血液による酸素の輸送

安静時、私たちの体の細胞は 1 日あたり約 300 リットル、または 1 分あたり 250 ml の酸素を消費します。運動中や仕事中は、その必要性が 10 ～ 15 倍に増加する可能性があります。血液によって組織に運ばれる酸素が単純に血漿に溶解している場合、十分なガスを細胞に届けるために、血液は安静時であっても毎分 180 リットルの速度で体内を循環する必要があります。酸素は血漿中では特に可溶性ではありません。

実際、人が休んでいるとき、血液は毎分約 5 リットルの速度で循環し、細胞に必要な酸素をすべて運びます。毎分180リットルと5リットルの差はヘモグロビンの働きによるものです。ヘモグロビンは赤血球内の色素で、ほとんどすべての酸素とほとんどの二酸化炭素を運びます。

肺胞空気と平衡状態にある血液は、溶液中に 100 ml あたり 0.25 ml の酸素と 2.7 dl の二酸化炭素しか含まれていませんが、ヘモグロビンのおかげで、100 ml の血液は約 20 ml の酸素と 50 ～ 60 ml の二酸化炭素を運ぶことができます。血液酸素の約2％が血漿に溶解し、残りはヘモグロビンと結合します。酸素が肺毛細血管の血液に入ると、酸素は血漿から赤血球に拡散し、ヘモグロビンと結合します。酸素 1 分子がヘモグロビン 1 分子と結合して、オキシヘモグロビン分子を形成します。

ヘモグロビン + O2 → オキシヘモグロビン

矢印は、この反応が可逆的であることを示しています。状況に応じてあらゆる方向に進むことができます。もちろん、ヘモグロビンが酸素を受け入れるだけで、必要な場所に酸素を与えられない場合、体にほとんど利益をもたらしません。

肺では、反応はオキシヘモグロビンの形成により左から右に進行し、組織では酸素の放出により右から左に進行します。動脈血と静脈血の色の違いは、オキシヘモグロビンが明るい赤色であり、ヘモグロビンが紫色であるという事実によるものです。酸素とヘモグロビンの結合、およびオキシヘモグロビンの分解は、主に存在する酸素の量と、程度は低いですが二酸化炭素の量という 2 つの要因によって制御されます。

肺では酸素濃度が比較的高く、そこで酸化ヘモグロビンが形成されます。肺を出た血液は、酸素濃度がほとんど変化しない心臓と動脈を通過し、酸素の少ない組織に向かいます。ここで、オキシヘモグロビンが分解されて酸素が放出され、組織細胞内に拡散します。

したがって、酸素を付着および放出するヘモグロビンの能力により、血液はヘモグロビンを肺から組織に効果的に輸送し、呼吸に必要な酸素を細胞に供給します。