章含鐵氧載體第1節(jié)(編輯修改稿)
2025-05-28 07:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 起到 運輸氧 的作用。 哺乳類動物所含血紅蛋白的分子質(zhì)量為 65000 Da (Da道爾頓，質(zhì)量單位，等于一個氧原子質(zhì)量的 1/16)，由 四個亞單位 通過靜電、氫鍵、疏水作用等結(jié)合而成，每一條肽鏈連接一個亞鐵血紅素輔基。 不同動物所含血紅蛋白的肽鏈不同，成人和兒童及胎兒中的血紅蛋白的四個亞單位也不相同。 正常成人的血紅蛋白含兩個 α鏈、兩個 β鏈，每個 α鏈和每個 β鏈分別由 141個和 146個氨基酸殘基組成。 肌紅蛋白 (Mb)主要存在于肌肉組織中，具有 儲存氧 的功能。肌紅蛋白中只有 一個亞基（一條肽鏈），其組成和構(gòu)象與血紅蛋白中的一條鏈的組成和構(gòu)象相似，分子質(zhì)量為 17000 Da。 血紅蛋白將分子氧傳遞給肌紅蛋白儲存，以供組織代謝之用。 一、血紅蛋白 (Hb)和肌紅蛋白 (Mb)的立體結(jié)構(gòu) 血紅蛋白和肌紅蛋白都是以亞鐵血紅素為輔基的蛋白，它們和氧分子的可逆結(jié)合需要依靠 血紅素輔基 。 所謂血紅素是指一類鐵卟啉配合物 。 血紅素輔基 卟啉 根據(jù)卟啉環(huán)上取代基的不同，卟啉可以分為： 原卟啉 、 血卟啉 、 中卟啉 等。 四個吡咯環(huán)形成的共軛體系 血紅蛋白和肌紅蛋白的活性中心含有的是 原卟啉鐵配合物 ，稱之為 血紅素 b。 卟啉 是重要的生物配體，哺乳動物體內(nèi)約 70％的鐵元素與卟啉形成配合物。血紅素是鐵卟啉一類配合物的總稱。血紅素與相應(yīng)的蛋白質(zhì)結(jié)合成為血紅素蛋白。 血紅素輔基的功能與中心鐵離子的 價態(tài) 密切相關(guān)，只有當(dāng)中心鐵原子處于 還原態(tài)（正二價） 時，血紅素輔基才有結(jié)合氧的能力。我們把結(jié)合氧分子后的血紅蛋白或肌紅蛋白稱為 氧合血紅蛋白 或 氧合肌紅蛋白 ，沒有結(jié)合氧的狀態(tài)稱為 脫氧血紅蛋白 或 脫氧肌紅蛋白 。 X射線衍射晶體結(jié)構(gòu)研究結(jié)果顯示，血紅蛋白中包含四個亞單位 ，而 肌紅蛋白只有一個亞單位 。但是，血紅蛋白中每個亞基的三級結(jié)構(gòu)和肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)非常相似。 血紅蛋白 (Hb)和肌紅蛋白 (Mb)的結(jié)構(gòu) 圖 肌紅蛋白的螺旋結(jié)構(gòu) 血紅素鐵 肌紅蛋白結(jié)構(gòu)的一個顯著 特點 就是其二級結(jié)構(gòu)中 α螺旋的含量很高，共有八條 α螺旋鏈和七段非螺旋鏈組成。血紅素輔基處于由四條 α螺旋鏈組成的 空穴 中，大部分親水基向外，疏水側(cè)鏈朝內(nèi)，從而形成一個 疏水腔 ，以保證血紅素輔基與氧分子的可逆結(jié)合，而不發(fā)生氧化二聚反應(yīng)。 血紅素輔基中鐵離子的配位環(huán)境如圖。除了原卟啉環(huán)中的四個氮原子與鐵配位外，鐵的軸向一端與 F8位的組氨酸咪唑基配位，即通常所稱的近側(cè)組氨酸（ 近基 ）。鐵的軸向另一端也有一個 E7位的組氨酸靠近，但不與鐵配位，稱為遠側(cè)組氨酸（ 遠基 ）。 氫鍵 近基 遠基 因為 E7位的組氨酸咪唑基向著血紅素的中心，所以在可逆結(jié)合氧的過程中也起著一定的作用。當(dāng)血紅素輔基結(jié)合氧分子后，晶體結(jié)構(gòu)表明 E7位的組氨酸分子與 Fe－ O2之間存在 N－ H… O 氫鍵 作用。 在結(jié)合氧的前后，血紅素鐵及其周圍會發(fā)生一系列結(jié)構(gòu)上的 變化 。在結(jié)合氧分子前，即脫氧情況下，中心鐵離子位于卟啉環(huán)中心的 上面 ，距離卟啉環(huán)平面 nm處，二價鐵離子為 高自旋 （ 順磁性 ）。在結(jié)合氧分子后，即氧合情況下，中心鐵離子落入卟啉環(huán) 平面內(nèi) ，同時鐵離子呈 抗磁性 。 盡管血紅蛋白中每個亞基的結(jié)構(gòu)
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