物質組成

血紅素 (Heme)
國立臺灣師範大學化學系江宣儀研究生/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

血紅素是由一個大型的有機雜環化合物紫質（Porphyrin），且該環內中心含鐵原子（iron）所組成，為一種含鐵輔基。並非所有的紫質具有鐵原子，但還有紫質的金屬蛋白都以血紅素為輔基，此即為原血紅蛋白（hemeprotein）。原血紅蛋白（hemeprotein）可依據不同的功能加以分類，包含運輸雙原子氣體分子、化學催化、偵測雙原子氣體、及電子傳輸。一般較為討論的為血紅蛋白（hemoglobin），具有含鐵的金屬蛋白質存在於脊椎動物的紅血球中，可將氧氣從肺臟運輸至其他身體的組織。

血紅素能與氧氣結合成氧合血紅素，將氧氣運輸至各組織，同時氧氣與血紅素極易分開，在到達肺部毛細管時，即與氧氣結合成氧合血紅素，但當紅血球到達組織毛細管時，氧馬上與血紅素分開，供給組織，此時血紅素稱為還原血紅素。血紅素同時與二氧化碳結合為二氧化碳血紅素，攜帶二氧化碳氣至肺部排出體外。血紅素在遇一氧化碳氣時，因一氧化碳對血紅素的親和力是氧氣之二百至二百五十倍，故即與一氧化碳結合為一氧化碳血紅素，而排斥氧，故須注意吸入一氧化碳氣。除了紅血球中含有血紅素外，在肌肉內亦存在有血紅素，稱為肌肉血紅素，作用為使肌肉在收縮時壓迫血管，而缺氧時供應氧氣。血紅蛋白（Hemoglobin）是高等生物體內負責運載氧的一種蛋白質。可以用平均細胞血紅蛋白濃度測出濃度。

血紅蛋白化學式:C₃₀₃₂H₄₈₁₆O₈₁₂N₇₈₀S₈Fe₄。人體內的血紅蛋白由四個亞基構成，分別為兩個α亞基和兩個β亞基，在與人體環境相似的電解質溶液中血紅蛋白的四個亞基可以自動組裝成α2β2的形態。

血紅蛋白的每個亞基由一條肽鏈和一個血紅素分子構成，肽鏈在生理條件下會盤繞摺疊成球形，把血紅素分子抱在裡面，這條肽鏈盤繞成的球形結構又被稱為珠蛋白。血紅素分子是一個具有紫質結構的小分子，在紫質分子中心，由紫質中四個吡咯（pyrrole）環上的氮原子與一個亞鐵離子配位結合，珠蛋白肽鏈中第8位的一個組氨酸殘基中的吲哚側鏈上的氮原子從紫質分子平面的上方與亞鐵離子配位結合，當血紅蛋白不與氧結合的時候，有一個水分子從紫質環下方與亞鐵離子配位結合，而當血紅蛋白載氧的時候，就由氧分子頂替水的位置。