112.247.67.26：以“{{Hierarchy header}} 成熟红细胞中，血红蛋白(hemoglolin,Hb)占红细胞内蛋白质总量的95%，它是血液运输O2的最重要物...”为内容创建页面

2014-02-06T05:24:24Z

以“{{Hierarchy header}} 成熟红细胞中，血红蛋白(hemoglolin,Hb)占红细胞内蛋白质总量的95%，它是血液运输O2的最重要物...”为内容创建页面

新页面

{{Hierarchy header}}
成熟[[红细胞]]中，[[血红蛋白]](hemoglolin,[[Hb]])占红细胞内[[蛋白质]]总量的95%，它是[[血液]]运输O2的最重要物质，和CO2的送输亦有一定关系。血红蛋白是由4个[[亚基]]组成的四聚体，每一亚基由一分子[[珠蛋白]](globin)与一分子血红素(heme)缔合而成。由于珠蛋白的[[生物合成]]与一般蛋白质相同，因此本节重点介绍血红素的生物合成。

血红素也是其它一些蛋白质，如[[肌红蛋白]](myoglobin)，[[过氧化氢酶]](catalase)，[[过氧化物酶]](peroxidase)等的辅基。因而，一般[[细胞]]均可合成血红素，且合成通路相同。在人红细胞中，血红素的合成从早动红细胞开始，直到[[网织红细胞]]阶段仍可合成。而成熟红细胞不再有血红素的合成。

===(一)血红素的合成通路(过程)===

血红素合成的基本原料是[[甘氨酸]]、[[琥珀酰辅酶]]A及Fe＋＋。合成的起始和终末过程均在[[线粒体]]，而中间阶段在胞液中进行。合成过程分为如下四个步骤：

1.δ-氨基-γ-[[酮戊酸]](δ-aminplevulinicacid,ALA)的生成：在线粒体中，首先由甘氨酸和琥珀酰辅酶A在ALA[[合成酶]](ALa synthetase)的[[催化]]下缩合生成ALA。ALA合成酶由两个亚基组成，每个亚基[[分子量]]为60，000。其[[辅酶]]为[[磷酸吡哆醛]]。此酶为血红素合成的限速酶，受血红素的[[反馈]]抑制。

{{图片|gra9azst.jpg|}}

2.卟胆原的生成：线粒体生成的ALA进入胞液中，在ALA[[脱水酶]](ALa dehydrase)的催化下，二分子ALA[[脱水]]缩合成一[[分子]]卟胆原(prophobilinogen,PBG)。ALA脱水酶由八个亚基组成，分子量为26万。为含[[巯基]]酶。

{{图片|gra9aqbh.jpg|}}

3.[[尿卟啉]]原和[[粪卟啉原]]的生成：在胞液中，四分子PBG[[脱氨]]缩合生成一分子尿卟啉原Ⅲ(uroporphyrinogen Ⅲ，UPG Ⅲ)。此反应过程需两种酶即尿卟啉原[[合酶]](uroporphyrinogen synthetase)又称卟胆原[[脱氨酶]](PBGdeaminase)和尿卟啉原Ⅲ同合酶(uroporphyrinogenⅢ cosynthase)。首先，PBG在尿卟啉原合酶作用下，脱氨缩合生成线状[[四吡咯]]。再由尿卟啉原Ⅲ同合酶催化，环[[化生]]成尿卟啉原Ⅲ。[[无尿]][[卟啉]]原Ⅲ同合酶时，线状四吡咯可自然环化成尿卟啉原Ⅰ(UPG-Ⅰ)，两种尿卟啉原的区别在于：UPGⅠ第7位结合的是[[乙酸基]]，第8位为[[丙酸基]]；而UPg Ⅲ则与之相反，第7位是丙酸基，第8位是乙酸基。正常情况下UPG－Ⅲ与UPG－Ⅰ为10000：1。

{{图片|gra9atc7.jpg|}}

式中A代表乙酸基，P代表丙酸基

尿卟啉原Ⅲ进一步经尿卟啉原Ⅲ[[脱羧酶]]催化，使其四个乙酸基(A)脱羧变为甲基(M)，从而生成粪卟啉原Ⅲ(coproporphyrinogen Ⅲ，CPG Ⅲ)。

4.血红素的生成：胞液中生成的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体中，在粪卟啉原氧化脱羧酶作用下，使2、4位的丙酸基(P)脱羧脱氢生成乙烯基(V)，生成[[原卟啉]]原IX。再经原卟啉原IX[[氧化酶]]催化脱氢，使连接4个吡咯环的甲烯基氧化成甲[[炔基]]，生成原卟啉IX。最后在亚铁螯合酶(ferrochelatase)催化下和Fe2＋结合生成血红素。(图10-18)。

{{图片|gra9awic.jpg|}}

A.乙酸基　P.丙酸基　M.甲基　V.乙烯基

图10-18　血红素的生物合成及其调节

血红素生成后从线粒体转入胞液，与珠蛋白结合而成为血红蛋白。正常成人每天合成6克Hb，相当于合成210mg血红素。

===(二)血红素合成的调节===

血红素的合成受多种因素的调节，其中主要是调节ALA的生成。

1.ALA合成酶　血红素合成酶系中，ALA合成酶是限速酶，其量最少。血红素对此酶有反馈抑制作用。目前认为，血红素在体内可与[[阻遏蛋白]]结合，形成有活性的阻遏蛋白，从而抑制ALA合成酶的合成。此外，血红素还具有直接的负反馈调节ALA合成酶活性的作用。实验表明，血红素浓度为5×10-6M时便可抑制ALA合成酶的合成，浓度为10-5～10-4M时则可抑制酶的活性。正常情况下血红素生成后很快与珠蛋白结合，但当血红素合成过多时，则过多的血红素被氧化为高铁血红素(hematin)，后者是ALA合成酶的强烈[[抑制剂]]，而且还能[[阻遏]]ALA合成酶的合成。

[[雄性激素]]——[[睾丸酮]]在[[肝脏]]5β-[[还原酶]]作用下可生成5β-氢睾丸酮，后者可诱导ALA合成酶的产生，从而促进血红素的生成。某些[[化合物]]也可诱导ALA合成酶，如[[巴比妥]]、[[灰黄霉素]]等药物，能诱导ALA合成酶的合成。

2.ALA脱水酶与亚铁螯合酶：ALA脱水酶和亚铁螯合酶对重金属敏感，如[[铅中毒]]可抑制这些酶而使血红素合成减少。

3.[[造血生长因子]]：目前已发现多种造血生长因子，如多系(multi)一集落[[刺激因子]]，[[中性粒细胞]]－[[巨噬细胞]][[集落刺激因子]]（GM-CSF)、[[白细胞介素]]3(IL－3)，及[[促红细胞生成素]]等。其中促红细胞生成素(erythropoiefin,EPO)在红细胞生长，[[分化]]中发挥关键作用。人EPO[[基因]]位于7号[[染色体]]长臂21区，由4个[[内含子]]和5个[[外显子]]组成。所编码的[[多肽]]由193个[[氨基酸残基]]组成。在分泌过程中经水解去除[[信号肽]]，成为166个[[氨基酸]]的成熟肽。分子量为18398。EPO为一种[[糖蛋白]]，由多肽和[[糖基]]两部分组成，总分子量为34000。糖基在Epo合成后分泌及[[生物]]活性方面均有重要作用。成人[[血清]]Epo主要由[[肾脏]]合成，[[胎儿]]和[[新生儿]]主要由肝脏合成。当循环血液中红细胞容积减低或机体[[缺氧]]时，肾分泌Epo增加。Epo可促进原始红细胞的[[增殖]]和分化、加速有核红细胞的成熟，并促进ALA合成酶生成，从而促进血红素的生成。

此外铁对血红素的合成有促进作用。而血红素又对珠蛋白的合成有促进作用。

血红素[[合成代谢]]异常而引起卟啉化合物或其前身体的堆积，称为[[卟啉症]](porphyria)。先天性红细胞生成性卟啉症(congenitalerythropoietic porphyria)是由于先天性缺乏尿卟啉原Ⅲ同合酶，而使线状四吡咯向尿卟啉原Ⅲ的转变受阻，致使尿卟啉原Ⅰ生成增多。病人尿中有大量尿卟啉Ⅰ和[[粪卟啉]]Ⅰ出现。
{{Hierarchy footer}}
{{生物化学与分子生物学图书专题}}

生物化学与分子生物学/血红素的生物合成 - 版本历史

112.247.67.26：以“{{Hierarchy header}} 成熟红细胞中，血红蛋白(hemoglolin,Hb)占红细胞内蛋白质总量的95%，它是血液运输O2的最重要物...”为内容创建页面