
【医】 respiratory pigments
atman; breath; breathe; breathing; respiration; respire; wind
【化】 respiration
【医】 anapnea; breath; breathing; pneo-; pneuma-; pneumato-; pneumo-
pneusometer; R.; respiration; respire; spiro-
coloring matter; pigment
【化】 coloring matter; colouring matter
【医】 coloring matter; pigment; pigmentum
呼吸色素(respiratory pigment)是生物体内负责运输氧气和二氧化碳的蛋白质复合体,广泛存在于脊椎动物、无脊椎动物及部分微生物中。这类色素通过可逆性结合气体分子实现高效的气体交换,其功能直接关联生物体的能量代谢效率。
从分子结构来看,呼吸色素通常由金属离子辅基(如铁、铜)与球蛋白结合构成。血红蛋白(hemoglobin)作为典型代表,含有血红素基团和铁离子,在哺乳动物红细胞中承担98%以上的氧气运输任务。软体动物和节肢动物则多依赖血蓝蛋白(hemocyanin),该色素以铜离子为核心,在氧化状态下呈现蓝色特征。
呼吸色素的氧合能力受多种因素调节:pH值波动会引起分子构象改变(波尔效应),二氧化碳分压升高会降低氧亲和力(鲁特效应)。这些特性使呼吸色素能精准响应组织代谢需求,如在肌肉剧烈运动时,局部pH下降促使氧气快速释放。
进化生物学研究显示,不同物种的呼吸色素具有显著适应性差异。南极冰鱼的血液因缺乏血红蛋白而透明,这种极端适应使其能在高溶解氧的寒冷水域生存。相反,深海管虫的血红蛋白拥有异常高的氧结合容量,可有效应对海底热泉区的低氧环境。
参考文献:
呼吸色素是生物体内一类参与氧气运输和储存的蛋白质复合物,其名称来源于对血液或体液颜色的影响。以下是详细解释:
呼吸色素是含有金属元素(如铁、铜)的蛋白质复合物。它们通过可逆结合氧气实现气体运输功能,常见类型包括血红蛋白、血蓝蛋白等。例如,血红蛋白含铁元素,而血蓝蛋白含铜元素。
以血红蛋白为例,其氧气结合过程可表示为: $$ text{Hb} + 4text{O}_2 rightleftharpoons text{Hb(O}_2text{)}_4 $$ 该反应受pH值、温度等因素调节,实现氧气在肺部和组织间的动态释放。
呼吸色素的进化多样性反映了生物对环境的适应,如深海生物的血蓝蛋白能在低氧环境中高效携氧。其异常会导致缺氧症、一氧化碳中毒等病理状态。
(注:更多分类细节可参考、10的完整研究)
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