Deoksygenacja

Plik Deoksygenacja to dysocjacja cząsteczek tlenu od cząsteczek hemoglobiny we krwi ludzkiej. Dopływ tlenu do organizmu opiera się na cyklu utleniania i odtleniania. Cykl ten jest zakłócany przez takie zjawiska, jak zatrucie dymem.

Co to jest deoksygenacja?

Podczas odtleniania chemicznego atomy tlenu są uwalniane z wiązania atomowego. Medycyna odnosi się do tego terminu do rozpadu wiązań tlenowych na hemoglobinie. Hemoglobina to czerwony barwnik krwi zawierający dwuwartościowe atomy żelaza. W oddychaniu człowieka hemoglobina służy jako środek transportu dzięki temu wiązaniu żelaza z powinowactwem do tlenu.

Wszystkie narządy i tkanki organizmu potrzebują tlenu. Krew transportuje atomy tlenu do najcieńszych gałęzi krwiobiegu, zaopatrując w ten sposób wszystkie tkanki.

Tlen ma tylko ograniczoną rozpuszczalność. Dlatego jest obecny nie tylko w osoczu krwi w postaci wolnej, ale także w postaci związanej z hemoglobiną. To wiązanie jest również nazywane utlenianiem i jest przeciwieństwem deoksygenacji.

Powinowactwo wiązania hemoglobiny ze zmianami tlenu w różnych środowiskach organizmu. Kiedy powinowactwo spada, następuje deoksygenacja. Atomy tlenu są uwalniane do poszczególnych tkanek i narządów ciała. Hemoglobina wiążąca jest również nazywana deoksyhemoglobiną. Podobnie hemoglobina związana z tlenem nazywana jest oksyhemoglobiną.

Funkcja i zadanie

Natlenienie i deoksygenacja współdziałają w organizmie człowieka, dostarczając tkankom niezbędny tlen. Fizycznie rozpuszczony tlen odgrywa rolę, na przykład, w wymianie między osoczem krwi a pęcherzykami płucnymi. Wymiana tlenu odbywa się między plazmą a śródmiąższem na drodze dyfuzji. W procesie tym rolę odgrywa również fizycznie rozpuszczony tlen.

Jednak, aby utrzymać dopływ tlenu do wszystkich komórek, ze względu na ograniczoną rozpuszczalność ważnym procesem jest również wiązanie się z hemoglobiną. Kiedy hemoglobina jest natleniona, zmienia się jej konformacja. Przy tej zmianie położenia centralny atom żelaza zostaje przestrzennie przearanżowany w czerwonym barwniku krwi, a hemoglobina przyjmuje dynamiczny stan funkcjonalny.

Bez wiązania tlenu hemoglobina jest deoksyhemoglobiną i dlatego ma napięty kształt litery T. Wraz z natlenianiem kształt hemoglobiny zmienia się w zrelaksowany kształt litery R. Mówimy wtedy o oksyhemoglobinie. Powinowactwo hemoglobiny do zmian tlenu wraz z odpowiednim kształtem i przestrzennym układem cząsteczek. W swojej zrelaksowanej formie czerwony pigment krwi ma większe powinowactwo do tlenu niż w formie napiętej.

Wartość pH ma również wpływ na powinowactwo. Im wyższa wartość pH w odpowiednim środowisku organizmu, tym większe powinowactwo hemoglobiny do wiązania tlenu. Ponadto temperatura wpływa na właściwości klejące. Na przykład powinowactwo wiązania tlenu rośnie wraz ze spadkiem temperatury.

Ponadto powinowactwo wiązania tlenu zależy od zawartości dwutlenku węgla. Ta zależność od stężenia dwutlenku węgla jest określana razem z zależnością od pH jako efekt Bohra. Powinowactwo wiązania hemoglobiny z tlenem spada wraz ze wzrostem poziomu dwutlenku węgla i niską wartością pH. Przy niskim poziomie dwutlenku węgla i wysokiej wartości pH, powinowactwo wzrasta. Z tego powodu hemoglobina utlenia się w kapilarach pęcherzykowych płuc podczas oddychania, ponieważ spada zawartość dwutlenku węgla i wzrasta pH krwi.

W układzie krwionośnym pozostałej części ciała występują jednak stosunkowo wysokie stężenia CO2 przy niskich wartościach pH. Zmniejsza się powinowactwo wiązania czerwonego barwnika krwi. Tlen dysocjuje od cząsteczek hemoglobiny i zachodzi deoksygenacja.

Bez deoksygenacji krew nie byłaby zatem skutecznym środkiem transportu tlenu. Gdyby cząsteczki tlenu pozostały trwale związane z żelazem w hemoglobinie, ani tkanki ciała, ani narządy nie skorzystałyby na transporcie.

Choroby i dolegliwości

W przypadku zatrucia tlenkiem węgla, zaburzona jest funkcja wiązania tlenu przez hemoglobinę. Jeśli na przykład pacjent wdychał zbyt dużo dymu w scenariuszu pożaru, zamiast tlenu na cząsteczkach żelaza hemoglobiny osadza się tlenek węgla. W rezultacie w osoczu jest mniej oksyhemoglobiny. W organizmie prawie nie występuje natlenienie, ponieważ powinowactwo tlenu czerwonego pigmentu krwi spada wraz ze stężeniem CO. Odtlenianiu hemoglobiny sprzyja spadek powinowactwa. Występuje niedotlenienie. Wówczas organizm nie jest już dostatecznie zaopatrywany w tlen.

W przypadku ciężkiego zatrucia mówi się o anoksji. Jednym z takich zjawisk jest całkowity brak tlenu w tkankach organizmu. Podczas gdy anoksja jest prawie zawsze związana z wdychaniem dymu, przyczyną niedotlenienia może być również anemia lub zator. Na przykład pacjenci z anemią sierpowatą cierpią na przewlekłą anemię. Twoja nieprawidłowa hemoglobina ma tendencję do zlepiania się, zatykania naczyń krwionośnych i nieprawidłowego utleniania. Dlatego anemia sierpowata może również powodować niedotlenienie. To samo dotyczy tzw. Talasemii alfa, w której zaburzona jest synteza łańcuchów alfa w składniku białkowym hemoglobiny.

W kontekście niedotlenienia w organizmie zawsze występuje zaburzony metabolizm komórkowy. Niedostateczna podaż tlenu zawsze powoduje uszkodzenie komórek ciała. Powaga konsekwencji nieodpowiedniej podaży zależy na przykład od tego, jak szybko można temu zaradzić. Podawanie tlenu jest ważnym krokiem w leczeniu większości niedoborów. Transfuzje krwi są zwykle niezbędne w przypadku chorób krwiotwórczych lub zaburzeń hemoglobiny.