气体在血液中的运输，是实现肺换气和组织换气的中间环节。O2和 CO2在血液中的运输形式有两种，即物理溶解和化学结合。O2和CO2血中溶解的都较少，它们都是以化学结合为主要运输形式。然而物理溶解运输的气体量尽管很少，但却是实现化学结合所必需的中间环节。气体必须先溶解于血液，才能进行化学结合；结合状态的气体，也必须先解离成溶解状态，才能逸出血液。物理溶解与化学结合两者之间处于动态平衡。

血液中以物理溶解形式存在的O2量，约占血液总O2含量的1.5 %，化学结合是O2的主要的运输形式，绝大部分（98.5 %）O2进入红细胞，通过与血红蛋白（hemoglobin，Hb）结合，以氧合血红蛋白（oxyhemoglobin，HbO2）的形式运输。

 

每个Hb 由一个珠蛋白和4 个血红素组成，珠蛋白有4 条多肽链，分α、β、γ和δ4 种。不同发育阶段，Hb 亚基类型不同，正常成年人的Hb 有2α条链和2β条链（α2β2）。每条α链和β链分别有141 和146 个氨基酸残基，血红素分别附在第87 和92 位的组氨酸残基上。每条肽链与一个血红素形成单体，4 个单体再聚合成Hb。血红素由4 个杂环吡咯形成的原卟啉和1 个Fe2+组成，亦称亚铁血红素。珠蛋白和血红素各自并不能携氧，只有结合后才能与氧结合。因为每个血红素可以结合1 分子氧，所以1 分子Hb 能结合4 分子氧。

（一）Hb 的氧合能力

 氧和Hb 结合是一种亲和力很强的可逆性结合，称为氧合（oxygenation），它有以下几个特征：

①Hb 与氧结合反应快、可逆、不需酶催化，反应方向和多少取决于PO2的高低。当血液流经肺部时，O2从肺泡扩散入血液，使血中PO2升高，促使O2与Hb 氧合，形成HbO2；当血液流经组织时，组织处PO2低，O2从血液扩散入组织，使血液中PO2降低，从而导致HbO2解离，释放出O2而成为去氧血红蛋白。②Hb 与氧的结合不改变铁离子价，所以是氧合，不是氧化。如果Fe2+被氧化成Fe3+，形成的高铁血红素，则更丧失结合氧的能力。③不同的Hb 具有不同的吸收光谱。

HbO2吸收短波光谱（如蓝光）区域光线的能力强，而去氧    Hb 吸收长波光谱（如红光）区域光线的能力强，故含HbO2较多的动脉血呈鲜红色，而含去氧Hb 较多的静脉血呈紫红色。 

血液中Hb 的类型和数量的多少有时可在皮肤上反映出来。当每升血液中去氧Hb 含量达到50 g以上时，在毛细血管丰富的表浅部位，如口唇、甲床等处可出现青紫色，称为紫绀（cyanosis）。

紫绀一般表示人体缺氧，但也有例外，如某些严重贫血患者，因其血液中Hb 量大幅减少，人体虽有缺氧，但由于血液中去氧血红蛋白达不到50 g/L，所以不出现紫绀。反之，某些红细胞增多的人（如高原性红细胞增多症），血液中Hb   含量大大增多，人体即使不缺氧，由于血液中去氧Hb 可超过50 g/L，也可出现紫绀。

血液含氧的多少通常用血氧饱和度表示。在PO2足够高，百分之百的Hb 都结合氧变成HbO2（4 个亚基的Fe2+都与氧结合）时，1 mol Hb（重64500g）可结合4 mol 氧，每mol 气体容积为22400 ml，由此算得 1g Hb 可结合1.39 ml 氧（4×22400 ml／64500）。在体内，由于循环血中存在少量的上一氧化碳血红蛋白（HbCO）和无活性的Hb（如高铁Hb），实际上每克Hb 只能携氧1.34 ml。由于血中O2绝大部分与Hb 结合，因此，通常将每升血液中Hb 所能结合的最大O2量，称为血氧容量也称氧容量（oxygencapacity）。氧容量受Hb 浓度的影响。每升血液的实际含O2量，称为氧含量（oxygencontent），是Hb 结合的氧与物理溶解的氧之和。生理情况下，血浆中溶解的氧极少，因此通常把与Hb 结合的氧量看作血氧含量。氧含量主要受PO2的影响，在吸纯氧（特别是高压氧），因氧分压高，故物理溶解的氧明显增多。氧含量占氧容量的百分数，称为血氧饱和度，简称为氧饱和度（oxygen saturation）。