氣體的運送－二氧化碳在血中的運送

　整理／虎跳跳



　正常人在正常平靜狀態下，每１００毫升的血液從組織運往肺部４毫升的

二氧化碳。每分鐘由代謝產生約２００毫升的二氧化碳。當動脈血經組織的

微血管時，這２００毫升的二氧化碳會從組織擴散到血液。因為二氧化碳比

氧更容易溶於水約２０倍左右，所以直接溶在血液中的二氧化碳量會比氧的

量來得多。雖然如此，但也僅有相對來說少量的二氧化碳以此方式在血中輸

送。進入血液當中的二氧化碳只有７％是以溶於血漿及紅血球細胞內液的溶

解態形式攜帶。為了要將所有組織產生的二氧化碳送到肺臟，二氧化碳必須

以其他的方式在血中運送。

                                                                               

　另外有可能１５～２５％進入血液的二氧化碳分子，是以可逆方式與血紅

素蛋白的胺基以非常弱的鍵結合，形成碳醯胺基血紅素（carbaminohemoglobin

）。還有少量的二氧化碳以相同的方式和血漿蛋白反應，不過由於這些蛋白

只有血紅素的１／４，所以比較不重要。上述可以寫成：

                                                                               

　ＣＯ2 ＋ Ｈｇｂ ＜══＞ ＣＯ2Ｈｇｂ　

                                                                               

　當血液通過組織微血管時，氧合血紅素會釋出氧而變成去氧血紅素；而去

氧血紅素與二氧化碳的親和力要比氧合血紅素的來得大。

                                                                               

　其餘７０％由組織進入血液的二氧化碳則會轉換成重碳酸鹽：

                                                                               

　　　　　　　　　碳酸酐酶

　ＣＯ2 ＋ Ｈ2Ｏ ＜════＞ Ｈ2ＣＯ3 ＜＝＞ ＨＣＯ3- ＋ Ｈ+



　在上面這反應中，第一個反應為瓶頸反應，如無碳酸酐酶（carbonic anhydrase

）的催化就會反應速度極慢，有了這酶反應約快了５０００倍，只需要幾分

之一秒的時間就可以在紅血球內完全反應。碳酸酐酶只存在於紅血球中，並

不存於血漿。因此這反應的主要地點是在紅血球內。相反的，第二個反應中

，碳酸解離成重碳酸氫根離子與氫離子的速率非常快，不需要任何的酵素幫

忙。一旦形成後，絕大部分的重碳酸氫根離子由位於紅血球細胞膜上的重碳

酸根氯攜帶蛋白質（Bicarbonate-chloride carrier protein）向外送到血

漿中。這運轉是以一個碳酸氫根離子與一個氯離子的交換來執行，所以靜脈

內紅血球細胞的氯離子含量比動脈內紅血球為多，此現象稱為氯離子轉移（

chlorid shift）。而大部分的氫離子則和紅血球內的血紅素結合，因為血

紅素本身是極佳的酸鹼緩衝劑。此反應也可以用來解釋一個現象：組織微血

管及體循環靜脈當中的氫離子濃度，要比動脈血當中的高，同時隨著代謝率

增加而增加。這反應是所有二氧化碳運輸方式中最重要的方式。

                                                                               

　由於二氧化碳可以多種型態存在於血液中，所以我們通常把溶解態的二氧

化碳、碳酸氫鹽及碳醯胺基血紅素的量總加起來，合稱為血液二氧化碳總量

（total blood carbon dioxide），這是例行的血液化學檢驗項目之一。

                                                                               

　當體靜脈血通過肺微血管時，上述步驟的方向剛好顛倒過來。由於血液二

氧化碳的分壓會高於肺泡二氧化碳的分壓，因而導致二氧化碳從血液擴散到

肺泡。血中二氧化碳分壓一旦降低，上述兩個反應便朝左邊進行：於是乎碳

酸氫根離子與氫離子結合成碳酸，再進一步解離成二氧化碳與水。同樣的，

碳醯胺基血紅素也會分解成血紅素與游離的二氧化碳分子。一旦二氧化碳形

成後，因為溶解態的壓力較大於氣相態的壓力，就迅速擴散到肺泡中。經由

這種方式，所有從組織中產生，並經由血液輸送的二氧化碳，就送到了肺泡

，利用呼氣排出體外。



                                                                               



文章出處：

                                                                               

1.Guyton & Hall 新編醫用生理學, Arther C. Guyton, and John E. Hall,

　袁宗凡, and 林佑穗譯, 合計圖書出版社, 2005.

2.Vander, sherman, V Luciano's, Human physiology,Eric p. widmaier,

  and Hershel Raff, and Kevin T. Strang, Mc Graw Hill companies,

  2004.