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Lexikon der Biochemie: Bohreffekt

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.

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