हीमोग्लोबिन और बोहर प्रभाव

संरचना और कार्य

हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में निहित एक मेटालोप्रोटीन है, जो रक्त प्रवाह में ऑक्सीजन के परिवहन के लिए जिम्मेदार है। वास्तव में, ऑक्सीजन केवल पानी में मामूली घुलनशील है; इसलिए, रक्त में घुली मात्रा (कुल के 2% से कम) ऊतकों की चयापचय मांगों को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए एक विशिष्ट वाहक की आवश्यकता स्पष्ट है।

रक्तप्रवाह में, ऑक्सीजन सीधे और विपरीत रूप से प्रोटीन से नहीं बंध सकता है, जैसा कि तांबे और लोहे जैसी धातुओं के लिए होता है। आश्चर्य नहीं कि प्रोटीन शेल में लिपटे हीमोग्लोबिन के प्रत्येक प्रोटीन सबयूनिट के केंद्र में, हम तथाकथित प्रोस्थेटिक पाते हैं समूह EME, Fe2 + ऑक्सीकरण अवस्था (घटित अवस्था) में एक लोहे के परमाणु द्वारा दर्शाए गए धात्विक हृदय के साथ, जो ऑक्सीजन को प्रतिवर्ती तरीके से बांधता है।

रक्त विश्लेषण

• रक्त में सामान्य हीमोग्लोबिन मान: 13-17 ग्राम / 100 मिली

महिलाओं में यह मान पुरुषों की तुलना में औसतन 5-10% कम होता है।

उच्च हीमोग्लोबिन के संभावित कारण

• पॉलीसिथेमियास
• उच्च भूमि पर विस्तारित प्रवास
• फेफड़ों के पुराने रोग
• दिल की बीमारी
• रक्त डोपिंग (एरिथ्रोपोइटिन और डेरिवेटिव या पदार्थों का उपयोग जो उनकी क्रिया की नकल करते हैं)

कम हीमोग्लोबिन के संभावित कारण

• एनीमिया
• आयरन की कमी (आयरन की कमी)
• प्रचुर रक्तस्राव
• कार्सिनोमा
• गर्भावस्था
• थैलेसीमिया
• बर्न्स

इसलिए रक्त में ऑक्सीजन की मात्रा प्लाज्मा में घुली हुई छोटी मात्रा के योग द्वारा हीमोग्लोबिन आयरन से बंधे अंश के साथ दी जाती है।

रक्त में मौजूद 98% से अधिक ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन से बंधा होता है, जो बदले में लाल रक्त कोशिकाओं के भीतर आवंटित रक्तप्रवाह में घूमता है। हीमोग्लोबिन के बिना, इसलिए, एरिथ्रोसाइट्स रक्त में ऑक्सीजन ट्रांसपोर्टर के रूप में अपना कार्य नहीं कर सकते।

इस धातु की केंद्रीय भूमिका को देखते हुए, हीमोग्लोबिन के संश्लेषण के लिए आहार में पर्याप्त मात्रा में आयरन की आवश्यकता होती है। शरीर में मौजूद आयरन का लगभग 70% वास्तव में हीमोग्लोबिन के हीम समूहों में होता है।

हीमोग्लोबिन 4 सबयूनिट से बना होता है जो संरचनात्मक रूप से मायोग्लोबिन * के समान होते हैं।

* जबकि हीमोग्लोबिन फेफड़ों से ऑक्सीजन को ऊतकों तक पहुंचाता है, मायोग्लोबिन हीमोग्लोबिन द्वारा छोड़े गए ऑक्सीजन को विभिन्न सेलुलर ऑर्गेनेल में ले जाता है जो इसका उपयोग करते हैं (जैसे माइटोकॉन्ड्रिया)।

हीमोग्लोबिन एक बड़ा और जटिल मेटालोप्रोटीन है, जिसकी विशेषता क्रमशः चार गोलाकार प्रोटीन श्रृंखलाएं होती हैं, जो एक हीम समूह के चारों ओर लिपटी होती हैं जिसमें Fe2 + होता है।

इसलिए प्रत्येक हीमोग्लोबिन अणु के लिए हम सापेक्ष गोलाकार प्रोटीन श्रृंखला में लिपटे चार हीम समूह पाते हैं। चूंकि प्रत्येक हीमोग्लोबिन अणु में चार लोहे के परमाणु होते हैं, प्रत्येक हीमोग्लोबिन अणु प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के अनुसार चार ऑक्सीजन परमाणुओं को स्वयं से बांध सकता है:

एचबी + 4O2 → एचबी (ओ 2) 4

जैसा कि अधिकांश लोग जानते हैं, हीमोग्लोबिन का कार्य फेफड़ों में ऑक्सीजन लेना, इसे उन कोशिकाओं को छोड़ना है जिन्हें इसकी आवश्यकता है, उनसे कार्बन डाइऑक्साइड लें और इसे फेफड़ों में छोड़ दें जहां से चिलो फिर से शुरू होता है।

फुफ्फुसीय एल्वियोली की केशिकाओं में रक्त के पारित होने के दौरान, हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन को खुद से बांधता है, जो बाद में परिधीय परिसंचरण में ऊतकों को छोड़ता है। यह आदान-प्रदान इसलिए होता है क्योंकि ईएमई समूह के लोहे के साथ ऑक्सीजन के बंधन लचीला और कई कारकों के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीजन का तनाव या आंशिक दबाव है।

हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन का बंधन और बोहर प्रभाव

फेफड़ों में, एल्वियोली से रक्त में गैस के प्रसार (↑ PO2) के कारण प्लाज्मा ऑक्सीजन तनाव बढ़ जाता है; यह वृद्धि हीमोग्लोबिन को ऑक्सीजन से तेजी से बांधने का कारण बनती है; इसके विपरीत परिधीय ऊतकों में होता है, जहां रक्त में घुलित ऑक्सीजन की सांद्रता घट जाती है (↓PO2) और कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव बढ़ जाता है (↑CO2); यह हीमोग्लोबिन को ऑक्सीजन छोड़ने के लिए प्रेरित करता है और CO2 के साथ चार्ज हो जाता है। जितना संभव हो सके अवधारणा को सरल बनाना, रक्त में जितना अधिक कार्बन डाइऑक्साइड मौजूद होता है, उतनी ही कम ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन से बंधी रहती है.

यद्यपि रक्त में भौतिक रूप से घुलित ऑक्सीजन की मात्रा बहुत कम है, इसलिए यह एक मौलिक भूमिका निभाता है। वास्तव में, यह मात्रा ऑक्सीजन और हीमोग्लोबिन के बीच बंधन शक्ति को बहुत अधिक प्रभावित करती है (साथ ही "फुफ्फुसीय वेंटिलेशन को विनियमित करने में महत्वपूर्ण संदर्भ मूल्य" का प्रतिनिधित्व करती है)।

एक ग्राफ के साथ सब कुछ सारांशित करते हुए, सिग्मॉइड वक्र के बाद पीओ 2 के संबंध में हीमोग्लोबिन से जुड़ी ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ती है:

तथ्य यह है कि पठार क्षेत्र इतना बड़ा है कि फेफड़ों में जाने के दौरान हीमोग्लोबिन की अधिकतम संतृप्ति पर एक महत्वपूर्ण सुरक्षा मार्जिन होता है। हालांकि वायुकोशीय स्तर पर पीओ 2 सामान्य रूप से 100 मिमी एचजी के बराबर होता है, इस आंकड़े को देखते हुए हम वास्तव में ध्यान देते हैं कि कैसे यहां तक ​​कि 70 एमएमएचजी के बराबर ऑक्सीजन का आंशिक दबाव (कुछ बीमारियों की विशिष्ट घटना या उच्च ऊंचाई पर रहने के कारण), संतृप्त हीमोग्लोबिन का प्रतिशत 100% के करीब रहता है।

अधिकतम ढलान वाले क्षेत्र में, जब ऑक्सीजन का आंशिक तनाव 40 mmHg से कम हो जाता है, तो हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता अचानक गिर जाती है।

आराम की स्थिति में, इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ में पीओ2 लगभग ४० एमएमएचजी है; इस स्थान पर, गैसों के नियमों के कारण, प्लाज्मा में घुली ऑक्सीजन केशिका झिल्ली को पार करते हुए O2 के गरीब ऊतकों की ओर फैलती है। नतीजतन, O2 का प्लाज्मा तनाव और कम हो जाता है और यह हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन की रिहाई का पक्षधर है। . दूसरी ओर, तीव्र शारीरिक परिश्रम के दौरान, ऊतकों में ऑक्सीजन का तनाव 15 mmHg या उससे कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप रक्त में ऑक्सीजन की बहुत कमी हो जाती है।

क्या कहा गया है, आराम की स्थिति में ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन की एक महत्वपूर्ण मात्रा ऊतकों को छोड़ देती है, आवश्यकता के मामले में उपलब्ध रहती है (उदाहरण के लिए कुछ कोशिकाओं में चयापचय में अचानक वृद्धि से निपटने के लिए)।

ऊपर की छवि में दिखाई गई ठोस रेखा को हीमोग्लोबिन वियोजन वक्र कहा जाता है; यह आमतौर पर इन विट्रो में पीएच 7.4 पर और 37 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर निर्धारित किया जाता है।

बोहर प्रभाव का फेफड़े के स्तर पर O2 के सेवन और ऊतक स्तर पर इसकी रिहाई दोनों पर परिणाम होता है।

जहां बाइकार्बोनेट के रूप में अधिक घुली हुई कार्बन डाइऑक्साइड होती है, हीमोग्लोबिन अधिक आसानी से ऑक्सीजन छोड़ता है और कार्बन डाइऑक्साइड (बाइकार्बोनेट के रूप में) से चार्ज हो जाता है।

रक्त को अम्लीकृत करके एक ही प्रभाव प्राप्त किया जाता है: जितना अधिक रक्त पीएच कम हो जाता है और कम ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन से बंधी रहती है; आश्चर्य नहीं कि रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड मुख्य रूप से कार्बोनिक एसिड के रूप में घुल जाता है, जो अलग हो जाता है।

इसके खोजकर्ता के सम्मान में, ऑक्सीजन पृथक्करण पर पीएच या कार्बन डाइऑक्साइड के प्रभाव को बोहर प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

जैसा कि अनुमान लगाया गया था, एक अम्लीय वातावरण में, हीमोग्लोबिन अधिक आसानी से ऑक्सीजन छोड़ता है, जबकि एक बुनियादी वातावरण में ऑक्सीजन के साथ बंधन अधिक मजबूत होता है।

ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को संशोधित करने में सक्षम अन्य कारकों में तापमान शामिल है। विशेष रूप से, शरीर के तापमान में वृद्धि के साथ ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो जाती है। यह सर्दियों और वसंत के महीनों के दौरान विशेष रूप से फायदेमंद होता है, क्योंकि फुफ्फुसीय रक्त का तापमान (के संपर्क में) बाहरी वातावरण की हवा) ऊतकों में पहुंच से कम होती है, जहां ऑक्सीजन की रिहाई की सुविधा होती है।

2.3 डाइफॉस्फोग्लिसरेट ग्लाइकोलाइसिस में एक मध्यवर्ती है जो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता को प्रभावित करता है। यदि लाल रक्त कोशिका के भीतर इसकी सांद्रता बढ़ जाती है, तो ऑक्सीजन के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता कम हो जाती है, इस प्रकार ऊतकों को ऑक्सीजन की रिहाई की सुविधा होती है। आश्चर्य की बात नहीं, एरिथ्रोसाइट सांद्रता उदाहरण के लिए, एनीमिया, कार्डियो-फुफ्फुसीय अपर्याप्तता और उच्च ऊंचाई पर रहने के दौरान 2,3 डाइफॉस्फोग्लिसरेट वृद्धि।

सामान्य तौर पर, 2,3 बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट का प्रभाव अपेक्षाकृत धीमा होता है, खासकर जब पीएच, तापमान और कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक दबाव में परिवर्तन की तीव्र प्रतिक्रिया की तुलना में।

गहन पेशीय कार्य के दौरान बोहर प्रभाव बहुत महत्वपूर्ण होता है; ऐसी स्थितियों में, वास्तव में, तनाव के सबसे अधिक जोखिम वाले ऊतकों में कार्बन डाइऑक्साइड के तापमान और दबाव में स्थानीय वृद्धि होती है, इसलिए रक्त अम्लता में। जैसा कि ऊपर बताया गया है, यह सब ऊतकों को ऑक्सीजन की रिहाई का समर्थन करता है, हीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र को दाईं ओर स्थानांतरित करता है।