Transport tlenu

tlen jest słabo rozpuszczalny w osoczu, tak że mniej niż 2 procent tlenu jest transportowany rozpuszczony w osoczu. Zdecydowana większość tlenu wiąże się z hemoglobiną, białkiem zawartym w krwinkach czerwonych. Hemoglobina składa się z czterech zawierających żelazo struktur pierścieniowych (hemes) chemicznie związanych z dużym białkiem (globina). Każdy atom żelaza może wiązać się, a następnie uwalniać cząsteczkę tlenu. Wystarczająca ilość hemoglobiny jest obecna w normalnej ludzkiej krwi, aby umożliwić transport około 0,2 mililitra tlenu na mililitr krwi., Ilość tlenu związanego z hemoglobiną zależy od ciśnienia cząstkowego tlenu w płucach, na które narażona jest krew. Krzywa przedstawiająca zawartość tlenu we krwi przy różnych ciśnieniach cząstkowych tlenu, zwana krzywą dysocjacji tlenu, jest charakterystycznym kształtem S, ponieważ wiązanie tlenu do jednego atomu żelaza wpływa na zdolność tlenu do wiązania się z innymi miejscami żelaza. W pęcherzykach płucnych na poziomie morza, ciśnienie cząstkowe tlenu jest wystarczające do wiązania tlenu do zasadniczo wszystkich dostępnych miejsc żelaza na cząsteczce hemoglobiny.,

nie cały tlen transportowany we krwi jest przenoszony do komórek tkanki. Ilość tlenu ekstrahowanego przez komórki zależy od ich tempa wydatkowania energii. W stanie spoczynku krew żylna powracająca do płuc nadal zawiera 70 do 75 procent tlenu, który był obecny w krwi tętniczej; rezerwa ta jest dostępna w celu zaspokojenia zwiększonego zapotrzebowania na tlen. Podczas ekstremalnych ćwiczeń ilość tlenu pozostałego we krwi żylnej zmniejsza się do 10 do 25 procent., W najbardziej stromej części krzywej dysocjacji tlenu (część między 10 a 40 milimetrów ciśnienia cząstkowego rtęci) stosunkowo niewielki spadek ciśnienia cząstkowego tlenu we krwi wiąże się ze stosunkowo dużym uwalnianiem związanego tlenu.

hemoglobina wiąże się nie tylko z tlenem, ale z innymi substancjami, takimi jak jony wodorowe( które określają kwasowość lub pH krwi), dwutlenek węgla i 2,3-difosfoglicenian (2,3-DPG; sól w czerwonych krwinkach, która odgrywa rolę w uwalnianiu tlenu z hemoglobiny w krążeniu obwodowym)., Substancje te nie wiążą się z hemoglobiną w miejscach wiązania tlenu. Jednak wraz z wiązaniem tlenu zachodzą zmiany w strukturze cząsteczki hemoglobiny, które wpływają na jej zdolność do wiązania innych gazów lub substancji. Natomiast Wiązanie tych substancji z hemoglobiną wpływa na powinowactwo hemoglobiny do tlenu. (Powinowactwo oznacza skłonność cząsteczek różnych gatunków do wiązania się ze sobą.) Wzrost jonów wodorowych, dwutlenku węgla lub 2,3-DPG zmniejsza powinowactwo hemoglobiny do tlenu, a krzywa dysocjacji tlenu przesuwa się w prawo., Ze względu na to zmniejszone powinowactwo, zwiększone ciśnienie cząstkowe tlenu jest wymagane do wiązania danej ilości tlenu do hemoglobiny. Prawe przesunięcie krzywej uważa się za korzystne w uwalnianiu tlenu do tkanek, gdy potrzeby są duże w odniesieniu do dostarczania tlenu, jak to ma miejsce w przypadku niedokrwistości lub ekstremalnych ćwiczeń. Zmniejszenie normalnego stężenia jonów wodorowych, dwutlenku węgla i 2,3-DPG powoduje zwiększenie powinowactwa hemoglobiny do tlenu, a krzywa jest przesunięta w lewo., Przemieszczenie to zwiększa wiązanie tlenu z hemoglobiną przy dowolnym ciśnieniu cząstkowym tlenu i uważa się, że jest korzystne, jeśli dostępność tlenu jest zmniejszona, jak to ma miejsce na ekstremalnych wysokościach.

zmiany temperatury wpływają podobnie na krzywą dysocjacji tlenu. Wzrost temperatury przesuwa krzywą w prawo( zmniejszone powinowactwo; zwiększone uwalnianie tlenu); spadek temperatury przesuwa krzywą w lewo (zwiększone powinowactwo)., Zakres temperatury ciała zwykle spotykany u ludzi jest stosunkowo wąski, więc związane z temperaturą zmiany powinowactwa tlenowego mają niewielkie znaczenie fizjologiczne.