מעханіזם פון זויערשטאָף טראַנספּאָרט דורך העמאָגלאָבין
זויערשטאָף איז דער הויפּט "ברענשטאָף" פֿאַר צעלן צו פּראָדוצירן ענערגיע דורך צעלולער רעספּיראַציע. אָבער, זויערשטאָף קען נישט טראַנספּאָרטירט ווערן אין גרויסע קוואַנטיטעטן פשוט דורך אויפֿלעזן זיך אין בלוט פּלאַזמע. זויערשטאָף'ס אויפֿלעזלעכקייט אין פּלאַזמע איז רעלאַטיוו נידעריק, וואָס פֿאָדערט אַ פיל מער עפֿעקטיוו טראַנספּאָרט סיסטעם. דאָס איז וווּ העמאָגלאָבין - דער הויפּט פּראָטעין אין רויטע בלוט צעלן - שפּילט אַ צענטראַלע ראָלע. העמאָגלאָבין ערמעגליכט זויערשטאָף אויפֿנאַם אין די לונגען, טראַנספּאָרט דורך די בלוט כלים, און באַפֿרײַונג אין געוועבן ווי נויטיק. דער אַרטיקל דיסקוטירט דעם מעכאַניזם פֿון זויערשטאָף טראַנספּאָרט דורך העמאָגלאָבין, אַרײַנגערעכנט זײַן סטרוקטור, די פּראָצעסן פֿון זויערשטאָף בינדונג און באַפֿרײַונג, און פֿאַקטאָרן וואָס השפּעה האָבן אויף העמאָגלאָבין אַפֿיניטי.
העמאָגלאָבין סטרוקטור און פארוואס עס איז וויכטיק
העמאָגלאָבין (Hb) איז אַ קאָמפּלעקס פּראָטעין וואָס געפינט זיך אין עריטראָציטן (רויטע בלוט צעלן). ביי דערוואַקסענע מענטשן, איז די מערסטע פאַרשפּרייטע פאָרעם העמאָגלאָבין A (HbA), צוזאַמענגעשטעלט פון פיר גלאָבין קייטן: צוויי אַלפאַ (α) קייטן און צוויי ביתא (β) קייטן. יעדע גלאָבין קייט טראָגט אַ העם גרופּע, אַזוי אַז איין העמאָגלאָבין מאָלעקול האט אַ סך הכל פון פיר העם קייטן.
די העם גרופע אנטהאלט אן אייזן אטאם (Fe²⁺) אין איר צענטער. דאס אייזן בינדט זיך גלייך צו זויערשטאף (O₂). ווייל עס זענען דא פיר העמעס, קען איין העמאָגלאָבין מאלעקול בינדן ביז פיר זויערשטאף מאלעקולן. די טעטראַמערישע סטרוקטור פון העמאָגלאָבין איז נישט נאר א "רעצעפטאַקל" פאר זויערשטאף, נאר אויך דער שליסל צו אירע קאאפעראטיווע אייגנשאפטן: די בינדונג פון זויערשטאף צו איין העם ווירקט אויף די לייכטקייט מיט וואס זויערשטאף בינדט זיך צו די אנדערע העמעס.
די סטרוקטור פון העמאָגלאָבין קען דורכגיין קאָנפאָרמאַציאָנעלע ענדערונגען. פשוט געזאָגט, עס זענען דאָ צוויי הויפּט שטאַטן: דער T (געשפּאַנט) שטאַט, וואָס האט אַ נידעריקערע אַפיניטי פֿאַר זויערשטאָף, און דער R (רעלאַקסירט) שטאַט, וואָס האט אַ העכערע אַפיניטי. דער T צו R איבערגאַנג איז די באַזע פֿאַר עפֿעקטיוו זויערשטאָף בינדינג אין די לונגען און עפֿעקטיוו מעלדונג אין די געוועבן.
זויערשטאָף בינדונג אין די לונגען
אין די לונגען, באַזונדערס אין די אַלוועאָלאַרע קאַפּילאַרן, איז דער טיילווייזער דרוק פון זויערשטאָף (pO₂) הויך. זויערשטאָף דיפיוזיז זיך פון די אַלוועאָלי אין בלוט צוליב דעם דרוק גראַדיענט. אַמאָל עס גייט אַרײַן אין די עריטראָציטן, בינדט זיך זויערשטאָף ריווערסאַבאַל צום אייַזן (Fe²⁺) אין דעם העם צו פאָרמירן אָקסיכעמאָגלאָבין (HbO₂).
די בינדונג איז נישט קיין פשוטער "אן-אויס" פראצעס. ווען איין O₂ מאלעקול בינדט זיך, גייט העמאָגלאָבין דורך א קאָנפאָרמאַציאָנעלע ענדערונג וואָס פאַרגרעסערט זיין אַפיניטי פֿאַר דער ווייַטער אָרט. דאָס איז די דערשיינונג פון פּאָזיטיווער קאָאָפּעראַטיוויטי. דער רעזולטאַט איז אַז די באַציִונג צווישן העמאָגלאָבין זעטיקונג און pO₂ איז סיגמאָידאַל (אַן S-פאָרעם), אַנשטאָט אַ גלייכע ליניע. די סיגמאָידאַלע פאָרעם מאַכט העמאָגלאָבין זייער עפֿעקטיוו: עס "לאָדט זיך גרינג אויף" ביי הויכן pO₂ (לונגען) און "לאָזט זיך גרינג אָפּ" זיין לאָדן ביי נידעריקערן pO₂ (געוועבן).
אונטער נאָרמאַלע באַדינגונגען, ביי אַן אַלוועאָלאַר pO₂ פון אַרום 100 mmHg, דערנענטערט זיך העמאָגלאָבין זעטיקונג צו 97–99%. דאָס מיינט אַז רובֿ פון די בינדונג ערטער אויף העמאָגלאָבין זענען פאַרנומען מיט זויערשטאָף. דאָס איז וויכטיק צו ענשור די מאַקסימאַלע זויערשטאָף-טראָגנדיקע קאַפּאַציטעט בעת טעטיקייט.
זויערשטאָף טראַנספּאָרט אין צירקולאַציע
נאכדעם וואס רויטע בלוט צעלן פארלאזן די לונגען, טראגט ארטעריעלע בלוט זויערשטאף איבערן גאנצן קערפער. זויערשטאף אין בלוט עקזיסטירט אין צוויי פארמען: געבונדן צו העמאָגלאָבין (מערסטנס) און אויפגעלייזט אין פלאזמע (זייער ווייניג). פיזיאלאגיש, בלייבט אויפגעלייזטער זויערשטאף וויכטיג ווייל עס באשטימט pO₂ און פארשפרייט זויערשטאף פארשפרייטונג פון בלוט צו די געוועבן. אבער, אן העמאָגלאָבין, וואלט דער גאנצער זויערשטאף אינהאלט פון בלוט געפאלן דראסטיש, ווייל די פלאזמע וואלט נישט געקענט אויפלייזן גענוג זויערשטאף.
העמאָגלאָבין אַקט ווי אַ זויערשטאָף "באַפער". עס נעמט אַרײַן זויערשטאָף ווען עס איז דאָ גענוג און לאָזט עס אַרויס ווען די געוועבן דאַרפן עס. דער מעכאַניזם האַלט אַ סטאַבילן זויערשטאָף צושטעל טראָץ די פלוקטואַציע פון געוועבן'ס פאָדערונג.
זויערשטאָף מעלדונג אין די געוועבן
אין פּעריפערישע געוועבן, איז pO₂ נידעריגער ווי אין די לונגען ווייל זויערשטאָף ווערט קעסיידער גענוצט דורך צעלן צו פּראָדוצירן ATP. זויערשטאָף דיפיוזיז זיך פון די קאַפּילאַרן אין די אינטערסטיציעלע פליסיקייט און דערנאָך אין די צעלן. ווי אויפגעלייזטע זויערשטאָף פאַרמינערט זיך, רעאַגירט העמאָגלאָבין דורך באַפרייען געבונדענע זויערשטאָף צו האַלטן די וואָג.
זויערשטאָף־פֿרײַלאָז ווערט באַאײַנפֿלוסט דורך דעם מעטאַבאָלישן צושטאַנד פֿון געוועב. אַקטיווע געוועבן (למשל, מוסקלען בעת געניטונג) פּראָדוצירט מער CO₂, מער וואַסערשטאָף־יאָנען (וואָס פֿאַרקלענערט דעם pH), און היץ, אַלע וואָס מוטיקן העמאָגלאָבין צו פֿרײַלאָזן זויערשטאָף גרינגער. דאָס גאַראַנטירט אַז זויערשטאָף איז פֿאַראַן פּונקט דאָרט וואו עס איז מערסטנס נויטיק.
ביי א דורכשניטלעכן געוועב pO₂ פון בערך 40 mmHg, פאלט די העמאָגלאָבין זעטיקונג צו בערך 75%. דאס מיינט אז בערך 25% פון זויערשטאָף ווערט "אראפגעלאדן" צו די געוועבן אין רו. ווען די טעטיקייט פארגרעסערט זיך, קען די געוועב pO₂ נאך ווייטער פאלן, און דאס ערלויבט העמאָגלאָבין צו באפרייען מער זויערשטאָף.
באָהר עפֿעקט: די ראָלע פֿון CO₂ און pH
איינער פון די וויכטיגסטע מעכאניזמען אין רעגולירן זויערשטאָף ארויסלאָז איז דער באָהר עפֿעקט. דער באָהר עפֿעקט דערקלערט אַז געוואקסענע CO₂ און פֿאַרקלענערטע pH (מער זויער) פֿאַרקלענערן העמאָגלאָבין'ס אַפֿיניטי פֿאַר זויערשטאָף, און פֿאַרשייבן די זויערשטאָף דיסאָסיאַציע קורווע צו רעכטס. מיט אַנדערע ווערטער, ביי דער זעלבער pO₂, וועט העמאָגלאָבין טראָגן ווייניקער זויערשטאָף און ארויסלאָזן מער צו די געוועבן.
כעמיש, קען CO₂ רעאַגירן מיט וואַסער צו שאַפֿן קאַרבאָן זויער, וואָס צעברעכט זיך דאַן אין H⁺ און ביקאַרבאָנאַט (HCO₃⁻). H⁺ וועט זיך בינדן צו געוויסע טיילן פון העמאָגלאָבין, און סטאַביליזירן זיין נידעריק-אַפיניטי T צושטאַנד. דערצו, קען עטלעכע CO₂ זיך בינדן גלייך צו העמאָגלאָבין צו שאַפֿן קאַרבאַמינאָהעמאָגלאָבין, וואָס אויך שטיצט זויערשטאָף-פֿרײַלאָז. אַזוי, געוועבן וואָס פּראָדוצירן אַ סך CO₂ "בעטן" אויטאָמאַטיש מער זויערשטאָף דורך ענדערונגען אין דער כעמישער סביבה פֿונעם בלוט.
אין די לונגען, דרייט זיך די סיטואַציע איבער: CO₂ ווערט אַרויסגעטריבן, דער pH שטייגט, און העמאָגלאָבין באַקומט צוריק זיין הויכע אַפיניטי פֿאַר זויערשטאָף, וואָס דערמעגלעכט עס זיך לייכט צו בינדן.
דער עפעקט פון טעמפּעראַטור און מעטאַבאַליק טעטיקייט
טעמפּעראַטור אַפעקטירט אויך די העמאָגלאָבין אַפיניטי. העכערע טעמפּעראַטור - ווי אין אַרבעטנדיקע מוסקלען - טענדירט צו פֿאַרשיבן די דיסאָסיאַציע קורווע צו רעכטס, מאַכנדיג עס גרינגער פֿאַר העמאָגלאָבין צו באַפֿרײַען זויערשטאָף. פאַרקערט, ביי נידעריקערע טעמפּעראַטורן, טענדירט העמאָגלאָבין צו האַלטן זויערשטאָף מער פעסט. דאָס בײַשטײַערט צו אַ גרעסערע זויערשטאָף פֿאַרשפּרייטונג צו אַקטיווע, וואַרעמע געוועבן.
די ראלע פון 2,3-BPG אין אַדאַפּטאַציע
רויטע בלוט צעלן אנטהאלטן א וויכטיגע מאלעקול גערופן 2,3-ביספאספאגליצעראט (2,3-BPG), א ביי-פראדוקט פון גליקאליז. 2,3-BPG בינדט זיך צו דעאקסידזשענירטן (זויערשטאָף-אויסגעשעפטן) העמאָגלאָבין און סטאַביליזירט זיין T צושטאנד, דערמיט פארקלענערן זיין אַפיניטי פאר זויערשטאָף. אלס רעזולטאט, ווערט זויערשטאָף גרינגער ארויסגעלאָזט אין די געוועבן.
2,3-BPG לעוועלס קענען זיך פארגרעסערן אין געוויסע באדינגונגען, ווי למשל וואוינען אין הויכע הייכן, אנעמיע, אדער כראנישע היפאקסיע. פארגרעסערטע 2,3-BPG העלפט דעם קערפער זיך צופאסן דורך פארבעסערן גרעסערע זויערשטאף ארויסלאזונג אין געוועבן טראץ נידעריקערע סביבה'דיגע pO₂.
זויערשטאָף דיסאָסיאַציע קורווע: דער קערן פון פֿאַרשטיין דעם Hb מעכאַניזם
די זויערשטאָף-העמאָגלאָבין דיסאָסיאַציע קורווע אילוסטרירט די באַציִונג צווישן pO₂ און העמאָגלאָבין זעטיקונג. די סיגמאָיד פאָרעם שפּיגלט אָפּ קאָאָפּעראַטיוויטעט. דער "פלאַטער" טייל ביי הויך pO₂ העלפֿט אויפֿהאַלטן הויך זעטיקונג אין די לונגען אפילו ווען pO₂ פאַלט אַ ביסל. דער "שטילער" טייל ביי מיטל-נידעריק pO₂ מאַכט זויערשטאָף מעלדונג זייער רעספּאָנסיוו אין די געוועבן: אַ קליינע פאַרקלענערונג אין pO₂ קען פירן צו אַ פיל גרעסערע זויערשטאָף מעלדונג.
א פארשייבונג פון דער קורווע צו רעכטס ווייזט אויף א פארקלענערטע אפיניטי (מער זויערשטאף ווערט ארויסגעלאזט), אויסגערופן דורך פארגרעסערטע CO₂, פארקלענערטע pH, פארגרעסערטע טעמפעראטור, און פארגרעסערטע 2,3-BPG. א פארשייבונג צו לינקס ווייזט אויף פארגרעסערטע אפיניטי (זויערשטאף ווערט ווייניגער גרינג ארויסגעלאזט), למשל אונטער באדינגונגען פון נידריגע CO₂, הויכע pH, נידריגע טעמפעראטור, אדער געוויסע טיפן העמאָגלאָבין.
קעסימפּולאַן
דער מעכאניזם פון זויערשטאָף טראַנספּאָרט דורך העמאָגלאָבין איז דער רעזולטאַט פון אַ העכסט עפעקטיוו פיזיאָלאָגישן פּלאַן. העמאָגלאָבין בינדט קאָאָפּעראַטיוו זויערשטאָף אין די לונגען, טראַנספּאָרטירט עס דורך די צירקולאַציע, און דערנאָך לאָזט עס אַרויס צו געוועבן ווי נייטיק פֿאַר מעטאַבאַליק רעגולאַציע. העמאָגלאָבין'ס סענסיטיוויטי צו pH, CO₂, טעמפּעראַטור, און 2,3-BPG מאַכט זויערשטאָף פאַרשפּרייטונג אַדאַפּטיוו: מער אַקטיווע געוועבן באַקומען אויטאָמאַטיש מער זויערשטאָף. פֿאַרשטיין דעם מעכאַניזם העלפֿט דערקלערן פילע קלינישע און פיזיאָלאָגישע דערשיינונגען, פֿון דעם גוף'ס רעאַקציע צו געניטונג ביז אַדאַפּטאַציע אין הויכע הייכן און באַגרענעצט זויערשטאָף טראַנספּאָרט אין פֿאַרשידענע קראַנקייטן.
