Koolstofdioxide (CO2) wordt in weefsels geproduceerd als bijproduct van het normale metabolisme. Het lost op in de oplossing van bloedplasma en in rode bloedcellen (RBC), waar koolzuuranhydrase de hydratatie katalyseert tot koolzuur (H2CO3). Koolzuur valt dan spontaan uiteen in bicarbonaationen (HCO3-) en een waterstofion (H+). Als reactie op de daling van de intracellulaire pCO2 diffundeert meer CO2 passief de cel in.
Celmembranen zijn in het algemeen ondoordringbaar voor geladen ionen (d.w.z. H+, HCO3- ), maar RBC’s zijn in staat bicarbonaat uit te wisselen voor chloride met behulp van het anionenwisselaar-eiwit Band 3. De stijging van intracellulair bicarbonaat leidt dus tot export van bicarbonaat en opname van chloride. De term “chlorideverschuiving” verwijst naar deze uitwisseling. Bijgevolg is de chlorideconcentratie lager in systemisch veneus bloed dan in systemisch arterieel bloed: hoge veneuze pCO2 leidt tot bicarbonaatproductie in RBC’s, die vervolgens de RBC verlaat in ruil voor chloride dat binnenkomt.
Het tegenovergestelde proces treedt op in de pulmonale haarvaten van de longen wanneer de PO2 stijgt en de PCO2 daalt, en het Haldane-effect optreedt (vrijkomen van CO2 uit hemoglobine tijdens zuurstofopname). Hierdoor komen waterstofionen vrij uit hemoglobine, stijgt de vrije H+-concentratie binnen de RBC’s en verschuift het evenwicht in de richting van CO2 en watervorming uit bicarbonaat. De daaropvolgende daling van de intracellulaire bicarbonaatconcentratie keert de chloride-bicarbonaatuitwisseling om: bicarbonaat beweegt de cel in, in ruil voor chloride dat de cel verlaat. Inwaartse beweging van bicarbonaat via de Band 3 wisselaar stelt koolzuuranhydrase in staat het om te zetten in CO2 voor uitademing.
De chlorideverschuiving kan ook de affiniteit van hemoglobine voor zuurstof reguleren doordat het chloride-ion als een allosterische effector fungeert.