血液中的氧气运输

氧气通过血流输送到体内的各个组织。本文将讨论氧气输送的过程、影响它的因素并考虑其临床相关性。

氧气运输

氧气在血液中通过两种方式输送：

• 溶解于血液中（1.5%）
• 与血红蛋白结合(98.5%)

与血红蛋白结合

一旦氧气从肺部进入血液，它就会与红细胞中的血红蛋白 ( Hb ) 结合。

血红蛋白是一种由四个亚基组成的蛋白质：两个α亚基和两个β亚基。每个亚基的中心都有一个血红素基团，其中含有铁并结合一个氧分子。这意味着每个血红蛋白分子可以结合四个氧分子，形成氧合血红蛋白。结合有更多数量的氧分子的血红蛋白分子呈更亮的红色。这就是为什么含氧的动脉血呈鲜红色，而脱氧的静脉血呈深红色。

Zephyris 位于英语维基百科 [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) 或 CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ )]，来自维基共享资源

图 1 – 血红蛋白分子。注意绿色的四个血红素组

氧与血红蛋白的结合

血红蛋白根据与其结合的氧分子的数量而改变形状。形状的变化也改变了它 与氧的亲和力。随着与血红蛋白结合的氧分子数量增加，血红蛋白对氧的亲和力增加。这就是所谓的协作性。

当没有氧结合时，血红蛋白处于紧张状态（T 状态），与氧的亲和力较低。在氧气首先结合的点，血红蛋白将其形状改变为松弛状态（R状态），它对氧气具有更高的亲和力。我们可以将这种变化绘制在氧饱和度与氧分压的关系图上。

作者：Hazmat2 [公共领域]，来自 Wikimedia Commons

图 2 – Hb 与氧的饱和度与氧分压的关系

组织中的氧气输送

如上图所示，与血红蛋白结合的氧气百分比与给定部位的氧分压 ( pO 2 ) 有关。当氧合血红蛋白到达低pO 2的组织（例如骨骼肌）时，它会解离成氧气和血红蛋白，导致局部pO 2增加。当它到达具有高 pO 2的组织（例如在肺循环中）时，血红蛋白将继续吸收更多的氧气，导致 pO 2 降低。

影响氧亲和力的因素

有多种因素会影响血红蛋白对氧的亲和力：

• pH/pCO 2  – 当 H + /pCO 2增加且 pH 降低时，Hb 进入 T 状态，其与氧的亲和力降低。这就是所谓的玻尔效应。相反，当H + /pCO 2降低且pH升高时，血红蛋白对氧的亲和力增加。
• 2,3-二磷酸甘油酸酯 (2,3-DPG) – 2,3-DPG（有时称为 2,3-BPG）是一种存在于红细胞中的化学物质。它是葡萄糖代谢途径的产物。 2,3-DPG 与血红蛋白的β链结合，因此 2,3-DPG 水平增加会导致其与血红蛋白结合，从而降低血红蛋白与氧的亲和力。相反，当2,3-DPG水平降低时，例如组织代谢降低的状态，与血红蛋白结合的2,3-DPG分子就会减少。这意味着它有更多的结合机会，因此它对氧具有更高的亲和力。
• 温度 ——温度升高时，例如活跃的肌肉，产热量增加，从而降低血红蛋白对氧的亲和力。在温度降低时，例如代谢状态降低，产热减少意味着血红蛋白对氧的亲和力增加。

血红蛋白对氧的亲和力也会导致氧-血红蛋白解离曲线的移动。氧亲和力的增加导致曲线向左移动，而氧亲和力的减少则导致曲线向右移动。