二氧化碳在血液中的运输

正常人体组织在物质代谢过程中，不断地利用O₂和产生CO2，组织中二氧化碳分压(Pco2)高于动脉血液中的Pco2,CO2由组织扩散到血液，使回流静脉血液中Pco2升高；静脉血流到肺部，由于肺泡气中Pco₂较低，CO₂即由静脉血扩散入肺泡再排出肺外。只有在组织产生的CO2不断地排出体外的条件下，才能保持细胞的正常活动。
二氧化碳在血液中的运输形式 CO₂运输和O₂的运输相似，也是以物理性的溶解和化学结合两种形式进行的。表中列出血液中各种形式CO₂的含量。

血液中各种形式CO₂的含量（平均值）

	动脉血	静脉血	差值
CO2分压(mmHg) CO2总含量(ml/100ml血液) 溶解的CO2（同上） HCO3-的CO2（同上） 碳酸血红蛋白的CO2（同上）	40 48.5 2.5 43.0 3.0	46 52.5 2.8 46.0 3.7	6.0 4.0 0.3 3.0 0.7

(1) 溶解于血液中的CO2量，取决于Pco2及其溶解度。CO2的溶解度高于O2。如上表所列，每100ml血液中约含2.5～2.8ml溶解的CO2，约占血液CO2总含量的5%。
(2) 绝大部分存在于血液中的CO₂(约占88%)，系与水结合形成碳酸，然后解离成H⁺和HCO₃-，即： CO₂+H₂O⇌H₂CO₃⇌H⁺+HCO3-。 来自组织的CO₂约有75%(按上表3.0/4.0×100计算出)是以这种形式运输到肺的。这一反应是可逆的，其进行的速度可以在酶的作用下加速，当CO₂含量增高时，这一反应就向右方进行，加速移走HCO3-。在CO2含量降低时，反应向左方进行，加速CO2的释放。血液中的一些无机离子如HPO₄＝等都有非特异性触媒作用，但最重要的是红细胞中的碳酸酐酶，在这种酶的作用下，红细胞内的上列反应比血浆中的要快13,000倍。此外，红细胞中具有缓冲作用的蛋白质（即血红蛋白）含量约为血浆蛋白含量的四倍。HCO3-能被弱酸缓冲系统中的正离子所移除，这也有利于反应向右方进行。因此，CO2由组织扩散入血液后，红细胞中的HCO₃-大量增加，使红细胞内的HCO3-浓度远远超过血浆中的浓度。由于浓度梯度的存在，HCO3-即由红细胞内逸出，进入血浆。负离子的移动势必引起膜内外产生电位梯度，细胞内正离子也有随之外移的趋向。但是正离子几乎是不能通过正常的红细胞膜，因此吸引膜外的负离子，主要是Cl-的内移，来达到膜内外正负离子平衡. 这种由于HCO₃-由细胞内向细胞外转移引起的Cl-由细胞外向细胞内转移的过程即称为氯转移。这种反应一直进行到两边离子数相等。红细胞内HCO₃-浓度增加尚可引起细胞内液渗透压增高，吸引血浆中一些水分进入红细胞，以维持渗透压平衡。氯转移的效应大大增加了血浆运输CO₂的能力。动静脉血液的HCO₃-浓度差在血浆中约为1mEq/L，而在红细胞中仅为0.35mEq/L，这说明以HCO3-形式运输的CO₂，主要存在于血浆中。
(3) CO2进入红细胞后，可与血红蛋白结合成碳酸血红蛋白(HbNHCOOH)，也称氨基甲酸血红蛋白，如下式所示：HbNH₂+CO₂⇌HbNHCOOH⇌HbNHCOO-+H+。这一反应是同HbO2转变为Hb的过程相伴发生的。静脉血中以碳酸血红蛋白的形式所含的CO2约为7%（依表计算），但从动静脉血的CO₂差值来计算(这一差值反映由组织进入血液运输的CO2)，以碳酸血红蛋白运输的CO₂约占总CO₂运输量的18%(0.7/4.0×100)。这是因为脱氧血红蛋白与CO₂结合的能力较氧合血红蛋白大3.5倍。
CO2被运到肺时，由于肺泡气中Pco2较低，静脉血中溶解的CO2就从肺毛细血管扩散到肺泡。随之，HCO3-和碳酸血红蛋白两个反应即改向左方进行。脱氧血红蛋白与氧结合后由弱酸转为强酸，游离出更多的H⁺，有利于反应向左进行和转变成CO2由肺排出。血浆中HCO3-随着减少，Cl-由红细胞内转移到血浆。与此同时，细胞内碳酸血红蛋白的量也减少，有利于CO2释放。血液每循环一周，约有4ml/100ml血液过剩的CO2被带到肺而释放出去。如心输出量以每分5升计，则每分钟由血液运输的CO₂约为200ml。
二氧化碳解离曲线 表示血液中CO₂含量与CO₂分压关系的曲线称CO2解离曲线 （见图）。在正常的Pco2变动范围内，两者的关系呈一直线(图上的A-V段)。在这种情况下，脱去氧的静脉血较动脉血携带CO₂的能力约大6容积%，其中70%是由于氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白之间形成碳酸血红蛋白的能力差异所造成的。因此血液氧合对CO₂运输影响的重要性远远大于CO₂对O₂运输的影响。吸入纯氧使溶解在血液中的氧量增加，当血液流经组织时，HbO₂释放O2形成Hb的量将减少。Hb在与CO2的结合上以及在缓冲CO2进入血液后所引起的H⁺增加上都有重要作用(见“血液气体运输与酸碱平衡”)，因此吸入纯O₂要妨碍CO2的运输。由于大部分的CO2是以HCO-3的形式被运输，血液流经肺的短暂时间(一般少于1秒)内，得以完成CO₂的释放，主要有赖于碳酸酐酶的催化作用。红细胞中碳酸酐酶含量远远超过实际所需要的量，不易由于碳酸酐酶缺乏而影响CO₂的运输。

CO₂解离曲线上曲线为脱氧人血，下曲线为氧合人血