Krzywa dysocjacji tlen – hemoglobina

Na siłę, z jaką tlen wiąże się z hemoglobiną, wpływa kilka czynników. Czynniki te przesuwają lub przekształcają krzywą dysocjacji oksyhemoglobiny. Przesunięcie w prawo wskazuje, że badana hemoglobina ma zmniejszone powinowactwo do tlenu. Utrudnia to wiązanie hemoglobiny z tlenem (wymaga wyższego ciśnienia parcjalnego tlenu, aby osiągnąć to samo nasycenie tlenem), ale ułatwia hemoglobinie uwalnianie związanego z nią tlenu. Efekt tego przesunięcia krzywej w prawo zwiększa ciśnienie parcjalne tlenu w tkankach, gdy jest to najbardziej potrzebne, na przykład podczas wysiłku lub wstrząsu krwotocznego. W przeciwieństwie do tego krzywa jest przesuwana w lewo przez przeciwieństwo tych warunków. To przesunięcie w lewo wskazuje, że badana hemoglobina ma zwiększone powinowactwo do tlenu, dzięki czemu hemoglobina łatwiej wiąże tlen, ale rozładowuje go bardziej niechętnie. Przesunięcie w lewo krzywej jest oznaką zwiększonego powinowactwa hemoglobiny do tlenu (np. W płucach Podobnie przesunięcie w prawo wykazuje zmniejszone powinowactwo, co mogłoby się pojawić przy wzroście temperatury ciała, jonów wodorowych, 2,3-bisfosfoglicerynianu (2,3-BPG) lub stężenia dwutlenku węgla.

Uwaga:

• Przesunięcie w lewo: większe powinowactwo do O2
• Przesunięcie w prawo: niższe powinowactwo do O2
• płodowa hemoglobina ma wyższe powinowactwo do O2 niż hemoglobina dorosłego; głównie ze względu na znacznie zmniejszone powinowactwo do 2,3-bisfosfoglicerynianu.

Przyczyny przesunięcia w prawo można zapamiętać, używając mnemonika „CADET, twarz w prawo!” dla CO2, kwasu, 2,3-DPG, ćwiczeń i temperatury. Czynniki, które przesuwają krzywą dysocjacji tlenu w prawo, to te stany fizjologiczne, w których tkanki potrzebują więcej tlenu. Na przykład podczas ćwiczeń mięśnie mają wyższą przemianę materii, a co za tym idzie, potrzebują więcej tlenu, wytwarzają więcej dwutlenku węgla i kwasu mlekowego, a ich temperatura wzrasta.

pHEdit

Spadek pH (wzrost stężenia jonów H +) przesuwa krzywą standardową w prawo, a wzrost przesuwa ją w lewo. Dzieje się tak, ponieważ przy większym stężeniu jonów H + różne reszty aminokwasowe, takie jak histydyna 146, istnieją głównie w postaci protonowanej, co pozwala im tworzyć pary jonowe, które stabilizują deoksyhemoglobinę w stanie T. Stan T ma mniejsze powinowactwo do tlenu niż stan R, więc przy zwiększonej kwasowości hemoglobina wiąże mniej O2 dla danego PO2 (i więcej H +). Jest to znane jako efekt Bohra. Zmniejszenie całkowitej zdolności wiązania hemoglobiny z tlenem (tj. Przesunięcie krzywej w dół, a nie tylko w prawo) z powodu obniżonego pH nazywa się efektem korzenia. Jest to widoczne w kościstych rybach. Powinowactwo wiązania hemoglobiny do O2 jest największe przy stosunkowo wysokim pH.

Dwutlenek węglaEdit

Dwutlenek węgla wpływa na krzywą na dwa sposoby. Po pierwsze, akumulacja CO2 powoduje powstawanie związków karbaminowych w wyniku oddziaływań chemicznych, które wiążą się z hemoglobiną, tworząc karbaminohemoglobinę. CO2 jest uważany za regulację allosteryczną, ponieważ hamowanie nie następuje w miejscu wiązania hemoglobiny. Po drugie, wpływa na wewnątrzkomórkowe pH w wyniku tworzenia się jonów wodorowęglanowych. Utworzenie karbaminohemoglobiny stabilizuje hemoglobinę w stanie T poprzez tworzenie par jonowych. Tylko około 5–10% całkowitej zawartości CO2 we krwi jest transportowane w postaci związków karbaminowych, podczas gdy (80–90%) jest transportowane w postaci jonów wodorowęglanowych, a niewielka ilość jest rozpuszczana w osoczu. Utworzenie jonu wodorowęglanowego uwolni proton do osocza, obniżając pH (zwiększoną kwasowość), co również przesuwa krzywą w prawo, jak omówiono powyżej; niski poziom CO2 w krwiobiegu skutkuje wysokim pH, a tym samym zapewnia bardziej optymalne warunki wiązania hemoglobiny i O2. Jest to fizjologicznie uprzywilejowany mechanizm, ponieważ hemoglobina straci więcej tlenu, gdy stężenie dwutlenku węgla dramatycznie wzrośnie, gdy oddychanie tkanek zachodzi szybko i tlen jest potrzebny.

2,3-BPGEdit

2,3-bisfosfoglicerynian lub 2,3-BPG (dawniej nazywany 2,3-difosfoglicerynianem lub 2,3-DPG – odniesienie?) fosforoorganiczny powstający w krwinkach czerwonych podczas glikolizy i stanowi koniugat zasady kwasu 2,3-bisfosfoglicerynianowego.Produkcja 2,3-BPG jest prawdopodobnie ważnym mechanizmem adaptacyjnym, ponieważ produkcja wzrasta w kilku stanach przy zmniejszonej dostępności O2 w tkankach obwodowych, takich jak między innymi hipoksemia, przewlekła choroba płuc, niedokrwistość i zastoinowa niewydolność serca. Wysokie poziomy 2,3-BPG przesuwają krzywą w prawo (jak w dzieciństwie), podczas gdy niskie poziomy 2,3-BPG powodują przesunięcie w lewo, obserwowane w stanach takich jak wstrząs septyczny i hipofosfatemia. W przypadku braku 2,3-BPG, powinowactwo hemoglobiny do tlenu wzrasta. 2,3-BPG działa jako heteroalosteryczny efektor hemoglobiny, obniżając powinowactwo hemoglobiny do tlenu poprzez wiązanie się preferencyjnie z deoksyhemoglobiną. Zwiększone stężenie BPG w krwinkach czerwonych sprzyja tworzeniu się T (napiętego lub napiętego), stanu hemoglobiny o niskim powinowactwie, przez co krzywa wiązania tlenu przesunie się w prawo.

>

Tlenek węglaEdytuj

Hemoglobina wiąże się z tlenkiem węgla 210 razy łatwiej niż z tlenem. Ze względu na większe powinowactwo hemoglobiny do tlenku węgla niż do tlenu, tlenek węgla jest bardzo skutecznym konkurentem, który wypiera tlen nawet przy niewielkich ciśnieniach parcjalnych. Reakcja HbO2 + CO → HbCO + O2 prawie nieodwracalnie wypiera cząsteczki tlenu tworząc karboksyhemoglobinę; wiązanie tlenku węgla z żelaznym centrum hemoglobiny jest znacznie silniejsze niż tlen, a miejsce wiązania pozostaje zablokowane przez pozostałą część cyklu życiowego dotkniętej erytrocytami. Przy podwyższonym poziomie tlenku węgla osoba może cierpieć na ciężką niedotlenienie tkanek przy utrzymaniu normalnego pO2, ponieważ karboksyhemoglobina nie przenosi tlenu do tkanek.

Skutki methemoglobinemiiEdytuj

Methemoglobinemia jest forma nieprawidłowej hemoglobiny, w której centrum żelaza zostało utlenione ze stanu utlenienia żelazawego +2 (forma normalna) do stanu żelazowego +3. Powoduje to przesunięcie w lewo krzywej dysocjacji hemoglobiny tlenowej, ponieważ każdy resztkowy hem z utlenionym żelazem żelazawym (stan +2) nie jest w stanie rozładować związanego tlenu do tkanek (ponieważ żelazo 3+ osłabia kooperatywność hemoglobiny), zwiększając w ten sposób jej powinowactwo z tlenem. Jednak methemoglobina ma zwiększone powinowactwo do cyjanku i dlatego jest przydatna w leczeniu zatrucia cyjankiem. W przypadku przypadkowego połknięcia można zastosować azotyn (taki jak azotyn amylu) w celu celowego utlenienia hemoglobiny i podniesienia poziomu methemoglobiny , przywracając działanie oksydazy cytochromowej. Azotyn działa również jako środek rozszerzający naczynia krwionośne, wspomagając zaopatrzenie komórek w tlen, a dodatek soli żelaza zapewnia konkurencyjne wiązanie wolnego cyjanku jako biochemicznie obojętnego jonu heksacyjanożelazianu (III), 3− . Alternatywne podejście polega na podaniu tiosiarczanu, w ten sposób przekształcając cyjanek w tiocyjanian, SCN−, który jest wydalany przez nerki. n powstaje również w małych ilościach, gdy dysocjacja oksyhemoglobiny prowadzi do powstania methemoglobiny i nadtlenku O2− zamiast zwykłych produktów. Ponadtlenek jest wolnym rodnikiem i powoduje uszkodzenia biochemiczne, ale jest neutralizowany przez działanie enzymu dysmutazy ponadtlenkowej.

Wpływ ITPPEdit

Trispyrofosforan mio-inozytolu (ITPP), znany również jako OXY111A jest fosforanem inozytolu, który powoduje przesunięcie w prawo krzywej dysocjacji hemoglobiny tlenowej poprzez allosteryczną modulację hemoglobiny w krwinkach czerwonych. Jest to eksperymentalny lek mający na celu zmniejszenie niedotlenienia tkanek. Efekty wydają się trwać mniej więcej tak długo, jak długo zmienione krwinki pozostają w krwiobiegu.