氧氣（O 2）從空氣進入血液後，主要是以何種形式來運輸（transport）？

本題觀念：

本題考查人體血液中 氣體運輸 (Gas Transport) 的生理機制，重點在於區分氧氣 ($O_2$) 與二氧化碳 ($CO_2$) 在血液中運輸的主要形式及其佔比。

氧氣在血液中有兩種運輸形式：

1. 與血紅素結合 (Bound to Hemoglobin)：這是最主要的運輸方式。
2. 物理溶解 (Physically Dissolved)：依循亨利定律 (Henry's Law) 溶解於血漿中，佔比極低。

選項分析

• A. 溶解（dissolved）於血漿：錯誤。

  • 雖然氧氣確實會溶解於血漿中，但由於氧氣在水中的溶解度很低，這部分僅佔總運輸量的 1.5% ~ 2%。
  • 這部分雖然量少，但具有重要生理意義，因為它決定了動脈血氧分壓 ($PaO_2$)，進而驅動氧氣擴散至組織，並調節呼吸。但它不是「主要」的運輸形式。

• B. 轉換成重碳酸離子（bicarbonate, $HCO_3^-$）：錯誤。

  • 這是 二氧化碳 ($CO_2$) 在血液中最主要的運輸形式。
  • 約 70% 的 $CO_2$ 會進入紅血球，經由碳酸酐酶 (Carbonic Anhydrase) 催化與水反應生成碳酸，再解離成氫離子 ($H^+$) 與重碳酸離子 ($HCO_3^-$)，後者擴散至血漿中運輸。

• C. 形成碳胺基化合物（carbamino compounds）：錯誤。

  • 這也是 二氧化碳 ($CO_2$) 的運輸形式之一。
  • 約 23% 的 $CO_2$ 會與血紅素（或血漿蛋白）的胺基端結合，形成碳胺基血紅素 (Carbaminohemoglobin, $HbCO_2$)。

• D. 和血紅素（hemoglobin）結合：正確。

  • 這是氧氣運輸的 最主要形式。
  • 約 98% ~ 98.5% 的氧氣會進入紅血球，與血紅素 ($Hb$) 分子中的亞鐵離子 ($Fe^{2+}$) 結合，形成 氧合血紅素 (Oxyhemoglobin, $HbO_2$)。
  • 每 1 克血紅素最多可攜帶約 1.34 mL 的氧氣。

答案解析

氧氣進入血液後，絕大部分（>98%）會迅速擴散進入紅血球並與血紅素結合形成氧合血紅素，僅有極少部分（<2%）溶解於血漿中。題目詢問「主要」以何種形式運輸，故應選 D。

核心知識點

考生應熟記 $O_2$ 與 $CO_2$ 在血液中運輸形式的比例差異，這是生理學與呼吸治療的基礎考點：

1. 氧氣 ($O_2$) 運輸：

   • 結合態 (主要)：與血紅素結合 ($HbO_2$)，佔 98.5%。
   • 溶解態 (次要)：溶解於血漿，佔 1.5% (決定 $PaO_2$)。
   • 總氧含量公式：$CaO_2 = (1.34 \times Hb \times SaO_2) + (0.003 \times PaO_2)$。

2. 二氧化碳 ($CO_2$) 運輸 (順序由多到少)：

   • 重碳酸離子 ($HCO_3^-$)：佔 70% (經 Chloride shift 機制)。
   • 碳胺基化合物 ($HbCO_2$)：佔 23% (Haldane effect 相關)。
   • 溶解態：佔 7% (比 $O_2$ 溶解度高約 20 倍)。

參考資料

1. StatPearls (NCBI Bookshelf) - Physiology, Oxygen Transport. "Approximately 98% of total oxygen transported in the blood is bound to hemoglobin, while only 2% is dissolved directly in plasma." Link
2. TeachMePhysiology - Oxygen Transport. "Oxygen is transported in the blood in two ways: Bound to haemoglobin (>98%) and Dissolved in the blood (<2%)." Link
3. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology, 14th Edition, Chapter 41: Transport of Oxygen and Carbon Dioxide in Blood and Tissue Fluids.