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學習重點 氧合血紅素解離曲線表示不同氧分壓（PO2）下，血紅素與氧的親和力（氧飽和度）。正常人的曲線呈 sigmoid（S 形）。 2,3-BPG（2,3-DPG）由糖解作用的 Luebering-Rapoport shunt 產生。它是帶高度負電荷的陰離子，也是紅血球內調節血紅素氧親和力的主要分子。 2,3-BPG 以 1：1 的比例結合於未氧合 Hb A 的 β 鏈（中央空腔），使氧親和力下降、曲線右移、P50 上升，因此較易釋氧。 2,3-BPG 缺乏時，血紅素對氧的親和力很高，曲線左移。Hb F 與 2,3-BPG 結合較弱，所以 Hb F 的氧親和力較高。 貧血時，紅血球本身的代償反應是製造更多 2,3-BPG，以促進組織端釋氧。 核心觀念 一、氧合血紅素解離曲線的意義與形狀 這條曲線的橫軸是氧分壓，縱軸是血紅素的氧飽和度，代表的是血紅素與氧的親和力。它不是用來表示血紅素的穩定度或溶解度，也不是血紅素與二氧化碳的親和力。 正常人類血紅素的曲線呈 S 形（sigmoid），原因是血紅素四聚體各次單元之間有正協同作用：一個次單元結合氧後，其他次單元對氧的親和力會跟著提高。曲線的變化分三段： 低氧分壓時上升緩慢。 中段陡升，這一段對應組織端，少量 PO2 下降就能釋出大量氧。 高氧分壓時進入高原期，對應肺部，即使 PO2 稍降，仍能維持高飽和度。 判讀圖形時，S 形代表正常血紅素。單一次單元的肌紅素沒有協同作用，曲線呈雙曲線形，不要與血紅素混淆。 曲線變化對氧親和力P50同一 PO2 下飽和度釋氧常見原因 右移下降上升較低較容易2,3-BPG↑、H+↑（pH↓）、CO2↑、體溫↑ 左移上升下降較高較困難2,3-BPG↓、H+↓（pH↑）、CO2↓、體溫↓、Hb F、CO 中毒 P50 是血紅素達 50% 氧飽和度時所需的氧分壓。P50 越高，表示親和力越低。 二、2,3-BPG 的生成：Luebering-Rapoport shunt 2,3-BPG（2,3-bisphosphoglycerate）又稱 2,3-DPG（2,3-diphosphoglycerate），是紅血球糖解作用（Embden-Meyerhof pathway）的支路產物。它不是己糖單磷酸旁路（hexose monophosphate pathway）的產物。生成過程如下： 葡萄糖經糖解作用形成 1,3-BPG。 1,3-BPG 經 bisphosphoglycerate mutase 轉為 2,3-BPG。 2,3-BPG 再經 phosphatase 轉為 3-phosphoglycerate，回到糖解主線。 走這條支路會繞過 phosphoglycerate kinase 產生 ATP 的步驟，所以生成 2,3-BPG 的過程會少產生 ATP，不會產生更多 ATP。紅血球等於犧牲部分能量，換取調節氧親和力的能力。 紅血球的代謝途徑各有分工，容易混淆： 代謝途徑主要產物主要功能 糖解作用（EMP）ATP、NADH提供能量 Luebering-Rapoport shunt2,3-BPG調節血紅素與氧的結合力 己糖單磷酸旁路（HMP）NADPH維持還原態 glutathione，修復與防止氧化傷害 Methemoglobin reductase 途徑NADH 的利用將變性血紅素還原 因此，「協助修復紅血球內的氧化傷害」是 HMP 的功能，不是 2,3-BPG 的功能。 三、2,3-BPG 降低氧親和力的機制 性質：2,3-BPG 帶高度負電荷，是紅血球胞內主要的氧親和力調節分子。 結合位置：它位於去氧血紅素中央空腔，與兩條 β 鏈上帶正電的胺基酸形成離子鍵。 結合比例：一個血紅素四聚體結合一個 2,3-BPG，即 1：1 複合體。 結合時機：正常 Hb A 在尚未結合 O2時（T 型、去氧態），會暫時與 2,3-BPG 結合。血紅素氧合後中央空腔變窄，2,3-BPG 就被擠出。 結果：T 型低親和力構形被穩定下來，不易轉為 R 型。因此 O2 與血色素的結合力下降，曲線右移。 2,3-BPG 濃度對氧親和力曲線氧釋出量 增加下降右移增加（氧合血色素較易釋出氧） 減少或缺乏很高左移減少 四、Hb F 與 2,3-BPG Hb F（α2γ2）的 γ 鏈在 2,3-BPG 結合位置缺少帶正電的胺基酸，因此與 2,3-BPG 結合很弱。結果 Hb F 的氧親和力高於 Hb A，曲線偏左，有利於胎兒從母血取得氧氣。所以 Hb F 增加時，氧合血色素較不易釋出氧。 五、其他影響因子：H+、CO2、CO H+、CO2（Bohr effect）：兩者增加都會降低氧親和力、使曲線右移、促進釋氧。反之，CO2 或 H+ 下降時，親和力上升，較不易釋氧。不過，紅血球內專門與去氧 Hb A 的 β 鏈形成 1：1 結合的主要調節分子是 2,3-BPG。 CO（一氧化碳）：CO 與血紅素的結合力遠高於 O2，形成碳氧血紅素。它會使其餘血紅素的氧親和力上升、曲線左移，反而妨礙釋氧，並不屬於生理性的親和力下降調節。 六、貧血時紅血球的代償反應 貧血時血液攜氧量下降，組織相對缺氧。這時紅血球本身的代償方式是增加 2,3-BPG 的製造，讓曲線右移，使每個血紅素在組織端釋出更多氧。 其他選項要分清楚是誰的反應： EPO 由腎臟分泌，雖然也是貧血時身體的反應，但不是紅血球自己製造的。 成熟紅血球無法藉「延長生命周期」或「快速釋放鐵」來代償。 常考陷阱 「2,3-DPG 濃度上升，血紅素對氧親和力增加」或「氧釋出量下降」：錯誤。濃度上升時親和力下降、曲線右移，釋出的氧增加。 「2,3-DPG 會與 Hb F 高度結合」：錯誤。Hb F 的 γ 鏈與 2,3-DPG 結合弱，所以 Hb F 的氧親和力高。 「2,3-DPG 缺乏時，Hb 與氧氣有很高的親和力」：正確，不要誤判為錯誤選項。 「2,3-DPG 與血紅素形成 1：1 複合體」「與 β 鏈相連」「是 Luebering-Rapoport shunt 的產物」「是高度帶電陰離子」「是紅血球胞內氧氣主要調節分子」：以上皆正確。 「2,3-DPG 是 hexose monophosphate pathway 的產物」：錯誤。它來自糖解作用支路；HMP 產生的是 NADPH。 「生成 2,3-DPG 可產生更多 ATP」：錯誤。這條支路繞過產 ATP 的步驟，ATP 產量反而減少。 「2,3-DPG 可協助修復氧化傷害」：錯誤。這是 HMP 經 NADPH 與 glutathione 達成的功能。 易釋氧的情況：2,3-DPG 增加、CO2 增加、H+ 增加會促進釋氧。CO2 下降、H+ 下降、Hb F 增加則使釋氧變難。 去氧 Hb A 暫時結合的分子：答 2,3-DPG。CO 會使親和力上升，不是答案。 解離曲線的意義：代表 Hb 與氧的親和力。「穩定度」「溶解度」「與 CO2 的親和力」都是錯誤選項。正常人的曲線是 S 形，不是直線或雙曲線。 「紅血球」的貧血代償：答製造更多 2,3-DPG。EPO 是腎臟製造的，不是紅血球的反應。 記憶口訣 「BPG 抓去氧 β，一比一來穩 T 型；濃度越高越右移，親和下降好卸氧。」 「CADET 向右走」：CO2、Acid（H+）、2,3-DPG、Exercise、Temperature 增加時，曲線右移，釋氧增加。 「胎兒抓不住 BPG，所以氧氣抓得緊（左移）。」 「Rapoport 少一 ATP，HMP 才管抗氧化。」