ہیموگلوبن شاید درسی کتاباں دے دسے نالوں گھٹ تعاون کرن والا اے

ہیموگلوبن (hemoglobin)، اوہ پروٹین جو ساڈے رتّ وچ آکسیجن ڈھوندا اے، تعاون (cooperativity) دی درسی مثال وی اے: اک واری آکسیجن دا اک مالیکیول جوڑ لوے، تے اگلے سوکھے جوڑ لیندا اے، چار تیکر۔ ایسے نال اوہ پھیپھڑیاں وچ پورا بھر جاندا اے تے ٹشواں (tissues) وچ خالی ہو جاندا اے۔ دو کلاسیکی ماڈل ایہدی وضاحت کردے نیں — اوہ جو L. Pauling نے 1935 وچ تجویز کیتا، جیہدے وچ چارے جوڑن والیاں تھاواں اک دوجے دی مدد کردیاں نیں، تے 1965 دا Monod-Wyman-Changeux (MWC) ماڈل، جیہدے وچ سارا مالیکیول دو شکلاں وچکار بدلدا اے جو آکسیجن نوں گھٹ ودھ گُھٹ کے پھڑدیاں نیں۔

دوہاں نوں عام طور تے اکو حالت وچ حل کیتا جاندا اے: ہیموگلوبن دا اک اکلا مالیکیول آزاد آکسیجن مالیکیولاں دے اک ذخیرے (reservoir) وچ ڈبیا ہویا، جیہنوں اک دباء نال بیان کیتا جاندا اے۔ فزکس دان ایہنوں «گرینڈ کینونیکل اینسمبل» (grand canonical ensemble) آکھدے نیں۔ سیچوریشن کرو (saturation curve) — ہر دباء اُتے ہیموگلوبن کِنی آکسیجن پھڑدا اے — ایہدے توں نکلدی اے، تے تعاون اوسے کرو توں پڑھیا جاندا اے۔

اک ذخیرہ جو ہے ای نہیں

آرمینیا دی Alikhanyan National Laboratory تے Yerevan State University توں A. E. Allahverdyan تے ساتھی اشارہ کردے نیں کہ لال رتّ دے خلیے دے اندر، اوہ ذخیرہ موجود ای نہیں۔ خلیے وچ گھُلی آزاد آکسیجن، ہیموگلوبن نال جڑی آکسیجن نالوں گھٹ توں گھٹ 100 گنا گھٹ گاڑھی اے — تے ایہو ای ہیموگلوبن دے ہون دی اصل وجہ اے۔ ہر آزاد آکسیجن مالیکیول پچھے لگ بھگ 30 ہیموگلوبن مالیکیول ہوندے نیں۔ شریانی رتّ (arterial blood) وچ وی، بہتے ہیموگلوبن مالیکیولاں دے نیڑے کِتے وی کوئی آزاد آکسیجن نہیں ہوندی: ہر اک صرف اوہ چار مالیکیول ویکھدا اے جو اوہنے پھڑے ہوئے نیں۔

ایس لئی ٹیم حالت نوں وکھرے طرحاں بیان کردی اے: اک ہیموگلوبن تے مٹھی بھر آکسیجن مالیکیول — ودھ توں ودھ پنج — اک مقررہ حجم وچ، یعنی «کینونیکل اینسمبل» (canonical ensemble)۔ اوہ حجم ایس گل نال طے ہوندا اے کہ خلیے وچ ہیموگلوبن کِنا گُھٹ کے بھریا ہویا اے: مالیکیول دے اپنے حجم دا لگ بھگ چار گنا، اک مکعب جیہدا ہر پاسا 6.93 نینومیٹر اے۔ ایس تصویر وچ، آکسیجن آزاد توانائی (free energy) دے فرقاں مطابق اندر یا باہر جاندی اے، جو ایس گل دا ناپ اے کہ شماریات دے حساب نال کیہڑی ترتیب نوں ترجیح ملدی اے۔

(a) نویں تصویر: اک ہیموگلوبن (دائرہ) اپنے چار آکسیجن مالیکیولاں نال، اپنے حجم دے لگ بھگ چار گنا حجم وچ۔ (b) عام تصویر: بہت سارے آزاد آکسیجن مالیکیولاں دے ذخیرے وچ اک ہیموگلوبن۔ (c) دو گوانڈھی ہیموگلوبن آکسیجن دا وٹاندرا کر سکدے نیں۔ — شکل 1، Allahverdyan et al. (2026)، arXiv:2611.00824۔

کمزور تعاون

ٹیم نے دوویں کلاسیکی ماڈل اوس معیاری ڈیٹا نال فِٹ کیتے جو دسدا اے کہ آکسیجن دا دباء گھٹن نال ہیموگلوبن آکسیجن کیویں چھڈدا اے — پہلا مالیکیول 80 تے 40 torr دے وچکار نکلدا اے، آخری 20 تے 7.5 torr دے وچکار۔

• Pauling دے ماڈل وچ، تعاون دا فیکٹر (1 دا مطلب کوئی تعاون نہیں) نویں ڈھانچے وچ 1.88 نکلدا اے، جدکہ عام ڈھانچے وچ، اوسے ڈیٹا نال فِٹ کر کے، 6.32۔ Pauling دے اپنے فِٹ نے، پرانے ڈیٹا نال، 12 دتا سی۔
• MWC ماڈل وچ، دوہاں شکلاں دیاں آکسیجن نال کشش (affinities) دا تناسب — ایس گل دا ناپ کہ مالیکیول سادہ، آزاد جڑت توں کِنا ہٹدا اے — لگ بھگ 4.7 نکلدا اے، جدکہ عام ڈھانچے وچ 95.4۔

کجھ تعاون فیر وی ضروری اے۔ ایہدے بغیر، ہیموگلوبن پھیپھڑیاں وچ تے بھر سکدا اے پر صرف آرام کردے ٹشواں دے کم آ سکے گا۔

Pauling دے ماڈل وچ اک توں چار جڑے آکسیجن مالیکیولاں لئی آزاد توانائی دے درجے۔ لیٹویاں لکیراں جسمانی (physiological) کھڑکیاں دسدیاں نیں؛ صرف سب توں چنگا فِٹ (کالے تکون، تعاون 1.88) ساریاں دے اندر آؤندا اے۔ دوجے رنگ ودھ تکڑا تعاون (میجنٹا، بھورا) تے کوئی تعاون نہیں (نیلا) وکھاؤندے نیں۔ — شکل 2، Allahverdyan et al. (2026)، arXiv:2611.00824۔

جدوں تعاون لڑی وار ڈھہن بن جاندا اے

نویں ڈھانچے وچ، بہتا تعاون خطرناک ہو جاندا اے۔ 4.83 دے فیکٹر نال، حساب اک لڑی وار ڈھہن (cascade) پیدا کردا اے: جیویں ای پہلا آکسیجن مالیکیول نکلدا اے، باقی تنے آپوں آپ چھٹ جاندے نیں — اک منظرنامہ جیہنوں لکھاری ناقابلِ قبول آکھدے نیں، کیونجے ایہہ آکسیجن زہر ول لے جاوے گا۔ 7.83 اُتے، ہیموگلوبن پھیپھڑیاں وچ بالکل وی نہیں بھر سکے گا۔ عام ڈھانچے دیاں قدراں، نویں وچ لیاندیاں جان تے، ایسے طرحاں عدم استحکام ول لے جاندیاں نیں۔ ایہدے الٹ، عام ڈھانچہ اجیہیاں کوئی حداں نہیں لاؤندا۔

نویں تصویر مالیکیول دا مزاج وی بدل دیندی اے۔ عام بیان وچ، جڑے آکسیجن مالیکیولاں دی گنتی لگ بھگ اپنی اوسط قدر جِنی ای اُتے تھلے ہوندی اے۔ کینونیکل بیان وچ، ایہہ مسیں ای ہلدی اے: ہیموگلوبن لگ بھگ اک مشین وانگ ورتاؤ کردا اے، اک ویلے اک قدم آکسیجن لیندا تے چھڈدا اے، تے اک بھریا ہویا مالیکیول ہور آکسیجن نوں اپنے ول نہیں کھچدا۔

ٹپوسیاں مارن والی آکسیجن

لکھاری اک ہور نتیجہ کڈھدے نیں: کیونجے گوانڈھی ہیموگلوبن اپنیاں آزاد توانائیاں مطابق آکسیجن دا لین دین کر سکدے نیں، ایس لئی آکسیجن لال رتّ دے خلیے دے اندر کجھ حد تیکر اک ہیموگلوبن توں اگلے تیکر ٹپوسیاں مار کے (hopping) سفر کر سکدی اے۔ ایس خیال نوں پرکھن لئی متحرک (dynamic) ماڈل چاہیدے ہون گے۔ ایہہ مطالعہ نظریاتی اے، تے لکھاریاں دے لفظاں وچ ایہدیاں جسمانی حداں «کسے حد تیکر رواجی» (somewhat conventional) نیں — پر ایہہ اوس بنیادی پتھر اُتے سوال چکدا اے جیہدے اُتے حیاتیات دیاں درسی کتاباں ساڈے رتّ وچلی آکسیجن دا بیان کھڑا کردیاں نیں۔