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血红蛋白与血液之红色 血液之红色原因 如果我们把从人体中采出的血液加入抗凝剂后，再应用离心分离器，可以很容易地将血液分离成红色的固体成分和黄褐色的液体成分（称为血浆）。显然，红色成分是存在于固体成分之中的。当我们把这种固体成分放在显微镜下来观蔡时，可以发现它是由三种不同的细胞混合在一起的。它们分别被称为红细胞、白细胞和血小板。在1立方毫米的血液中，它们存在的浓度分别为450～500万个、6000～8000个和30～50万个。我们还可以根据这些血细胞成分比重之间的差异，采用精密离心分离法做进一步的分离，这时就可以看出红色成分是存在于红细胞中的。这就是我们所说的血红细胞。如果在沉降下来的红细胞中加入蒸馏水，则由于被红细胞膜隔开的细胞内外渗透压等，而使水分渗入细胞血球内部。随着细胞内部压力增大，最后导致膜的破裂，这时细胞内的物质就溶出到外液中（称溶血现象）。再把这种液体用离心分离器分离处理，就得到红色透明的上清液（称溶血液）和极少量的沉淀物。沉淀物是红细胞膜的残骸，由于把它用食盐水洗涤时颜色变浅，因此所提到的红色成分的问题，最后归结为溶血液中溶解的是什么物质的问题。将溶血液再用半透膜进行透析时，红色成分并不渗向外液。由此可知红色成分是一种高分子物质。使用盐析法。色谱法等分离方法分离溶血液中的离分子物质时，得到的主要是红色的蛋白质，另外还得到微量与红细胞代谢有关的酶等。红色的蛋白质称为血红蛋白（以下用Hb表示），它就是我们所要寻找的血液中的红色成分 血液最主要的成分是红细胞（俗称红血球），它占全部血液量的50％左右。红细胞的主要成分是一种名叫血红蛋白的物质，血红蛋白是一种含铁元素的蛋白质，由球蛋白和血红素组成，其中关键部分是能够携带氧分子的含铁（Fe2+）血红素。Fe2+存在于血红蛋白的辅基——血红素中，原卟啉与Fe2+形成四配位体螯合的络合物，其外围被珠蛋白链的氨基酸残基包围着以保护Fe2+不被氧化为Fe3+。由于每个红细胞有四个含铁血红素分子，所以—个红细胞可以携带四个氧分子。氧合血红蛋白为红色，脱氧血红蛋白为紫红色。因此，红细胞的颜色因含氧量不同而发生变化，动脉血因含氧量高，所以颜色鲜红；静脉血含氧量少，所以颜色暗红。从营养的角度讲，铁元素是人体重要的营养元素之一，人体摄取的铁元素不足，就会导致缺铁性贫血。由于血红素的含量较低，患者表现为脸色苍白，失去了原有的红润。 血红蛋白 血红蛋白是高等生物体内负责运载氧的一种蛋白质。 分子结构：每一血红蛋白分子由一分子的珠蛋白和四分子亚铁血红素组成，珠蛋白约占96％，血红素占4％。 人体内的血红蛋白由四个亚基构成，分别为两个α亚基和两个β亚基，在与人体环境相似的电解质溶液中血红蛋白的四个亚基可以自动组装成α2β2的形态。 血红素 血红素（heme）是（血红蛋白）分子上的主要稳定结构，分子式：C34H32N4FeO4。 人体内的血红素由四个亚基构成，分别为两个α亚基和两个β亚基，在与人体环境相似的电解质溶液中血红素的四个亚基可以自动组装成α2β2的形态。 血红素的每个亚基由一条肽链和一个血红素分子构成，肽链在生理条件下会盘绕折叠成球形，把血红素分子抱在里面，这条肽链盘绕成的球形结构又被称为珠蛋白。血红素分子是一个具有卟啉结构的小分子，在卟啉分子中心，由卟啉中四个吡咯环上的氮原子与一个亚铁离子配位结合，珠蛋白肽链中第8位的一个组氨酸残基中的吲哚侧链上的氮原子从卟啉分子平面的上方与亚铁离子配位结合，当血红素不与氧结合的时候，有一个水分子从卟啉环下方与亚铁离子配位结合，而当血红素载氧的时候，就由氧分子顶替水的位置。 血红素与氧结合的过程是一个非常神奇的过程。首先一个氧分子与血红素四个亚基中的一个结合，与氧结合之后的珠蛋白结构发生变化，造成整个血红素结构的变化，这种变化使得第二个氧分子相比于第一个氧分子更容易寻找血红素的另一个亚基结合，而它的结合会进一步促进第三个氧分子的结合，以此类推直到构成血红素的四个亚基分别与四个氧分子结合。而在组织内释放氧的过程也是这样，一个氧分子的离去会刺激另一个的离去，直到完全释放所有的氧分子，这种有趣的现象称为协同效应。 血红素分子结构由于协同效应，血红素与氧气的结合曲线呈S形，在特定范围内随着环境中氧含量的变化，血红素与氧分子的结合率有一个剧烈变化的过程，生物体内组织中的氧浓度和肺组织中的氧浓度恰好位于这一突变的两侧，因而在肺组织，血红素可以充分地与氧结合，在体内其他部分则可以充分地释放所携带的氧分子。可是当环境中的氧气含量很高或者很低的时候，血红素的氧结合曲线非常平缓，氧气浓度巨大的波动也很难使血红素与氧气的结合率发生显著变化，因此健康人即使呼吸纯氧，血液运载氧的能力也不会有显著的提高，从这个角度讲，对健康人而言吸氧的所产生心理暗示要远远大于其生理作用。当血液内红细胞破坏过多，肝脏负荷增加,肝细胞内运送、结合和排泄障碍,或肝外胆道阻塞，都可引起血内胆红素浓度增高而出现黄疸。 除了运载氧，血红素还可以与二氧化碳、一氧化碳、氰离子结合，结合的方式也与氧完全一样，所不同的只是结合的牢固程度，一氧化碳、氰离子一旦和血红素结合就很难离开，这就是煤气中毒和氰化物中毒的原理，遇到这种情况可以使用其他与这些物质结合能力更强的物质来解毒，比如一氧化碳中毒可以用静脉注射亚甲基蓝的方法来救治。 |
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