紅血球細胞於糖解過程所產生的何種中間產物可降低血紅素（hemoglobin）與氧之親和力？

營養 - 醣類代謝考古題解析 - 民國114年 | ExamWise

本題考查紅血球獨特的代謝途徑——拉波波特-盧伯林支路 (Rapoport-Luebering shunt) 及其產物對血紅素氧氣親和力的調節機制。這是紅血球生理學與生物化學中的核心考點。

A. 1,3-bisphosphoglycerate (1,3-BPG)：
- 這是糖解作用（glycolysis）的標準中間產物。
- 在紅血球中，1,3-BPG 是合成 2,3-BPG 的前驅物（受 bisphosphoglycerate mutase 催化）。雖然它是來源，但直接與血紅素結合並顯著降低其氧氣親和力的物質並非 1,3-BPG。
B. 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-BPG)：（正確答案）
- 生成：在紅血球中，部分 1,3-BPG 會進入側支途徑（Rapoport-Luebering shunt），轉化為 2,3-BPG。
- 機制：2,3-BPG 是一種帶負電的變構調節因子（allosteric effector）。它能專一性地結合在**去氧血紅素（deoxyhemoglobin, T state）**的 β 鏈中心空腔。
- 結果：這種結合穩定了血紅素的 T state（tense state），使其較難與氧氣結合（即降低血紅素對氧的親和力），導致氧解離曲線（Oxygen-Hemoglobin Dissociation Curve）向右移。這有利於紅血球在微血管將氧氣釋放給周邊組織。
C. 2-phosphoglycerate (2-PG)：
- 這是糖解作用下游的中間產物（由 3-PG 轉化而來），不參與血紅素親和力的直接調節。
D. 3-phosphoglycerate (3-PG)：
- 這是 1,3-BPG 經由 phosphoglycerate kinase 作用後的產物（產生 ATP），或者是 2,3-BPG 經由 phosphatase 水解後的產物。它主要繼續參與糖解作用產生能量，不具備調節血紅素親和力的功能。

紅血球為了適應組織對氧氣的需求，利用糖解作用的支路產生 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-BPG)。2,3-BPG 是紅血球內濃度最高的有機磷酸鹽，其主要生理功能是結合去氧血紅素，降低血紅素對氧的親和力，促進氧氣釋放。因此，正確選項為 (B)。

考生應掌握以下關於紅血球代謝與血紅素調節的重點：

關鍵路徑：Rapoport-Luebering shunt (拉波波特-盧伯林支路)。
關鍵酵素：Bisphosphoglycerate mutase (將 1,3-BPG 轉為 2,3-BPG)。
生理功能：
- 2,3-BPG 增加（如：高海拔適應、慢性貧血、缺氧）：血紅素氧親和力下降 $\rightarrow$ 氧解離曲線右移 $\rightarrow$ 組織獲氧量增加。
- 2,3-BPG 減少（如：庫存血輸入、酸中毒）：血紅素氧親和力上升 $\rightarrow$ 氧解離曲線左移 $\rightarrow$ 組織獲氧量減少。
Bohr Effect 區別：Bohr effect 是指 pH 和 $CO_2$ 對親和力的影響，而 2,3-BPG 是獨立的有機磷酸鹽調節因子，但兩者均協同促進周邊組織的氧氣釋放。