生化小课 | 血红蛋白与氧的结合受 2,3-二磷酸甘油酯的调节
生化小课 | 血红蛋白与氧的结合受 2,3-二磷酸甘油酯的调节
血红蛋白与氧的结合受2,3-二磷酸甘油酯的调节
2,3-二磷酸甘油酸（BPG）与血红蛋白分子的相互作用进一步完善了血红蛋白的功能，并提供了一个异向变构调节的例子。
BPG结合在远离氧结合位点的位点，并调节与肺中pO2相关的血红蛋白的O2结合亲和力。BPG在红细胞中的浓度相对较高。当血红蛋白被分离出来时，它含有大量的结合BPG，很难完全去除。事实上，迄今我们我们所研究的血红蛋白的氧气结合曲线都是在存在结合的 BPG 的情况下得到的。2,3-双磷酸甘油酸大大降低了血红蛋白与氧的亲和力——O2的结合与 BPG 的结合之间存在反比关系。因此，我们可以描述血红蛋白的另一种结合过程：
BPG对高海拔地区较低pO2的生理适应非常重要。对于海平面上的健康人来说，O2与血红蛋白的结合受到调节，因此输送到组织中的 O2量几乎是血液最大可携带量的40%（图 5-16）。想象一下，这个人突然从海平面被送到海拔4,500米的地方，那里的pO2要低得多。现在向组织输送的氧气减少了。然而，在海拔较高的地方仅仅几个小时后，血液中的BPG浓度就开始上升，导致血红蛋白对氧气的亲和力下降。BPG水平的调整对肺中氧气的结合力影响很小，但对组织中氧气的释放却有相当大的影响。因此，向组织输送的氧气恢复到血液可输送氧气的近40%。当人回到海平面时，情况就会逆转。缺氧患者红细胞中的BPG浓度也会增加，缺氧是指由于肺部或循环系统功能不足导致外周组织含氧量降低。
BPG与血红蛋白结合的位点是处于T状态的β亚基之间的空腔（图5-17）。该空腔衬有带正电的氨基酸残基，这些残基与带负电的BPG基团相互作用。与O2不同，每个血红蛋白四聚体上只有一个BPG分子结合。BPG通过稳定T状态来降低血红蛋白对氧气的亲和力。在没有BPG的情况下，血红蛋白主要以R状态存在，它在肺部有效地结合O2，但不能在组织中释放。
BPG对氧与血红蛋白结合的调节在胎儿发育中起着重要作用。因为胎儿必须从母亲的血液中提取氧气，所以胎儿血红蛋白对氧气的亲和力必须比母亲血红蛋白高。胎儿合成γ亚基而不是β亚基，形成α2γ2血红蛋白。这种四聚体对BPG的亲和力比正常成人血红蛋白低得多，对O2的亲和力相应更高。
Principles of Biochemistry
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