為什麼血紅蛋白與一氧化碳的結合能力比氧氣強?

時間 2021-06-01 04:34:58

1樓:

這兩種氣體分子,和血紅蛋白結合的原理不同。

血紅蛋白在和氧氣分子結合的時候,血紅蛋白中的鐵原子的原子核,會對氧氣分子中的電子產生吸附作用。因為鐵原子原子核帶正電,氧氣分子的電子帶負電嘛,異性相吸。注意注意,鐵原子核僅僅是吸附氧氣分子的電子,氧氣分子本身結構並沒有變化。

當血紅蛋白和一氧化碳分子結合的時候,一氧化碳分子中,碳原子和氧原子中間的化學鍵斷掉了乙個。如別的答案提到的,斷掉的這個電子鍵是 Pi 鍵。這時候,碳原子就可以把剩下來的電子砸進鐵原子那裡,和鐵原子形成乙個化學鍵。

這個現象叫做 「back-bonding」,形成的新化學鍵… 也是 Pi 鍵。

兩相對比,血紅蛋白和氧氣分子結合的時候,二者之間僅僅是吸引,並沒有形成牢固的化學鍵;當血紅蛋白和一氧化碳分子結合的時候,二者形成了乙個牢固的化學鍵,結合的能力自然就大啦!

2樓:宮非

2016-02-13

一氧化碳 (CO) 與紅細胞的結合能力比氧 ( ) 大 210-250 倍,且結合以後不易與血紅蛋白分離,而碳氧血紅蛋白較氧合血紅蛋白的解離速度慢 3,600 倍,當CO 濃度在空氣中達到 35ppm,結合了 CO 的血紅蛋白不能再與 結合,人就會缺氧窒息死亡,這就是 CO 中毒的原理

每個 分子由 1 個珠蛋白和 4 個血紅素(又稱亞鐵原卟啉)組成(如圖 1)。每個血紅素又由 4 個吡咯基組成乙個環,中心為一鐵原子。每個珠蛋白有 4 條多肽鏈,每條多肽鏈與1 個血紅至少連線構成 Hb 的單體或亞單位。

Hb 是由 4 個單體構成的四聚體。不同 Hb 分子的珠蛋白的多肽鏈的組成不同。成年人 Hb(HbA)的多肽鏈是 2 條 α 鏈和 2 條 β 鏈,為α2β2 結構。

胎兒 ( )是2 條α 鏈和 2 條 γ 鏈,為 α2γ2 結構。出生後不久 即為 HbFA 所取代。多肽鏈中氨基酸的排列順序已經清楚。

每條α 鏈含141 個氨基酸殘基,每條 β 鏈含 146 個氨在酸殘基。血紅素的 均連線在多肽鏈的組氨基酸殘基上,這個組氨酸殘基若被其他氨基酸取代,或其鄰近的氨基酸有所改變,都會影響 的功能。可見蛋白質結構和功能密切相關。

血紅素在遇 CO 時,因 CO 與的親和力約為 的 210-250 倍,與 Hb 結合後佔據 Hb 分子中的「氧結合位點」,妨礙 的結合。即與CO 合為 ,而排斥 ,故須注意吸入CO 氣體。CO 與血紅素鍵結時會產生 π-donating (Fe(II)) 和σ-accepting (CO) (如圖2) ,由此可知 Fe 與 CO 是由兩個 bond 鍵結而成,也因此相較與氧鍵結強許多

以配位鍵的角度來看,CO 中成三鍵,OO 成雙鍵。所以 CO 鍵比 OO 鍵更活潑,空出的孤對電子更容易與血紅蛋白中的鐵的空軌道結合,這說明 CO 的配位能力比 更強。也許你會問:

為何 雖是雙鍵,但卻沒辦法跟CO 一樣與 有很強的鍵結呢?

,這兩者可分別扮演著電子的提供 π-donating (Fe(II) 提供電子給 CO 的 π 空軌域) ,和電子的接受σ-accepting (CO 接受σ 軌域的電子對),也因此形成強而有力的雙鍵「Fe = C = O」。(如圖 3) 同樣的我們也發現,CO 是「逆磁性,diamagnetic」相當安定,且有HOMO 和LUMO 可提供lone pair and also can accept lone pair。

第二個來說,我們可以從 的分子軌域來看, 的 π* 分子軌域的電子為「順磁性,paramagnetic」 (作為 LUMO),而 σ* 分子軌域為空軌域 (作為 HOMO)。也因此很明顯 並無法像與 CO 一樣形成共價雙鍵。氧分子雖有 HOMO, 但仍沒有很好的 LUMO 所以無法形成 π-donating (藉由二價鐵離子 Fe(II)) ,而只有單一共價鍵)。

因此,我們就可因此而判斷Fe → CO 鍵結很強、很安定。而所有物質都會以對自己本身最安定相移動,也因此只要一有 CO 存在,CO 馬上就會替代 與血紅素鍵結,這也是為何會 CO 中毒的原因。分類:

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