المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19

عوز البورين نادر لدى الانسان
2-12-2021
تأثير أجتهاد المحاكم الإدارية الدولية وسوابقها في إرساء قواعد الوظيفة الدولية
2024-09-04
استحباب قرب الصف من الامام
4-12-2015
صلاة الكسوف
2023-08-20
نخيل الزينة (نخيل ذيل الجمل)
2024-07-12
Fricative articulations
9-6-2022

Bohr Effect  
  
2426   01:29 صباحاً   date: 14-12-2015
Author : M. F. Perutz, G. Fermi, C. Poyart, J. Pagnier, and J. Kister
Book or Source : J. Mol. Biol. 233, 536–545
Page and Part :

 Bohr Effect 

 

 Bohr et al. (1) discovered that the oxygen dissociation curve of blood shifts to higher partial pressures of oxygen in the presence of increasing concentrations of carbon dioxide by lowering the oxygen affinity of hemoglobin. This effect, it was concluded, results from the concomitant decrease in pH, and the effect of pH on the oxygen affinity of hemoglobin has subsequently been known as the Bohr effect. It was subsequently discovered that CO2 also lowers the oxygen affinity of hemoglobin (Hb) directly by binding to its a-amino groups, forming carbamino compounds (2, 3:(

The original observations of Bohr et al. (1) are now known as the “classical Bohr effect,” which is a composite of the specific effects of H+ and CO2.

The CO2 content of blood is reduced upon oxygenation of hemoglobin at a constant CO2 pressure (4). This phenomenon, known as the “classical Haldane effect,” is a combination of the oxygen-linked dissociation of the carbamino groups (Eq. 1) and release of protons 

followed by dehydration of bicarbonate

 The release of protons upon oxygenation or their uptake upon deoxygenation of hemoglobin is known as the “Haldane effect.”

 The Bohr effect and the Haldane effect are thermodynamically equivalent (5) because they are linked functions (6). Whatever effect oxygen binding has on the affinity of hemoglobin for protons, changes in the pH must have the same effect on the affinity of hemoglobin for oxygen: 

where H+ is the number of protons bound per heme group, Y is the fraction of hemoglobin binding sites occupied by O2, and PO2 is the partial pressure of O2. The left-hand side of Eq. 4 is known as the “Haldane coefficient,” and the right-hand side is the “Bohr coefficient.” They give the magnitude of the Haldane and Bohr effects, which must be the same.

These effects are physiologically important for efficient and regulated transport of O2 and CO2 in opposite directions (see Hemoglobin). When the shape of the oxygen dissociation curve expressed by Y versus log PO2 is independent of changes in pH, at least within the range 0.1 < Y < 0.9, Eq. 4 is simplified to

where P50 is the PO2 at Y = 0.5 and d is the Bohr coefficient, which is independent of the degree of O2 binding. The Bohr coefficient expresses the number of protons (per heme group) bound to hemoglobin upon full oxygenation and is the same as d of Eq. 2.

d is negative above pH 6.3, and protons are released upon oxygenation of hemoglobin, whereas d is positive at lower pH values, and protons are taken up upon oxygenation. These two phenomena are known respectively as the “alkaline” and “acid” Bohr effects. At physiological pH 7.4, human adult hemoglobin A (HbA) has d = –0.6 in the presence of 0.1 M NaCl. This value is halved in the absence of Cl .

The Bohr effect arises from changes in the pKa values of particular ionizable groups of hemoglobin as a result of changes in their environment upon binding oxygen. The group primarily responsible for the alkaline Bohr effect of human HbA is the imidazole side chain of the C-terminal His146 of the b chain. Its pKa value changes from 8.0 to 7.1 upon oxygenation, contributing the greater part of the alkaline Bohr effect in the absence of Cl. In the presence of Cl, binding of these ions to several ionizable groups that line the central cavity of the hemoglobin molecule, including the a-amino groups of the a chains and the  -amino groups of Lys82 of the b chains, affects the protonation of those groups. Consequently, the release of Cl ions upon binding of oxygen produces an additional, Cl -dependent Bohr effect (7). It is thought that His143 of the b chains is one of the groups responsible for the acid Bohr effect (8), but the others are still unidentified.

The term “Bohr effect” is sometimes used for pH-dependent binding of other ligands, such as CO2 and alkylisocyanides, to hemoglobin. It is also used for pH-dependent ligand binding to oxygen-binding proteins other than hemoglobin.

References

1.C. Bohr, K. A. Hasselbalch, and A. Krogh (1904) Skand. Arch. Physiol. 16, 402–412

2.J. K. W. Ferguson and F. J. W. Roughton (1934) J. Physiol. (London) 83, 87–102

3.J. V. Kilmartin and L. Rossi-Bernardi (1969) Nature 222, 1243–1246

4.J. Christiansen, C. C. Douglas, and J. S. Haldane (1914) J. Physiol. (London) 48, 244–277

5.I. Tyuma and Y. Ueda (1975) Biochem. Biophys. Res. Commun. 65, 1278–1283

6.J. Wyman (1964) Adv. Protein Chem. 19, 223–286

7. M. F. Perutz, G. Fermi, C. Poyart, J. Pagnier, and J. Kister (1993) J. Mol. Biol. 233, 536–545.

8.M. F. Perutz, J. V. Kilmartin, K. Nishikura, J. H. Fogg, P. J. G. Butler, and H. S. Rollema (1980) J. Mol. Biol. 138, 649–670. 




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.