El oxígeno es poco soluble en plasma, por lo que menos del 2 por ciento de oxígeno se transporta disuelto en plasma. La gran mayoría del oxígeno está unido a la hemoglobina, una proteína contenida en los glóbulos rojos. La hemoglobina se compone de cuatro estructuras de anillo que contienen hierro (hemes) Unidas químicamente a una proteína grande (globina). Cada átomo de hierro puede unirse y luego liberar una molécula de oxígeno. Suficiente hemoglobina está presente en la sangre humana normal para permitir el transporte de aproximadamente 0,2 mililitro de oxígeno por mililitro de sangre., La cantidad de oxígeno unido a la hemoglobina depende de la presión parcial de oxígeno en el pulmón al que se expone la sangre. La curva que representa el contenido de oxígeno en la sangre a varias presiones parciales de oxígeno, llamada curva de disociación de oxígeno, es una forma de S característica porque la Unión del oxígeno a un átomo de hierro influye en la capacidad del oxígeno para unirse a otros sitios de hierro. En los alvéolos a nivel del mar, la presión parcial de oxígeno es suficiente para unir el oxígeno a esencialmente todos los sitios de hierro disponibles en la molécula de hemoglobina.,
Encyclopædia Britannica, Inc.,
No todo el oxígeno transportado en la sangre se transfiere a las células de los tejidos. La cantidad de oxígeno extraído por las células depende de su tasa de gasto de energía. En reposo, la sangre venosa que regresa a los pulmones todavía contiene del 70 al 75 por ciento del oxígeno que estaba presente en la sangre arterial; esta reserva está disponible para satisfacer las crecientes demandas de oxígeno. Durante el ejercicio extremo, la cantidad de oxígeno que queda en la sangre venosa disminuye de 10 a 25 por ciento., En la parte más pronunciada de la curva de disociación de oxígeno (la porción entre 10 y 40 milímetros de presión parcial de mercurio), una disminución relativamente pequeña en la presión parcial de oxígeno en la sangre se asocia con una liberación relativamente grande de oxígeno Unido.
la hemoglobina se une no solo al oxígeno sino a otras sustancias como los iones de hidrógeno (que determinan la acidez, o pH, de la sangre), el dióxido de carbono y el 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG; una sal en los glóbulos rojos que desempeña un papel en la liberación de oxígeno de la hemoglobina en la circulación periférica)., Estas sustancias no se unen a la hemoglobina en los sitios de unión al oxígeno. Sin embargo, con la Unión del oxígeno, se producen cambios en la estructura de la molécula de hemoglobina que afectan su capacidad para unirse a otros gases o sustancias. Por el contrario, la Unión de estas sustancias a la hemoglobina afecta la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. (Afinidad denota la tendencia de moléculas de diferentes especies a unirse entre sí.) Los aumentos en iones de hidrógeno, dióxido de carbono o 2,3-DPG disminuyen la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, y la curva de disociación de oxígeno se desplaza hacia la derecha., Debido a esta afinidad disminuida, se requiere un aumento de la presión parcial de oxígeno para unir una cantidad dada de oxígeno a la hemoglobina. Un desplazamiento hacia la derecha de la curva se cree que es de beneficio en la liberación de oxígeno a los tejidos cuando las necesidades son grandes en relación con la entrega de oxígeno, como ocurre con la anemia o el ejercicio extremo. Las reducciones en las concentraciones normales de iones de hidrógeno, dióxido de carbono y 2,3-DPG resultan en un aumento de la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, y la curva se desplaza hacia la izquierda., Este desplazamiento aumenta la Unión del oxígeno a la hemoglobina a cualquier presión parcial dada de oxígeno y se cree que es beneficioso si la disponibilidad de oxígeno se reduce, como ocurre a una altitud extrema.
Los cambios de temperatura afectan la curva de disociación de oxígeno de manera similar. Un aumento de la temperatura desplaza la curva hacia la derecha (disminución de la afinidad; mayor liberación de oxígeno); una disminución de la temperatura desplaza la curva hacia la izquierda (aumento de la afinidad)., El rango de temperatura corporal generalmente encontrado en los seres humanos es relativamente estrecho, por lo que los cambios asociados a la temperatura en la afinidad del oxígeno tienen poca importancia fisiológica.