ヘモシアニンとヘモグロビンの大きな違いは、ヘモシアニンが一部の無脊椎動物の血液中に含まれる銅を含む細胞外呼吸色素であるのに対し、ヘモグロビンは脊椎動物の血液中に含まれる鉄を含む細胞内呼吸色素であることである。

好気性生物では、ガス交換は血液中の金属タンパク質を介して行われる。このように、ヘモシアニンとヘモグロビンは、それぞれ無脊椎動物と脊椎動物のガス交換を促進する2つの金属タンパク質である。ヘモシアニンは、無脊椎動物の血精液中に浮遊する銅を含む呼吸色素である。一方、ヘモグロビンは、脊椎動物の赤血球に結合している鉄を含む呼吸色素である。酸化したヘモシアニンは青色を呈している。しかし、酸化した状態のヘモグロビンは鮮やかな赤色をしています。

カタログ

1.概要と主な違い 2.ヘモシアニンとは 3.ヘモグロビンとは 4.ヘモシアニンとヘモグロビンの類似性 5.横並び比較-ヘモシアニンとヘモグロビンの表形式 6.まとめ

ヘモシアニンは何ですか？

ヘモシアニンは、無脊椎動物、特に軟体動物の一部に含まれる呼吸器系の色素です。銅を含む金属タンパク質で、酸素と親和性がある。そのため、その機能は脊椎動物のヘモグロビンと同様である。しかし、ヘモグロビンと違って、ヘモシアニンはどの細胞にも結合しない。その代わり、直接血液リンパに浮遊し、体内の酸素を運搬している。そのため、血液中に自由に浮遊しているタンパク質である。もともと、ヘモシアニンは無色でした。酸素と結合すると、青色になる。

図01：ヘモシアニン

構造的には、ヘモシアニンは6個のヒスチジン残基からなるイミダゾール環を含むいくつかのサブユニットから構成されている。各サブユニットの重さは約75キロダルトン（kDa）である。ヘモシアニンは多くのサブユニットを持つため、ヘモグロビンよりも分子量が大きく、高分子である。また、ヘモシアニンには種特異性があることもわかっています**。節足動物と軟体動物では、ヘモシアニンの種類が異なる。

ヘモグロビンは何ですか？

ヘモグロビン（Hgb）は、脊椎動物の赤血球に含まれる重要な金属タンパク質分子で、肺から他の身体組織へ酸素を、身体組織から肺へ二酸化炭素を運搬する役割を担っている。そのため、呼吸器系の色素として機能する。ヘモグロビン分子は4つのサブタンパク質分子で構成されており、そのうち2つはα-グロビン鎖、残りの2つはβ-グロビン鎖である。各グロビン鎖には、ヘモグロビン基と呼ばれる鉄のポルフィリン化合物が存在する。ヘモグロビンの各グループには、鉄原子が埋め込まれている。この鉄を含むヘモグロビンのタンパク質が、血液の赤色の原因となっているのです。ヘモグロビンは、C、H、N、Oから構成される構造をしています。

図02：ヘモグロビン

ヘモグロビンは、赤血球の典型的な形状である、中央が細く丸い形状をもたらす主要なタンパク質分子である。鉄の原子と赤血球の形状は、血液中の酸素運搬に不可欠です。ヘモグロビンの形が崩れると、酸素を運ぶことができなくなります。鎌状赤血球ヘモグロビンは、ヘモグロビンの分子に異常があり、鎌状赤血球貧血と呼ばれる貧血を引き起こします。

正常なヘモグロビンでは、β鎖のうち、6番目のアミノ酸がグルタミン酸で構成されている。しかし、鎌状赤血球のヘモグロビンでは、6番目の位置はバリンという別のアミノ酸で占められている。たった1つのアミノ酸の違いですが、この命にかかわる貧血の原因となっています。

一般にヘモグロビンは酸素との親和性が高いが、これはヘモグロビン分子中に酸素結合部位が4カ所あるためである。ヘモグロビンの分子が酸素で飽和すると、血液は真っ赤になり、この状態を酸素化血液という。2つ目の状態のヘモグロビンは、酸素が欠乏した脱酸素ヘモグロビンです。この状態では、血液は濃い赤色をしています。

ヘモシアニンとヘモグロビンの共通点

• ヘモグロビンとヘモグロビンはタンパク質です。
• いずれも呼吸色素として機能する分子である。
• 体内組織に酸素を送り込む。
• その結果、酸素と結合することができる。

ヘモシアニンとヘモグロビンの違い

ヘモシアニンは銅を含むタンパク質で、無脊椎動物の血流に浮遊し、体内で酸素を運搬する。一方、ヘモグロビンは脊椎動物の赤血球に含まれる鉄を含むタンパク質で、血液中の酸素と二酸化炭素を運搬する役割を担っている。これがヘモシアニンとヘモグロビンの重要な違いなんですね。構造的には、ヘモシアニンが多くのタンパク質サブユニットから構成されているのに対し、ヘモグロビンは2本のα鎖と2本のβ鎖から構成されている。

また、ヘモシアニンは自由に動き回るタンパク質であるのに対し、ヘモグロビンは赤血球に結合している。ヘモシアニンとヘモグロビンのもう一つの重要な違いは、ヘモシアニンの中心イオンが銅であるのに対し、ヘモグロビンの中心イオンは鉄であることである。最も重要なことは、ヘモシアニンが青色であるのに対して、ヘモグロビンは赤色であることだ。したがって、この点もヘモシアニンとヘモグロビンの大きな違いと言えるでしょう。

概要 - ヘモシアニン vs. ヘモグロビン

ヘモシアニンとヘモグロビンは、血液中で酸素を運搬する2つの金属タンパク質である。そのため、酸素の運搬役となる呼吸器系色素である。ヘモシアニンとヘモグロビンの決定的な違いは、ヘモシアニンが銅を含む細胞外タンパク質であるのに対し、ヘモグロビンは鉄を含む細胞内タンパク質であることです。また、ヘモグロビンは脊椎動物の血液に含まれるのに対し、軟体動物や節足動物を中心とした無脊椎動物に含まれるものである。また、酸化したヘマトキシリンは青色ですが、酸化したヘモグロビンは赤色です。

引用

1Holder, Kensal E. Van and Karen I. Miller.「ヘモシアニンと無脊椎動物の進化」Journal of Biological Chemistry, May 11, 2001, available here."Haemoglobin," Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2019年12月19日, ここで入手可能2 "Haemoglobin," Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2019年12月19日.