标题：血红素
名称
中文名称:血红素 
英文名称:Heme
英文别名:Iron protoporphyrin ix; Ferroheme (VAN); Ferroprotoporphyrin IX; Ferrous protoheme; Ferrous protoheme IX; Heme (VAN); Iron protoporphyrin; Iron(II) protoporphyrin IX; NSC 16669; NSC 267100; Protohaem; Protoheme IX (VAN); Reduced hematin; Ferrate(2-), (7,12-diethenyl-3,8,13,17-tetramethyl-21H,23H-porphine-2,18-dipropanoato(4-)-N21,N22,N23,N24)-, dihydrogen, (SP-4-2)-; Ferrate(2-), (7,12-diethenyl-3,8,13,17-tetramethyl-21H,23H-porphine-2,18-dipropanoato(4-)-kappaN21,kappaN22,kappaN23,kappaN24)-, dihydrogen, (SP-4-2)-; Ferrate(2-), (7,12-diethenyl-3,8,13,17-tetramethyl-21H,23H-porphine-2,18-dipropanoato(4-)-kappaN21,kappaN22,kappaN23,kappaN24)-, hydrogen (1:2), (SP-4-2)-; Iron, (dihydrogen 3,7,12,17-tetramethyl-8,13-divinyl-2,18-porphinedipropionato(2-))- (8CI); iron(2+) 2,18-bis(2-carboxyethyl)-7,12-diethenyl-3,8,13,17-tetramethylporphine-21,23-diide
CAS:14875-96-8
分子式:C34H32FeN4O4
分子量:616.4873
血红素（heme）是一种铁卟啉化合物，它是血红蛋白、肌红蛋白、脑红蛋白、细胞色素、过氧化物酶、过氧化氢酶的辅基，血红素在体内在血红素氧合酶的作用下，分解产生胆色素，胆色素包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素等各种化合物，其中以胆红素为主，体内的血红素氧合酶/一氧化碳/胆红素系统，是体内重要的抗氧化体系。血红素其核心是亚铁离子，除了运载氧，还可以维护细胞血红素酶复合体的活性，维护细胞能量转换效率。[1-2]
结构组成
人体内的血红蛋白由四个亚基构成，分别为两个α亚基和两个β亚基，在与人体环境相似的电解质溶液中血红蛋白的四个亚基可以自动组装成α2β2的形态。　血红蛋白的每个亚基由一条肽链和一个血红素分子构成，肽链在生理条件下会盘绕折叠成球形，把血红素分子抱在里面，这条肽链盘绕成的球形结构又被称为珠蛋白（就是血红蛋白的一个亚基）。血红素分子是一个具有卟啉结构的小分子，在卟啉分子中心，由卟啉中四个吡咯环上的氮原子与一个亚铁离子配位结合，珠蛋白肽链中第8位的一个组氨酸残基中的吲哚侧链上的氮原子从卟啉分子平面的上方与亚铁离子配位结合，当血红素不与氧结合的时候，有一个水分子从卟啉环下方与亚铁离子配位结合，而当血红素载氧的时候，就由氧分子顶替水的位置。[3]
与氧的结合
血红素与氧结合的过程是一个非常神奇的过程。首先一个氧分子与血红素四个亚基中的一个结合，与氧结合之后的珠蛋白结构发生变化，造成整个血红素结构的变化，这种变化使得第二个氧分子相比于第一个氧分子更容易寻找血红素的另一个亚基结合，而它的结合会进一步促进第三个氧分子的结合，以此类推直到构成血红素的四个亚基分别与四个氧分子结合。而在组织内释放氧的过程也是这样，一个氧分子的离去会刺激另一个的离去，直到完全释放所有的氧分子，这种有趣的现象称为协同效应。
血红素分子结构由于协同效应，血红素与氧气的结合曲线呈S形，在特定范围内随着环境中氧含量的变化，血红素与氧分子的结合率有一个剧烈变化的过程，生物体内组织中的氧浓度和肺组织中的氧浓度恰好位于这一突变的两侧，因而在肺组织，血红素可以充分地与氧结合，在体内其他部分则可以充分地释放所携带的氧分子。可是当环境中的氧气含量很高或者很低的时候，血红素的氧结合曲线非常平缓，氧气浓度巨大的波动也很难使血红素与氧气的结合率发生显著变化，因此健康人即使呼吸纯氧，血液运载氧的能力也不会有显著的提高，从这个角度讲，对健康人而言吸氧的所产生心理暗示要远远大于其生理作用。当血液内红细胞破坏过多，肝脏负荷增加肝细胞内运送、结合和排泄障碍,或肝外胆道阻塞，都可引起血内胆红素浓度增高而出现黄疸。[3]
作用
除了运载氧，血红素还可以与二氧化碳、一氧化碳、氰离子结合，结合的方式也与氧完全一样，所不同的只是结合的牢固程度，一氧化碳、氰离子一旦和血红素结合就很难离开，这就是煤气中毒和氰化物中毒的原理，遇到这种情况可以使用其他与这些物质结合能力更强的物质来解毒，比如一氧化碳中毒可以用静脉注射亚甲基蓝的方法来救治。
在加工与储藏中的变化  食品级血红素在肉品的加工与储藏中，肌红蛋白会转化为多种衍生物，包括氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白、氧化氮肌红蛋白、氧化氮高铁肌红蛋白、肌色原、高铁肌色原、氧化氮肌色原、亚硝酰高铁肌红蛋白、亚硝酰高铁血红素、硫肌红蛋白和胆绿蛋白。这些衍生物的颜色各异，氧合肌红蛋白为鲜红，高铁肌红蛋白为褐色，氧化氮肌红蛋白和氧化氮肌色原为粉红色，氧化氮高铁肌红蛋白为深红，肌色原为暗红，高铁肌色原为褐色，亚硝酰高铁肌红蛋白为红褐色，最后三种物质为绿色。
新鲜肉放置空气中，表面会形成很薄一层氧合肌红蛋白的鲜红色泽。而在中间部分，由于肉中原有的还原性物质存在，肌红蛋白就会保持还原状态，故为深紫色。当鲜肉在空气中放置过久时，还原性物质被耗尽，高铁肌红蛋白的褐色就成为主要色泽。图9-5显示出这种变化受氧气分压的强烈影响，氧气分压高时有利于氧合肌红蛋白的生成，氧气分压低时有利于高铁肌红蛋白的生成。
鲜肉在热加工时，由于温度升高以及氧分压降低，肌红蛋白的球蛋白部分变性，铁被氧化成三价铁，产生高铁肌色原，熟肉的色泽呈褐色。当其内部有还原性物质存在时，铁可能被还原成亚铁，产生暗红色的肌色原。火腿、香肠等肉类腌制品的加工中经常使用硝酸盐或亚硝酸盐作为发色剂。血红素的中心铁离子可与氧化氮以配价键结合而转变为氧化氮肌红蛋白，加热则生成鲜红的氧化氮肌色原，用图9-6表示。因此，腌肉制品的颜色更加诱人，并对加热和氧化表现出更大的稳定性。但可见光可促使氧化氮肌红蛋白和氧化氮肌色原重新分解为肌红蛋白和肌色原，并被继续氧化为高铁肌红蛋白和高铁肌色原。这就是腌肉制品见光褐变的原因。[3]
肉类偶尔变绿的原因鲜肉不合理存放会导致微生物大量生长，产生过氧化氢、硫化氢等化合物。过氧化氢可强烈氧化血红素卟啉环的α–亚甲基而生成胆绿蛋白。在氧气或过氧化氢存在下，硫化氢等硫化物可将硫直接加在卟啉环的α–亚甲基上，成为硫肌红蛋白。另外，腌肉制品过量使用发色剂时，卟啉环的α–亚甲基被硝基化，生成亚硝酰高铁血红素。这是肉类偶尔发生变绿现象的原因。
物性数据
1.性状：是高等动物血液和肌肉中的红色色素。从乙酸或从氯仿-吡啶-冰乙酸中结晶呈长的薄体状晶，在透射光中呈棕色，反射光中呈钢蓝色。
2..溶解性：易溶于稀氨水
合成方法
主要以动物血为原料制备血红素。将以固体氯化钠饱和的冰醋酸3L加热至100～102℃，在搅拌下缓缓加入除去纤维蛋白的猪血1L。温度控制在90～103℃，猪血加完后，在100℃反应15min。将反应混合物自然降温约60℃，分取氯化铁血红素结晶。结晶用50%的乙酸液、水、乙醇和乙醚相继洗涤。
用途
用作药物和保健品，有载氧、贮氧、促进氧化还原、进行电子传递等重要生物学功能。可用作半合成血卟啉（HP）及其衍生物（HPD）、原卟啉钠原料。也可用作肉类食品添加剂，主要作着色剂使用[4]。
合成方法
主要以动物血为原料制备血红素。将以固体氯化钠饱和的冰醋酸3L加热至100～102℃，在搅拌下缓缓加入除去纤维蛋白的猪血1L。温度控制在90～103℃，猪血加完后，在100℃反应15min。将反应混合物自然降温约60℃，分取氯化铁血红素结晶。结晶用50%的乙酸液、水、乙醇和乙醚相继洗涤