 122 ve a-alt birimlerinin 146 histidin kalıntıları ve a alt birimlerinin N- terminal amino asitlerinin a-amino grupları , pH'a bağlı etkide rol oynar .

PKa _s değerleri bu grupların yakın pKa 7'ye olan _s değerleri R 'şeklinde, daha T şeklinde bulunmaktadır. Daha yüksek bir pK _s değeri, proton alımının termodinamik olarak uygun olduğu anlamına gelir; Buradaki arka plan, T konformasyonundaki protonların pozitif yükünün, R konformasyonunda bulunmayan tuz köprülerini stabilize edebilmesidir.

Normal kan pH'ı 7,4'tür. PH değeri lokal olarak, yani bu grupların yaklaşık pK _s değeri olduğu kadar düşürüldüğünde , bu hızla artan bir protonasyona yol açar. PKa nedeniyle _s T şeklinde değerleri, R-şeklinde daha yüksektir, düşük pH değişimleri T-şeklinin yan, T-şeklinde ve R-formu arasındaki denge daha düşük bir ortalama afinite için olan bu oksijen ve bu nedenle oksijen salınımı ile ilişkilidir. PH değerini 0,2 düşürmek, oksijen afinitesinde yaklaşık% 20 oranında bir azalmaya neden olur.

CO ₂ kısmi basıncının etkisi

Yukarıda açıklanan karbondioksitin pH düşürücü etkisine ek olarak, ikinci bir mekanizma da rol oynar. Hidrojen karbonat , karbamat grupları oluşturmak için hemoglobinin terminal amino grupları ile tersine çevrilebilir şekilde reaksiyona girer .

Bu aynı zamanda T şekli ile R-şekli arasındaki dengede T-şekli tarafına bir kaymaya ve dolayısıyla oksijen için ortalama afinitede bir azalmaya yol açar. Karbamat gruplarının oluşumu da CO _2'nin akciğerlere geri taşınmasında küçük bir ölçüde (yaklaşık% 5-7) rol oynar.

Pişmanlık

Akciğerlerde durum tersine döner. Kandaki karbondioksit kısmi basıncı havadakinden daha yüksek olduğu için CO ₂ kandan havaya geçer . CO için _{2 olan} kimyasal denge çıkarılmış protonlarla hidrojen karbonat reaksiyona girerek CO meydana getirmek üzere ₂ ve su. Kaybolan protonlar pH değerini yükseltir.

${\ displaystyle \ mathrm {HCO_ {3} ^ {-} + H ^ {+} \ rightleftharpoons CO_ {2} + H_ {2} O}}$

Ayrıca kimyasal denge nedeniyle , karbamat grupları hidrolize amino grupları ve CO için tekrar ₂ . Tüm bunlar, hemoglobinin, oksijeni yüksek bir afinite ile bağlayan T-şeklinden R-şekline geçişini destekler.

Terapötik anlamı

Bohr etkisinin hedeflenen bir uygulaması Buteiko yönteminde denenmiştir .

Analitik

Oksijen (deoksihemoglobin) olmadan hemoglobin lokal konsantrasyonu tespit edilebilir in vivo ile işlevsel manyetik rezonans görüntüleme . Tüm kan akış artar, deoksi-hemoglobinin lokal konsantrasyonu azalır. Bu yöntem, Kan Oksijen Seviyesine Bağlı Kontrat (BOLD etkisi) olarak bilinir .

Ayrıca bakınız

• Kök etkisi
• Haldane etkisi

Edebiyat

• Berg, Stryer, Tymoczko: Biyokimya . Spectrum Akademik Yayınevi, 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5

Bireysel kanıt

1. ↑ ^{a b c} Jan Mayer: Zihinsel Eğitim. Springer-Verlag, 2011, ISBN 978-3-642-13762-4 , s.211 .
2. ^ Robert C. Eklund: Spor ve Egzersiz Psikolojisi Ansiklopedisi. SAGE Yayınları, 2013, ISBN 978-1-483-36870-2 , s.130 .