Vận chuyển oxy bằng máu

Khi nghỉ ngơi, các tế bào của cơ thể chúng ta tiêu thụ khoảng 300 lít oxy mỗi ngày, tương đương 250 ml mỗi phút. Trong quá trình tập luyện hoặc làm việc, nhu cầu sử dụng nó có thể tăng lên 10-15 lần. Nếu oxy do máu mang đến các mô được hòa tan đơn giản trong huyết tương thì máu sẽ cần phải lưu thông khắp cơ thể, ngay cả khi nghỉ ngơi, với tốc độ 180 lít mỗi phút để cung cấp đủ lượng khí này cho các tế bào, vì oxy không hòa tan đặc biệt trong huyết tương.

Trên thực tế, khi một người nghỉ ngơi, máu lưu thông với tốc độ khoảng 5 lít mỗi phút và mang theo tất cả lượng oxy cần thiết cho tế bào. Sự khác biệt giữa 180 và 5 lít mỗi phút là do chức năng của huyết sắc tố. Hemoglobin là sắc tố trong các tế bào hồng cầu mang gần như toàn bộ oxy và hầu hết carbon dioxide.

Máu ở trạng thái cân bằng với không khí phế nang có thể chỉ chứa 0,25 ml oxy và 2,7 dl carbon dioxide trong 100 ml dung dịch, nhưng nhờ có huyết sắc tố, 100 ml máu có thể mang khoảng 20 ml oxy và 50-60 ml carbon dioxide. Khoảng 2% oxy trong máu được hòa tan trong huyết tương, phần còn lại được kết hợp với huyết sắc tố. Sau khi oxy đi vào máu của các mao mạch phổi, nó sẽ khuếch tán từ huyết tương vào các tế bào hồng cầu và kết hợp với huyết sắc tố—một phân tử oxy kết hợp với một phân tử huyết sắc tố để tạo thành phân tử oxyhemoglobin.

Huyết sắc tố + O2 → Oxyhemoglobin

Các mũi tên chỉ ra rằng phản ứng này có thể đảo ngược, tức là nó có thể đi theo bất kỳ hướng nào tùy thuộc vào điều kiện. Tất nhiên, huyết sắc tố sẽ mang lại rất ít lợi ích cho cơ thể nếu nó chỉ có thể tiếp nhận oxy mà không cung cấp oxy cho những nơi cần thiết.

Trong phổi, phản ứng diễn ra từ trái sang phải với sự hình thành oxyhemoglobin và trong các mô - từ phải sang trái với việc giải phóng oxy. Màu sắc khác nhau của máu động mạch và tĩnh mạch là do oxyhemoglobin có màu đỏ tươi và hemoglobin có màu tím. Sự kết hợp giữa oxy với huyết sắc tố và sự phân hủy oxyhemoglobin được điều hòa bởi hai yếu tố: chủ yếu là lượng oxy hiện diện và ở mức độ thấp hơn là lượng carbon dioxide.

Trong phổi, nồng độ oxy tương đối cao và oxyhemoglobin được hình thành ở đó. Sau khi rời phổi, máu đi qua tim và động mạch, nơi nồng độ oxy hầu như không thay đổi, đến các mô nghèo oxy. Tại đây, oxyhemoglobin bị phá vỡ, giải phóng oxy, khuếch tán vào các tế bào mô.

Do đó, do khả năng gắn và giải phóng oxy của huyết sắc tố, máu sẽ chuyển oxy từ phổi đến các mô một cách hiệu quả và cung cấp cho tế bào lượng oxy cần thiết để thở.