血红蛋白结构及性质.pptxVIP

血红蛋白的结构与性质 彭天权 提到“血红蛋白”你会想到什么？ 输送O2 煤气中毒 缺铁贫血 查血指标 目录 1 概述 2 血红蛋白的结构 3 血红蛋白的性质 4 结构决定性质实例 一、概述 血液 血浆（55%） 红细胞 细胞结构 血红蛋白 Hemoglobin - Hb 血红蛋白是高等生物体内负责运载O2和CO2的一种蛋白质 血细胞 血小板 白细胞 2,800,000 二、血红蛋白的结构 1. 血红蛋白是由4个亚基组成的四聚体α2 β2。 2. 每个亚基由一条肽链和一个包含于其中的血红素分子构成， 3. 血红蛋白中载氧的基本功能单位是：血红素。 血红素 原卟啉IX 铁（Fe2+） HisF8残基 O2/H2O 二、血红蛋白的结构 二、血红蛋白的结构 血红素的立体结构 Fe2+与原卟啉组成八面体鳌合物 Fe2+有六个配位键：4个配位原子是卟啉中四吡咯环的N原子；另外2个沿着垂直于卟啉环面的轴分布在环的上下的配位原子，其中一个为02/H2O,另外一个为HisF8残基(即组氨酸Histidine残基)。 第六个配位体，脱氧血红蛋白为H2O分子或瞬间空缺, 氧合血红蛋白则为氧分子。 血液 红细胞 血红蛋白 血红素 从结构化学的角度分析血红蛋白载氧功能本质可分为两方面 1. 血红素结构特征：中心离子Fe2+和配位体络合键的本质 2. 血红蛋白分子在载氧中的变构作用 三、血红蛋白的性质 中心离子Fe2+是一个d6离子，价层电子排布如下： 3.1 F e 2+与配位体之间络合键的本质 当F e 2+与六个配位体形成络合物时可按两种方式络合： s p 3d2外轨型杂化 d 2 s p3 内轨型杂化 三、血红蛋白的性质 s p 3d2外轨型杂化特点是:顺磁性，能量较高, 稳定性较小。 d 2 s p3 内轨型杂化特点是: 抗磁性，能量较低, 稳定性较大。 三、血红蛋白的性质 血红蛋白在未与氧结合之前，配位场较弱，Fe2+处于高自旋状态, 故其离子半径较大, 不能落入血红素卟啉环平面中央的孔隙内, 而是高出血红素外琳环平面0.6 Å 。 当血红蛋白与O2 结合后, 分子氧使总配位场的强度增大, 此时Fe2+处于低自旋状态, 其离子半径比氧合前缩小了0.17 Å，原子半径缩小后位移0.75 Å 而落入血红素卟啉环平面中央的孔隙之中。 三、血红蛋白的性质 呈T态的去氧血红蛋白有专一的氢键和盐桥起稳定作用,当Fe2+结合氧移动时,它同时拖动残基,去氧血红蛋白四级结构的链间盐桥断裂以及亚基之间的空隙变窄，引发构象重调，大大增加血红蛋白对氧的亲和力,通常最后一个β亚基与氧结合的速度常较第一个氧的氧合速度快数百倍,使之高效地完成载氧功能。该现象叫做血红蛋白的正协同变构效应 3.2 从血红蛋白的变构作用上解释载氧功能 血红蛋白氧合过程中α ，β二聚体之间的变化 四、结构决定性质实例 1 血红蛋白与CO的亲和力比与O2的亲和力大得多的原因? 2 高铁（Fe3+）血红素后即不能载氧的原因? 1. 血红蛋白与CO的亲和力比与O2的亲和力大得多的原因? 血红蛋白与C O 的亲和力要比氧的亲和力大210 倍。 C O 分子中由于氧提供孤电子对填充到碳的2 p 空轨道上形π配键, 造成氧原子上的电子云向碳方向的转移, 使碳原子上的电子云密度增大, 供给电子对的性能大大增强, 使C O 成为比O2具有更强的强场配位体, 极易与血红蛋白中的血红素配位, 组成低自旋鳌合物，特别稳定。 2. 高铁（Fe3+）血红素后即不能载氧的原因? 在正常生理的p H 范围内, 大部分高铁血红蛋白的第六个配位体是OH －, 由于OH －是较弱的配位场., 此时中心离子F e 3+处于高自旋态, 它所形成的鳌合物必然比Fe 2+所形成的鳌合物的热学力稳定性要强; 同时由于Fe 3+使整个血红素基团带上一个单位的正电荷, 其第六个配位数就容易与带一个单位负电荷的离子如OH－, CN －等相结合, 这样高铁血红素就不可能与氧结合而失去载氧能力。 谢谢！欢迎批评指正！