Bohreffekt, eine reversible Verschiebung in der O₂-Bindungskurve des Hämoglobins, die es ermöglicht, dass in den Alveolarkapillaren der Lunge O₂ gebunden und CO₂ freigesetzt wird und in den atmenden Geweben der umgekehrte Prozess stattfindet (Abb. 1). Die Carboanhydrase in den Erythrocyten fördert die schnelle Bildung von Carbonsäure aus gelöstem CO₂ im atmenden Gewebe und jedes H₂CO₃-Molekül dissoziiert spontan in Bicarbonat und ein Proton. Während Oxihämoglobin keine Protonen bindet, werden sie von Desoxyhämoglobin, das als Puffer wirkt, absorbiert. DesoxiHb bindet für jeweils vier O₂-Moleküle, die das OxiHb verliert, zwei Protonen. Das Hämoglobin bindet ca. 15% des im Blut vorhandenen CO₂ in Form von Carbaminogruppen. In der Lunge kehrt sich der Prozess um. O₂ bindet an DesoxiHb unter Abspaltung von Protonen, d.h. die Sauerstoffbindung fördert die CO₂-Ausatmung durch die Lungen, während die Protonenbindung in den atmenden Geweben O₂ freisetzt.
Die Verschiebung in den O₂-Bindungseigenschaften des Hämoglobins wird durch die Acidität (Abb. 2) und den hohen CO₂-Druck (CO₂ allein wirkt bei konstantem pH) im atmenden Gewebe sowie durch die niedrige Acidität und den niedrigen CO₂-Druck in der Lunge verursacht. Die Carbaminogruppen, die sich bei der Reaktion von CO₂ mit nichtionisierten terminalen α-Aminogruppen jeder der vier Hämoglobinketten bilden, sind an Salzbrücken beteiligt, die zur Stabilisierung des DesoxiHb beitragen: RNH₂ + CO₂

RNHCOO- + H⁺.

Bohr-Effekt. Abb. 1. Durch die Bindung von Protonen und CO₂ im atmenden Gewebe wird eine Verschiebung der Sauerstoffbindungskurve des Hämoglobins (Hb) hervorgerufen, wodurch Sauerstoff schnell freigesetzt wird. In den Kapillaren der Lungenalveolen läuft der umgekehrte Prozess ab und der hohe Sauerstoffdruck fördert die Sauerstoffbindung unter gleichzeitiger Freisetzung von Protonen und CO₂.

Bohr-Effekt. Abb. 2. Wirkung des pH-Werts auf die Sauerstoffsättigungskurve des Hämoglobins. Mit steigender Acidität, d. h. Abnahme des pH-Werts von 7,6 auf 7,2, wird die Sauerstofffreisetzung begünstigt (Pfeil), weil die prozentuale Sättigung bei jedem gegebenen Sauerstoffpartialdruck niedriger ist.