Kohlendioxidmoleküle werden im Blut von Körpergeweben in die Lunge durch eine von drei Methoden transportiert: Auflösung direkt in das Blut, Bindung an Hämoglobin oder als Bikarbonat-Ion. Mehrere Eigenschaften von Kohlendioxid im Blut beeinflussen seinen Transport. Erstens ist Kohlendioxid im Blut löslicher als Sauerstoff., Etwa 5 bis 7 Prozent des gesamten Kohlendioxids werden im Plasma gelöst. Zweitens kann Kohlendioxid an Plasmaproteine binden oder in rote Blutkörperchen gelangen und an Hämoglobin binden. Diese form transportiert etwa 10 Prozent des Kohlendioxids. Wenn Kohlendioxid an Hämoglobin bindet, wird ein Molekül namens Carbaminohämoglobin gebildet. Die Bindung von Kohlendioxid an Hämoglobin ist reversibel. Wenn es die Lunge erreicht, kann das Kohlendioxid daher frei vom Hämoglobin dissoziieren und aus dem Körper ausgestoßen werden.,

Drittens werden die meisten Kohlendioxidmoleküle (85 Prozent) als Teil des Bicarbonatpuffersystems transportiert. In diesem System diffundiert Kohlendioxid in die roten Blutkörperchen. Carboanhydrase (CA)innerhalb der roten Blutkörperchen wandelt schnell das Kohlendioxid in Kohlensäure \links(\text{H}_{2}\text{CO}_{3}\rechts). Kohlensäure ist ein instabiles Zwischenmolekül, das sofort in Bikarbonat-Ionen dissoziiert \ links (\text{HCO}^{-}_{3}\rechts) und Wasserstoff (H+) Ionen., Da Kohlendioxid schnell in Bikarbonat-Ionen umgewandelt wird, ermöglicht diese Reaktion die fortgesetzte Aufnahme von Kohlendioxid in das Blut nach unten seinen Konzentrationsgradienten. Es führt auch zur Produktion von H+ – Ionen. Wenn zu viel H+ produziert wird, kann es den pH− Wert des Blutes verändern. Hämoglobin bindet jedoch an die freien H+ – Ionen und begrenzt somit Verschiebungen im pH-Wert. Das neu synthetisierte Bicarbonat-Ion wird aus den roten Blutkörperchen in die flüssige Komponente des Blutes im Austausch für ein Chloridion (Cl -) transportiert; Dies wird als Chloridverschiebung bezeichnet., Wenn das Blut die Lunge erreicht, wird das Bikarbonat-Ion im Austausch für das Chloridion zurück in die roten Blutkörperchen transportiert. Das H+ – Ion dissoziiert vom Hämoglobin und bindet an das Bikarbonat-Ion. Dadurch entsteht das Kohlensäure-Zwischenprodukt,das durch die enzymatische Wirkung von CA. Das produzierte Kohlendioxid wird beim Ausatmen durch die Lunge ausgestoßen.

Der Vorteil des Bicarbonatpuffersystems besteht darin, dass Kohlendioxid mit geringer Änderung des pH-Wertes des Systems in das Blut „eingeweicht“ wird., Dies ist wichtig, weil es nur eine kleine Änderung im Gesamt-pH-Wert des Körpers für schwere Verletzungen oder Tod zu führen. Das Vorhandensein dieses Bicarbonatpuffersystems ermöglicht es auch Menschen, in großen Höhen zu reisen und zu leben: Wenn sich der Partialdruck von Sauerstoff und Kohlendioxid in großen Höhen ändert, passt sich das Bicarbonatpuffersystem an, um Kohlendioxid unter Beibehaltung des korrekten pH-Werts im Körper zu regulieren.

Kohlenmonoxidvergiftung

Während Kohlendioxid Hämoglobin leicht assoziieren und dissoziieren kann, können andere Moleküle wie Kohlenmonoxid (CO) nicht., Kohlenmonoxid hat eine größere Affinität für Hämoglobin als Sauerstoff. Wenn Kohlenmonoxid vorhanden ist, bindet es daher bevorzugt an Hämoglobin gegenüber Sauerstoff. Dadurch kann Sauerstoff nicht an Hämoglobin binden, so dass nur sehr wenig Sauerstoff durch den Körper transportiert wird (Abbildung 1).

Abbildung 1. Mit zunehmendem CO nimmt die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins ab.

Kohlenmonoxid ist ein farbloses, geruchloses Gas und daher schwer nachzuweisen. Es wird von gasbetriebenen Fahrzeugen und Werkzeugen hergestellt., Kohlenmonoxid kann Kopfschmerzen, Verwirrung und Übelkeit verursachen; langfristige Exposition kann Hirnschäden oder Tod verursachen. Die Verabreichung von 100 Prozent (reinem) Sauerstoff ist die übliche Behandlung für Kohlenmonoxidvergiftungen. Die Verabreichung von reinem Sauerstoff beschleunigt die Trennung von Kohlenmonoxid von Hämoglobin.

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