Hemoglobin oksijeni nerede bırakacağını nasıl biliyor?
Aynı molekül akciğerde oksijen bağlıyor, dokuda bırakıyor. Sırrı tersinir tepkime ile ortamın pH’sinde: dokuda üretilen karbondioksit pH’yi düşürüyor, düşen pH hemoglobinin oksijene ilgisini azaltıyor. Bu ünitede hemoglobinin dört zincirini, oksijenin %3-%97 ve karbondioksidin %7-%93 dağılımını, Bohr kaymasını, yükseklik ile vurgunu ve yedi solunum hastalığını göreceksin.
Doku kılcalları ile doku sıvısı arasındaki oksijen ve karbondioksidin kısmi basınç farklılıkları nedeniyle karbondioksit doku sıvısından kana, oksijen doku kılcalından doku sıvısına difüze olur. Oksijen ve karbondioksitin büyük çoğunluğu kandaki alyuvarda bulunan hemoglobin yardımıyla taşınır. Hemoglobin solunum gazları ile tersinir (çift yönlü tepkime) bir şekilde bileşik oluşturur.
Dört polipeptit zinciri, her zincirdeki hem grubu ve merkezindeki demir atomu ayrı ayrı vurgulanıyor. Son düğmede bir alyuvardaki 250 milyon hemoglobinden nasıl yaklaşık 1 milyar oksijen çıktığı hesaplanır.
Kanın oksijen taşıma kapasitesini artıran hemoglobin dört polipeptit zincirinden oluşur. Bu polipeptit zincirlerinin her birinde hem grubu adı verilen ve merkezinde demir atomu bulunduran bir kofaktör yer alır. Hem grubu kana kırmızı rengini verir. Her demir atomu bir molekül oksijen bağlar; bu sayede bir hemoglobin molekülü dört molekül O2 taşır.
Bir alyuvarda yaklaşık 250 milyon hemoglobin molekülü bulunur. Bir alyuvar yaklaşık 1 milyar O2 taşıyabilir. Hemoglobin molekülü, oksijeni tersinir olarak bağladığından akciğerlerden aldığı oksijeni vücudun diğer noktalarında bırakabilir.
Alveollerden difüzyonla akciğer kılcal damarlarına geçen oksijenin %3’ü kan plazmasında çözünmüş olarak, %97’si ise alyuvarlardaki hemoglobinle taşınır. Oksijen bağlamış hemoglobine oksihemoglobin (HbO2) denir.
Düğmeyle akciğer kılcalı ile doku kılcalı arasında geçiş yap: aynı tepkime ters yöne döner. Solda oksijenin kısmi basıncı çubuk olarak, sağda hemoglobinin oksijenle dolu zincir sayısı gösterilir.
Plazmada çözünmüş olarak ve oksihemoglobin şeklinde alyuvarlarda taşınan oksijen, akciğer toplardamarları ile kalbe gelir. Kalpten aort atardamarı ve bundan ayrılan atardamarlarla doku ve organlara gelen oksijen doku kılcallarında hemoglobinden ayrılır. Oksijen alyuvardan çıkarak kan plazmasına, oradan da difüzyonla doku sıvısına ve doku hücrelerine geçer.
Oksijenin kısmi basıncının yüksek olduğu yerlerde, akciğer alveol kılcallarında, hemoglobin molekülü O2 bağlar. Oksijen basıncının düştüğü yerlerde, doku kılcallarında hemoglobin O2’nin çoğunu serbest bırakır.
Oksijenin hemoglobinden ayrılmasında doku hücrelerinde solunum reaksiyonları sonucu açığa çıkan karbondioksit etkilidir. Doku kılcallarına geçen karbondioksit su ile birleşerek karbonik asiti oluşturur. Karbonik asit, bikarbonat ve hidrojen iyonuna ayrışır. Hidrojen iyonları 7,4 olan kan pH’sını düşürür. Ortam pH’sinin düşmesi de hemoglobinin O2’ye olan ilgisini azaltarak oksijeni serbest bırakmasını sağlar. Hemoglobinin işlevi üzerine pH değerinin etkisine Bohr kayması (Bohr etkisi) denir.
Üç pH değeri için eğri birlikte çizilir; kaydırak seçilen pH’yi ve oksijenin kısmi basıncını değiştirir. Aynı oksijen basıncında pH düştükçe hemoglobinin doygunluğu azalır — yani hemoglobin oksijeni bırakır. Eğrinin sağa kayması işte bu.
Kaydırakla deniz seviyesinden yukarı çık: atmosfer basıncı ve oksijenin kısmi basıncı düşer, hemoglobinin tuttuğu oksijen azalır, soluk alıp verme hızı artar ve zamanla alyuvar sayısı artarak uyum sağlanır. Dört çubuk aynı anda hareket eder.
Vurgun denizlere dalan kişilerde görülür. Dalgıcın tüpten soluduğu azot gazı, basıncın etkisiyle sıvılaşır. Dalgıç aniden su yüzeyine dönerse hücre içi ya da hücre dışı vücut sıvılarında çok miktarda azot kabarcıkları oluşur. Bu gaz kabarcıklarının kan damarlarını tıkamasıyla bacak ve kolların eklem yerlerinde ağrı, baş dönmesi, felç belirtileri görülür. Vurguna yakalanan kişilerin bir kısmında boğulma görülebilir. Dalgıç, yüzeye yavaşça çıkarsa erimiş azot, vurgun oluşmasını önlemeye yetecek hızla akciğerlerden soluk verme ile atılır.
Hücrelerde üretilen karbondioksit difüzyonla doku sıvısına oradan da doku kılcallarına geçer. Karbondioksidin yaklaşık %7’lik kısmı kan plazmasında çözünmüş olarak taşınırken %93’ü alyuvarların içine girer. Alyuvarlara giren karbondioksidin %23’ü hemoglobinle birleşerek karbaminohemoglobin (HbCO2) şeklinde taşınır. Geri kalan %70’lik kısım ise alyuvarlarda bulunan karbonik anhidraz enzimi etkisi ile su ile birleşerek karbonik asiti oluşturur.
Dallara tıklayarak taşınma yollarını gez: %7 plazmada çözünmüş, %93 alyuvara girer — bunun %23’ü karbaminohemoglobin, %70’i karbonik asit yoluyla. Seçilen dalın tepkimesi altta yazılır ve şeritte payı boyanır.
Karbonik asit, hidrojen iyonu ve bikarbonat iyonuna ayrışır. Hidrojen iyonlarının çoğu hemoglobine bağlanırken bikarbonat iyonları da kan plazmasına geçer. Tepkimeler: Hb + CO2 → HbCO2; CO2 + H2O → H2CO3 (karbonik anhidraz); H2CO3 → H+ + HCO3–; Hb + H+ → HbH+. Doku kılcallarında taşınan karbondioksit, buradaki toplardamarlara geçerek alt ve üst ana toplardamarlarla kalbe, oradan da akciğer atardamarı ile akciğerlere gider.
Akciğer kılcallarına gelindiğinde doku kılcallarında gerçekleşen olayların tersi gerçekleşir. Plazmada çözünmüş olarak taşınan karbondioksit alveollere geçer. Hemoglobin tarafından tutulan karbondioksit hemoglobinden ayrılır, önce kan plazmasına oradan da alveollere geçer. Kan plazmasında akciğer kılcallarına kadar gelen bikarbonat iyonları tekrar alyuvarın içine girer. Alyuvardaki klorür iyonları da plazmaya geçer. Alyuvardaki hidrojen iyonları hemoglobinden ayrılır. Hidrojen iyonu ve bikarbonat iyonu birleşerek karbonik asit oluşturur. Karbonik asit, tersinir özellik gösteren karbonik anhidraz enzimi ile karbondioksit ve suya ayrılır. Karbondioksit alyuvarlardan kan plazmasına, oradan da alveollere geçer. Soluk verme olayı ile dışarı atılır.
Oksihemoglobin ile karbaminohemoglobin karışır — ikisi de hemoglobine bağlıdır ama yükleri farklı işleri anlatır. HbO2 (oksihemoglobin) akciğer kılcallarında oksijen bağlanınca oluşur. HbCO2 (karbaminohemoglobin) doku kılcallarında karbondioksit bağlanınca oluşur. Üçüncü bir bileşik daha var: HbH+ — karbonik asidin ayrışmasıyla açığa çıkan hidrojen iyonunun hemoglobine bağlanmasıyla oluşur. Yüzdeler de karışmasın: oksijende %3 plazma / %97 hemoglobin, karbondioksitte %7 plazma / %93 alyuvar (bunun %23’ü HbCO2, %70’i karbonik asit).
| Ölçüt | Oksijen | Karbondioksit |
|---|---|---|
| Plazmada çözünmüş | %3 | %7 |
| Alyuvarda taşınan | %97 (hemoglobinle) | %93 (alyuvara girer) |
| Hemoglobine bağlı bileşik | HbO2 (oksihemoglobin) | HbCO2 (karbaminohemoglobin) — alyuvara girenin %23’ü |
| Enzimli yol | Yok | Karbonik anhidraz ile karbonik asit — alyuvara girenin %70’i |
| Bağlanma yeri | Hem grubundaki demir atomu; her Hb 4 O2 | Hemoglobin (HbCO2) ve hidrojen iyonu olarak HbH+ |
| Nerede bağlanır | Akciğer kılcallarında | Doku kılcallarında |
| Nerede bırakılır | Doku kılcallarında | Akciğer kılcallarında |
Solunum sistemi hastalıklarının çoğunda aynı iki başlık dönüp duruyor: sigara ve dumanı ile solunan tahriş edici maddeler. Aşağıdaki gezginde her hastalıkta hava yolunda ya da alveolde tam olarak ne değişiyor ayrı ayrı çizilir.
KOAH (Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı), akciğere alınan havanın bronş adı verilen hava yollarındaki daralmaya bağlı olarak kolayca dışarı verilememesidir. En önemli nedeni sigara içmek veya sigara dumanından pasif olarak etkilenmektir. Solunan tahriş edici maddeler, solunum yolu epitelindeki hücrelerin yapısının bozulmasına ve aşırı mukus salgılanmasına neden olur. Solunan patojenler hava yolu salgılarına yerleşir ve hızla çoğalır. Diğer faktörler: toz, duman ve zararlı gazlara maruz kalmak, hava kirliliği, uygun olmayan diyet, düşük sosyoekonomik durum ve genetik faktörler nedeniyle akciğer tahribatını önleyen faktör eksikliği.
Kronik bronşit rahatsızlığında bronş yolları iltihaplanarak daralır. Belirtileri: balgam ve öksürüğün yanı sıra nefes darlığı, hırıltılı solunum, bacaklarda güçsüzlük, çabuk yorulma, uzun süren solunum yolu enfeksiyonları. Hastalığın tespiti için “nefes ölçüm testi” yapılmaktadır.
Amfizem, bronşları tahriş eden duman ve partiküller nedeniyle gelişen kronik enfeksiyondur. Hastalıkta aşırı mukus salgılanması uyarılır ve makrofajların enfeksiyonla savaşında etkinlikleri azalır. Amfizem nedeniyle oluşan ödem ve aşırı mukus, akciğerdeki hava yollarının tıkanmasına sebep olur. Alveoller gerilir, buna bağlı olarak alveol duvarlarında hasar oluşur. Hasarlı alveollerden oksijen difüzyonu azaldığından solunan havadaki oksijenden yeterince yararlanılamaz. Kanın oksijen seviyesi düşer ve vücudun oksijen gereksinimini artıran durumlar hastayı nefessiz bırakır. Endüstriyel tozları soluyan meslek gruplarında, tütün mamulleri dumanına ve hava kirliliğine maruz kalanlarda uzun süreli tahrişten kaynaklanır.
Solunum yollarının daralmasıyla ortaya çıkan, genetik ve çevresel etkenlerin birlikte neden olduğu bir hastalıktır. Hırıltılı solunum, nefes darlığı, göğüste sıkışma görülür. Nedenleri kişiye göre değişmekle birlikte alerji, viral enfeksiyonlar ve çevresel faktörlere duyarlılık da etkili olabilir. Duygusal bozukluklar, egzersizler, soğuk hava ve tütün mamullerinin dumanı da astım oluşmasında etkilidir. Astımlı kişilerde daralan bronşçuklar nedeniyle nefes almakta zorlanma görülür; daralma düz kasların spazmıyla olur.
Mycobacterium tuberculosis bakterisinin neden olduğu bulaşıcı bir hastalıktır. Genellikle solunum yoluyla vücuda giren bakteri önce akciğere yerleşir. Tedavi edilmezse kan yoluyla vücuda yayılır ve beyin, omurga, eklemler, böbrek, karaciğer gibi organları da enfekte edebilir. Hapşırma, öksürme, konuşma ile havaya karışan bakterilerin solunum yolu ile sağlıklı insanın akciğerlerine ulaşması ile bulaşır. Aşı ile koruma sağlanmaktadır. Tedavi edilebilir ve önlenebilir bir hastalıktır; verem aşısı (BCG aşısı) Türkiye’deki bebek ve çocukların rutin aşı takviminde yer almaktadır. Korunmak için evlerin temiz ve güneş görür olması, havalandırılması, hasta bireylerden sakınılması gerekir.
Normal akciğer doku hücrelerinin ihtiyaç ve kontrol dışı çoğalarak akciğer içinde bir tümör oluşturmasıdır. En sık belirtileri: geçmeyen veya giderek kötüleşen öksürük, öksürürken kan veya kanlı balgam çıkarmak; derin nefes alırken, öksürürken veya gülerken hissedilen göğüs ağrısı; iştahsızlık, hâlsizlik, yorgunluk, kilo kaybı, ses kısıklığı, nefes darlığı, sürekli tekrarlanan ya da geçmeyen bronşit ve zatürre gibi akciğer enfeksiyonları. Sigara içme oranının yüksek olması nedeniyle tüm dünyada en sık görülen organ kanserlerindendir. Risk faktörleri: asbeste ve radyoaktif gazlara ya da maddelere maruz kalmak, kanserojen kimyasalları uzun süreli solumak, verem hastalığına yakalanmak, kanser geçmişine sahip olmak, hava kirliliği ve aile öyküsü. Gırtlak kanseri de sigara içimine bağlı olarak gelişen kanser türlerindendir; kanserojen maddeler gırtlak hücrelerinin yapısının değişimine neden olur. Etkili bir tedavi için erken tanı önemlidir.
Alveollerin sıvı ve kan hücreleriyle dolması sonucu oluşan akciğerin iltihaplanması ile geçirgenliğinin artması hastalığıdır. En yaygın tipi pnömokok bakterilerinin neden olduğu bakteriyel pnömonidir ve alveolde enfeksiyonla başlar. Lökosit ve eritrositler kandan alveole sızar. İltihap ve ödem alveollerin sıvı ile dolmasına neden olarak soluk alıp verme ve gaz alışverişini zorlaştırır. Enfeksiyon alveolden alveole bakteri ve virüslerin geçişi ile yayılır. Akciğerin geniş bir bölümü hücre artıklarıyla dolu hâle gelir. Yeterince havalanamayan akciğerlerde oksijene doygunluk azalır.
Yaşlılar, bebekler, bağışıklık sistemini baskılayan ilaç kullananlar, tütün ve tütün mamulleri içenler; KOAH, diyabet, kalp hastalığı, böbrek yetmezliği gibi kronik hastalığı olanlar ile hamileler zatürre bakımından risk altındadır. Risk gruplarındaki bireylerin zatürre aşısı olmaları önemlidir. Ülkemizde 0-4 yaş arası çocukların ölüm nedenleri arasında zatürre ilk sırada yer alır. Zatürre başlangıcındaki semptomlar üst solunum yolu enfeksiyonlarına benzediği için hastalar doktora başvurmada gecikebilir. Ateş, öksürük, üşüme, titreme, soluk alıp vermede güçlük, göğüs bölgesinde ağrı gibi belirtiler görüldüğünde zaman kaybedilmeden tedaviye başlanmalıdır.
Sigaradan ve sigara dumanından uzak durmak; kapalı ve kalabalık ortamlarda uzun süre kalmamak, bu ortamları sık sık havalandırmak; zehirli maddelerin ve partiküllerin bulunduğu ortamlarda havayı filtre eden koruyucu maskeler kullanmak; hava kirliliğinden uzak kalarak temiz ve açık havada düzenli egzersiz yapmak; sağlıklı ve düzenli beslenmeye önem vermek; polenler, toz böcekleri (ev akarları), küf mantarları ve bazı kimyasal maddeler gibi alerjenlerin yer aldığı ortamlardan kaçınmak gereklidir.
Kanın rengine bakarken, dağda yorulurken, maçta hızlanırken: hepsinde bu bölümün kuralları çalışıyor.
Parmağını kesince gördüğün renk hemoglobinden geliyor: her polipeptit zincirinde merkezinde demir atomu bulunan hem grubu var ve hem grubu kana kırmızı rengini verir.
Çalışan kasa daha çok oksijen gitmesi tesadüf değil: kas CO2 üretir, pH düşer ve düşen pH hemoglobinin oksijene ilgisini azaltarak oksijeni serbest bırakmasını sağlar. Yani en çok oksijene ihtiyacı olan doku onu en kolay alır.
Yüksekte çabuk yorulmanın sebebi: deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça atmosfer basıncı, dolayısıyla oksijenin kısmi basıncı düşer, hemoglobin tarafından tutulan oksijen miktarı azalır, soluk alıp verme hızı artar.
Aynı yükseklikte üçüncü gün daha rahatsın: zamanla kandaki alyuvar sayısı artarak yüksek rakımlı yerlerde yaşamaya uyum sağlanır.
Eğitmenin “yavaş çık” demesi hayat kurtarır: dalgıç aniden yüzeye dönerse vücut sıvılarında çok miktarda azot kabarcığı oluşur. Yavaşça çıkılırsa erimiş azot, soluk verme ile atılır.
Sınıf arkadaşının kışın inhaler kullanması normal: astımda soğuk hava tetikleyicilerden biridir ve daralan bronşçuklar nedeniyle nefes almakta zorlanma görülür.
Sigara içmiyor olsan da etkileniyorsun: KOAH’ın en önemli nedeni sigara içmek veya sigara dumanından pasif olarak etkilenmektir. Korunmanın ilk maddesi bu yüzden sigaradan ve dumanından uzak durmak.
Teneffüste pencere açmak bir korunma yöntemidir: kapalı ve kalabalık ortamlarda uzun süre kalmamak, bu ortamları sık sık havalandırmak. Verem için de evlerin havalandırılması öneriliyor.
Bebeklikte yapılan verem aşısı (BCG) Türkiye’deki rutin aşı takviminde yer alır. Verem tedavi edilebilir ve önlenebilir bir hastalıktır.
54 soruluk test · hemoglobinin yapısı ve tersinir bağlanma, oksijenin %3-%97 ve karbondioksidin %7-%93 dağılımı, Bohr kayması, yükselti ve vurgun, doku ile akciğer kılcallarındaki ters tepkimeler, yedi solunum sistemi hastalığı ve korunma
Doku kılcalları ile doku sıvısı arasındaki oksijen ve karbondioksidin kısmi basınç farklılıkları nedeniyle karbondioksit doku sıvısından kana, oksijen doku kılcalından doku sıvısına difüze olur. İki gazın büyük çoğunluğu alyuvardaki hemoglobinle taşınır ve hemoglobin bunlarla tersinir (çift yönlü) bileşik oluşturur.
Dört polipeptit zinciri; her zincirde merkezinde demir atomu bulunduran hem grubu (kofaktör). Hem grubu kana kırmızı rengini verir. Her demir atomu bir molekül oksijen bağlar → bir Hb, 4 O2. Bir alyuvarda yaklaşık 250 milyon hemoglobin; bir alyuvar yaklaşık 1 milyar O2 taşır.
%3 plazmada çözünmüş, %97 alyuvardaki hemoglobinle. Hb + O2 → HbO2 (oksihemoglobin) akciğer kılcallarında; HbO2 → Hb + O2 doku kılcallarında. Oksijenin kısmi basıncının yüksek olduğu yerlerde Hb oksijen bağlar; basıncın düştüğü doku kılcallarında oksijenin çoğunu serbest bırakır. Yol: akciğer toplardamarı → kalp → aort → doku kılcalı → plazma → doku sıvısı → doku hücresi.
Dokuda üretilen CO2, doku kılcalında su ile birleşip karbonik asit oluşturur; karbonik asit bikarbonat ve hidrojen iyonuna ayrışır; hidrojen iyonları 7,4 olan kan pH’sını düşürür. Ortam pH’sinin düşmesi hemoglobinin oksijene olan ilgisini azaltarak oksijeni serbest bırakmasını sağlar. Hemoglobinin işlevi üzerine pH değerinin etkisine Bohr kayması (Bohr etkisi) denir.
Yükseklere çıkıldıkça atmosfer basıncı, dolayısıyla oksijenin kısmi basıncı düşer; hemoglobinin tuttuğu oksijen azalır, soluk alıp verme hızı artar, zamanla alyuvar sayısı artarak uyum sağlanır. Vurgun: dalgıcın tüpten soluduğu azot basınçla sıvılaşır; ani çıkışta vücut sıvılarında azot kabarcıkları oluşur, damarları tıkar — eklem ağrısı, baş dönmesi, felç belirtileri, bir kısmında boğulma. Yavaş çıkışta erimiş azot soluk verme ile atılır.
%7 plazmada çözünmüş, %93 alyuvara girer. Alyuvara girenin %23’ü Hb + CO2 → HbCO2 (karbaminohemoglobin); %70’i karbonik anhidraz ile CO2 + H2O → H2CO3, ardından H2CO3 → H+ + HCO3–. Hidrojen iyonlarının çoğu hemoglobine bağlanır (HbH+), bikarbonat iyonları plazmaya geçer. Yol: doku toplardamarları → alt ve üst ana toplardamar → kalp → akciğer atardamarı → akciğerler.
Plazmadaki CO2 alveollere geçer; HbCO2 → Hb + CO2. Bikarbonat iyonları tekrar alyuvara girer, alyuvardaki klorür iyonları plazmaya geçer; HbH+ → Hb + H+; H+ + HCO3– → H2CO3; karbonik anhidraz (tersinir) ile H2CO3 → CO2 + H2O. CO2 alyuvardan plazmaya, oradan alveollere geçer ve soluk verme ile dışarı atılır.
KOAH: bronşlardaki daralmaya bağlı havanın kolayca dışarı verilememesi; en önemli nedeni sigara ve pasif etkilenme. Kronik bronşit: bronş yollarının iltihaplanıp daralması; tespit nefes ölçüm testi. Amfizem: duman ve partikülle gelişen kronik enfeksiyon; alveoller gerilir, duvarları hasar görür, oksijen difüzyonu azalır. Astım: solunum yollarının daralması; düz kasların spazmı; genetik + çevresel. Verem: Mycobacterium tuberculosis; solunum yoluyla bulaşır, BCG aşısı ile korunur. Akciğer ve gırtlak kanseri: kontrol dışı çoğalma; sigara başta. Zatürre: alveollerin sıvı ve kan hücreleriyle dolması; en yaygın tipi pnömokok kaynaklı; 0-4 yaş ölüm nedenlerinde ilk sırada.