下列氣體與血紅素的親合力，何者最高？

護理師 - 呼吸系統考古題解析 - 民國115年 | ExamWise

本題觀念：

本題的核心醫學觀念在於血紅素（Hemoglobin, Hb）的氣體結合特性與競爭性抑制（Competitive Inhibition）。血紅素的主要功能是運送氧氣，但其血紅素鐵（Heme iron）結合位點並非僅對氧氣有親和力，一氧化碳（CO）等其他氣體也能與其結合，且結合能力（Affinity）差異極大，這是導致一氧化碳中毒的病理生理基礎。

選項分析

(A) 氧（Oxygen, O₂）：
- 分析：氧氣是血紅素正常的生理結合配體。血紅素在肺部高氧分壓下與氧結合形成氧合血紅素（Oxyhemoglobin），並在組織低氧分壓下釋放。
- 比較：雖然血紅素對氧氣有良好的親和力（這是生理需求），但相較於一氧化碳，其親和力顯著較低。
(B) 一氧化碳（Carbon monoxide, CO）：
- 分析：一氧化碳與血紅素的親和力極高，約為氧氣的 200 至 250 倍（部分文獻指出可達 300 倍）。
- 機轉：CO 會與氧氣競爭血紅素上的同一個鐵離子結合位點。由於其親和力極強，即使在低濃度下，CO 也能迅速佔據結合位點，形成一氧化碳血紅素（Carboxyhemoglobin, COHb），導致血紅素失去攜氧能力。此外，CO 的結合還會引起血紅素結構改變（Allosteric change），使氧氣解離曲線向左位移（Left shift），導致剩餘結合的氧氣更難釋放到組織中，加重組織缺氧。
- 結論：是四個選項中親和力最高的氣體。
(C) 二氧化碳（Carbon dioxide, CO₂）：
- 分析：二氧化碳雖然也會與血紅素結合，但其結合位點與氧氣不同。CO₂ 主要結合在血紅素蛋白鏈（Globin chain）的胺基端（N-terminal amino groups），形成碳醯胺基血紅素（Carbaminohemoglobin）。
- 比較：CO₂ 的結合主要影響血紅素對氧的親和力（波爾效應, Bohr effect），促進氧氣釋放，而非像 CO 那樣強佔氧氣結合位點。其與血紅素的結合親和力遠低於 CO。
(D) 氮（Nitrogen, N₂）：
- 分析：氮氣在血液中的溶解度很低，且在常壓生理條件下，氮氣屬於惰性氣體（Inert gas），不與血紅素發生化學結合。它主要以物理溶解的形式存在於血漿中。
- 結論：親和力最低（幾乎為零）。

答案解析

正確答案為 (B) 一氧化碳。根據生理學原理，一氧化碳（CO）與血紅素的親和力是氧氣（O₂）的 200~250 倍。這意味著當空氣中含有微量的 CO 時，血紅素會優先與 CO 結合而非 O₂，且結合後極難解離，造成嚴重的組織缺氧與中毒症狀。因此，在選項所列氣體中，一氧化碳的親和力最高。

核心知識點

考生應掌握以下關於血紅素氣體運輸的關鍵考點：

親和力比較：CO (約 O₂ 的 210-250 倍) > O₂ > CO₂ (結合不同位點) > N₂ (不結合)。
一氧化碳中毒機轉：
- 競爭性結合：CO 佔據 Heme 結合位，降低總攜氧量（Oxygen Content 降低）。
- 解離曲線左移：CO 增加剩餘氧氣與 Hb 的親和力，使 O₂ 難以在組織釋放（P50 降低），造成組織缺氧。
波爾效應 (Bohr Effect)：酸性（H⁺增加）、高 CO₂、高溫、高 2,3-DPG 會使氧解離曲線右移（親和力下降，利於釋氧）。
治療：高濃度氧氣（100% O₂）或高壓氧（Hyperbaric Oxygen）可依據質量作用定律（Mass Action Law）置換出 CO，縮短 COHb 的半衰期。

臨床重要性

理解此概念對於急診護理至關重要。在火災現場或通風不良使用燃氣熱水器的情境下，病患可能血氧濃度（SpO2）數值正常（因為一般的脈搏血氧機無法區分 Oxyhemoglobin 與 Carboxyhemoglobin），但實際上已發生嚴重的一氧化碳中毒缺氧。護理師需警覺並觀察病患是否有頭暈、噁心、意識改變或櫻桃紅膚色（Cherry-red skin，罕見但典型）等徵象，並立即給予高流量氧氣治療。