红细胞的代谢

第二节红细胞的代谢

※哺乳动物的红细胞在发育中的形态与代谢的变化

早幼红细胞→中幼红细胞→网质红细胞→成熟红细胞

⒈早、中幼红细胞：含有胞核、内质网和线粒体，具有合成核酸和

蛋白质的能力，并可以通过有氧氧化获得能量。

⒉网质红细胞：无细胞核和DNA，不能合成核酸，但尚有少量线

粒体和RNA，可以合成一些蛋白质及有氧氧化供能。

⒊成熟红细胞：有细胞膜和胞浆，无细胞器，不能合成核酸和蛋白

质，也不能氧化供能，其能量主要来自酵解途径。

一、血红蛋白的生物合成

述：血红蛋白是红细胞中最主要的蛋白质，是在红细胞成熟之前合成的。成年人的血红蛋白由两条α链、两条β链组成。

1．结构：含4个亚基，每个亚基结合1分子血红素

2．组成：珠蛋白和血红素

（一）血红素的合成

述：血红素是含铁卟啉衍生物，是Hb的辅基。

1．合成的组织和亚细胞定位

⑴合成组织：红细胞的线粒体及胞液

⑵亚细胞定位：骨髓的幼红细胞和网织红细胞（主要）

2．合成原料：琥珀酰辅酶A、甘氨酸、Fe2+等

3．限速酶：δ氨基γ酮戊酸（ALA）合成酶（辅酶：磷酸吡哆醛）4．合成过程

⑴δ-氨基-γ-酮戊酸(ALA)的生成

＊关键酶：ALA合酶

＊反应部位：线粒体

＊反应式：课本P158,图13－2

述：维生素B 6缺乏时，血红素合成发生障碍，造成维生素B 6

反应性贫血。

⑵血红素的生成

①胆色素原的生成

述：ALA 生成后从线粒体进入胞液。

＋

AL A 脱水酶 2H 2O ALA ALA 胆色素原（PBG ）

②尿卟啉原与类卟啉原的生成

4x 胆色素原 尿卟啉原Ⅰ、Ⅲ同合酶 尿卟啉原Ⅲ 尿卟啉原Ⅲ脱羧酶 类卟啉原Ⅸ ③血红素的生成

述：胞液中的类卟啉原Ⅲ再进入线粒体

类卟啉原Ⅲ

类卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶 原卟啉原Ⅸ 原卟啉原Ⅸ氧化酶 原卟啉Ⅸ 亚铁螯合酶 血红素

述：血红素生成后，迅速进入胞液与珠蛋白结合生成Hb 。

在珠蛋白多肽链合成后，一旦容纳血红素的空穴形成，立 刻有血红素与之结合，并使珠蛋白折叠成其最终的立体结 构，再形成稳定的αβ二聚体；最后，由两个二聚体构成

有功能的α2β2四聚体-血红蛋白。

COOH CH 2CH 2C C O H H H H N H OH O O H O N

H 2

（二）血红素合成的调节

※血红素合成的特点

①合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细胞不能合成；

②合成的原料简单：琥珀酰CoA、甘氨酸Fe2+等小分子物质；

③合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间过程在胞液。1．ALA合酶

⑴ALA合酶是血红素合成的限速酶，受血红素反馈抑制；

⑵如果血红素合成速度大于珠蛋白合成速度，过多的血红素可氧化

为高铁血红素，强烈抑制ALA合酶；

⑶当血红素生成过多时，其可反馈抑制ALA合成酶的活性并阻遏

ALA合成酶的合成，从而降低血红素的合成速度。

2．促红细胞生成素（EPO）

述：由肾脏合成的促红细胞生成素可诱导ALA合成酶的合成，从而促进血红素及血红蛋白的生物合成。机体缺氧或红细胞比容降低时可诱导EPO基因表达。

3．类固醇激素

述：如雄激素、雌二醇等可促进血红素和血红蛋白的生物合成。

临床：应用丙酸睾丸酮及衍生物如甲基睾酮等治疗再生障碍性贫血就是这一原理。

4．其他调节因素

述：杀虫剂、致癌物质及某些药物它们可诱导ALA合成酶的合成，从而促进血红素的合成；铅其可抑制ALA脱水酶及亚铁螯合酶的活性，从而抑制血红素的合成。

铁是血红素合成的原料，机体缺铁或铁动员利用发生障碍，会引起血红素合成减少。

二、成熟红细胞的代谢特点

述：成熟红细胞由于缺乏亚细胞结构，因而凡与细胞核、线粒体有关的代谢都不能进行，如DNA、RNA、蛋白质的生物

合成，脂肪酸β氧化，糖有氧氧化及氧化磷酸化等。

述：成熟红细胞对血液葡萄糖的利用主要靠红细胞膜主动运输方式摄取。其中糖酵解是红细胞获得能量的主要途径，糖

酵解产生的ATP主要用于维持红细胞膜离子泵的正常功能、脂质的更新、谷胱甘肽和NAD+的生物合成等，以保证细

胞内外离子平衡和膜的完整性。另外则通过磷酸戊糖途径

通路氧化，生成的NADPH用于维持谷胱甘肽还原系统和

高铁血红蛋白的还原。

（一）2，3－二磷酸甘油酸支路

述：红细胞中存在2,3－二磷酸甘油酸（2,3－DPG）支路。1．酶：二磷酸甘油酸变位酶、2，3－BPG磷酸酶

2．支路图（课本P160图13－5）

3．2,3－BPG的作用

⑴调节血红蛋白的运氧功能，降低血红蛋白对氧的亲和力，即

当2,3－BPG的浓度升高时，血红蛋白与氧的亲和力下降，从而使组织获得更多的氧气。

⑵红细胞中不能贮存葡萄糖，但含有较多的2,3－BPG。

2,3－BPG氧化时，可生成ATP，因此2,3－BPG还是红细胞中能量的贮存形式。

(二)磷酸戊糖途径与谷胱甘肽代谢

述：红细胞中磷酸戊糖途径的生理意义主要是生成NADPH。NADPH 是谷胱甘肽还原酶的辅酶，红细胞生成的NADPH主要于红细胞本身谷胱甘肽合高铁血红蛋白（MHb）的还原，尤以前者重要。

临床：缺乏6磷酸葡萄糖脱氢酶的患者，磷酸戊糖途径不能正常进行，以致NADPH缺乏，GSH含量不足，在食入蚕豆或服用

磺胺药、阿司匹林等药物后，增加了GSH的消耗，红细胞膜

受活性氧类攻击，膜结构完整性受损，红细胞易破而出现急

性溶血症状。

（三）高铁血红蛋白（MHb）的还原

述：红细胞经常有少量MHb生成，MHb不具有携氧的功能。正常红细胞内存在还原酶使其还原。

临床：发绀

原因：如摄入或经皮肤吸收过多的氧化剂，使MHb生成的速度大于MHb还原的速度，导致红细胞中MHb增高，因而患者发

生发绀。

肠源性发绀是因食入过多的硝酸盐或亚硝酸盐类化合物引起

的中毒症状。

治疗：美兰（MB）可用于某些MHb过多症的治疗。