En allvarlig komplikation till bl.a. Covid-19 är så kallad Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), vilket ger en gravt sviktande lungfunktion orsakad av inflammation och vätskeansamling (ödem) i alveolerna. Ödemet leder till att mindre syre når blodet och att mindre koldioxid lämnar blodet. Beskriv i detalj hur den minskade mängden syre och den ökade mängden koldioxid påverkar hemoglobinets struktur och funktion. (2p)
Svar
Den ökande mängden koldioxid stabiliserar T-state, deoxy-formen, av hemoglobin vilket minskar hemoglobinets affinitet för syre och gör det svårare för syremolekylen att binda in. Detta sker bl.a. genom att koldioxid binder i till hemoglobins ena peptidände, vilket gör det möjligt för saltbryggor att återskapas vilket stabiliserar T-state (tense state). Ökad mängd koldioxid innebär även lägre PH i blodet, dvs. ökad mängd vätejoner - vilka kan binda in till hemoglobin och de möjliggör också återskapandet av saltbryggor för hemoglobinet.
Vid lungorna ska normalt sett den höga syrehalten och det högre PHt leda till att koldioxidet och vätejoner släpper, för att destabilisera T-state. När syrehalten är låg är PH i blodet vid lungorna något lägre än normalt vilket gör det svårare för denna reaktion att ske.
Syrehalten ska också bidra till att en syremolekyl initialt binder in till järnet i en subenhet. Eftersom hemoglobin är ett kooperativ av 4 subenheter med 4 hemgrupper leder inbidningen av syre i en enhet till en konformationsändring i de andra subenheterna vilket gör järnemolekylerna mer tillgängliga för syre att binda in till. Detta stimulerar R-state och oxy-formen av hemoglobin. Den låga syrehalten gör "sannolikheten lägre" för det första syret att binda in, och konformationsändringen sker då inte.
Vanligtvis sker denna växling mellan T- och R-state på så vis att koldioxid konc. är högst i muskler och stimulerar T-state vilket gör att syret släpps av där det behövs. Å andra sidan är koncentrationen syre tillräckligt hög vid lungorna för att stimulera R-state och binda in syre. Dessa konformationsändringar är nödvändiga för ett så effektivt gasutbyte som möjligt och för att syre ska binda och släppa på rätt ställe. När dessa koncentrationer ändras och koldioxidhalten i bloden blir för hög i relation till syrehalten rubbas samspelet mellan dessa konformationsformer och T-state, deoxyformen blir dominerande.