적혈구가 산소를 운반할 수 있게 하는 성분은?

헤모글로빈은 철을 포함한 헴과 단백질인 글로빈으로 이루어져 산소와 결합하고 조직에서 놓아 준다. 산소분압이 높은 허파에서는 결합하고 조직에서는 해리되며, 이산화탄소 분압과 산성도, 체온이 올라가면 산소를 더 잘 놓아 준다.

헤모글로빈과 산소 운반

적혈구가 산소를 나르는 능력은 세포 안에 가득한 단백질에서 나옵니다. 이 문제는 그 성분이 무엇인지 묻는 기초 생리학 문항입니다. 물리치료사는 심폐 재활에서 산소포화도와 헤모글로빈 수치를 함께 보며 운동 강도를 정하므로, 산소 운반의 분자적 바탕을 이해해야 합니다.

보기 1번 헤모글로빈(hemoglobin)이 정답입니다. 헤모글로빈은 철 이온을 가진 헴(heme)과 단백질 부분인 글로빈(globin)이 결합한 구조이며, 한 분자에 헴이 네 개 있어 산소 분자를 네 개까지 실을 수 있습니다. 산소분압이 높은 허파꽈리 모세혈관에서는 산소와 잘 결합하고, 산소분압이 낮은 조직에서는 산소를 내려놓습니다. 이산화탄소 분압이나 수소 이온 농도, 체온이 올라가면 헤모글로빈이 산소를 더 쉽게 놓아 주어, 활동이 활발한 근육에 산소가 더 많이 공급됩니다.

보기별 해설

2번: 피브리노겐 — 혈장 단백질로 혈액 응고 때 트롬빈에 의해 피브린으로 바뀌어 혈전의 그물을 만듭니다. 산소 운반과는 관계없습니다.

3번: 알부민 — 혈장에서 삼투압을 유지하고 물질을 운반하는 단백질입니다. 산소를 싣는 것은 적혈구 안의 헤모글로빈이 하는 일입니다.

4번: 글로불린 — 혈장 단백질의 한 부류로 면역글로불린이 여기에 속합니다. 면역과 물질 운반을 맡지만 산소를 운반하지 않습니다.

5번: 헤파린 — 항응고 물질로 혈액이 엉기는 것을 막습니다. 산소 운반과 무관합니다.

임상 적용 관점

빈혈 환자는 헤모글로빈이 줄어 같은 심박출량에서도 조직에 전달되는 산소가 적어 약간의 활동에도 숨이 차고 피로가 빨리 옵니다. 운동 처방은 낮은 강도에서 시작하고 환자의 증상 반응을 보며 올려 가야 합니다. 또한 일산화탄소는 헤모글로빈에 산소보다 훨씬 강하게 결합해 산소 운반을 막으므로 흡연 환자는 산소포화도 해석에 주의가 필요합니다. 피브리노겐, 알부민, 글로불린은 모두 혈장 단백질이라는 점으로 묶어 외우면 혼동이 줄어듭니다.

헤모글로빈과 산소의 결합을 설명하는 개념으로 산소해리곡선이 있습니다. 곡선은 S자 모양이며, 높은 산소분압 구간에서는 거의 포화되어 있어 허파에서 산소를 충분히 실을 수 있고, 낮은 분압 구간에서는 급격히 해리되어 조직에 산소를 내놓습니다. 운동 중 근육에서는 이산화탄소와 젖산이 늘고 산성도와 온도가 올라 곡선이 오른쪽으로 이동하므로 더 많은 산소가 방출됩니다. 운동 중 호흡과 순환이 조화롭게 반응하는 이유를 이 곡선이 설명합니다.

적혈구의 산소 운반은 철을 가진 헴과 글로빈으로 구성된 헤모글로빈이 담당하므로 정답은 1번입니다.