The Transportation of Blood Oxygen

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1 The Transportation of Blood Oxygen
Any one subunit receives an oxygen molecule will increase the oxygen-binding affinity of the others Lung (R) relaxed state O2 Artery When environmental [O2] decreases, Hb releases oxygen to Mb When environmental [O2] increases, Hb binds oxygen efficiently Muscle Vein Hb 在血中循環，由肺泡取得氧分子，運送到肌肉中，下載給 Mb。 因此 Hb 必須得知，何時該吸收氧分子，何時該放出；也就是說 Hb 必須有感應氧分子濃度的能力，同時還得做出吸收或放出的動作。這些能力都源自其四級構造的組成。 若在靜脈中 Hb 都不載有氧分子，這時候它的四個次體分子都處於一種休息狀態，結合區不容易張開讓 heme 接受氧分子。 當 Hb 循環到肺部時，環境的氧分子濃度提高了，四個次體的任何一個分子接上一個氧分子後，馬上會牽動其它次體，使得其它次體的分子構造舒張，變得很容易接受氧分子。因此在肺部的 Hb 都很容易地滿載氧分子，經動脈輸送至肌肉。若當時肌肉相當勞累，需要大量氧分子的補充，其酸鹼度會降得比較低，Hb 就更容易釋出氧分子，而 Mb 則一昧地吸收 Hb 所下的氧分子，並無調節作用。放下氧分子的 Hb 就回復休息狀態，循著靜脈流回肺部。 蛋白質的構形事實上都不是固定不動，其分子會有某些程度的運動，上述的 Hb 分子也是如此。當其處於休息狀態時，是分子較為緊密的一種構形，稱之為 tense (T) 型；反之，若其構造較為疏鬆，則基質或其結合對象比較容易進入，稱之為 relaxed (R) 型。 T 與 R 型的變化，在酵素分子的活性調節也很重要，在酵素部分會繼續提到。 (T) tense state Hemoglobin Myoglobin Juang RH (2004) BCbasics

2 Environmental Oxygen Effects Binding Affinity
Muscle in exercising Vein [O2] Relaxing muscle Artery [O2] Myoglobin 100 80 60 40 20 Hemoglobin Percent O2 saturation Adapted from Garrett & Grisham (1999) Biochemistry (2e) p.480 Hb 血紅蛋白是很有智慧的分子，它的行為曲線是一種 S 型的方式，也就是在低氧濃度時，它對氧分子的吸收作用並不強，但在高氧濃度時，就有很強的吸收能力。反之，Mb 就不管氧濃度如何，一昧地吸收所有的氧分子。這是因為兩者所分佈的地點不同，所負的生理意義也不同。 比較 Hb 在運動中的肌肉與在動脈中的攜氧能力，有顯著不同；因此 Hb 會在高氧濃度的肺部中盡量攜帶充分的氧分子，等循環到肌肉的低氧濃度環境，便會大量釋出氧分子，給在地的 Mb 去攜帶，以便供給肌肉細胞使用。 Partial pressure of oxygen (pO2, mmHg)