生物化学与分子生物学血红素与胆色素代谢

胆红素的主要来源： 体内衰老红细胞的血红蛋白分解释放出的血红素
二、胆红素的生成与代谢
红细胞 血红素 胆红素
珠蛋白
血液中与清蛋白结合而运输
氨基酸
肝细胞内与Y、Z蛋白结合运送至滑面内质网
与葡萄糖醛酸结合
随胆汁排入肠道 胆素原 胆素
尿胆原
胆素原的肠肝循环 尿胆素
（一）胆红素的生成
生成部位： 脾、骨髓、肝的
§3 胆色素代 谢
胆色素（bile pigment）
胆色素是血红素的降解的产物。
种类
胆红素（bilirubin） 胆绿素（biliverdin） 胆素原（bilinogen） 胆 素 （bilin）
胆红素
胆红素是胆汁中的主要色素，亲脂性，呈橙黄色。
胆红素具有： 毒性作用 抗氧化（抑制亚油酸和磷脂的氧化）
ALA合成酶
PLP
-氨基-γ -酮戊 酸
heme
Fe2+ 原卟啉IX
亚铁螯合酶
2H、
Pb-
CO2
sensitive
粪卟啉原III
MITOCHONDRIA
-氨基-γ -酮戊
CYTOPLASM
酸
moleculesAz()LitAnwco脱-水co酶ntaining enzyme
Pb-sensitive
尿卟啉原 III脱羧酶
(4)血红素的生成(线粒 体) :
三、血红素合成的特点
1、合成的部位 组织定位：骨髓和肝脏
→线粒体
细胞定位：线粒体→胞液
2、原料:琥珀酰辅酶A,甘氨酸,Fe2+等小分子, 中间产物的 转变主要是吡咯环侧链的脱羧和脱氢反应
3、血红素的合成过程:
琥珀酰CoA + Glycine
“胆红素－Y蛋白”(胆红素－Z蛋白)形 式送至内质网(耗能、可逆）。
甲状腺素、四溴酚磺酸钠(BSP)和靛青绿(ICG)等可竞争结 合Y蛋白，影响胆红素的转运。
苯巴比妥可诱导Y蛋白的合成。
由于新生儿在出生7周后Y蛋白才达到正常成人水平，故易 产生生理性的新生儿非溶血性黄疸，临床上可用苯巴比妥 治疗。
2、肝细胞对胆红素的转化作用 结合胆红素
未结合胆红素被运送至内质网中，胆红素在葡糖醛酸 基转移酶的催化下，接受来自UDP-葡糖醛酸的葡糖醛 酸基，生成胆红素葡糖醛酸酯。称此时的胆红素为结 合胆红素。
每分子胆红素可结合2分子葡萄糖醛酸
结合胆红素特点
水溶性增加，随胆汁排入小肠 不能透过细胞膜，避免对细胞的毒性
结合胆红素
范登堡试验（Van den Bergh）：
临床上用来鉴定结合胆红素＆未结合胆红素。
方法：
用重氮试剂（重氮苯磺酸）与胆红素吡咯环 上亚氨基反应，形成偶氮化合物，其在中性 介质中呈紫红色。
结果：
结合胆红素与重氮试剂直接反应，称为直接 胆红素。
未结合胆红素必须先加入乙醇、甲醇或尿素 等加速剂才能与重氮试剂反应，生成紫红色 化合物，称为间接胆红素。
MV
HOO C CH2
M CH2
O
C
C
N
H
N
H2
H
H
COOH O
OH HO
OH MV
UDPGA 转移酶
O CO CH2
M CH2
COOH
CH2 CH2 M
C
N
H
H
UDPGA
MV
N H
O 胆红素
UDP O
CO
CH2
OH
OH
HOOC
O
OH
CH2 M
MV
O
C
C
C
O
N
H
N
H2NHNH NhomakorabeaH
H
H
双葡萄糖醛酸胆红素
卟胆原 尿卟啉原III
4 molecules
4NH3
粪卟啉原III
4CO2
四、血红素合成的调节
1、ALA合酶: 限速酶
受血红素的别构抑制调节 血红素阻抑ALA合酶的合成
反馈抑制
2、ALA脱水酶与亚铁螯合酶:
对重金属的抑制非常敏感 铅中毒→贫血
3、促红细胞生成素(EPO): 促进红细胞的繁殖和分化, 加速红细胞的成熟及血红素和Hb的生成 对所有类型的贫血都有治疗作用
网状内皮细胞
胆红素
（二）未结合胆红素在血液中的运输
未结合胆红素: 脾脏、骨髓等单核吞噬细胞系统生成的胆红素， 由于未通过肝脏处理，被称为～
未结合胆红素特点: 在生理pH条件下胆红素是难溶于水的 亲脂性的胆红素能自由透过细胞膜进入血液
1、胆红素的运输载体 主要与清蛋白结合成复合物进行运输
生理意义：
（四）肝脏对胆红素的排泄作用
胆红素在内质网经结合转化后，在胞浆内 经过高尔基复合体、溶酶体等作用，运输 并排入毛细胆管随胆汁排出
胆色素代谢以胆红素代谢为中心。 肝脏在胆色素代谢中起着重要作用
胆红素的空间结构及性质
结构特点：卷曲稳定 理化性质：亲脂、疏水
来源：
一、胆红素的来源
①大部分胆红素是由衰老红细胞破坏、降解而来，占胆红素总量的80％； ②小部分胆红素是由造血过程中，骨髓内作为造血原料的血红蛋白或血红 素，在未成为成熟细胞成分之前有少量分解，即无效造血所产生的胆红素。 ③极小部分胆红素来自组织（特别是肝细胞）中非血红蛋白的血红素蛋白 质（如细胞色素P450、细胞色素b5、过氧化氢酶等）的血红素辅基的分解；
ALA 合成酶
Fe 2+
二、血红素合成过程
(1) δ -氨基-γ 酮戊酸(ALA)的生成(线粒体 内)
CoASH + CO2
ALA合酶 （磷酸吡哆醛）
限速酶
δ -氨基-γ 酮戊酸(ALA)
(2)卟胆原(PBG)的生成(胞 液) :
含锌的金属酶，对 铅敏感
胆色素原（卟胆原）
(3)尿卟啉原Ш与粪卟啉原Ш的生成(胞 液) :
增加了胆红素在血浆中的溶解度，便于运输 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
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，称胆红素脑病或核黄疸。
（三）胆红素在肝脏中的代谢
1、肝细胞对胆红素的摄取和转运
胆红素-清蛋白被肝脏细胞 表面受体摄取
肝细胞内两种载体蛋白 Y蛋白和Z蛋白结合
第九章 血红素与胆色素代谢
Chapter 9 Metabolism of heme and bile pigment
第一节 概述 第二节 血红素的生物合成 第三节 胆色素代谢
§1 概述
血红素
是一种铁卟啉化合物，由卟啉环与铁螯合而成。
血红蛋白 肌红蛋白 细胞色素 过氧化氢酶 过氧化物酶
血红素的结构
胆色素
胆色素是血红素降解的产物。
胆红素(bilirubin) 胆绿素(biliverdin) 胆素原(bilinogen)
胆素(bilin)
§2 血红素的生物合成
一、血红素合成概况
合成部位
骨髓和肝脏（线粒体到胞液再到线粒体）
合成原料
琥珀酰CoA 、甘氨酸、 Fe2+等
过程 限速酶
先合成直接前体原卟啉IX 血红素