O sangue oxigenado tem dois meios de transportar oxigênio para os tecidos do corpo: dissolvido no plasma sanguíneo ou ligado à hemoglobina nos glóbulos vermelhos. As combinações de hemoglobina-oxigênio normalmente respondem por cerca de 98.5% do oxigênio transportado dos pulmões por todo o corpo. A saturação de hemoglobina se refere à extensão em que a hemoglobina é carregada com moléculas de oxigênio.
Quatro cadeias polipeptídicas, cada uma ligada a um grupo heme contendo ferro, constituem a hemoglobina portadora de oxigênio. Os átomos de ferro podem se ligar ao oxigênio. Uma hemoglobina pode se ligar a até quatro moléculas de oxigênio. Essa combinação de hemoglobina e oxigênio é rápida e reversível – ou seja, a hemoglobina pode descarregar as moléculas de oxigênio, bem como carregá-las.
Quando todos os quatro grupos heme se ligam a uma molécula de oxigênio, a hemoglobina fica totalmente saturada. Se um, dois ou três grupos heme estão ligados ao oxigênio, a hemoglobina fica parcialmente saturada. A combinação hemoglobina-oxigênio é chamada de oxihemoglobina, enquanto a hemoglobina que liberou suas moléculas de oxigênio é chamada de hemoglobina reduzida ou desoxihemoglobina.
A força de ligação do ferro ao oxigênio depende do nível de saturação da hemoglobina. Assim que a primeira molécula de oxigênio se liga ao ferro, a própria hemoglobina muda de forma. Como resultado, ele capta mais facilmente as duas moléculas de oxigênio subsequentes. A absorção da quarta molécula de oxigênio é ainda mais fácil. Da mesma forma, à medida que a hemoglobina libera cada molécula de oxigênio, a força da ligação entre o ferro e as moléculas de oxigênio restantes fica cada vez mais fraca.
Geralmente, a saturação de hemoglobina varia dependendo das necessidades do corpo no momento. Fatores como temperatura, pH sanguíneo e pressões parciais de oxigênio e dióxido de carbono podem influenciar a taxa na qual a hemoglobina se liga ou libera moléculas de oxigênio. Esses fatores trabalham juntos para manter o fornecimento suficiente de oxigênio aos tecidos do corpo.
A saturação da hemoglobina muda conforme a pressão parcial de oxigênio (PO2) no sangue muda. A relação entre a pressão parcial de oxigênio e a saturação de hemoglobina não é linear; em vez disso, segue uma curva em forma de S. A hemoglobina está quase completamente saturada quando o P02 está a 70 mm Hg.
Em condições típicas de repouso, P02 está em 100 mm Hg e a saturação de hemoglobina no sangue arterial está em cerca de 98 por cento. À medida que o sangue flui das artérias através dos capilares sistemáticos, a hemoglobina libera cerca de 5 ml de oxigênio por 100 ml de sangue, resultando assim em uma saturação de hemoglobina de cerca de 75%. P02 pode cair para tão baixo quanto 15 mm Hg durante atividades vigorosas, como exercícios. Em resposta, a hemoglobina irá descarregar mais 50 por cento de seu oxigênio, resultando em uma saturação de até 25 por cento.
A temperatura, o pH do sangue e a pressão parcial do dióxido de carbono influenciam a saturação da hemoglobina, alterando a estrutura tridimensional da hemoglobina, alterando assim sua afinidade pelo oxigênio. Geralmente, um aumento em qualquer um desses fatores diminui a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, estimulando assim a hemoglobina a liberar mais oxigênio no sangue. Por outro lado, uma diminuição em um desses fatores geralmente fortalecerá o vínculo entre a hemoglobina e o oxigênio, diminuindo assim a taxa de descarga de oxigênio. Como o calor, o declínio do pH do sangue e o aumento dos níveis de dióxido de carbono são subprodutos de tecidos ativos que atuam intensamente no corpo, esses fatores garantem que o oxigênio seja descarregado onde é mais necessário.