Figura arată cum este transportat prin sânge dioxidul de carbon, de la țesuturi spre plămâni. Spre deosebire de oxigen, care circulă în proporție de 98% legat de hemoglobină, dioxidul de carbon este transportat prin trei mecanisme diferite, notate în desen cu (a), (b) și (c). Cercul mare reprezintă plasma, iar cercul mic din interiorul lui, o globulă roșie (hematie). Citirea începe cu caseta din stânga sus și continuă pe săgeți, iar fiecare ramură se oprește la una dintre cele trei forme de transport.

Intrarea în sânge

Produs rezidual al respirației celulare, dioxidul de carbon trece din țesuturi în sânge și pătrunde mai întâi în plasmă. Caseta din stânga sus marchează acest moment. Săgeata se ramifică apoi: o parte mică rămâne în plasmă, iar restul (93% în desen) pătrunde în globulele roșii.

(a) Dioxidul de carbon dizolvat

Ramura scurtă spre dreapta arată cea mai mică parte, aproximativ 7%, care circulă ca gaz dizolvat, $\ce{CO2}$, în plasmă și în citoplasma hematiilor.

(b) Carbaminohemoglobina

În globula roșie, săgeata spre stânga duce la a doua formă. Aproximativ 25-30% din dioxidul de carbon se leagă de hemoglobină și formează carbaminohemoglobina ($\ce{Hb*CO2}$), adică hemoglobina combinată cu dioxid de carbon. Dioxidul de carbon este preluat de moleculele de hemoglobină care și-au eliberat în prealabil oxigenul în țesuturi și se leagă de ele într-un loc diferit de cel în care se leagă oxigenul.

(c) Ionii de bicarbonat și bicarbonatul de sodiu

Săgeata care coboară spre dreapta arată calea principală. Aproximativ 70-75% din dioxidul de carbon este transportat sub formă de ioni de bicarbonat ($\ce{HCO3-}$), formați în globulele roșii:

$\ce{CO2 + H2O -> H2CO3 -> H+ + HCO3-}$

Casetele următoare arată, în ordine, cum decurge această transformare și ce devin produșii ei:

1. Dioxidul de carbon se combină cu apa și formează acid carbonic ($\ce{H2CO3}$). Reacția este catalizată de anhidraza carbonică, o enzimă prezentă în globulele roșii.
2. Acidul carbonic disociază în ioni de hidrogen ($\ce{H+}$) și ioni de bicarbonat.
3. Ionii de hidrogen sunt înlăturați de un sistem tampon, în special de hemoglobină (săgeata spre stânga, jos). Hemoglobina face parte din sistemul tampon al proteinelor, cel mai puternic din organism, și acceptă ionii de hidrogen, astfel încât pH-ul nu se modifică substanțial.
4. Unii ioni de bicarbonat rămân în globulele roșii. Mulți difuzează însă în plasmă (săgeata care coboară spre caseta (c)), unde se combină cu ionii de sodiu ($\ce{Na+}$) și formează bicarbonat de sodiu ($\ce{NaHCO3}$).
5. De fiecare dată când un ion de bicarbonat iese prin membrana globulei roșii, în ea intră un ion de clor (săgeata scurtă notată $\ce{Cl-}$, orientată în sens opus). Când în sânge intră multe molecule de $\ce{CO2}$, procesele se desfășoară rapid și apare un influx crescut de ioni de clor în eritrocite, fenomen numit transfer de clor.

Acidul carbonic și bicarbonatul de sodiu formează împreună și un sistem tampon, sistemul acid carbonic-bicarbonat de sodiu, a cărui acțiune este prezentată în Figura 21.6.

Ce se întâmplă în plămâni

În alveole, drumul se parcurge în sens invers. Pe măsură ce oxigenul trece din sacul alveolar în globulele roșii, ionii de bicarbonat sunt convertiți din nou în molecule de dioxid de carbon. Acestea trec prin difuziune, un proces pasiv, din globulele roșii în sacul alveolar, pentru că hematiile sunt bogate în dioxid de carbon, iar aerul din alveole este sărac în acest gaz. Schimbul gazelor în plămâni și în țesuturi este rezumat în Figura 17.9.