혈액에 의한 산소 수송

휴식 시 우리 몸의 세포는 하루에 약 300리터, 즉 분당 250ml의 산소를 소비합니다. 운동이나 업무 중에는 그 필요성이 10~15배 증가할 수 있습니다. 혈액에 의해 조직으로 운반되는 산소가 단순히 혈장에 용해된다면 혈액은 휴식 중에도 이 가스를 세포에 충분히 전달하기 위해 분당 180리터의 속도로 몸 전체를 순환해야 합니다. 산소는 특히 플라즈마에 용해되지 않습니다.

실제로 사람이 쉬고 있을 때 혈액은 분당 약 5리터의 속도로 순환하며 세포에 필요한 모든 산소를 운반합니다. 분당 180리터와 5리터의 차이는 헤모글로빈의 기능 때문입니다. 헤모글로빈은 거의 모든 산소와 대부분의 이산화탄소를 운반하는 적혈구의 색소입니다.

폐포 공기와 평형을 이루는 혈액은 100ml당 0.25ml의 산소와 2.7dl의 이산화탄소만을 용액에 함유할 수 있지만, 헤모글로빈 덕분에 100ml의 혈액은 약 20ml의 산소와 50-60ml의 이산화탄소를 운반할 수 있습니다. 혈액 산소의 약 2%가 혈장에 용해되고 나머지는 헤모글로빈과 결합됩니다. 산소가 폐모세혈관의 혈액으로 들어간 후 혈장에서 적혈구로 확산되어 헤모글로빈과 결합합니다. 즉, 산소 한 분자가 헤모글로빈 한 분자와 결합하여 산소헤모글로빈 분자를 형성합니다.

헤모글로빈 + O2 → 산소헤모글로빈

화살표는 이 반응이 가역적이라는 것을 나타냅니다. 조건에 따라 어떤 방향으로든 갈 수 있습니다. 물론 헤모글로빈은 산소만 받아들일 수 있다면 신체에 거의 도움이 되지 않을 것이며, 필요한 곳에 산소를 공급하지 못할 것입니다.

폐에서는 반응이 옥시헤모글로빈 형성과 함께 왼쪽에서 오른쪽으로 진행되고, 조직에서는 산소 방출과 함께 오른쪽에서 왼쪽으로 진행됩니다. 동맥혈과 정맥혈의 색깔이 다른 이유는 산소헤모글로빈이 선홍색이고 헤모글로빈이 보라색이기 때문입니다. 산소와 헤모글로빈의 결합 및 산소헤모글로빈의 분해는 두 가지 요소, 즉 주로 존재하는 산소의 양과 이보다 적은 양의 이산화탄소의 양에 의해 조절됩니다.

폐에서는 산소 농도가 상대적으로 높고 산소 헤모글로빈이 형성됩니다. 폐를 떠난 혈액은 산소 농도가 거의 변하지 않은 심장과 동맥을 통과하여 산소가 부족한 조직으로 이동합니다. 여기서 산소헤모글로빈은 분해되어 산소를 방출하고, 이는 조직 세포로 확산됩니다.

따라서 산소를 부착하고 방출하는 헤모글로빈의 능력으로 인해 혈액은 이를 폐에서 조직으로 효과적으로 전달하고 호흡에 필요한 산소를 세포에 공급합니다.