La sangre oxigenada tiene dos medios para transportar oxígeno a los tejidos del cuerpo: disuelta en el plasma sanguíneo o adherida a la hemoglobina dentro de los glóbulos rojos. Las combinaciones de hemoglobina y oxígeno suelen representar aproximadamente el 98.5 por ciento del oxígeno transportado desde los pulmones por todo el cuerpo. La saturación de hemoglobina se refiere al grado en que la hemoglobina está cargada de moléculas de oxígeno.
Cuatro cadenas polipeptídicas, cada una unida a un grupo hemo que contiene hierro, constituyen la hemoglobina portadora de oxígeno. Los átomos de hierro pueden unirse al oxígeno. Una hemoglobina puede unirse con hasta cuatro moléculas de oxígeno. Esta combinación de hemoglobina y oxígeno es rápida y reversible, es decir, la hemoglobina puede descargar las moléculas de oxígeno y cargarlas.
Cuando los cuatro grupos hemo se han unido a una molécula de oxígeno, la hemoglobina está completamente saturada. Si uno, dos o tres grupos hemo se unen al oxígeno, la hemoglobina está parcialmente saturada. La combinación de hemoglobina y oxígeno se denomina oxihemoglobina, mientras que la hemoglobina que ha liberado sus moléculas de oxígeno se denomina hemoglobina reducida o desoxihemoglobina.
La fuerza de unión del hierro al oxígeno depende del nivel de saturación de hemoglobina. Una vez que la primera molécula de oxígeno se adhiere al hierro, la propia hemoglobina cambia de forma. Como resultado, recoge más fácilmente las dos moléculas de oxígeno siguientes. La captación de la cuarta molécula de oxígeno es aún más fácil. De manera similar, a medida que la hemoglobina libera cada molécula de oxígeno, la fuerza del enlace entre el hierro y las moléculas de oxígeno restantes se debilita progresivamente.
Generalmente, la saturación de hemoglobina varía según las necesidades del cuerpo en ese momento. Los factores que incluyen la temperatura, el pH de la sangre y las presiones parciales de oxígeno y dióxido de carbono pueden influir en la velocidad a la que la hemoglobina se une o libera moléculas de oxígeno. Estos factores trabajan juntos para mantener un suministro suficiente de oxígeno a los tejidos del cuerpo.
La saturación de hemoglobina cambia a medida que cambia la presión parcial de oxígeno (PO2) en la sangre. La relación entre la presión parcial de oxígeno y la saturación de hemoglobina no es lineal; en cambio, sigue una curva en forma de S. La hemoglobina está casi completamente saturada cuando P02 está a 70 mm Hg.
En condiciones de reposo típicas, la P02 es de 100 mm Hg y la saturación de hemoglobina en sangre arterial es de aproximadamente el 98 por ciento. A medida que la sangre fluye desde las arterias a través de los capilares sistemáticos, la hemoglobina libera aproximadamente 5 ml de oxígeno por 100 ml de sangre, lo que da como resultado una saturación de hemoglobina de aproximadamente el 75% por ciento. La P02 puede descender a tan solo 15 mm Hg durante actividades vigorosas como el ejercicio. En respuesta, la hemoglobina descargará un 50 por ciento adicional de su oxígeno, lo que resultará en una saturación tan baja como el 25 por ciento.
La temperatura, el pH sanguíneo y la presión parcial del dióxido de carbono influyen en la saturación de la hemoglobina al alterar la estructura tridimensional de la hemoglobina, cambiando así su afinidad por el oxígeno. Generalmente, un aumento en cualquiera de estos factores reducirá la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, lo que estimulará a la hemoglobina a liberar más oxígeno a la sangre. Por el contrario, una disminución en uno de estos factores generalmente fortalecerá el vínculo entre la hemoglobina y el oxígeno, disminuyendo así la tasa de descarga de oxígeno. Dado que el calor, la disminución del pH sanguíneo y el aumento de los niveles de dióxido de carbono son subproductos de los tejidos activos que trabajan arduamente en el cuerpo, estos factores aseguran que el oxígeno se descargue donde más se necesita.