第七章血红蛋白：蛋白质发挥作用的图景 60 120 10 90 70 46 Beta chain of hemoglobin Chpt 2007 W.H Freeman and Company 在血管中，红细胞将肺部氧气运送到需要氧气的组织。血红蛋白有四个亚基，每个亚基有一 个结合氧的色素基团（即血红素）。血红素使红细胞具有红色，能够根据需要运输和释放氧 气。血红蛋白是空间结构明了的首例蛋白质。上图的右边是血红蛋白一个亚基的折叠结构。 [Left,Dr Dennis Kunkel/Visuals Unlimited] 有氧代谢能够获得更多的能量，因此生物从厌氧代谢转变成有氧代谢是一个巨大的进 步。生物体有氧代谢葡萄糖所获得的能量是无氧代谢葡萄糖所获得能量的15倍。单细胞生 物或其它简单生物能够直接从空气或周围水溶液获取氧气。脊椎动物获取氧气的方式有两 种。第一种方式是用循环系统将氧气输送到全身。第二种方式是采用运氧和储氧蛋白（血红 蛋白和肌红蛋白)。血红细胞有血红蛋白。血红蛋白能够将肺部氧气运送到各个组织，并将 各组织的CO2和H运回肺部。位于肌肉的肌红蛋白是氧气储存蛋白，能及时提供肌肉需要 的氧气。 比较肌红蛋白和血红蛋白能够阐明蛋白质结构和功能的一些重要内容。这两种蛋白质进 化相关，结合氧的结构几乎一致。但是血红蛋白携带氧的能力大，能够达到90%的潜在氧 容量。在相似的条件下，肌红蛋白质能实现其潜在氧容量的7%。这种巨大差异的原因何在？ 肌红蛋白是单链多肽，而血红蛋白有4条多肽链。血红蛋白四条多肽链结合氧是协同进行的， 即一个亚基与氧结合能够增加同一蛋白其余三个亚基结合样的能力。而且，血红蛋白结合氧 的能力还受到结合的CO2和H的正调节。氧结合的协同性和受CO2和H的调节性使血红蛋 白在不同组合的结合状态能改变血红蛋白的三维结构。 血红蛋白和肌红蛋白在生物化学史上占重要地位。这些蛋白是首例用X射线晶体图谱解 析三维结构的蛋白质。而且基于蛋白质序列变异导致疾病的概念就是从镰刀型贫血病研究提 出的。这个疾病是血红蛋白多肽链单个氨基酸发生变异所致的。血红蛋白研究给生物化学提 供了很多内容，既包含血红蛋白自身的生物化学，也包括血红蛋白作为原型研究其它蛋白质 的内容。第七章 血红蛋白：蛋白质发挥作用的图景 在血管中，红细胞将肺部氧气运送到需要氧气的组织。血红蛋白有四个亚基，每个亚基有一 个结合氧的色素基团（即血红素）。血红素使红细胞具有红色，能够根据需要运输和释放氧 气。血红蛋白是空间结构明了的首例蛋白质。上图的右边是血红蛋白一个亚基的折叠结构。 [Left, Dr Dennis Kunkel/Visuals Unlimited] 有氧代谢能够获得更多的能量，因此生物从厌氧代谢转变成有氧代谢是一个巨大的进 步。生物体有氧代谢葡萄糖所获得的能量是无氧代谢葡萄糖所获得能量的 15 倍。单细胞生 物或其它简单生物能够直接从空气或周围水溶液获取氧气。脊椎动物获取氧气的方式有两 种。第一种方式是用循环系统将氧气输送到全身。第二种方式是采用运氧和储氧蛋白（血红 蛋白和肌红蛋白）。血红细胞有血红蛋白。血红蛋白能够将肺部氧气运送到各个组织，并将 各组织的 CO2和 H+运回肺部。位于肌肉的肌红蛋白是氧气储存蛋白，能及时提供肌肉需要 的氧气。 比较肌红蛋白和血红蛋白能够阐明蛋白质结构和功能的一些重要内容。这两种蛋白质进 化相关，结合氧的结构几乎一致。但是血红蛋白携带氧的能力大，能够达到 90%的潜在氧 容量。在相似的条件下，肌红蛋白质能实现其潜在氧容量的 7%。这种巨大差异的原因何在？ 肌红蛋白是单链多肽，而血红蛋白有 4 条多肽链。血红蛋白四条多肽链结合氧是协同进行的， 即一个亚基与氧结合能够增加同一蛋白其余三个亚基结合样的能力。而且，血红蛋白结合氧 的能力还受到结合的 CO2和 H+的正调节。氧结合的协同性和受 CO2和 H+的调节性使血红蛋 白在不同组合的结合状态能改变血红蛋白的三维结构。 血红蛋白和肌红蛋白在生物化学史上占重要地位。这些蛋白是首例用 x-射线晶体图谱解 析三维结构的蛋白质。而且基于蛋白质序列变异导致疾病的概念就是从镰刀型贫血病研究提 出的。这个疾病是血红蛋白多肽链单个氨基酸发生变异所致的。血红蛋白研究给生物化学提 供了很多内容，既包含血红蛋白自身的生物化学，也包括血红蛋白作为原型研究其它蛋白质 的内容