Hồng cầu
Chức năng > Vai trò trong vận chuyển CO2

Quá trình hô hấp (theo như minh họa trong sơ đồ dưới đây với đơn vị carbohydrat) tạo ra số phân tử carbon dioxide CO2 tương đương với số lượng oxy (O2) dùng để hô hấp.
Vì thế mà chức năng của hệ tuần hoàn chủ yếu là vận chuyển carbon dioxide cũng như vận chuyển oxy. Đa số carbon dioxide trong máu nằm ở dạng ion bicarbonat. Bicarbonat cung cấp chất đệm pH quan trọng. Do đó, không như vận chuyển O2 ở hemoglobin, việc không có một phân tử cụ thể vận chuyển CO2 là một lợi thế về mặt sinh lý học.
Tuy nhiên, hồng cầu đóng một vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển CO2 vì hai lý do. Đầu tiên, vì bên cạnh hemoglobin, hồng cầu chứa một lượng lớn bản sao của enzym carbonic anhydrase ở bên trong màng tế bào. Carbonic anhydrase (là anhydride của acid carbonic) có chức năng làm chất xúc tác trao đổi giữa acid carbonic và carbon dioxide. Vì là chất xúc tác, nó có thể tác động lên nhiều phân tử CO2, thế nên chất hóa học này thực hiện vai trò thiết yếu mà không cần nhiều bản sao như hemoglobin để vận chuyển O2. Với sự tham gia của chất xúc tác này, carbon dioxide và acid carbonic đạt trạng thái cân bằng rất nhanh, trong khi hồng cầu vẫn đang di chuyển qua mao mạch. Do đó chính hồng cầu mới là nhân tố đảm bảo rằng phần lớn CO2 được vận chuyển dưới dạng bicarbonat. Ở độ pH sinh lý, trạng thái cân bằng cực kỳ có lợi cho acid carbonic - đa số chất này được phân ly thành ion bicarbonat.
Nhờ phản ứng này (còn gọi là hiệu ứng Bohr) mà ion H+ được giải phóng trong hồng cầu dù vẫn nằm trong mao mạch, có chức năng giảm ái lực liên kết với oxy của hemoglobin.
Hồng cầu còn có đóng góp lớn khác vào vận chuyển carbon dioxide, đó là carbon dioxide phản ứng trực tiếp với thành phần globin protein của hemoglobin để tạo nên hợp chất carbaminohemoglobin. Khi oxy được giải phóng trong mô, nhiều CO2 liên kết với hemoglobin hơn và khi oxy liên kết ở phổi nó thay thế hemoglobin liên kết với CO2. Đây gọi là hiệu ứng Haldane. Bất chấp thực tế là chỉ có một lượng nhỏ CO2 trong máu liên kết với hemoglobin trong máu tĩnh mạch, song hàm lượng thay đổi CO2 lớn hơn giữa máu tĩnh mạch và động mạch đến từ sự thay đổi trong liên kết CO2 này. Tức là luôn có một lượng bicarbonat dồi dào trong máu (cả động mạch lẫn tĩnh mạch), bởi vai trò là chất đệm pH nhóm nguyên tử này trong hồng cầu.
Tóm lại, carbon dioxide tạo ra bởi hô hấp tế bào thì khuếch tán rất nhanh sang các khu vực có nồng độ thấp hơn, cụ thể là gần mao mạch. Khi chất này đi vào hồng cầu, CO2 nhanh chóng được carbonic anhydrase chuyển đổi bên trong màng của hồng cầu dưới dạng bicarbonat. Ion bicarbonat lần lượt tách khỏi hồng cầu nhằm đổi lấy ion chlor từ huyết tương rồi được protein vận chuyển band 3 anion nằm cùng vị trí trong màng hồng cầu đồng vận chuyển xuyên màng. Ion bicarbonat không khuếch tán khỏi mao mạch và được vận chuyển đến phổi. Ở phổi, áp suất riêng phần carbon dioxide thấp hơn trong túi phổi làm cho carbon dioxide khuếch tán nhanh từ mao mạch vào phế nang. Carbonic anhydrase trong hồng cầu giữ cho ion bicarbonat ở trạng thái cân bằng với carbon dioxide. Vì thế khi carbon dioxide rời khỏi mao mạch và CO2 bị O2 thay thế ở hemoglobin, lượng ion bicarbonat vừa đủ để chuyển đổi nhanh chóng sang carbon dioxide nhằm duy trì độ cân bằng.