血红蛋白的结构与性质ppt课件.pptx

血红蛋白的结构与性质 1 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 2 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 3 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 4 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 2 2 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 5 血红素 原卟啉IX 铁 Fe2 HisF8残基 O2 H2O 二 血红蛋白的结构 6 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 7 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 8 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 1Fe2 与配位体之间络合键的本质 当Fe2 与六个配位体形成络合物时可按两种方式络合 sp3d2外轨型杂化 d2sp3内轨型杂化 9 三 血红蛋白的性质 sp3d2外轨型杂化特点是 顺磁性 能量较高 稳定性较小 d2sp3内轨型杂化特点是 抗磁性 能量较低 稳定性较大 10 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 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 原子半径缩小后位移0 75 而落入血红素卟啉环平面中央的孔隙之中 11 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 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 二聚体之间的变化 12 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 13 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CO的亲和力要比氧的亲和力大210倍 CO分子中由于氧提供孤电子对填充到碳的2p空轨道上形 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CO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 14 2 高铁 Fe3 血红素后即不能载氧的原因 在正常生理的pH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Fe3 处于高自旋态 它所形成的鳌合物必然比Fe2 所形成的鳌合物的热学力稳定性要强 同时由于Fe3 使整个血红素基团带上一个