mechanizmus
három olyan eszköz létezik, amellyel a szén-dioxidot a véráramban a perifériás szövetekből és vissza a tüdőbe szállítják: (1) oldott gáz, (2) bikarbonát, és (3) a hemoglobinhoz (és más fehérjékhez) kötött karbaminohemoglobin. Mivel a szén-dioxid a perifériás szövetekből a véráramba diffundál, körülbelül 10% – a feloldódik akár a plazmában, akár a vér extracelluláris folyadék mátrixában, körülbelül 45 Hgmm parciális nyomásra., A legtöbb szén-dioxid, amely a kapillárisokon keresztül, végül a vörösvérsejtekbe diffundál, vízzel kombinálódik egy kémiai reakcióval, amelyet a szén-anhidráz enzim katalizál, karbonsavat képezve. A szénsav szinte azonnal disszociál egy hidrogén-karbonát anionba (HCO3-) és egy protonba. Így a hidrogén-karbonát az elsődleges eszköz, amellyel a szén-dioxid szállítása a véráramban történik a CO2 + H2O –> H2CO3 –> H+ + HCO3-egyenlet szerint.,
mivel a szén-dioxidot továbbra is a szövetek termelik, ezt a reakciót folyamatosan előre hajtják a periférián, a Le Chatelier elve szerint. Az ezzel a reakcióval képződött protont hemoglobin pufferolja, míg a bikarbonát-anion a vörösvérsejtből diffundál a szérumba egy speciális HCO3-/Cl – transzporter segítségével egy klorid anionért cserébe. Így a vénás vérnek mind a bikarbonát magasabb koncentrációja, mind a klorid alacsonyabb koncentrációja van az úgynevezett klorid-eltolódásnak köszönhetően., A tüdőben ez a folyamat megfordul, mint mind a HCO3-/Cl – hőcserélő, mind a karboanhidráz enzim fordított irányban; ez bikarbonát beáramlását eredményezi a vörösvértestekbe, kloridionok effluxjába, valamint az első szénsav, majd a szén-dioxid előállítását. A szén-dioxid a vörösvérsejtekből, a kapilláris falakon keresztül, az alveoláris terekbe kilélegezve diffundál., Végül a véráramba diffundáló, majd a vörösvérsejtekbe diffundáló szén-dioxid fennmaradó 10% – a kötődik a fehérjék, elsősorban a hemoglobin aminosav-terminusához, hogy karbaminohemoglobint képezzen. Megjegyzendő, hogy ez a hely különbözik attól, amelyhez az oxigén kötődik. Több élettani jelenség biztosítja, hogy ez a folyamatos ciklus maximális hatékonysággal működjön.
az oxigénszállítás és a szén-dioxid-eltávolítás a Bohr és a Haldane-effektusok által leírt folyamatokon keresztül kapcsolódik egymáshoz., Bár itt nem részletezett, a Bohr-hatás azt állítja, hogy a szén-dioxid növekedése a vérben a perifériás szövetekben az oxigén-hemoglobin disszociációs görbe megfelelő eltolódását okozza, következésképpen a szövetek oxigénellátásának növekedését. Amint a szén-dioxiddal dúsított vér eléri a tüdőt, ennek a reakciónak a fordítottja is megtörténik. Mivel az oxigén beáramlása növeli a hemoglobin telítettségét, a szén-dioxid nagyobb valószínűséggel leválik, és kilégzés céljából diffundálódik az alveolákba; ezt Haldán hatásnak nevezik.,
pontosabban, a Haldán hatás leírja az oxigénezett vér szén-dioxid-hordozó kapacitásának különbségét a deoxigenált vérhez képest. A szén-dioxid következetes részleges nyomása esetén a Haldán-hatás azt állítja, hogy az oxigénezett (artériás) vér kevesebb szén-dioxidot hordoz, mint a deoxigenált (vénás) vér, mivel a hemoglobin csökkent képessége a felesleges szén-dioxid pufferelésére, valamint a karbamino kocsi csökkent kapacitása. Mivel az oxigén kötődik a hemoglobinhoz, a hemoglobin savasabbá válik, ami két hatással bír., Először is csökkenti a hemoglobin kötődési affinitását a szén-dioxidhoz, így a szén-dioxid nagyobb valószínűséggel disszociál a hemoglobinból, és diffúz a vörösvérsejtből az alveoláris térbe. Másodszor, a savas hemoglobin felszabadíthat egy protont, amely kombinálódik a hidrogén-karbonáttal, hogy szénsavat képezzen. A Le Chatelier elve ismét a következő reakciót hajtja előre, amikor a vér áthalad az alveolákon: H + + HCO3- — > H2CO3 — > CO2 + H2O., Az itt előállított szén-dioxid folyamatosan diffundál az alveolusokba, kilélegzik, biztosítva a reakció folytatásához szükséges kedvező kinetikát. Így a Haldán hatás növeli a szén-dioxid mennyiségét, amelyet egy adott időkeretben el lehet távolítani. Grafikusan a Haldán-hatást egy megfelelő eltolás képviseli, amely a szén-dioxid disszociációs görbéjében fordul elő (lásd a grafikont).
a perifériás szövetekben, ahol az oxigéntartalom alacsony, a szén-dioxid kötődik a hemoglobinhoz, hogy karbaminohemoglobint képezzen., Amint a vér visszatér a tüdőbe, és az oxigén parciális nyomása növekszik, a szén-dioxid disszociációs görbe jobbra tolódik (a nyíl mutatja a szén-dioxid lerakódását az oxigenizáció növekedésével), csökkentve a teljes szén-dioxid-tartalmat a véráramban. Így, bár a szén-dioxid részleges nyomása csak a vénás oldalon 45 vagy 46 Hgmm-ről 40 Hgmm-re csökken az artériás oldalon, a véráramban lévő szén-dioxid teljes mennyisége sokkal nagyobb százalékkal csökken.