Transport von Kohlendioxid im Blut ist wesentlich komplexer. Ein kleiner Teil des Kohlendioxids, etwa 5 Prozent, bleibt unverändert und wird in Blut gelöst transportiert. Der Rest findet sich in reversiblen chemischen Kombinationen in roten Blutkörperchen oder Plasma. Etwas Kohlendioxid bindet an Blutproteine, hauptsächlich Hämoglobin, um eine Verbindung zu bilden, die als Carbamat bekannt ist. Etwa 88 Prozent des Kohlendioxids im Blut liegen in Form von Bicarbonat-Ionen vor., Die Verteilung dieser chemischen Spezies zwischen dem Inneren der roten Blutkörperchen und dem umgebenden Plasma variiert stark, wobei die roten Blutkörperchen wesentlich weniger Bicarbonat und mehr Carbamat als das Plasma enthalten.
Weniger als 10 Prozent der Gesamtmenge an Kohlendioxid, die im Blut transportiert wird, werden während der Passage durch die Lunge ausgeschieden. Eine vollständige Eliminierung würde zu großen Veränderungen des Säuregehalts zwischen arteriellem und venösem Blut führen., Darüber hinaus verbleibt Blut normalerweise weniger als eine Sekunde in den Lungenkapillaren, eine unzureichende Zeit, um alles Kohlendioxid zu eliminieren.
Kohlendioxid gelangt in das Blut in den Geweben, weil sein lokaler Partialdruck größer ist als sein Partialdruck im Blut, das durch die Gewebe fließt. Wenn Kohlendioxid in das Blut gelangt, verbindet es sich mit Wasser zu Kohlensäure (H2CO3), einer relativ schwachen Säure, die in Wasserstoffionen (H+) und Bikarbonationen (HCO3 -) dissoziiert., Der Säuregehalt des Blutes wird durch die freigesetzten Wasserstoffionen minimal beeinflusst, da Blutproteine, insbesondere Hämoglobin, wirksame Puffermittel sind. (Eine Pufferlösung widersteht einer Änderung des Säuregehalts, indem sie mit zugesetzten Wasserstoffionen kombiniert und im Wesentlichen inaktiviert wird.) Die natürliche Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlensäure ist ein relativ langsamer Prozess; Kohlensäureanhydrase, ein Proteinenzym, das in den roten Blutkörperchen vorhanden ist, katalysiert diese Reaktion jedoch mit ausreichender Schnelligkeit, dass sie nur in einem Bruchteil einer Sekunde erreicht wird., Da das Enzym nur innerhalb der roten Blutkörperchen vorhanden ist, akkumuliert Bicarbonat in der roten Blutkörperchen viel stärker als im Plasma. Die Fähigkeit des Blutes, Kohlendioxid als Bicarbonat zu transportieren, wird durch ein Ionentransportsystem innerhalb der Membran der roten Blutkörperchen verbessert, das gleichzeitig ein Bicarbonat-Ion aus der Zelle in das Plasma im Austausch für ein Chloridion bewegt., Der gleichzeitige Austausch dieser beiden Ionen, die als Chloridverschiebung bezeichnet werden, ermöglicht die Verwendung des Plasmas als Speicherort für Bicarbonat, ohne die elektrische Ladung entweder des Plasmas oder der roten Blutkörperchen zu verändern. Nur 26 Prozent des gesamten Kohlendioxidgehalts von Blut existieren als Bicarbonat in den roten Blutkörperchen, während 62 Prozent als Bicarbonat im Plasma vorhanden sind; Der Großteil der Bicarbonat-Ionen wird jedoch zuerst in der Zelle produziert und dann zum Plasma transportiert., Eine umgekehrte Folge von Reaktionen tritt auf, wenn Blut die Lunge erreicht, wo der Partialdruck von Kohlendioxid niedriger ist als im Blut.
Hämoglobin wirkt auf andere Weise, um den Transport von Kohlendioxid zu erleichtern. Aminogruppen des Hämoglobinmoleküls reagieren reversibel mit Kohlendioxid in Lösung, um Carbamate zu erhalten. Einige Aminostellen auf Hämoglobin sind oxylabil, dh ihre Fähigkeit, Kohlendioxid zu binden, hängt vom Zustand der Sauerstoffversorgung des Hämoglobinmoleküls ab., Die Veränderung der molekularen Konfiguration von Hämoglobin, die mit der Freisetzung von Sauerstoff einhergeht, führt zu einer erhöhten Bindung von Kohlendioxid an oxylabile Aminogruppen. Somit erhöht die Freisetzung von Sauerstoff in Körpergewebe die Bindung von Kohlendioxid als Carbamat. Die Sauerstoffversorgung von Hämoglobin in der Lunge hat den umgekehrten Effekt und führt zur Eliminierung von Kohlendioxid.
Nur 5 Prozent des Kohlendioxids im Blut werden in physikalischer Lösung ohne chemische Veränderung oder Bindung frei transportiert, doch dieser Pool ist wichtig, da nur freies Kohlendioxid leicht biologische Membranen kreuzt., Praktisch jedes Molekül Kohlendioxid, das durch den Stoffwechsel produziert wird, muss in der freien Form existieren, da es in das Blut in den Geweben gelangt und Kapillaren in der Lunge verlässt. Zwischen diesen beiden Ereignissen wird das meiste Kohlendioxid als Bicarbonat oder Carbamat transportiert.
