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CO经呼吸道吸入。吸入的CO通过肺泡进入血液，立即与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白（HBCO）。进入血液的CO与血红蛋白及其它某些含铁蛋白质（如肌球蛋白、二价铁的细胞色素）形成可逆结合。CO与血红蛋白的亲和力比氧与HB的亲和力约大川（1倍，致使血携氧能力下降，同时HBCO的解离速度却比氧合血红蛋白的解离慢3600倍，且HBCO的存在影响氧合血红蛋白的解离，阻碍了氧的释放，导致低氧血症，引起组织缺氧。中枢神经系统对缺氧最敏感，因此首先受累。