E19 - E20 生物体中的化学平衡:血液中血红蛋白输送氧气

血液中氧气的溶解度应该非常小:如果没有血红蛋白，37°C时仅为0.1mmol/L。血红蛋白使动脉血 中氧(氧分子)浓度达到4~5mmol/L，为体内组织细胞甚至身体的末端提供了足够的氧。

氧从肺部输送到所有组织细胞。血液中的血红蛋白分子(用Hb表示)实际上就是氧的运载体(红细胞中Hb占干重的32%)。这种分子的摩尔质量很大(大约是66 500 g/mol)，包含四种血晶质群。

在E19左边的图中描述了一种血晶质群，四个氮原子能够通过和无极血晶质群(具有乙烯基)络合一个Fe²⁺，而朝向非极性的肽链;而极性部分(带羧基)则朝向极性介质水。

在血晶质环平面上方另有一个供氧分子配位的点。五个氮原子和一个氧分子以八面体构型环绕在Fe²⁺周围，如用图E20覆盖图E19此可到结构。

血红蛋白分子的完整结构如图E19右边所示。黄色的链状物表示蛋白质链，蓝色的小盘表示血晶质群。四个不同的蛋白质链大体形成一个球形体。通过图E20可以看到四个接收位如何结合氧分子。包封血晶质群很有必要，这避免了把Fe²⁺氧化成Fe³⁺。而在水中这个反应非常容易发生。如果这个氧化反应发生在血液中，血晶质群将失去固定氧分子的能力。因此，蛋白质(多肽)链提供了一个“稳定化处理”的微环境。

对每一个血红蛋白来说，必须有四个氧分子配位来稳定血红蛋白阴离子，如图E21所示。在哺乳动物.体内，被大量需要的氧正是由这样的四个氧分子供给的。

一个成年人大约有5L的血液。每毫升血液含有4x10⁹个血红细胞。而每个血红细胞大约含有3x10⁹个血红蛋白分子。这些血细胞几乎组成了所有血液总重的一半。