Zuurstof is essentieel voor het leven en functioneren van ons lichaam. Het lost niet goed op in het bloedplasma, en dus als het alleen via het bloedplasma zou worden vervoerd, zou je stikken. Hierdoor wordt zuurstof op een andere manier getransporteerd, namelijk via hemoglobine, een eiwitcomplex in de rode bloedcellen.
Dit bevat een kwarternaire structuur met heem, een soort ijzer, waar zuurstof uitstekend aan bindt. Wanneer zuurstof bindt aan hemoglobine, wordt het oxyhemoglobine, wat een helderrode kleur heeft. Deze roodheid is een visueel kenmerk van zuurstofrijk bloed.
Dit evenwicht tussen hemoglobine en oxyhemoglobine verschuift afhankelijk van de hoeveelheid zuurstof in de omgeving. Naar rechts als er veel O2 aanwezig is en naar links als er veel CO2 aanwezig is. Vandaar dat wanneer er veel zuurstof aanwezig is, hemoglobine een natuurlijke neiging heeft om zuurstof te binden en vice versa
De reis van zuurstof door het lichaam
Zuurstof uit de lucht moet een specifieke route volgen om uiteindelijk bij de weefsels terecht te komen waar het nodig is. Het beginpunt van deze reis is de longblaasjes, waar verse zuurstof uit de ingeademde lucht komt.
Hier is een hoge zuurstofspanning, en deze zuurstof gaat vervolgens naar de bloedplasma, waar een lagere zuurstofspanning is. Die hemoglobine neemt vervolgens die zuurstof op. In de weefsels is de zuurstofspanning nog lager, omdat er daar verbranding is. Vandaar wordt de zuurstof naar de weefselvloeistof getransporteerd.
Verzadigingskromme van zuurstof
Wetenschappers hebben veel tijd besteed aan het meten van hoeveel zuurstof hemoglobine kan opnemen bij verschillende zuurstofspanningen. Hieruit hebben ze een verzadigingskromme ontwikkeld, wat een overzicht biedt van hoeveel zuurstof hemoglobine opneemt bij specifieke zuurstofspanningen.
Vanuit deze kromme kunnen we ook bepalen hoeveel zuurstof wordt afgegeven. Bijvoorbeeld, als bloed stroomt van een gebied met een hoge zuurstofspanning naar een gebied met een lage zuurstofspanning, geeft hemoglobine zuurstof af.
De invloed van CO2-spanning en zuurgraad op de verzadigingskromme
Naast zuurstofspanning, beïnvloeden ook de CO2-spanning en de zuurgraad de hoeveelheid zuurstof die wordt afgegeven door het hemoglobine. Actieve weefsels hebben een hogere CO2-spanning en een lagere pH dan inactieve, omdat ze meer zuurstof verbruiken en meer CO2 produceren tijdens de verbranding.
CO2-transport
Hoewel CO2 ook gebonden wordt aan hemoglobine, gebeurt dit niet in dezelfde mate als bij zuurstof. 70% van de CO2 gaat in de vorm van waterstofcarbonaat (HCO3-) in het bloedplasma, omgezet door het enzym koolzuuranhydrazen in de rode bloedcellen.
De aanwezigheid van CO2 in ons bloed werkt ook als een signaal voor hemoglobine om zuurstof los te laten. In weefsels waar CO2 wordt geproduceerd, wordt zuurstof vrijgegeven in het weefsel waar het wordt verbruikt.
CO2 transport in het weefsel
Als de HCO3- uit de cel treedt dan wordt de lading positiever en moet er dus een negatief geladen ion in de plaats daarvan komen. Dus binden de Cl- en de H+ ionen aan hemoglobine die O2 loslaten. En zo komt er dus een zuurstofmolecuul vrij.
CO2 transport in de longhaarvaten
CO2 diffundeert naar het alveolaire vocht. Doordat O2 bindt aan hemoglobine komt H+ en de gebonden CO2 vrij. Vervolgens diffundeert HCO3- naar de rode bloedcel. Waar weer CO2 (uit H+ en HCO3-) ontstaat en richting alveolair vocht diffundeert.
Het gevaar van koolmonoxide
Koolmonoxide is een geurloos, kleurloos gas dat een groot gevaar voor de gezondheid kan vormen. Het bindt 200 keer sterker aan hemoglobine dan zuurstof, waardoor zuurstof geen plek krijgt om te binden en wij in feite stikken ondanks dat we nog kunnen ademen. Dit is waarom het een slecht idee is om bijvoorbeeld binnen te barbecuen, vanwege het vrijkomen van koolmonoxide.
