马 磊，刘 述，徐金勇，李光武



◇经验与体会◇

铁卟啉与O2、N2、NO结合后的金属自旋状态分析

马 磊，刘 述，徐金勇，李光武

通过半经验量子化学计算软件MOPAC2012研究血红蛋白中铁卟啉与3种气体分子O2、NO和N2在低、中、高3种自旋状态下的结合作用，计算体系中的基本机构参数和总能量变化，分析自旋状态在血红蛋白中结合气体分子的作用。铁卟啉结合O2分子时，在高自旋状态时结合能最低，为-96.19 kJ/mol；结合N2分子时，在低自旋状态时结合能最低，为-48.87 kJ/mol；结合NO分子时，在低自旋状态时结合能最低，为-85.60 kJ/mol。

铁卟啉；结合作用；自旋状态；量子化学计算

铁卟啉环结构分子在生物体内血红蛋白运输O2和CO2起着至关重要的作用，是一种重要的生物载体，关于其载氧机制的研究正在不断深入，目前大多数采用拉曼光谱和荧光分光光度法等实验方法[1]，为进一步研究，金属自旋状态是实验过程中所不能回避的问题，通过实验手段很难分析铁卟啉环与气体分子结合的金属自旋状态[2]，而通过量子化学计算方法却可以准确、直观地解决这个问题。Abdurahman et al[3]在2009年成功建立了铁卟啉与多种气体分子结合的量子化学体系，Mara et al[4]在2013年对铁卟啉与O2结合体系进行了量子化学计算，均发现铁卟啉环复杂的自旋状态对气体分子结合作用起着巨大影响。该研究选取了大气层中最常见的3种气体分子(O2、N2、NO)进行研究，通过量子化学理论计算血红蛋白中铁卟啉与O2、NO和N23种气体分子在低、中、高3种自旋状态下的结合能，分析其金属自旋状态，为体内血红蛋白结合气体研究提供新的指导。……