A hemoglobina é uma molécula complexa contida nos eritrócitos que se liga e transporta oxigénio e dióxido de carbono pelo corpo.
Cada molécula de hemoglobina tem quatro grupos haem e, por isso, pode ligar quatro moléculas de oxigénio. A hemoglobina fica saturada de oxigénio nos capilares pulmonares, onde a pO2 é elevada e existe uma grande afinidade pelo O2. Cada grama de hemoglobina pode transportar aproximadamente 1,4 ml de oxigénio.
Note-se que o ferro na hemoglobina está na forma Fe2+ e que esta não se altera com a oxigenação. A forma Fe3+ está associada à metahemoglobinémia.
A forma bicôncava do glóbulo vermelho proporciona uma grande área de superfície para a absorção e libertação de O2 e CO2.
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