清華大學（後西醫）
115年
生物與生化
第 25 題
Which of the following statements BEST explains how increased $CO_2$ production contributes to the regulation of breathing rate?
- A Increased $CO_2$ directly binds to hemoglobin, preventing oxygen transport and mechanically stimulating lung expansion to increase ventilation.
- B $CO_2$ dissolves in plasma and is rapidly exhaled without chemical conversion, and breathing rate increases in response to decreased blood $O_2$ levels.
- C Increased $CO_2$ is converted to carbonic acid by carbonic anhydrase in red blood cells. Carbonic acid dissociates leading to an increase in $H^+$ concentration and a decrease in pH, which is detected by chemoreceptors.
- D $CO_2$ produced during exercise remains primarily in gaseous form within tissues, directly activating stretch receptors in the lungs to increase breathing frequency.
- E Elevated $CO_2$ suppresses respiratory center activity by stabilizing blood pH, thereby reducing the need for increased ventilation during exercise.
思路引導 VIP
當身體正在進行劇烈運動時，血液中產生的二氧化碳會如何改變血液的化學性質（例如酸鹼度）？而你的大腦又是透過什麼樣的「感測器」來偵測這種液體環境的變化，進而下令讓呼吸變快呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出 (C) 選項，代表你對人體呼吸調節的化學機制有非常紮實的理解。這道題目的核心在於區分「氣體生成」與「神經訊號偵測」之間的化學橋樑，這也是生物生理學中極為經典的考點。
血液酸鹼值的化學調節
當人體運動量增加導致 $CO_2$ 產量上升時，大部分的 $CO_2$ 會進入紅血球，並在碳酸酐酶 (carbonic anhydrase) 的催化下與水結合，反應式如下：
▼ 還有更多解析內容
二氧化碳與呼吸調節
💡 二氧化碳透過降低血液 pH 值來啟動化學受器，進而調節呼吸。
🔗 二氧化碳調節呼吸的連鎖反應
- 1 代謝增加 — 運動使組織產生大量 CO2 進入血液
- 2 酸化反應 — CO2 與水生成碳酸，解離出 H+ 使 pH 下降
- 3 受器偵測 — 中樞及周邊化學受器感測到 H+ 濃度上升
- 4 神經傳導 — 訊號傳至延腦呼吸中樞要求排出 CO2
- 5 增加通氣 — 呼吸頻率與深度增加，排除過量 CO2
↓
↓
↓
↓
🔄 延伸學習：延伸學習：了解當高海拔氧氣稀薄時，氧氣受器如何介入輔助調節。
