Hiệu ứng huyết sắc tố và Bohr

Cấu trúc và chức năng

Hemoglobin là một metallicoprotein có trong các tế bào hồng cầu, chịu trách nhiệm vận chuyển oxy trong dòng máu. Trên thực tế, oxy chỉ hòa tan vừa phải trong nước; do đó, số lượng hòa tan trong máu (ít hơn 2% tổng số) không đủ để đáp ứng nhu cầu trao đổi chất của các mô. Do đó, nhu cầu về một hãng vận chuyển cụ thể là rõ ràng.

Trong dòng tuần hoàn, oxy không thể liên kết trực tiếp và thuận nghịch với protein, như xảy ra với các kim loại như đồng và sắt. Không có gì đáng ngạc nhiên, ở trung tâm của mỗi tiểu đơn vị protein của hemoglobin, được bọc trong vỏ protein, chúng tôi tìm thấy cái gọi là nhóm giả, EME, với một trái tim kim loại được đại diện bởi một nguyên tử sắt ở trạng thái oxy hóa Fe2 + (trạng thái khử), liên kết với oxy đảo ngược.

Phân tích máu

Giá trị của huyết sắc tố bình thường trong máu: 13-17 g / 100 ml

Ở phụ nữ, giá trị trung bình thấp hơn 5-10% so với nam giới.

Nguyên nhân có thể gây ra huyết sắc tố cao

đa hồng cầu
Ở lại trong chiều cao
Bệnh phổi mãn tính
bệnh tim
Doping máu (sử dụng erythropoietin và các dẫn xuất hoặc các chất bắt chước hành động của nó)

Nguyên nhân có thể gây ra huyết sắc tố thấp

thiếu máu
Thiếu sắt (giảm siderop)
Chảy máu nhiều
ung thư biểu mô
mang thai
thalassemia
Burns

Hàm lượng oxy trong máu sau đó được tính bằng tổng lượng nhỏ hòa tan trong huyết tương với phần liên kết với sắt huyết sắc tố.

Hơn 98% oxy có trong máu được liên kết với huyết sắc tố, từ đó lưu thông trong dòng máu được phân bổ bên trong các tế bào hồng cầu. Do đó, không có huyết sắc tố, hồng cầu không thể thực hiện nhiệm vụ của chúng là chất vận chuyển oxy trong máu.

Với vai trò trung tâm của kim loại này, việc tổng hợp huyết sắc tố đòi hỏi phải cung cấp đủ chất sắt với chế độ ăn uống. Khoảng 70% chất sắt có trong cơ thể trên thực tế có trong các nhóm hemoglobin EME.

Hemoglobin được tạo thành từ 4 tiểu đơn vị có cấu trúc rất giống với myoglobin *.

Hemoglobin là một metallicoprotein lớn và phức tạp, được đặc trưng bởi bốn chuỗi protein hình cầu tương ứng quấn quanh một nhóm EME có chứa Fe2 +.

Đối với mỗi phân tử hemoglobin, chúng tôi tìm thấy bốn nhóm EME được bao bọc bởi chuỗi protein hình cầu tương đối. Vì có bốn nguyên tử sắt trong mỗi phân tử hemoglobin, mỗi phân tử hemoglobin có thể tự liên kết với bốn nguyên tử oxy, tùy thuộc vào phản ứng thuận nghịch:

Hb + 4O ₂ ← → Hb (O ₂ ) ₄

Như hầu hết đã biết, nhiệm vụ của hemoglobin là đưa oxy vào phổi, giải phóng nó đến các tế bào cần nó, loại bỏ carbon dioxide khỏi nó và giải phóng nó vào phổi nơi cile bắt đầu lại.

Trong quá trình truyền máu vào các mao mạch của phế nang phổi, huyết sắc tố liên kết oxy với chính nó, sau đó mang lại các mô trong tuần hoàn ngoại vi. Sự trao đổi này xảy ra bởi vì các liên kết oxy với sắt nhóm EME không bền và nhạy cảm với nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là căng thẳng hoặc áp suất một phần oxy.

Liên kết oxy với hiệu ứng huyết sắc tố và Bohr

Trong phổi, sự căng thẳng oxy trong huyết tương tăng lên do sự khuếch tán của khí từ phế nang đến máu (↑ PO2); sự gia tăng này làm cho huyết sắc tố liên kết với oxy một cách tham lam; điều ngược lại xảy ra ở các mô ngoại biên, nơi nồng độ oxy hòa tan trong máu giảm (↓ PO2) và làm tăng áp suất một phần của carbon dioxide (CO2); điều này làm cho huyết sắc tố giải phóng oxy bằng cách sạc bằng CO2. Bằng cách đơn giản hóa khái niệm này càng nhiều càng tốt, có nhiều carbon dioxide hơn trong máu và ít oxy hơn vẫn còn liên kết với hemoglobin .

Mặc dù lượng oxy hòa tan trong máu rất thấp, do đó nó đóng vai trò cơ bản. Trên thực tế, đại lượng này ảnh hưởng rất lớn đến lực liên kết giữa oxy và huyết sắc tố (bên cạnh đó là một giá trị tham khảo quan trọng trong việc điều hòa thông khí phổi).

Tóm tắt bằng một biểu đồ, lượng oxy liên kết với hemoglobin tăng lên liên quan đến pO2 theo đường cong sigmoid:

Thực tế là khu vực mảng rất lớn đặt một ngưỡng an toàn quan trọng ở mức bão hòa tối đa của huyết sắc tố trong suốt quá trình đi qua trong phổi. Mặc dù pO2 ở mức độ phế nang thường bằng 100 mm Hg, nhưng quan sát con số chúng tôi ghi nhận cũng như áp suất một phần của oxy bằng 70 mmHg (sự xuất hiện điển hình của một số bệnh hoặc tồn tại ở độ cao) ở gần 100%.

Ở khu vực có độ dốc tối đa, khi độ căng oxy một phần giảm xuống dưới 40 mmHg, khả năng liên kết với huyết sắc tố giảm nhanh chóng.

Trong điều kiện nghỉ ngơi, PO2 trong dịch nội bào là khoảng 40 mmHg; trong bối cảnh này, đối với các định luật của khí, oxy hòa tan trong huyết tương khuếch tán về phía các mô kém hơn so với O2 qua màng mao quản. Kết quả là, điện thế trong huyết tương của O2 giảm hơn nữa và điều này thúc đẩy sự giải phóng oxy từ hemoglobin. Tuy nhiên, trong quá trình gắng sức vật lý mạnh mẽ, sự căng thẳng oxy trong các mô giảm xuống còn 15 mmHg hoặc ít hơn, theo đó máu bị thiếu oxy mạnh.

Kết quả là, trong điều kiện nghỉ ngơi, một lượng hemoglobin oxy hóa quan trọng rời khỏi các mô, vẫn có sẵn trong trường hợp cần thiết (ví dụ để đối phó với sự gia tăng đột ngột trong quá trình trao đổi chất ở một số tế bào).

Đường liên tục hiển thị trong hình trên được gọi là đường cong phân ly hemoglobin; nó thường được xác định trong ống nghiệm ở pH 7, 4 và ở nhiệt độ 37 ° C.

Hiệu ứng Bohr có hậu quả cả về việc hấp thụ O2 ở cấp độ phổi và giải phóng nó ở cấp độ mô.

Khi có nhiều carbon dioxide hòa tan dưới dạng bicarbonate, hemoglobin giải phóng oxy dễ dàng hơn và được nạp carbon dioxide (dưới dạng bicarbonate).

Hiệu quả tương tự đạt được bằng cách axit hóa máu: pH máu càng giảm và càng ít oxy liên kết với huyết sắc tố; không phải ngẫu nhiên mà carbon dioxide được hòa tan trong máu chủ yếu dưới dạng axit carbonic, nó phân ly.

Để vinh danh người phát hiện ra nó, ảnh hưởng của pH hoặc carbon dioxide đến sự phân ly oxy được gọi là hiệu ứng Bohr.

Đúng như dự đoán, trong môi trường axit, hemoglobin giải phóng oxy dễ dàng hơn, trong khi ở môi trường cơ bản, liên kết với oxy mạnh hơn.

Trong số các yếu tố khác có thể thay đổi ái lực của hemoglobin đối với oxy, hãy nhớ nhiệt độ. Đặc biệt, ái lực của hemoglobin đối với oxy giảm khi nhiệt độ cơ thể tăng. Điều này đặc biệt thuận lợi trong những tháng mùa đông và mùa xuân, vì nhiệt độ của máu phổi (tiếp xúc với không khí của môi trường bên ngoài) thấp hơn so với mức của các mô, do đó việc cung cấp oxy được tạo điều kiện thuận lợi .

2, 3 diphosphoglycerate là một chất trung gian của glycolysis có ảnh hưởng đến ái lực của hemoglobin đối với oxy. Nếu nồng độ của nó trong hồng cầu tăng, thì ái lực của hemoglobin đối với oxy sẽ giảm, do đó tạo điều kiện giải phóng oxy đến các mô. Không phải ngẫu nhiên mà nồng độ hồng cầu của 2, 3 diphosphoglycerate tăng, ví dụ, trong thiếu máu, trong suy tim-phổi và trong thời gian ở độ cao.

Nhìn chung, tác dụng của 2, 3 bisphosphoglycerate tương đối chậm, đặc biệt khi so sánh với phản ứng nhanh với những thay đổi về pH, nhiệt độ và áp suất một phần của carbon dioxide.

Hiệu ứng Bohr rất quan trọng trong quá trình làm việc cơ bắp cường độ cao; trong những điều kiện như vậy, trên thực tế, trong các mô tiếp xúc nhiều nhất với sự căng thẳng, có sự gia tăng cục bộ về nhiệt độ và áp suất của carbon dioxide, do đó có tính axit trong máu. Như đã giải thích ở trên, tất cả điều này ủng hộ việc giải phóng oxy đến các mô, làm dịch chuyển đường cong phân ly hemoglobin sang bên phải.