Question

血红素的合成分解

Answer 1

红细胞中最主要成分是血红蛋白，约占其湿重的32%、干重的97%。血红蛋白是由珠蛋白与血红素结合而成。血红素不仅是Hb的辅基，也是肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶等的辅基二血红素可在体内多种细胞内合成，参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。珠蛋白的生物合成与一般蛋白质相同，故下面介绍血红素的合成。体内合成血红素的基本原料是甘氨酸、琥珀酰辅酶A和Fe2+。
血红素的合成过程
（1）δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA）的生成：在线粒体内，甘氨酸和琥珀酰CoA在ALA合成酶催化下，缩合生成ALA。此反应需要磷酸呲哆醛作为辅酶，ALA合成酶是血红素合成的限速酶。
（2）卟胆原的生成：ALA生成后扩散到胞浆，两分子ALA在ALA脱水酶作用下，脱水缩合生成一分子卟胆原（PBG）。
（3）尿卟啉原Ⅲ及粪卟啉原Ⅲ的生成：在胞浆四分子卟胆原在卟胆原脱氨酶和尿卟啉原Ⅲ同合酶协同催化下，脱氨缩合成尿卟啉原Ⅲ，再经尿卟啉原脱羧酶作用生成粪卟啉原Ⅲ。
（4）血红素的生成：粪卟啉原Ⅲ经扩散重新进入线粒体。在粪卟啉原氧化脱羧酶催化下，生成原卟啉原Ⅸ，再经氧化酶作用，生成原卟啉Ⅸ。后者和Fe卜在血红素合成酶催化下，生成血红素。血红素由线粒体转入胞浆与珠蛋白结合成血红蛋白。（图1） 含血红素蛋白的代谢在哺乳动物中需要：
①对卟啉环剪切产生的疏水性产物进行处理；
②所含铁的保留和动用，使其重新被利用。红细胞的生存周期大约为120天，衰老细胞通过膜的改变被识别，并被血管外的网状内皮系统吞噬。珠蛋白链变性后，将血红素释放于细胞质中；珠蛋白被降解为其组成的氨基酸，重新被利用以满足一般代谢的需要。
如图2描述了血红素代谢的过程。血红素主要通过网状内皮细胞中的内质网内的酶降解，这一过程需要氧分子和NADPH参与。血红素加氧酶（heme oxygenase）有两个异构体，I型是底物诱导型，Ⅱ型是组成型。该酶催化一个亚甲基桥的剪切，这个亚甲基桥连接包含乙烯基取代基的两个吡咯基团。
一个亚甲基碳转变为一氧化碳，这是人体内一氧化碳（carbon monoxide）唯一的内生性来源。一部分一氧化碳通过呼吸道释放，因此，通过测定呼出的一氧化碳可作为衡量个体血红素降解情况的指标。一氧化碳中的氧和新生衍生性内酰胺环中的氧均完全来源于氧分子。通过化学计量，每剪切一个环，反应需要3mol氧。血红素加氧酶只能以血红素作为底物，铁可能参与了剪切反应。因此，自由原卟啉Ⅸ不是其底物。线性四吡咯胆绿素Ⅸ（biliverdinⅨ）通过血红素加氧酶形成。胆绿素Ⅸ被胆绿素还原酶（biliverdin reductase）还原为胆红素Ⅸ。