# 활동 중인 골격근에서 CO₂와 온도가 증가하고 pH가 감소했다. 헤모글로빈과 산소의 관계에 대한 설명으로 옳은 것은?

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> subject: 국민연금공단 심사직 전공 고난도 모의고사 1회

## 문제

활동 중인 골격근에서 CO₂와 온도가 증가하고 pH가 감소했다. 헤모글로빈과 산소의 관계에 대한 설명으로 옳은 것은?

## 보기

1. 해리곡선이 좌측으로 이동하여 산소 방출이 증가한다.
2. 산소 친화도가 증가하여 조직 방출이 감소한다.
3. 곡선 이동 없이 결합 부위 수가 두 배가 된다.
4. 해리곡선이 우측으로 이동하여 조직 산소 방출이 쉬워진다. **✔ 정답**
5. 헤모글로빈이 산소와 비가역적으로 결합한다.

**정답: 4**

## 해설

CO₂ 증가, H⁺ 증가와 온도 상승은 산소 친화도를 낮추고 해리곡선을 우측으로 이동시킨다. 같은 산소분압에서 포화도가 낮아져 활동 조직으로 산소 방출이 쉬워진다. 좌측 이동은 반대 방향의 친화도 변화를 뜻한다.

[근거] OpenStax Anatomy and Physiology 2e, 22-5-transport-of-gases — https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology-2e/pages/22-5-transport-of-gases

## 심화 해설

산소-헤모글로빈 해리곡선과 보어 효과

활동 중인 골격근에서는 대사가 활발해지면서 이산화탄소(CO₂) 생성이 증가하고, 젖산(lactic acid) 축적으로 인해 수소 이온(H⁺) 농도가 높아져 pH가 감소합니다. 또한 근수축 과정에서 열이 발생하여 온도가 상승합니다. 이 세 가지 변화는 모두 헤모글로빈(Hb)의 산소 친화도를 낮추는 공통된 결과를 만듭니다.

CO₂ 증가, pH 감소, 온도 상승은 모두 산소-헤모글로빈 해리곡선(oxygen dissociation curve, ODC)을 우측으로 이동시킵니다. 우측 이동이 의미하는 바는 동일한 산소분압(PO₂)에서 헤모글로빈이 산소를 더 쉽게 내어준다는 것입니다. 즉, 산소 친화도(oxygen affinity)가 감소하여 조직으로의 산소 방출이 증가합니다. [1][2]

핵심! pH 감소에 의한 해리곡선 우측 이동을 보어 효과(Bohr effect)라고 합니다. 운동 중 골격근에서 CO₂가 증가하면 탄산탈수효소(carbonic anhydrase)에 의해 H⁺와 중탄산염(HCO₃⁻)으로 전환되어 pH가 낮아지고, 이 H⁺가 헤모글로빈의 글로빈 사슬에 결합하여 탈산소형(decxyhemoglobin) 구조를 안정화시킵니다. 이 구조적 변화가 산소 방출을 촉진합니다. [4]

온도 상승도 별개의 기전으로 해리곡선을 우측 이동시킵니다. Reeves의 연구에 따르면, 혈액의 산소 친화도는 온도가 올라갈수록 감소하며, P50(헤모글로빈의 50%가 산소로 포화되는 시점의 PO₂)은 37°C에서 26.9 Torr였던 것이 43°C에서는 33.7 Torr로 증가했습니다. P50이 증가한다는 것은 더 높은 PO₂가 있어야 헤모글로빈이 산소를 붙잡고 있게 된다는 뜻이므로, 산소 친화도가 낮아져 조직 방출이 쉬워집니다. [3]

| 조건 | 해리곡선 이동 | 산소 친화도 | 조직 산소 방출 |
| --- | --- | --- | --- |
| CO₂ 증가 | 우측 이동 | 감소 | 증가 |
| pH 감소(산증) | 우측 이동 | 감소 | 증가 |
| 온도 상승 | 우측 이동 | 감소 | 증가 |

Burchert 등의 연구에서는 운동 강도가 증가하여 가스교환역치(gas exchange threshold, GET)에 도달할 때 대퇴정맥혈에서 해리곡선의 우측 이동이 관찰되었습니다. 흥미롭게도 이 우측 이동은 GET에 도달하기 직전, 산소포화도가 해리곡선의 변곡점(inflection point)을 지나는 시점부터 이미 시작되는 것으로 나타났습니다. [1]

혼동 주의! 해리곡선이 좌측으로 이동하는 경우는 반대로 산소 친화도가 증가하는 상황입니다. 저체온증, 알칼리증(pH 증가), CO₂ 감소, 2,3-DPG 감소 등이 해당합니다. 이때는 폐에서 산소 결합은 쉬워지지만 조직에서는 산소를 내어주기 어려워집니다.

핵심! 헤모글로빈과 산소의 결합은 가역적(reversible)입니다. 폐포의 높은 PO₂ 환경에서는 산소가 결합하고, 조직의 낮은 PO₂ 환경에서는 해리됩니다. 비가역적 결합이 아니므로 보기 5는 틀립니다. 또한 헤모글로빈 한 분자는 최대 4개의 산소 분자와 결합할 수 있으며, 곡선 이동이 결합 부위 수를 변화시키지는 않습니다.

운동 중 골격근에서 관찰되는 CO₂ 증가, pH 감소, 온도 상승은 모두 해리곡선을 우측으로 이동시켜, 조직에서 헤모글로빈이 산소를 더 쉽게 방출하도록 만듭니다. 이는 활동 중인 근육에 산소 공급을 증가시키는 생리적 적응 기전입니다. [1][2][3][4]참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Oxygen dissociation curve inflection point during incremental exercise: a trigger for the Bohr effect.일반논문Burchert HH, Stringer WW, Dash RK. (2025) · DOI: 10.1007/s00424-025-03100-9

- [2]Effects of Carbon Dioxide and Temperature on the Oxygen-Hemoglobin Dissociation Curve of Human Blood: Implications for Avalanche Victims.일반논문Woyke S, Brugger H, Ströhle M, Haller T, Gatterer H, Dal Cappello T (2021) · DOI: 10.3389/fmed.2021.808025

- [3]The effect of temperature on the oxygen equilibrium curve of human blood.일반논문Reeves RB (1980) · DOI: 10.1016/0034-5687(80)90122-x

- [4]<i>In vitro</i> characterization of hemoglobin oxygen dissociation curves and electrolyte shifts in human blood under varying PCO<sub>2</sub>.일반논문Valsecchi C, Carlesso E, Battistin M, Colombo SM, Cattaneo E, Gori F, Langer T, Grasselli G, Zanella A. (2025) · DOI: 10.3389/fmed.2025.1708274

## 임상 시나리오

운동 중 산소 전달 최적화활동 근육에서의 보어 효과와 해리곡선 우측 이동
활동 중인 골격근에서는 CO₂ 증가, pH 감소, 온도 상승이 동시에 발생하여 산소-헤모글로빈 해리곡선을 우측 이동시킨다. 이로 인해 동일한 PO₂에서 헤모글로빈의 산소 친화도가 낮아져 조직으로의 산소 방출이 증가한다.

pH 감소에 의한 우측 이동을 보어 효과라고 하며, H⁺가 헤모글로빈의 글로빈 사슬에 결합하여 탈산소형 구조를 안정화시킨다. 온도 상승도 독립적으로 작용하여 P50을 37°C에서 26.9 Torr에서 43°C에서 33.7 Torr로 증가시킨다.

운동 강도가 증가하여 가스교환역치(GET)에 도달하면 대퇴정맥혈에서 해리곡선의 우측 이동이 관찰되며, 이는 산소포화도가 곡선의 변곡점을 지나는 시점부터 이미 시작된다.

주의해리곡선이 좌측으로 이동하는 상황(저체온증, 알칼리증, CO₂ 감소, 2,3-DPG 감소)에서는 산소 친화도가 증가하여 조직 방출이 오히려 감소한다. 헤모글로빈-산소 결합은 가역적이며, 곡선 이동은 결합 부위 수를 변화시키지 않는다.

## 핵심 개념

- **보어 효과** — pH 감소(수소 이온 증가)가 헤모글로빈의 산소 친화도를 낮추어 해리곡선을 우측 이동시키는 현상
- **산소-헤모글로빈 해리곡선** — 혈액 산소분압(PO₂)과 헤모글로빈 산소포화도 사이의 관계를 나타내는 S자형 곡선
- **P50** — 헤모글로빈의 50%가 산소로 포화되는 시점의 PO₂ 값으로, 증가하면 산소 친화도가 감소함을 의미
- **산소 친화도** — 헤모글로빈이 산소와 결합하려는 정도로, 친화도가 낮을수록 조직에서 산소 방출이 쉬움
- **2,3-DPG** — 적혈구 내 해당과정 중간산물로, 헤모글로빈의 산소 친화도를 낮추어 해리곡선을 우측 이동시킴

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