Αποοξυγόνωση

ο Αποοξυγόνωση είναι ο διαχωρισμός μορίων οξυγόνου από μόρια αιμοσφαιρίνης στο ανθρώπινο αίμα. Η παροχή οξυγόνου του σώματος βασίζεται σε έναν κύκλο οξυγόνωσης και αποοξυγόνωσης. Αυτός ο κύκλος διαταράσσεται από φαινόμενα όπως η δηλητηρίαση από τον καπνό.

Τι είναι η αποοξυγόνωση;

Στη χημική αποοξυγόνωση, τα άτομα οξυγόνου απελευθερώνονται από έναν ατομικό δεσμό. Η ιατρική αναφέρεται στον όρο στη διάσπαση των δεσμών οξυγόνου στην αιμοσφαιρίνη. Η αιμοσφαιρίνη είναι η κόκκινη χρωστική του αίματος που περιέχει άτομα δισθενούς σιδήρου. Στην ανθρώπινη αναπνοή, η αιμοσφαιρίνη χρησιμεύει ως μέσο μεταφοράς χάρη σε αυτόν τον δεσμό σιδήρου με συγγένεια για το οξυγόνο.

Όλα τα όργανα και οι ιστοί του σώματος χρειάζονται οξυγόνο. Το αίμα μεταφέρει τα άτομα οξυγόνου στους λεπτότερους κλάδους της κυκλοφορίας του αίματος και έτσι τροφοδοτεί όλους τους ιστούς.

Το οξυγόνο έχει περιορισμένη μόνο διαλυτότητα. Επομένως, δεν υπάρχει μόνο στο πλάσμα του αίματος σε ελεύθερη, αλλά και σε μορφή συνδεδεμένη με αιμοσφαιρίνη. Αυτός ο δεσμός ονομάζεται επίσης οξυγόνωση και είναι το αντίθετο της αποοξυγόνωσης.

Η συγγένεια δέσμευσης της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο αλλάζει στα διάφορα περιβάλλοντα του σώματος. Όταν πέφτει η συγγένεια, γίνεται αποξυγόνωση. Τα άτομα οξυγόνου απελευθερώνονται στους μεμονωμένους ιστούς και τα όργανα του σώματος. Η δεσμευτική αιμοσφαιρίνη ονομάζεται επίσης δεοξυαιμοσφαιρίνη. Ομοίως, η αιμοσφαιρίνη που δεσμεύεται με οξυγόνο ονομάζεται οξυαιμοσφαιρίνη.

Λειτουργία & εργασία

Η οξυγόνωση και η αποξυγόνωση συνεργάζονται στον ανθρώπινο οργανισμό για να τροφοδοτήσουν τους ιστούς με ζωτικό οξυγόνο. Το σωματικά διαλυμένο οξυγόνο παίζει ρόλο, για παράδειγμα, στην ανταλλαγή μεταξύ του πλάσματος του αίματος και των κυψελίδων των πνευμόνων. Η ανταλλαγή οξυγόνου πραγματοποιείται μεταξύ του πλάσματος και του διαμέσου με διάχυση. Φυσικά διαλυμένο οξυγόνο παίζει επίσης ρόλο σε αυτήν τη διαδικασία.

Προκειμένου να διατηρηθεί η παροχή οξυγόνου σε όλα τα κύτταρα, ωστόσο, λόγω της περιορισμένης διαλυτότητας, η σύνδεση με την αιμοσφαιρίνη είναι επίσης μια ζωτική διαδικασία. Όταν η αιμοσφαιρίνη είναι οξυγονωμένη, η διαμόρφωσή της αλλάζει. Με αυτήν την αλλαγή θέσης, το κεντρικό άτομο σιδήρου αναδιατάσσεται χωρικά στην ερυθρή χρωστική ουσία και η αιμοσφαιρίνη αναλαμβάνει μια δυναμική λειτουργική κατάσταση.

Χωρίς δέσμευση οξυγόνου, η αιμοσφαιρίνη είναι στην πραγματικότητα δεοξυαιμοσφαιρίνη και έτσι έχει ένα τεταμένο σχήμα Τ. Με οξυγόνωση, το σχήμα της αιμοσφαιρίνης αλλάζει σε χαλαρό σχήμα R. Στη συνέχεια μιλάμε για την οξυαιμοσφαιρίνη. Η συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο αλλάζει με το αντίστοιχο σχήμα και τη χωρική διάταξη των μορίων. Στη χαλαρή μορφή του, η κόκκινη χρωστική του αίματος έχει μεγαλύτερη συγγένεια για το οξυγόνο από ό, τι στην τεταμένη μορφή του.

Η τιμή του pH επηρεάζει επίσης τη συγγένεια. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή pH στο αντίστοιχο περιβάλλον σώματος, τόσο υψηλότερη είναι η συγγένεια δέσμευσης οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης. Επιπλέον, οι θερμοκρασίες επηρεάζουν τις ιδιότητες συγκόλλησης. Για παράδειγμα, η συγγένεια δέσμευσης για οξυγόνο αυξάνεται με μείωση της θερμοκρασίας.

Επιπλέον, η συγγένεια δέσμευσης οξυγόνου εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η εξάρτηση από τη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα αναφέρεται μαζί με την εξάρτηση από το ρΗ ως το αποτέλεσμα Bohr. Η συγγένεια δέσμευσης της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο πέφτει με αυξανόμενα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα και χαμηλή τιμή pH. Με χαμηλό επίπεδο διοξειδίου του άνθρακα και υψηλή τιμή pH, η συγγένεια αυξάνεται. Για το λόγο αυτό, η αιμοσφαιρίνη οξυγονώνεται κατά την αναπνοή στα κυψελιδικά τριχοειδή των πνευμόνων, επειδή υπάρχει μειωμένη περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα και το pH του αίματος αυξάνεται.

Στο σύστημα αίματος του υπόλοιπου σώματος, ωστόσο, υπάρχουν σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις CO2 με χαμηλές τιμές pH. Η συγγένεια δέσμευσης της ερυθράς χρωστικής αίματος μειώνεται. Το οξυγόνο διαχωρίζεται από τα μόρια αιμοσφαιρίνης και λαμβάνει χώρα αποοξυγόνωση.

Χωρίς αποξυγόνωση, το αίμα δεν θα ήταν επομένως αποτελεσματικό μέσο μεταφοράς οξυγόνου. Εάν τα μόρια οξυγόνου παρέμειναν μόνιμα συνδεδεμένα στον σίδηρο στην αιμοσφαιρίνη, ούτε οι ιστοί του σώματος ούτε τα όργανα θα επωφεληθούν από τη μεταφορά.

Ασθένειες και παθήσεις

Με δηλητηρίαση από μονοξείδιο του άνθρακα, η λειτουργία της αιμοσφαιρίνης που δεσμεύει το οξυγόνο εξασθενεί. Εάν, για παράδειγμα, ένας ασθενής έχει εισπνεύσει πάρα πολύ αέριο καπνού σε ένα σενάριο πυρκαγιάς, το μονοξείδιο του άνθρακα εναποτίθεται στα μόρια σιδήρου της αιμοσφαιρίνης αντί του οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει λιγότερη οξυαιμοσφαιρίνη στο πλάσμα. Δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου οξυγόνωση στο σώμα, επειδή η συγγένεια οξυγόνου της ερυθράς χρωστικής αίματος πέφτει με τη συγκέντρωση CO. Η αποοξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης ευνοείται με τη συγγένεια που πέφτει. Εμφανίζεται υποξία. Το σώμα δεν τροφοδοτείται πλέον επαρκώς με οξυγόνο.

Σε περίπτωση σοβαρής δηλητηρίασης, γίνεται λόγος για ανοξία. Ένα τέτοιο φαινόμενο είναι η πλήρης έλλειψη οξυγόνου στους ιστούς του σώματος. Ενώ η ανοξία σχετίζεται σχεδόν πάντα με την εισπνοή καπνού, η αιτία της υποξίας μπορεί επίσης να είναι αναιμία ή εμβολή. Για παράδειγμα, οι ασθενείς με δρεπανοκυτταρική αναιμία υποφέρουν από χρόνια αναιμία. Η ανώμαλη αιμοσφαιρίνη σας τείνει να συσσωρεύει, να φράζει τα αιμοφόρα αγγεία και να μην οξυγονώνει πλέον επαρκώς. Επομένως, η δρεπανοκυτταρική αναιμία μπορεί επίσης να προκαλέσει υποξία. Το ίδιο ισχύει για τη λεγόμενη άλφα θαλασσαιμία, στην οποία διαταράσσεται η σύνθεση των άλφα αλυσίδων στο πρωτεϊνικό συστατικό της αιμοσφαιρίνης.

Στο πλαίσιο της υποξίας υπάρχει πάντα ένας διαταραγμένος μεταβολισμός των κυττάρων στο σώμα. Τα σωματικά κύτταρα καταστρέφονται πάντα από την ανεπαρκή παροχή οξυγόνου. Το πόσο σοβαρές είναι οι συνέπειες της ανεπαρκούς παροχής εξαρτάται, για παράδειγμα, από το πόσο γρήγορα μπορεί να αντιμετωπιστεί. Η χορήγηση οξυγόνου είναι ένα σημαντικό βήμα στη θεραπεία των περισσότερων ελλείψεων. Οι μεταγγίσεις αίματος είναι συνήθως απαραίτητες για ασθένειες σχηματισμού αίματος ή διαταραχές αιμοσφαιρίνης.