血液的颜色
中文摘要
摘要：世界是斑斓多彩的。有七色的彩虹，绚丽的烟花，五颜六色的花卉。如果问你血液是什么颜色？大部分人也许会脱口而出：红色。不错，日常中的哺乳动物和我们人类的血液都是鲜红的。但是科学家会告诉你：血液是多彩的。那么血液都有什么颜色？它们是什么生物？血液颜色的多样化是为什么？本文将会逐一从生物学、化学层面为你解答以上问题。
关键词：血液 颜色 化学结构 生物
英文摘要
Abstract：The world is colorful.There are seven colors of the rainbow, colorful fireworks, colorful flowers.If you ask what color your blood? Most people may blurt out: red.Yes, the blood of mammals and humans are bright red in our daily life.But scientists will tell you: blood is colorful.So what's the color of blood?What are they biological? Why is the diversity of the color of blood? These questions will be answered one by one from a biological, chemical levels for you.
Keywords: blood color chemical structure biological
目录
1.引言…………………………………………………………………………3
2.自然界中的多彩血液………………………………………………………3
3.决定血液颜色的因素………………………………………………………3
4.常见的金属蛋白分析………………………………………………………4
4.1 血红蛋白………………………………………………………………4
4.2 血蓝蛋白………………………………………………………………5
4.3 血绿蛋白………………………………………………………………7
4.4 蚯蚓血红蛋白…………………………………………………………7
4.5 血钒蛋白………………………………………………………………8
4.6 血锰蛋白………………………………………………………………8
一、引 言
血液是人和动物体内不和缺少的重要组成部分。它具有着包括运输体内物质、参与体液调节、保持内环境稳定、防御及修复伤害性刺激等重要的功能。我们有必要去了解它。掌握它的方方面面。在我们日常的生活中。大部分所见到的血液都是红色的。所以我们可能会错误的认识说血液就是红色的。但是经过人们在生产生活的实践中。我们知道了血液还有其他颜色。它并不是单一的红色。自然界中生物种类成千上万，血液的颜色也不尽相同。本文将带你走进多彩的血液。对血液的颜色有一个更深的认识。
二、自然界中多彩的血液
自然界中的血液并不是单一的色调，就目前来看，除了红色外，还有蓝、青、绿、白、褐、淡蓝、玫瑰色、红绿相间等九种。脊椎动物的血大都是红色的，红色的血因为与我们人类本身的血液密切相关，所以研究比较充分，不但搞清楚了血液的成分和功能，还对红色血液中的色素进行了分析，了解到红色素中含有二价铁离子，不但呈红色，还有一种铁的味道。血红素与蛋白质相结合，生成的血红蛋白可以与氧分子和二氧化碳分子相结合。并且当于氧气结合后为鲜红色，与二氧化碳结合后显暗红色。
动物界种类最多、数量最大的是昆虫，据生物学家估计，地球上的昆虫，少说也有100多万种。昆虫的血液循环与高等动物不同。其血流是开放式的，血液与淋巴相混，在体腔和组织之间运行，所以，昆虫的血又叫血淋巴。昆虫的血有各种各样的颜色，最常见的是黄色、橙红色、蓝绿色、和绿色。在十字花科植物间飞舞的菜粉蝶、幼虫、蛹或成虫的血，雌雄有别，雌性的为绿色，雄性则是金黄色或透明无色；大天蚕蛾、家蚕的血为黄色；飞蝗的血为淡绿色；环节动物蚯蚓的血是玫瑰红色；蛭的血为红色。可见不同种类的动物血液颜色各不相同。
三、决定血液颜色的因素
同样是血，为什么颜色就不同呢？经过科学的研究发现，血的颜色是由血色素决定的。像鳞翅目昆虫体液中多是胡萝卜素、核黄素、黄酮等，血液
就呈现黄色。血的颜色还与血蛋白中相结合的金属离子息息相关，不同的离子对应不同的颜色。如果含有多种血蛋白，则是多者相辅，呈现综合后的颜色。例如含铁的血蛋白呈红色，存在于环节动物血浆中使血液也呈现红色；含铜的血色蛋白叫血蓝蛋白，溶于血浆中是血液呈蓝色或青色；含钒的血色蛋白叫血绿蛋白，血液是无色的。各种血色蛋白都有运输氧的功能，但输氧能力方面有差异。其中血红蛋白输氧能力又最强。
四、常见的金属蛋白分析
（一）、血红蛋白
血红蛋白有的存在于红细胞中，有的则存在于血浆中，在所有脊椎动物(包括人类)及若干无脊椎动物其血红蛋白存在于血细胞中。高等动物的血红蛋白在红细胞中的浓度很高，尤其是鸟类。与功能相适应。红细胞中舍有大量的血红蛋白。在无脊椎动物具有红细胞的， 只限于部分海产动物，如蛀虫、光裸星虫、绿、纽 虫、海豆芽、扫帚虫、魁蛤和海棒槌等。涉及到各门的动物约有100种。由于红色的血红蛋白存在于红细胞中。所以舍红细胞的血液看上去呈现红色。
血红素：血红素（heme）是（血红蛋白） 分子上的主要稳定结构，分子式：C34H32N4FeO4。
结构：人体内的血红素由四个亚基构成，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素的四个亚基可以自动组装成α
2β2的形态。血红素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。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。
（二）、血蓝蛋白
血蓝蛋白：它是在某些软体动物、节肢动物(蜘蛛和甲壳虫)地血淋巴中发现地一种游离的蓝色呼吸色素。血蓝蛋白含两个直接连接多肽链的铜离子,与含铁的血红蛋白类似,它易于氧结合，也易与氧解离，是已知的惟一可与氧可逆结合的铜蛋白，氧化时呈青绿色，还原时呈白色。其分子量450000～130000。节肢动物的血蓝蛋白一条多肽链与一分子氧结合，含铜量0.17％；软体动物的血蓝蛋白一条多肽链则与6分子氧结合，含铜量0.025％。铜以二价形式与蛋白直接结合。血蓝蛋白有多种催化作用，特别是变性后，在特定条件下具有多酚氧化酶、过氧化氢酶和脂氧化酶等活性。
典型的甲壳动物血蓝蛋白是由六个高度螺旋的体积为10 nnl×10 nln×10 nm、氨基酸数为630～660、分子量为70。80 ku的异源亚基构成的六聚体(hexamer)(图l-A)，六聚体中每个亚基折叠为三个结构域，其中第一、三
结构域分别为亚基蛋白的N、c端，第二结构域含血蓝蛋白的活性部位，活性部位结合有两个铜离子CuA和CuB，每个铜离子分别与蛋白质链上三个组氨酸的咪唑氮原子配位，这两个铜离子是血蓝蛋白结合一个Q分子所必需的，因此，传统上将构成六聚体的单个亚基称为血蓝蛋白的最小功能单位，或称为单体。早在80年代，就有学者成功分离了甲壳物的血蓝蛋白亚基，近年有学者将凡纳滨对虾血蓝蛋白分离为分子质量为73 ku和75 ku的两种亚基(分别命名为p73、p75)。
A:甲壳动物血蓝蛋白六聚体的形状，六个花瓣状构造分别为血蓝蛋白的六个亚基(仿Jaenicke等)；B：甲壳动物血蓝蛋白六聚体中第二结构域集中在六聚体中央区域，其它两个结构域分布在六聚体周围(仿Jaenicke等)；C：软体动物血蓝蛋白的四级结构(仿 吕宝忠等)；D：美洲鲎(西Mkpol撕)血蓝蛋白的活性部位(仿Decker等)，两个蓝色的圆球体为CuA和CuB，红色圆球体 为氧分子，绿色片段为组氨酸，每三个组氨酸分别与一个Cu结合
每个亚基的三个结构域在六聚体中有序排列，一、三两个结构域包被围绕着活性部位所在的第二结构域(图1一B)，活性部位被深埋于分子内部，通常情况下只有02等小分子物质能接近，只有在特殊情况(如发挥酚氧化酶活性)时血蓝蛋白才会暂时形成外部通向活性部位的通道。六聚体之间也具有相互的作用力，形成六聚体低聚物，低聚物中六聚体个数因物种而变，在甲壳动物中大多数是1—2个，而鲎科动物血蓝蛋白是由八个六聚体构成的复杂聚合物。六聚体和六聚体低聚物的比例关系不是一成不变的，低温和高pH条件下六聚体低聚物含量升高。
血绿蛋白是以血绿素为辅基的色素蛋白之一。与血红蛋白比较，其组氨酸含量较低，分子量约为2.8×1 06。具二色性，在透过光下呈绿色。在反射光下呈红色。各种无脊椎动物中的绿色色素就是该物质。具有运输氧的功 能。每一原子铁与一分子氧相结台，但与氧的结合力远比血红蛋白低，也能与一氧化碳形成化舍物。如某些环节动物血液中含血绿蛋白。因而它们的血液呈绿色。如毛槊虫、血管虫等 。
血缘血清卟啉chlorocruoroporphyrin 卟啉的一种．与铁结合生成血绿素（chloroc－ruorohaθm）成为血绿蛋白的补基。
（四）、蚯蚓血红蛋白
它存在于星虫纲类生物体的体腔液中。通常它由8个亚单位组成，每个亚单位含有113个氨基酸残基和两个配体桥联的铁离子。蚯蚓血红蛋白的主要生理功能是在低等生物体内输送氧。脱氧蚯蚓血红蛋白(deoxyHr)的两个铁离子均为+2价，能可逆地结合分子氧，生成氧合蚯蚓血红蛋白(oxyHr)。此时两个铁离子均为+3价。这种形式以及最近发现的含混合价态的FelFel形式的物种不再结合氧。已经获得各种形式(脱氧、氧合、高铁以及叠氯高铁)的Hr的高分辨率(1．66～2．0A)的x一射线晶体结构(图1）。
在海鞘类中，发现有含钒的血钒蛋白。像这种含有钒色原的血细胞称 为钒细胞。含有三氧化二钒的血液为绿色。含四氧化二钒的蓝色，含五氧化 二钒的为橙色。
（六）、血锰蛋白
血锰蛋白，即江珧球蛋白，存在于瓣鳃纲热带产裂江珧属江珧的血液中。含有0.35%锰元素。该蛋白质为无色， 但在空气中与氧结合可变为褐色。具 有呼吸色素的性质。分子式为C729H985N183MnS4O210。
参考文献 【1】潘鲁青，金彩霞.甲壳动物血蓝蛋白研究进展.水产学报.2008年5月第32卷第3期.484-491.
【2】汪丰云.血液中的科学.科普大讲堂.2006年第12期.60-63.
【3】阎世平，刘斌，程鹏.含双核铁中心金属蛋白和金属酶的研究进展.化学通报.1998年第6期.6-10.
【4】吕宝忠，杨群.血蓝蛋白分子的结构、分类及其在进化上的演变.自然杂志.2002年25卷第3期.180-183.
【5】张明峰.动物血液的颜色.生物学通报.2002年第37卷第4期.28.
【6】DurstewitzG. ,Terwilliger N.B.Mol .Biol .Evol . ,1997 ;14(3) :2662276
【7】Burmester T. J . Comp. Physio. ,2002 ;172 (2) :952107
【8】Jaenike E. , et al . J . Biol . Chem. ,1999 ;274(41) :[1**********]
血液的颜色
中文摘要
摘要：世界是斑斓多彩的。有七色的彩虹，绚丽的烟花，五颜六色的花卉。如果问你血液是什么颜色？大部分人也许会脱口而出：红色。不错，日常中的哺乳动物和我们人类的血液都是鲜红的。但是科学家会告诉你：血液是多彩的。那么血液都有什么颜色？它们是什么生物？血液颜色的多样化是为什么？本文将会逐一从生物学、化学层面为你解答以上问题。
关键词：血液 颜色 化学结构 生物
英文摘要
Abstract：The world is colorful.There are seven colors of the rainbow, colorful fireworks, colorful flowers.If you ask what color your blood? Most people may blurt out: red.Yes, the blood of mammals and humans are bright red in our daily life.But scientists will tell you: blood is colorful.So what's the color of blood?What are they biological? Why is the diversity of the color of blood? These questions will be answered one by one from a biological, chemical levels for you.
Keywords: blood color chemical structure biological
目录
1.引言…………………………………………………………………………3
2.自然界中的多彩血液………………………………………………………3
3.决定血液颜色的因素………………………………………………………3
4.常见的金属蛋白分析………………………………………………………4
4.1 血红蛋白………………………………………………………………4
4.2 血蓝蛋白………………………………………………………………5
4.3 血绿蛋白………………………………………………………………7
4.4 蚯蚓血红蛋白…………………………………………………………7
4.5 血钒蛋白………………………………………………………………8
4.6 血锰蛋白………………………………………………………………8
一、引 言
血液是人和动物体内不和缺少的重要组成部分。它具有着包括运输体内物质、参与体液调节、保持内环境稳定、防御及修复伤害性刺激等重要的功能。我们有必要去了解它。掌握它的方方面面。在我们日常的生活中。大部分所见到的血液都是红色的。所以我们可能会错误的认识说血液就是红色的。但是经过人们在生产生活的实践中。我们知道了血液还有其他颜色。它并不是单一的红色。自然界中生物种类成千上万，血液的颜色也不尽相同。本文将带你走进多彩的血液。对血液的颜色有一个更深的认识。
二、自然界中多彩的血液
自然界中的血液并不是单一的色调，就目前来看，除了红色外，还有蓝、青、绿、白、褐、淡蓝、玫瑰色、红绿相间等九种。脊椎动物的血大都是红色的，红色的血因为与我们人类本身的血液密切相关，所以研究比较充分，不但搞清楚了血液的成分和功能，还对红色血液中的色素进行了分析，了解到红色素中含有二价铁离子，不但呈红色，还有一种铁的味道。血红素与蛋白质相结合，生成的血红蛋白可以与氧分子和二氧化碳分子相结合。并且当于氧气结合后为鲜红色，与二氧化碳结合后显暗红色。
动物界种类最多、数量最大的是昆虫，据生物学家估计，地球上的昆虫，少说也有100多万种。昆虫的血液循环与高等动物不同。其血流是开放式的，血液与淋巴相混，在体腔和组织之间运行，所以，昆虫的血又叫血淋巴。昆虫的血有各种各样的颜色，最常见的是黄色、橙红色、蓝绿色、和绿色。在十字花科植物间飞舞的菜粉蝶、幼虫、蛹或成虫的血，雌雄有别，雌性的为绿色，雄性则是金黄色或透明无色；大天蚕蛾、家蚕的血为黄色；飞蝗的血为淡绿色；环节动物蚯蚓的血是玫瑰红色；蛭的血为红色。可见不同种类的动物血液颜色各不相同。
三、决定血液颜色的因素
同样是血，为什么颜色就不同呢？经过科学的研究发现，血的颜色是由血色素决定的。像鳞翅目昆虫体液中多是胡萝卜素、核黄素、黄酮等，血液
就呈现黄色。血的颜色还与血蛋白中相结合的金属离子息息相关，不同的离子对应不同的颜色。如果含有多种血蛋白，则是多者相辅，呈现综合后的颜色。例如含铁的血蛋白呈红色，存在于环节动物血浆中使血液也呈现红色；含铜的血色蛋白叫血蓝蛋白，溶于血浆中是血液呈蓝色或青色；含钒的血色蛋白叫血绿蛋白，血液是无色的。各种血色蛋白都有运输氧的功能，但输氧能力方面有差异。其中血红蛋白输氧能力又最强。
四、常见的金属蛋白分析
（一）、血红蛋白
血红蛋白有的存在于红细胞中，有的则存在于血浆中，在所有脊椎动物(包括人类)及若干无脊椎动物其血红蛋白存在于血细胞中。高等动物的血红蛋白在红细胞中的浓度很高，尤其是鸟类。与功能相适应。红细胞中舍有大量的血红蛋白。在无脊椎动物具有红细胞的， 只限于部分海产动物，如蛀虫、光裸星虫、绿、纽 虫、海豆芽、扫帚虫、魁蛤和海棒槌等。涉及到各门的动物约有100种。由于红色的血红蛋白存在于红细胞中。所以舍红细胞的血液看上去呈现红色。
血红素：血红素（heme）是（血红蛋白） 分子上的主要稳定结构，分子式：C34H32N4FeO4。
结构：人体内的血红素由四个亚基构成，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素的四个亚基可以自动组装成α
2β2的形态。血红素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。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。
（二）、血蓝蛋白
血蓝蛋白：它是在某些软体动物、节肢动物(蜘蛛和甲壳虫)地血淋巴中发现地一种游离的蓝色呼吸色素。血蓝蛋白含两个直接连接多肽链的铜离子,与含铁的血红蛋白类似,它易于氧结合，也易与氧解离，是已知的惟一可与氧可逆结合的铜蛋白，氧化时呈青绿色，还原时呈白色。其分子量450000～130000。节肢动物的血蓝蛋白一条多肽链与一分子氧结合，含铜量0.17％；软体动物的血蓝蛋白一条多肽链则与6分子氧结合，含铜量0.025％。铜以二价形式与蛋白直接结合。血蓝蛋白有多种催化作用，特别是变性后，在特定条件下具有多酚氧化酶、过氧化氢酶和脂氧化酶等活性。
典型的甲壳动物血蓝蛋白是由六个高度螺旋的体积为10 nnl×10 nln×10 nm、氨基酸数为630～660、分子量为70。80 ku的异源亚基构成的六聚体(hexamer)(图l-A)，六聚体中每个亚基折叠为三个结构域，其中第一、三
结构域分别为亚基蛋白的N、c端，第二结构域含血蓝蛋白的活性部位，活性部位结合有两个铜离子CuA和CuB，每个铜离子分别与蛋白质链上三个组氨酸的咪唑氮原子配位，这两个铜离子是血蓝蛋白结合一个Q分子所必需的，因此，传统上将构成六聚体的单个亚基称为血蓝蛋白的最小功能单位，或称为单体。早在80年代，就有学者成功分离了甲壳物的血蓝蛋白亚基，近年有学者将凡纳滨对虾血蓝蛋白分离为分子质量为73 ku和75 ku的两种亚基(分别命名为p73、p75)。
A:甲壳动物血蓝蛋白六聚体的形状，六个花瓣状构造分别为血蓝蛋白的六个亚基(仿Jaenicke等)；B：甲壳动物血蓝蛋白六聚体中第二结构域集中在六聚体中央区域，其它两个结构域分布在六聚体周围(仿Jaenicke等)；C：软体动物血蓝蛋白的四级结构(仿 吕宝忠等)；D：美洲鲎(西Mkpol撕)血蓝蛋白的活性部位(仿Decker等)，两个蓝色的圆球体为CuA和CuB，红色圆球体 为氧分子，绿色片段为组氨酸，每三个组氨酸分别与一个Cu结合
每个亚基的三个结构域在六聚体中有序排列，一、三两个结构域包被围绕着活性部位所在的第二结构域(图1一B)，活性部位被深埋于分子内部，通常情况下只有02等小分子物质能接近，只有在特殊情况(如发挥酚氧化酶活性)时血蓝蛋白才会暂时形成外部通向活性部位的通道。六聚体之间也具有相互的作用力，形成六聚体低聚物，低聚物中六聚体个数因物种而变，在甲壳动物中大多数是1—2个，而鲎科动物血蓝蛋白是由八个六聚体构成的复杂聚合物。六聚体和六聚体低聚物的比例关系不是一成不变的，低温和高pH条件下六聚体低聚物含量升高。
血绿蛋白是以血绿素为辅基的色素蛋白之一。与血红蛋白比较，其组氨酸含量较低，分子量约为2.8×1 06。具二色性，在透过光下呈绿色。在反射光下呈红色。各种无脊椎动物中的绿色色素就是该物质。具有运输氧的功 能。每一原子铁与一分子氧相结台，但与氧的结合力远比血红蛋白低，也能与一氧化碳形成化舍物。如某些环节动物血液中含血绿蛋白。因而它们的血液呈绿色。如毛槊虫、血管虫等 。
血缘血清卟啉chlorocruoroporphyrin 卟啉的一种．与铁结合生成血绿素（chloroc－ruorohaθm）成为血绿蛋白的补基。
（四）、蚯蚓血红蛋白
它存在于星虫纲类生物体的体腔液中。通常它由8个亚单位组成，每个亚单位含有113个氨基酸残基和两个配体桥联的铁离子。蚯蚓血红蛋白的主要生理功能是在低等生物体内输送氧。脱氧蚯蚓血红蛋白(deoxyHr)的两个铁离子均为+2价，能可逆地结合分子氧，生成氧合蚯蚓血红蛋白(oxyHr)。此时两个铁离子均为+3价。这种形式以及最近发现的含混合价态的FelFel形式的物种不再结合氧。已经获得各种形式(脱氧、氧合、高铁以及叠氯高铁)的Hr的高分辨率(1．66～2．0A)的x一射线晶体结构(图1）。
在海鞘类中，发现有含钒的血钒蛋白。像这种含有钒色原的血细胞称 为钒细胞。含有三氧化二钒的血液为绿色。含四氧化二钒的蓝色，含五氧化 二钒的为橙色。
（六）、血锰蛋白
血锰蛋白，即江珧球蛋白，存在于瓣鳃纲热带产裂江珧属江珧的血液中。含有0.35%锰元素。该蛋白质为无色， 但在空气中与氧结合可变为褐色。具 有呼吸色素的性质。分子式为C729H985N183MnS4O210。
参考文献 【1】潘鲁青，金彩霞.甲壳动物血蓝蛋白研究进展.水产学报.2008年5月第32卷第3期.484-491.
【2】汪丰云.血液中的科学.科普大讲堂.2006年第12期.60-63.
【3】阎世平，刘斌，程鹏.含双核铁中心金属蛋白和金属酶的研究进展.化学通报.1998年第6期.6-10.
【4】吕宝忠，杨群.血蓝蛋白分子的结构、分类及其在进化上的演变.自然杂志.2002年25卷第3期.180-183.
【5】张明峰.动物血液的颜色.生物学通报.2002年第37卷第4期.28.
【6】DurstewitzG. ,Terwilliger N.B.Mol .Biol .Evol . ,1997 ;14(3) :2662276
【7】Burmester T. J . Comp. Physio. ,2002 ;172 (2) :952107
【8】Jaenike E. , et al . J . Biol . Chem. ,1999 ;274(41) :[1**********]