Haldane-Effekt

Haldane-Effekt wurde beschrieben von John Scott Haldane .

Bei der inneren Atmung wird in den Kapillaren Sauerstoff gegen Kohlendioxid ausgetauscht. Der Transport der Gase wird bei den Wirbeltieren größtenteils von dem Blutfarbstoff Hämoglobin übernommen, welcher sich in den Erythrocyten befindet. Wenn das Oxyhämoglobin den geladenen Sauerstoff abgibt und zum Desoxyhämoglobin wird, steigt die Affinität zu $CO_{2}$. Mit anderen Worten: Je mehr das sauerstoffreiche Blut den geladenen Sauerstoff an das Gewebe abgibt, desto besser kann es Kohlendioxid aufnehmen. Dieser Effekt wird "Haldane-Effekt" genannt.

Die Ursache des Effekts liegt darin begründet, dass Oxyhämoglobin mit seinen freien C-terminalen Gruppen als eine schwache Säure wirkt, der pH-Wert wird dadurch gesenkt. Kohlendioxid bildet im Blut mit Wasser Kohlensäure die wiederum zu Protonen und Bicarbonat dissoziiert. Das Verhältnis ist bei gegebenen Partialdrücken stabil.

$CO_{2}$ + $H_{2}{O}$ ↔ $H_{2}{CO_{3}}$ ↔ $H^{+}$ + $HCO_{3}^{-}$

Da das oxygenierte Blut an sich schon eine Säure ist, bilden sich weniger Protonen aus dem Bicarbonat.

Beispiel (mit erdachten Zahlen)

Das Blut kann zwölf Moleküle $CO_{2}$ halten. Von diesen zwölf Molekülen werden acht zu Kohlensäure (zusammen mit Wasser). Aus diesen acht Molekülen bilden sich nun vier Protonen und vier Moleküle Bicarbonat. Damit hätten wir 4 Kohlendioxid/Wasser, 4 Kohlensäure und 4 Bicarbonat/Protonen. Nun ist das Blut aber durch Desoxyhämoglobin etwas sauerer und kann nur 3 Protonen aufnehmen. Kohlensäure und Kohlendioxid bleiben konstant, die Anzahl der jeweils aufgenommenen Moleküle ändert sicht also nicht. Somit hätten wir 4 Kohlendioxid/Wasser, 4 Kohlensäure und 3 Bicarbonat/Protonen. Rechnet man das Ganze nun auf Kohlendioxid um, ist das Blut nur noch in der Lage, 11 Moleküle $CO_{2}$ aufzunehmen. Liegt das Hämoglobin nun in der sauerstoff-armen Desoxyform vor, steigt der pH und mehr Kohlendioxid kann gebunden werden.