L’ossigeno è scarsamente solubile nel plasma, quindi meno del 2% di ossigeno viene trasportato disciolto nel plasma. La stragrande maggioranza dell’ossigeno è legata all’emoglobina, una proteina contenuta nei globuli rossi. L’emoglobina è composta da quattro strutture ad anello contenenti ferro (hemes) legate chimicamente a una grande proteina (globina). Ogni atomo di ferro può legare e quindi rilasciare una molecola di ossigeno. Abbastanza emoglobina è presente nel sangue umano normale per consentire il trasporto di circa 0,2 millilitri di ossigeno per millilitro di sangue., La quantità di ossigeno legata all’emoglobina dipende dalla pressione parziale dell’ossigeno nel polmone a cui è esposto il sangue. La curva che rappresenta il contenuto di ossigeno nel sangue a varie pressioni parziali di ossigeno, chiamata curva di dissociazione dell’ossigeno, è una caratteristica forma a S perché il legame dell’ossigeno a un atomo di ferro influenza la capacità dell’ossigeno di legarsi ad altri siti di ferro. Negli alveoli a livello del mare, la pressione parziale dell’ossigeno è sufficiente per legare l’ossigeno essenzialmente a tutti i siti di ferro disponibili sulla molecola dell’emoglobina.,
Encyclopædia Britannica, Inc.,
Non tutto l’ossigeno trasportato nel sangue viene trasferito alle cellule dei tessuti. La quantità di ossigeno estratto dalle cellule dipende dal loro tasso di dispendio energetico. A riposo, il sangue venoso che ritorna ai polmoni contiene ancora dal 70 al 75% dell’ossigeno presente nel sangue arterioso; questa riserva è disponibile per soddisfare l’aumento della domanda di ossigeno. Durante l’esercizio estremo la quantità di ossigeno rimanente nel sangue venoso diminuisce dal 10 al 25 percento., Nella parte più ripida della curva di dissociazione dell’ossigeno (la porzione compresa tra 10 e 40 millimetri di pressione parziale di mercurio), un calo relativamente piccolo della pressione parziale dell’ossigeno nel sangue è associato a un rilascio relativamente grande di ossigeno legato.
L’emoglobina si lega non solo all’ossigeno ma ad altre sostanze come gli ioni idrogeno (che determinano l’acidità o il pH del sangue), l’anidride carbonica e il 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG; un sale nei globuli rossi che svolge un ruolo nel liberare l’ossigeno dall’emoglobina nella circolazione periferica)., Queste sostanze non si legano all’emoglobina nei siti di legame dell’ossigeno. Tuttavia, con il legame dell’ossigeno, si verificano cambiamenti nella struttura della molecola di emoglobina che influenzano la sua capacità di legare altri gas o sostanze. Viceversa, il legame di queste sostanze con l’emoglobina influisce sull’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno. (L’affinità denota la tendenza di molecole di specie diverse a legarsi l’una all’altra.) Gli aumenti di ioni idrogeno, anidride carbonica o 2,3-DPG diminuiscono l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno e la curva di dissociazione dell’ossigeno si sposta a destra., A causa di questa ridotta affinità, è necessaria una maggiore pressione parziale di ossigeno per legare una data quantità di ossigeno all’emoglobina. Uno spostamento verso destra della curva è pensato per essere di beneficio nel rilasciare ossigeno ai tessuti quando i bisogni sono grandi in relazione alla consegna di ossigeno, come si verifica con anemia o esercizio estremo. Le riduzioni delle normali concentrazioni di ioni idrogeno, anidride carbonica e 2,3-DPG provocano una maggiore affinità dell’emoglobina per l’ossigeno e la curva viene spostata a sinistra., Questo spostamento aumenta il legame dell’ossigeno con l’emoglobina a qualsiasi pressione parziale di ossigeno e si pensa che sia utile se la disponibilità di ossigeno è ridotta, come avviene ad altitudini estreme.
Le variazioni di temperatura influenzano la curva di dissociazione dell’ossigeno in modo simile. Un aumento della temperatura sposta la curva a destra (diminuzione dell’affinità; maggiore rilascio di ossigeno); una diminuzione della temperatura sposta la curva a sinistra (maggiore affinità)., La gamma di temperatura corporea di solito incontrata negli esseri umani è relativamente stretta, in modo che i cambiamenti associati alla temperatura nell’affinità dell’ossigeno abbiano poca importanza fisiologica.