血红蛋白生物学功能的磁机制
强关联电子
2019-11-14 v1 生物物理
化学物理
摘要
自 Pauling 与 Coryell 于 1936 年发现以来，磁性在血红蛋白生物学功能中的作用一直存在争议。血红蛋白分子含有四个血红素组，每个都具有以中心 Fe 离子为核心的卟啉层。此处，我们针对血红素簇中 Fe 的有效模型给出了密度泛函理论与量子蒙特卡罗相结合的计算。与这些计算相比较，我们分析了来自磁化率、Mössbauer 与磁圆二色性（MCD）测量的人体成人血红蛋白（HbA）实验数据。在脱氧（deoxy）与氧合（oxy）两种情形下，我们表明卟啉层中产生了与 Fe 磁矩反铁磁耦合的局域磁矩。我们的计算重现了脱氧与氧合 HbA 的磁化率测量。对于脱氧 HbA，我们表明紫外区的反常 MCD 信号是存在反铁磁 Fe-卟啉关联的实验证据。血红蛋白的多种重要性质，包括玻尔效应与协同性，均基于反铁磁关联得以解释。该分析表明磁性以基本方式参与血红蛋白的功能。
引用
@article{arxiv.1911.05442,
title = {Magnetic mechanism for the biological functioning of hemoglobin},
author = {Selma Mayda and Zafer Kandemir and Nejat Bulut and Sadamichi Maekawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.05442},
year = {2019}
}