Sauerstoff bindet an das zwewertige Eisen (Fe²⁺) innerhalb der Häm-Prothetikgruppe jeder Hämoglobin-Untereinheit. Kohlendioxid bindet primär an die N-terminale Aminogruppe der Globinketten (bildung von Carbaminohämoglobin) und in geringerem Maße an Seitenketten-Amine. Diese unterschiedliche Bindung ermöglicht den gleichzeitigen Transport: O₂ auf Häm, CO₂ auf Globin.
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