血红素的合成
血红素合成过程
- 基本原料：甘氨酸、琥珀酰 CoA 和 Fe2+（
Fe3+） - 合成部位：
- 血红蛋白中的血红素主要在骨髓中的幼红细胞和网织红细胞中合成
- 合成的起始和终末阶段均在线粒体内进行（原料和产物可以对关键酶 ALA 合酶进行调节）
- 而中间阶段在胞质内进行（ALA 脱水酶在胞质内）
- δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA）的合成
- 在线粒体内,由琥珀酰CoA与甘氨酸缩合生成δ-氨基-γ-酮戊酸
- 催化此反应的酶是 ALA 合酶
- 其辅酶是磷酸吡哆醛（维生素 B6 的活性形式）
- 此酶是血红素合成的限速酶，受血红素的反馈调节
- 胆色素原的合成
- ALA 生成后从线粒体进入胞质
- 在 ALA 脱水酶催化下，2 分子 ALA 脱水缩合生成 1 分子胆色素原（PBG）
- ALA 脱水酶含有巯基，对铅等重金属的抑制作用十分敏感
- 尿卟啉原与粪卟啉原的合成：在胞质中经多步反应生成粪卟啉原 Ⅲ
- 血红素的生成
- 胞质中生成的粪卟啉原 Ⅲ 进入线粒体
- 粪卟啉原 Ⅲ → 原卟啉原 Ⅳ → 原卟啉 Ⅸ
- 通过亚铁螯合酶（又称血红素合成酶）的催化，原卟啉 Ⅸ 和 Fe2+ 结合，生成血红素
- 铅等重金属对亚铁螯合酶也有抑制作用
- 血红素生成后从线粒体转运到胞质，在骨髓的有核红细胞及网织红细胞中，与珠蛋白结合成为血红蛋白
- 体内大多数组织均具有合成血红素的能力，但合成的主要部位是骨髓与肝，成熟红细胞不含线粒体，故不能合成血红素
- 血红素合成的原料是琥珀酰 CoA、甘氨酸及 Fe2+等简单小分子物质
- 血红素合成的起始和最终过程均在线粒体中进行，而其他中间步骤则在胞质中进行。这种定位对终产物血红素的反馈调节作用具有重要意义
- ALA 合酶：
- 血红素：ALA 合酶是血红素合成体系的限速酶，受血红素的反馈抑制（别构调节），血红素还可以阻抑 ALA 合酶的合成
- 血红蛋白：
- 来源：血红素合成以后迅速和珠蛋白结合成血红蛋白，不至于有过多的血红素堆积
- 调节作用：血红素结合成血红蛋白之后对 ALA 合酶失去负反馈的作用
- 高铁血红素：
- 来源：血红素合成速度如果大于珠蛋白的合成速度，血红素就会氧化成高铁血红素
- 调节作用：
- 高铁血红素可以强烈的抑制 ALA 合酶
- 高铁血红素可以促进珠蛋白的合成
- 维生素 B6：由于磷酸吡哆醛是该酶的辅基，维生素 B6 缺乏将影响血红素的合成
- 激素：某些固醇类激素，例如睾酮在体内的 5-β 还原物，能诱导 ALA 合酶的合成，从而促进血红素的生成
- 其他物质：许多在肝中进行生物转化的物质，例如致癌物质、药物、杀虫剂等，均可导致肝 ALA 合酶显著增加
- ALA 脱水酶与亚铁螯合酶：
- ALA 脱水酶虽然也可被血红素抑制，但并不引起明显的生理效应
- ALA 脱水酶和亚铁螯合酶（还有尿卟啉合成酶）对重金属的抑制均非常敏感，因此血红素合成的抑制是铅中毒的重要体征
- 亚铁螯合酶还需要还原剂（如谷胱甘肽），任何还原条件的中断也会抑制血红素的合成
- 促红细胞生成素：EPO 可同原始红细胞和红系集落形成单位相互作用，促使它们繁殖和分化，加速有核红细胞的成熟以及血红素和 Hb 的合成