1
Human erythrocytes
(red blood cells)
Erythrocytes are small disk-shapedcells in the blood.
They have lost their intracellularorganelles, can not reproduce andsurvive about 4 months.
Erythrocytes contain 34%hemoglobin by weight.
Blood is oxygenated at the lungs,where Hemoglobin is 95%+ saturatedwith O2.
As blood passes through the tissues,hemoglobin releases O2 and is now aslow as 35% saturated with O2.
2
Hemoglobin releases O2 and binds CO2, H+ in extremities
O2
O2
CO2
H+
Hemoglobin releases
CO2 at lungs and binds O2.
Lung pH = 7.6
Tissue pH = 7.2
3
Bohr Effect
Hemoglobin carries oxygen from the lungs to the tissues for
cellular respiration.
Hemoglobin carries CO2 and H+, byproducts of cellular respiration,
back to the lungs and kidneys for excretion.
In erythrocytes CO2 is converted to HCO3- by carbonic anhydrase.
CO2 + H2H+ + HCO3-
This results in a decrease in pH in the tissues.
At low pH hemoglobin binds H+ and CO2 and the affinity for O2 decreases.
O2 is therefore released in the tissues as CO2 and H+ are bound.
Regulation of O2 binding by 2,3-Bisphosphoglycerate
The molecule 2,3-bisphosphoglycerate(BPG) is bound by hemoglobin and lowersthe affinity for O2.
If there is an increase in BPG in the blood,hemoglobin will have a lower O2 affinityand will release more O2 in the tissues.
At high altitudes where O2 is depleted weproduce more BPG to deliver more oxygento the tissues.
BPG binds to hemoglobin at a site distant fromthe oxygen binding site of hemoglobin.
Fraction of hemoglobin with bound oxygen
BPG lowersthe oxygenaffinity ofhemoglobin
figure 5-17.jpg
Fetal Hemoglobin
A fetus must extract O2 from the mother’s blood.
A fetus has  hemoglobin subunits instead of  subunits.
The 22 fetal hemoglobin has a lower affinity for BPG than 22 adult hemoglobin
Therefore 22 fetal hemoglobin has a higher affinity for O2.
8
Normal Erythrocytes
Sickle-cell anemia
Glu 6
Glu 6
Val 6
Val 6
figure_09_15.jpg
In sickle-cell anemiahemoglobin S moleculesaggregate and forminsoluble crystalline fibers.
This gives the erythrocyte a“sickle” shape
figure 5-20b.jpg
figure_09_14.jpg
12
State whether each of the following will increase or decrease theaffinity of hemoglobin for oxygen.
 
Change in blood pH from 7.2 to 6.8
 
Change in pCO2 from 36 torrs to 12 torrs
 
Change in the blood 2,3-bisphosphoglycerate [BPG] concentrationfrom 2 x 10-4 M to 8 x 10-4 M
 
Climbing up Mount Everest from 1,000 meters above sea level to4,000 meters above sea level
 
Change in blood proton [H+] concentration from1.8 x 10-7 M to 2.1 x 10-6 M
 
13
Indicate whether each of the following statements abouthemoglobin and myogobin is true or false. 
Hemoglobin is present in red blood cells (erythrocytes)
Myoglobin is abundant in mammalian muscle tissue.
Myoglobin is a tetrameric protein with four protein subunits.
Hemoglobin is a structural protein whose function is to give erythrocytestheir disk shape.
Hemoglobin has four identical protein subunits, each designated as alpha ().
Hemoglobin and myoglobin both contain a prosthetic group called a heme.
Hemoglobin utilizes a bound zinc (Zn2+) ion to bind oxygen.
Hemoglobin has a higher affinity for oxygen at pH 7.2 than at pH 7.6.
Hemoglobin has a lower affinity for oxygen when CO2 is present in highconcentrations in the blood.
Challenge Question
14
Myoglobin and the individual subunits of hemoglobin aresimilar in size, shape, and function.
Would you expect a molecule of myoglobin or hemoglobin tohave a greater ratio of nonpolar to polar amino acids?
Why?