Dioxidul de carbon (CO2) este produs în țesuturi ca un produs secundar al metabolismului normal. Acesta se dizolvă în soluția din plasma sanguină și în globulele roșii (RBC), unde anhidraza carbonică catalizează hidratarea sa în acid carbonic (H2CO3). Acidul carbonic se disociază apoi spontan pentru a forma ioni bicarbonat (HCO3-) și un ion hidrogen (H+). Ca răspuns la scăderea pCO2 intracelulară, mai mult CO2 difuzează pasiv în celulă.
Membranele celulare sunt, în general, impermeabile la ionii încărcați (adică H+, HCO3- ), dar RBC-urile sunt capabile să schimbe bicarbonatul cu clorura folosind proteina schimbătoare de anioni Band 3. Astfel, creșterea bicarbonatului intracelular duce la exportul de bicarbonat și la aportul de clorură. Termenul de „deplasare a clorurii” se referă la acest schimb. În consecință, concentrația de clorură este mai mică în sângele venos sistemic decât în sângele arterial sistemic: o pCO2 venoasă ridicată duce la producerea de bicarbonat în RBC, care apoi părăsește RBC în schimbul clorurii care intră.
Procesul opus are loc în capilarele pulmonare ale plămânilor când PO2 crește și PCO2 scade, iar efectul Haldane are loc (eliberarea de CO2 din hemoglobină în timpul oxigenării). Acest lucru eliberează ioni de hidrogen din hemoglobină, crește concentrația de H+ liber în hemoglobină și deplasează echilibrul spre formarea de CO2 și apă din bicarbonat. Scăderea ulterioară a concentrației intracelulare de bicarbonat inversează schimbul clorură-bicarbonat: bicarbonatul se deplasează în celulă în schimbul clorurii care iese. Mișcarea spre interior a bicarbonatului prin intermediul schimbătorului Band 3 permite anhidrazei carbonice să îl transforme în CO2 pentru expirație.
Schimbarea clorurii poate, de asemenea, să regleze afinitatea hemoglobinei pentru oxigen prin intermediul ionului clorură care acționează ca un efector alosteric.
.