Hapen kuljettaminen veren välityksellä

Lepotilassa kehomme solut kuluttavat noin 300 litraa happea päivässä tai 250 ml minuutissa. Harjoittelun tai työn aikana sen tarve voi kasvaa 10-15-kertaiseksi. Jos veren kudoksiin kuljettama happi yksinkertaisesti liuotetaan plasmaan, veren pitäisi kiertää kehon läpi jopa levossa nopeudella 180 litraa minuutissa, jotta tätä kaasua saataisiin riittävästi soluihin. happi ei ole erityisen liukoinen plasmaan.

Itse asiassa, kun ihminen lepää, veri kiertää noin 5 litraa minuutissa ja kuljettaa kaiken solujen tarvitseman hapen. Ero 180 ja 5 litran välillä minuutissa johtuu hemoglobiinin toiminnasta. Hemoglobiini on punasolujen pigmentti, joka kuljettaa lähes kaiken hapen ja suurimman osan hiilidioksidista.

Alveolaarisen ilman kanssa tasapainossa oleva veri voi sisältää liuoksessa vain 0,25 ml happea ja 2,7 dl hiilidioksidia 100 ml:ssa, mutta hemoglobiinin ansiosta 100 ml verta voi kuljettaa noin 20 ml happea ja 50-60 ml hiilidioksidia. Noin 2 % veren hapesta liukenee plasmaan, loput yhdistyvät hemoglobiiniin. Kun happi pääsee keuhkokapillaarien vereen, se diffundoituu plasmasta punasoluihin ja yhdistyy hemoglobiiniin – yksi happimolekyyli yhdistyy yhteen hemoglobiinimolekyyliin muodostaen oksihemoglobiinimolekyylin.

Hemoglobiini + O2 → Oksihemoglobiini

Nuolet osoittavat, että tämä reaktio on palautuva, ts. se voi mennä mihin tahansa suuntaan olosuhteista riippuen. Hemoglobiinista ei tietenkään olisi juurikaan hyötyä elimistölle, jos se vain hyväksyisi happea, mutta ei antaisi sitä sinne, missä sitä tarvitaan.

Keuhkoissa reaktio etenee vasemmalta oikealle oksihemoglobiinin muodostuessa ja kudoksissa - oikealta vasemmalle hapen vapautuessa. Valtimo- ja laskimoveren erilaiset värit johtuvat siitä, että oksihemoglobiini on kirkkaan punainen ja hemoglobiini violetti. Hapen ja hemoglobiinin yhdistelmää ja oksihemoglobiinin hajoamista säätelee kaksi tekijää: ensisijaisesti läsnä olevan hapen määrä ja vähäisemmässä määrin hiilidioksidin määrä.

Keuhkoissa happipitoisuus on suhteellisen korkea ja siellä muodostuu oksihemoglobiinia. Keuhkoista poistuttuaan veri kulkee sydämen ja valtimoiden kautta, joissa happipitoisuus pysyy lähes muuttumattomana, hapettomiin kudoksiin. Täällä oksihemoglobiini hajoaa vapauttaen happea, joka diffundoituu kudossoluihin.

Siten hemoglobiinin kyvyn kiinnittyä ja vapauttaa happea veri siirtää sen tehokkaasti keuhkoista kudoksiin ja antaa soluille hengittämiseen tarvittavaa happea.