配位錯合物的生物重要性（三）

化學原理啟迪498

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1.     血紅素的例子，強烈地說明雙分子的功能是如何深受結構的影響。有些的身體，在合成血紅素所需的蛋白質時，將不完整的胺基酸輸入到蛋白質的2個地分，這看起來好像不是很嚴重，因為蛋白質裡有數百個胺基酸。

2.     然而，因為錯誤輸入的胺基酸有一個非極性取代基，取代了正常胺基酸的極性取代基，造成血紅素大幅改變它的外型，造成血紅素大幅改變它的外型，使紅血球變成鐮刀型，而不是圓盤型，這種變形紅血球會互相凝集成團，導致微血管堵塞，這種情況稱為鐮刀型貧血症sickle cell anemia。

3.     關於血紅素運作的相關知識，讓我們可以瞭解海拔高度對人體的影響。血紅素與氧之間的反應，可用以下的平衡方程式說明：

Hb(aq)＋4O2(g)←→Hb(O2)4(aq)

Hb血紅素

Hb(O2)4氧化血紅素

4.     在高海拔地區，空地含氧量低於海平面，依據勒沙特列原理，上述反應的平衡位置移到左邊，因為產生的攜氧紅血球較少，身體會產生疲倦、暈眩或更重的疾病「高山症high-altitude sickness」。

5.     解決這個問題的其中一個方法是供應氧氣，大部分高海拔登山者解決高山症的方法就是增加氧氣供應，但是這個方法對於生活在高山上的人不切實際。

6.     事實上，人體適應低氧濃度的方法是，製造更多血紅素，使平衡往右移。

7.     如果有人從芝加哥移往科羅拉多伯爾德（海拔5300英尺高的地方），前幾個星期，身體會感覺到高海拔的效應，但是當紅血球量上升，高海拔引起的不舒適消失，這種改變稱為「高山適應high-altitude acclimatization」。

8.     這可以解釋為什麼，在高海拔競賽的運動員，必須預先在某種條件下訓練數週。

9.     我們對鐵的生物解素的瞭解，讓我們能解釋某些物質的毒性，例如一氧化碳CO和氰離子CN^－的毒性。

10. 對鐵來說，一氧化碳CO和氰離子CN^－，都是非常好的配位子，因此他們會干擾身體鐵離子的正常運作。

11. 舉例來說，一氧化碳CO對血紅素之鐵Fe²⁺的親和性，是氧的200倍，所以，一氧化碳CO與血紅素結合會產生穩定的錯合物。

12. 一氧化碳血紅素carboxyhemoglobin，使血紅素無法正常抓取O2，造成身體無法吸收到所需的氧。如果空氣裡的「一氧化碳」含量過高，吸入之後，會造成身體窒息。

13. 「一氧化碳」中毒的機制與氰離子CN^－有些不同，「氰」會與「細胞色素氧化酶cytochrome oxidase」，強烈配位鍵結。「色素氧化酶」是一種含鐵的細胞色素酵素，能催化某些色素的氧化還原反應。

14. 因此，氰配位子會阻止電子傳遞程序，導致立即死亡，因為氰的化性，使得氰被稱為呼吸抑制劑respiratory inhibitor。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》