115年:醫學一(2)
根據波爾效應(Bohr effect),人類的血紅蛋白(hemoglobin)對氧的結合力會受到下列何項因素而發生改變?
A血液酸鹼度
B體溫
C大氣中的含氧量
D心跳速度
詳細解析
本題觀念
波爾效應(Bohr effect)說的是血紅蛋白(hemoglobin,紅血球內負責攜帶氧氣的蛋白質)對氧氣的抓力(親和力)會隨著血液酸鹼度改變而跟著改變,是丹麥生理學家 Christian Bohr 於1904年提出、沿用至今的經典生理觀念。這一題的重點在於分清楚:波爾效應專門指「酸鹼度(pH)及與其相關的二氧化碳濃度」這一項因素,跟其他同樣會影響血紅蛋白攜氧能力、但機轉不同的因素(例如體溫、紅血球內的2,3-雙磷酸甘油酸)要區分開來,不能混為一談。
選項分析
- A. 血液酸鹼度:✅ 波爾效應的定義就是血液酸鹼度(pH,代表體內二氧化碳濃度高低)改變會影響血紅蛋白對氧氣的抓力。當組織代謝旺盛(例如運動中的肌肉)產生大量二氧化碳,二氧化碳與水結合形成碳酸,使血液的酸鹼度下降(變酸);氫離子與血紅蛋白上的胺基酸位置結合後,會讓血紅蛋白維持在比較不容易抓住氧氣的立體形狀(去氧形狀,又稱T型構型),因此更容易把氧氣放出來給組織使用,此為本題答案。
- B. 體溫:❌ 體溫上升的確也會讓血紅蛋白比較不容易抓住氧氣(讓氧解離曲線往右移動),有利於代謝旺盛、產熱多的組織釋放氧氣;但教科書把「體溫」視為獨立於波爾效應之外的另一個調節因素,並不是波爾效應本身所指的項目,故不選。
- C. 大氣中的含氧量:❌ 大氣中的含氧量指的是外界空氣裡氧氣分壓的多寡,屬於「有多少氧氣可以進入身體」的供應面問題;波爾效應探討的則是「血紅蛋白本身抓氧曲線的位置會不會因酸鹼度而移動」,兩者機轉完全不同,故不選。
- D. 心跳速度:❌ 心跳速度屬於心臟輸出血量與血流分布的表現,並不會直接改變血紅蛋白分子本身抓氧氣的能力,跟波爾效應所描述的酸鹼度調控機轉無關,故不選。
答案解析
本題答案為 A。判斷的關鍵在於分辨「波爾效應」這個名詞的定義範圍:它專指血液酸鹼度(及其代表的二氧化碳濃度)對血紅蛋白氧氣親和力的直接調控,而不是泛指所有會影響攜氧能力的因素。當組織代謝增加、二氧化碳堆積使血液變酸時,血紅蛋白對氧氣的抓力會下降,讓氧氣容易在代謝旺盛的組織(如運動中的肌肉)被釋放出來,這正是身體「哪裡需要氧氣,就往哪裡多給」的巧妙調節機制。體溫與2,3-雙磷酸甘油酸雖然也會影響氧解離曲線的位置,但屬於另外獨立的調節項目,教科書一律將其與波爾效應分開列示,因此不能選 B;含氧量與心跳速度更是與血紅蛋白分子本身的抓氧能力無直接關係,同樣不是波爾效應所指的因素。
核心知識點
複習這一題時,建議把「會影響血紅蛋白攜氧能力」的因素整理成一張清單,並記住哪個屬於波爾效應:血液酸鹼度/二氧化碳濃度(波爾效應本身)、體溫(獨立因素)、2,3-雙磷酸甘油酸濃度(獨立因素,紅血球代謝產物)。抓住「波爾效應=酸鹼度效應」這個核心定義,再搭配「氧解離曲線右移=比較不容易抓氧、容易放氧」「左移=比較容易抓氧、不容易放氧」的概念,就能快速應付這類生理學考題,也能連結到組織缺氧、運動生理等情境的理解,是準備生理學考科時值得反覆熟記的基本觀念。
參考資料
- Wikipedia: Bohr effect. https://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_effect
- StatPearls: Physiology, Oxyhemoglobin Dissociation Curve. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK499818/
- Wikipedia: Christian Bohr. https://en.wikipedia.org/wiki/Christian_Bohr
- Deranged Physiology: Factors influencing haemoglobin-oxygen affinity. https://derangedphysiology.com/main/cicm-primary-exam/respiratory-system/Chapter-113/factors-which-influence-affinity-haemoglobin-oxygen