血红素与胆色素代谢讲稿.ppt
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1、关于血红素与胆色素代谢第一页,讲稿共六十页哦1 血红素的化学血红素的化学2 血红素的生物合成血红素的生物合成3 胆色素代谢胆色素代谢4 血红素与胆红素代谢的医学问题血红素与胆红素代谢的医学问题第二页,讲稿共六十页哦1 血红素的化学血红素的化学第三页,讲稿共六十页哦NNNNFeCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH3CH3CH=CH2H3CH3CCH2CHFe卟啉环平面卟啉环平面血红素结构血红素结构 血红素血红素是一种铁卟啉化合物,是一种铁卟啉化合物,Fe2+与氧结合,运输至全身各组与氧结合,运输至全身各组织细胞,与细胞氧的供给和利用织细胞,与细胞氧的供给和利用密切相关密切相关正常情况下,
2、血红素与氧结合与否,都不会引起正常情况下,血红素与氧结合与否,都不会引起Fe2+价态的变化,价态的变化,Fe2+Fe3+,不能与氧可逆结合;细胞,不能与氧可逆结合;细胞色素中靠价态变化传递电子色素中靠价态变化传递电子第四页,讲稿共六十页哦含血红素的蛋白有含血红素的蛋白有:血红蛋白血红蛋白肌红蛋白肌红蛋白细胞色素细胞色素过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化物酶过氧化物酶血红素作为辅基血红素作为辅基血红素游离出金属离子,剩下的卟啉环代谢分解,生成血红素游离出金属离子,剩下的卟啉环代谢分解,生成胆色素胆色素第五页,讲稿共六十页哦2 血红素的生物合成血红素的生物合成人体内的血红素主人体内的血红素主要分布在红细胞
3、要分布在红细胞血红蛋白中含有的血红素:血红蛋白中含有的血红素:85%-90%肌红蛋白中:肌红蛋白中:10%细胞色素、过氧化物(氢)酶:细胞色素、过氧化物(氢)酶:1%第六页,讲稿共六十页哦合成的组织和亚细胞定位合成的组织和亚细胞定位参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓的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幼红细胞和网织红细胞中合成。中合成。合成原料合成原料甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoACoA、FeFe2+2+(一)合成原料与部位(一)合成原料与部位第七页,讲稿共六十页哦+(1)氨基氨基-酮戊酸酮戊酸(ALA)的生成的生成(线粒体)(线粒体)ALA合酶合酶(磷酸吡哆醛)(磷
4、酸吡哆醛)辅酶辅酶A+CO2限速酶限速酶g g琥珀酰琥珀酰CoACH2CH2COOHC SCoAOALACH2CH2COOHC OCH2NH2d dCH2NH2COOHGly(二)合成过程:可分四个阶段(二)合成过程:可分四个阶段 第八页,讲稿共六十页哦(2)卟胆原卟胆原(PBG)的生成的生成(胞液)(胞液)2 ALA2H2OALA脱水酶脱水酶CCH2CH2COOHCH2OH2NCH2CH2COOHCHONHCHHCCCCNCH2H2NCH2CH2CH2COOHCOOHH卟胆原卟胆原(PBG)(对铅敏感)(对铅敏感)第九页,讲稿共六十页哦4 卟胆卟胆原原CH2COOHCH2CH2COOHNCH
5、2H2NH(3)尿卟啉原尿卟啉原(UPG)和粪卟啉原和粪卟啉原的生成的生成(胞液)(胞液)3NH3卟胆卟胆原脱氨酶原脱氨酶(尿卟啉原尿卟啉原I合酶合酶)A:-CHA:-CH2 2COOHCOOHP:-CHP:-CH2 2CHCH2 2COOHCOOHNHA PNCH2HA PNCH2H2NHA PNHA PCH2CH2H线性四吡咯线性四吡咯第十页,讲稿共六十页哦NHA PNCH2HA PNCH2H2NHA PNHA PCH2CH2HNH3自然环化自然环化尿卟啉原尿卟啉原同合酶同合酶1 2346 587尿卟啉原尿卟啉原(随尿排出)(随尿排出)AAAAPPPP1 2346 587尿卟啉原尿卟啉原A
6、AAAPPPP第十一页,讲稿共六十页哦A:-CHA:-CH2 2COOHCOOHP:-CHP:-CH2 2CHCH2 2COOHCOOHM:-CHM:-CH3 3尿卟啉原尿卟啉原脱羧酶脱羧酶4 CO21 2346 587尿卟啉原尿卟啉原AAAAPPPP粪卟啉原粪卟啉原1 2346 587MMMMPPPP第十二页,讲稿共六十页哦P:-CHP:-CH2 2CHCH2 2COOHCOOHM M:-CH-CH3 3V:-CH=CHV:-CH=CH2 2粪卟啉原粪卟啉原氧化脱羧酶氧化脱羧酶4H+2CO2线粒体线粒体(4)血红素的生成血红素的生成(线粒体)(线粒体)粪卟啉原粪卟啉原1 2346 587MM
7、MMPPPP1 2346 587MMMMVV原卟啉原原卟啉原PP第十三页,讲稿共六十页哦原卟啉原原卟啉原氧化酶氧化酶6H线粒体线粒体原卟啉原原卟啉原1 2346 587MMMMVVPP原卟啉原卟啉NNHNHNVVPPMMMMPP第十四页,讲稿共六十页哦亚铁螯合酶亚铁螯合酶 Fe2+原卟啉原卟啉NNHNHNVVPPMMMMPP血红素血红素NNNNVVPPMMMMFePP 在骨髓中与珠蛋白结合生成血红蛋白在骨髓中与珠蛋白结合生成血红蛋白在肝脏或其他组织,与相应蛋白质结合,在肝脏或其他组织,与相应蛋白质结合,形成其他含血红素的蛋白质形成其他含血红素的蛋白质转运到胞液中转运到胞液中第十五页,讲稿共六十
8、页哦第十六页,讲稿共六十页哦 合成的主要部位是骨髓和肝脏,但成熟红细胞合成的主要部位是骨髓和肝脏,但成熟红细胞不能合成;不能合成;合成的原料简单:琥珀酰合成的原料简单:琥珀酰CoACoA、甘氨酸、甘氨酸FeFe2+2+等小等小分子物质;分子物质;合成过程的起始与最终过程在线粒体,中间过程合成过程的起始与最终过程在线粒体,中间过程在胞液。在胞液。血红素合成的特点血红素合成的特点第十七页,讲稿共六十页哦(三)(三)血红素合成的调节血红素合成的调节1.ALAALA合酶合酶(限速酶,主要调节点)限速酶,主要调节点)(3 3)某些类固醇激素)某些类固醇激素,如雄激素及雌二醇,如雄激素及雌二醇 (睾酮还原
9、物(睾酮还原物5-二氢睾丸酮)二氢睾丸酮)(4 4)镇静类或消炎类药物)镇静类或消炎类药物诱导诱导ALA合酶的生成合酶的生成(1)血红素)血红素别构抑制别构抑制ALAALA合酶合酶阻遏阻遏ALAALA合酶合酶的生成的生成高铁血红素高铁血红素强烈抑制强烈抑制ALAALA合酶合酶(2 2)促红细胞生成素促红细胞生成素(EPO)缺氧时,缺氧时,EPOEPO分泌分泌血红素合成血红素合成血红素合成血红素合成2.ALA2.ALA脱水酶、亚铁螯合酶对重金属敏感。脱水酶、亚铁螯合酶对重金属敏感。如铅中毒,与酶结合,特征是贫血。如铅中毒,与酶结合,特征是贫血。(5)VitB6血红素合成血红素合成第十八页,讲稿共
10、六十页哦3 胆色素代谢胆色素代谢胆色素(胆色素(bile pigment)是血红素的降解产物)是血红素的降解产物主要包括主要包括胆红素胆红素(bilirubin)、胆绿素()、胆绿素(biliverdin)、)、胆素原胆素原(bilinogen)和胆素()和胆素(bilin)胆红素代谢是胆色素代谢的中心胆红素代谢是胆色素代谢的中心第十九页,讲稿共六十页哦一、胆红素的来源与生成一、胆红素的来源与生成体内以血红素为辅基的蛋白分解释放出的血红素为胆体内以血红素为辅基的蛋白分解释放出的血红素为胆红素的直接来源红素的直接来源7080%的胆红素由衰老红细胞破坏、释放出的血红蛋的胆红素由衰老红细胞破坏、释放
11、出的血红蛋白分解白分解1020%的胆红素来自组织非血红蛋白的血红素的胆红素来自组织非血红蛋白的血红素极少部分来自骨髓造血过程中生成的血红蛋白或血红极少部分来自骨髓造血过程中生成的血红蛋白或血红素,以及少量未成熟红细胞的分解产生素,以及少量未成熟红细胞的分解产生(一)胆红素的来源(一)胆红素的来源第二十页,讲稿共六十页哦(二)胆红素的生成(二)胆红素的生成血红素血红素胆绿素胆绿素珠蛋白珠蛋白胆红素胆红素(游离型胆红素或(游离型胆红素或未结合胆红素)未结合胆红素)血红蛋白血红蛋白O O2 2血红素加氧酶血红素加氧酶NADPH+H+NADPH+H+COCOFeFe3+3+微粒体微粒体胆绿素还原酶胆绿
12、素还原酶NADPH+HNADPH+H+胞液胞液网状内皮系统网状内皮系统肝、脾、骨髓肝、脾、骨髓(限速酶)(限速酶)衰老的衰老的RBC胆绿素胆绿素第二十一页,讲稿共六十页哦第二十二页,讲稿共六十页哦血红素加氧酶血红素加氧酶是胆红素生成的是胆红素生成的限速酶限速酶,需要,需要 O2和和NADPH参加,受底物血红素的诱导参加,受底物血红素的诱导 胆红素显示亲脂、疏水的特性,易透过细胞膜胆红素显示亲脂、疏水的特性,易透过细胞膜 它透过血脑屏障进入脑组织时,它能抑制它透过血脑屏障进入脑组织时,它能抑制大脑大脑RNA和蛋白质的合成作用及糖代谢;与神和蛋白质的合成作用及糖代谢;与神经核团结合可产生核黄疸,可
13、引起脑组织不可经核团结合可产生核黄疸,可引起脑组织不可逆损害。逆损害。第二十三页,讲稿共六十页哦在血液中主要与在血液中主要与血浆清蛋白血浆清蛋白结合成胆红素结合成胆红素-清蛋白复合清蛋白复合物进行运输物进行运输 1、胆红素的运输载体、胆红素的运输载体胆红素结胆红素结 合位点合位点 结合胆红素结合胆红素20-25mg/dl(正常浓度(正常浓度 0.1-1.0mg/dl)高亲和力结合位点高亲和力结合位点低亲和力结合位点低亲和力结合位点二、胆红素在血液中的运输二、胆红素在血液中的运输 第二十四页,讲稿共六十页哦增加了胆红素在血浆中的溶解度,便于运输增加了胆红素在血浆中的溶解度,便于运输 限制胆红素自
14、由透过各种生物膜,避免对组织细胞产生限制胆红素自由透过各种生物膜,避免对组织细胞产生毒性作用毒性作用 生理意义:生理意义:第二十五页,讲稿共六十页哦胆红素的转运胆红素的转运胆红素的转运胆红素的转运 胆红素胆红素胆红素胆红素 +清蛋白清蛋白清蛋白清蛋白 胆红素胆红素胆红素胆红素清蛋白清蛋白清蛋白清蛋白 1 1 1 1)清蛋白的结合,暂时限制胆红素毒性并促进其运输,清蛋白的结合,暂时限制胆红素毒性并促进其运输,清蛋白的结合,暂时限制胆红素毒性并促进其运输,清蛋白的结合,暂时限制胆红素毒性并促进其运输,2 2 2 2)不能透过肾,在尿中不出现,只存在于血液中,称不能透过肾,在尿中不出现,只存在于血液
15、中,称 血胆红素,血胆红素,3 3)胆红素与清蛋白以非共价结合,不牢固、易解离,称胆红素与清蛋白以非共价结合,不牢固、易解离,称胆红素与清蛋白以非共价结合,不牢固、易解离,称胆红素与清蛋白以非共价结合,不牢固、易解离,称 游离胆红素,游离胆红素,4 4)以上胆红素还未经肝处理,统称为以上胆红素还未经肝处理,统称为未结合胆红素未结合胆红素。第二十六页,讲稿共六十页哦2、影响胆红素、影响胆红素-清蛋白结合的因素清蛋白结合的因素过多的游离胆红素可与脑部基底核的脂类结合,并干扰脑过多的游离胆红素可与脑部基底核的脂类结合,并干扰脑的正常功能,称的正常功能,称胆红素脑病胆红素脑病或或核黄疸核黄疸。有机阴离
16、子:有机阴离子:脂肪酸、胆汁酸、磺胺类、抗生素、水杨酸脂肪酸、胆汁酸、磺胺类、抗生素、水杨酸临床意义:临床意义:与胆红素竞争与清蛋白结合使胆红素游离出来,与胆红素竞争与清蛋白结合使胆红素游离出来,增加其透入细胞的可能性增加其透入细胞的可能性在新生儿高胆红素血症时,对多种有机阴离子药物必在新生儿高胆红素血症时,对多种有机阴离子药物必需慎用。需慎用。第二十七页,讲稿共六十页哦血浆血浆 胆红素胆红素-清蛋白清蛋白(未结合胆红素)(未结合胆红素)竞争性竞争性有机阴离子有机阴离子(如磺胺类、脂(如磺胺类、脂酸等)酸等)清蛋白清蛋白胆红素胆红素脂性膜脂性膜胆红素胆红素-脂类脂类胆红素胆红素细胞细胞第二十八
17、页,讲稿共六十页哦1、肝细胞对胆红素的摄取、肝细胞对胆红素的摄取三、胆红素在肝细胞内的代谢三、胆红素在肝细胞内的代谢Y Y蛋白蛋白或或Z Z蛋白蛋白胆红素胆红素-Y-Y蛋白蛋白或胆红素或胆红素-Z-Z蛋白蛋白胆红素胆红素-清蛋白复合物清蛋白复合物肝血窦肝血窦清蛋白清蛋白胞膜特异受体摄取胞膜特异受体摄取肝细胞液肝细胞液肝细胞内质网肝细胞内质网当血液入肝窦时,肝细胞膜上的当血液入肝窦时,肝细胞膜上的特殊载体蛋特殊载体蛋白白结合胆红素,使其从清蛋白分子上脱结合胆红素,使其从清蛋白分子上脱离,并被转运到肝细胞内离,并被转运到肝细胞内与胞液中与胞液中Y和和Z蛋白结合蛋白结合(主要是主要是Y蛋白蛋白),当
18、,当Y蛋白结合饱合蛋白结合饱合时,时,Z蛋白的结合才增多。这种结合使胆红素不能返流蛋白的结合才增多。这种结合使胆红素不能返流入血,从而使胆红素不断向肝细胞内透入入血,从而使胆红素不断向肝细胞内透入 第二十九页,讲稿共六十页哦血中胆红素以血中胆红素以“胆红素胆红素-清蛋白清蛋白”的形式送输到肝脏的形式送输到肝脏 放射性标记胆红素实验表明,大约只需放射性标记胆红素实验表明,大约只需18分钟就可从分钟就可从血浆中清除血浆中清除50%的胆红素。的胆红素。肝细胞内肝细胞内两种载体蛋白两种载体蛋白Y蛋白和蛋白和Z蛋白蛋白起重要作用起重要作用 两种载体蛋白两种载体蛋白(以以Y蛋白为主蛋白为主)能能特异性结合
19、特异性结合包括胆红素在包括胆红素在内的内的有机阴离子有机阴离子 第三十页,讲稿共六十页哦“胆红素胆红素Y蛋白蛋白”(胆红素胆红素Z蛋白蛋白)形式送至形式送至内质网内质网(耗耗能、可逆)。能、可逆)。如果肝细胞处理胆红素的能力下降,或者生成胆红素过多,如果肝细胞处理胆红素的能力下降,或者生成胆红素过多,超过了肝细胞处理胆红素的能力,则已进入肝细胞的胆红超过了肝细胞处理胆红素的能力,则已进入肝细胞的胆红素还可返流入血,使血中胆红素水平增高。素还可返流入血,使血中胆红素水平增高。第三十一页,讲稿共六十页哦Y蛋白蛋白是一种碱性蛋白,分子量为是一种碱性蛋白,分子量为 4446kDa,约占,约占肝细胞胞液
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