안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
폐포와 모세혈관 사이의 기체 교환은 세포의 에너지 소비 없이 기체의 분압 차이에 따라 일어나는 단순 확산 현상입니다. 분압은 혼합 기체 속에서 특정 기체가 나타내는 압력으로, 기체는 항상 분압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 자연스럽게 이동합니다.
우리가 숨을 쉴 때 폐포 안의 산소 분압은 온몸을 돌고 온 정맥혈의 산소 분압보다 훨씬 높기 때문에 산소가 모세혈관 속으로 쉽게 들어갑니다. 반대로 이산화탄소 분압은 정맥혈이 폐포보다 높아 폐포 쪽으로 빠져나갑니다. 이산화탄소의 분압 차이는 산소보다 작지만, 혈액과 세포막에 대한 용해도가 산소보다 약 20배 높아 매우 빠르게 교환됩니다.
모세혈관으로 들어온 산소의 약 98.5%는 적혈구 속 헤모글로빈과 결합하여 전신으로 운반됩니다. 헤모글로빈은 하나의 산소 분자가 결합하면 입체 구조가 변해 남은 결합 부위에 다른 산소가 더욱 쉽게 붙는 협동적 결합 특성을 지닙니다. 이 특성 덕분에 산소 분압이 높은 폐포에서는 헤모글로빈이 산소와 강력히 결합하여 약 98%의 높은 포화도를 보이지만, 산소 분압이 낮고 이산화탄소가 많은 말초 조직에 도달하면 결합력이 약해져 산소를 떨어뜨려 세포에 원활히 공급합니다.