正常人体功能-血红蛋白的合成与调节

血红蛋白由珠蛋白（globin）和辅基血红素（heme）组成，珠蛋白的合成与一般蛋白质的合成相同，以下仅简述血红素的合成。

（一）血红素合成部位和原料

血红素是在有核红细胞及网织红细胞阶段所合成。合成部位是线粒体和胞质，经历了由线粒体→胞液→线粒体的过程。合成血红素的原料是琥珀酰辅酶A、甘氨酸和Fe2+。

（二）血红素合成过程

血红素合成过程可分为以下4个步骤。

1.δ-氨基-γ-酮戊酸的合成　在线粒体内，琥珀酰辅酶A与甘氨酸缩合成δ-氨基-γ-酮戊酸（δ-aminolevulinic acid，ALA）。催化此反应的酶是ALA合酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。ALA合酶是血红素合成过程中的关键酶，受血红素的反馈调节，反应式如下：

2.胆色素原的生成　ALA进入胞液，在ALA脱水酶的催化下，2分子ALA脱水缩合成胆色素原（卟胆原），反应式如下：

3.尿卟啉原Ⅲ与粪卟啉原Ⅲ的生成　在胞液中，4分子胆色素原在胆色素原脱氨酶的催化下，脱氨生成线状四吡咯。又在尿卟啉原Ⅲ同合酶的催化下，线状四吡咯环化生成尿卟啉原Ⅲ。再由尿卟啉原Ⅲ脱羧酶催化，尿卟啉原Ⅲ的4个乙酸基脱羧为甲基，生成粪卟啉原Ⅲ（图6-4）。

4.血红素的生成　粪卟啉原Ⅲ由胞质进入线粒体，在粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶的作用下，使其侧链上的2个丙酸基脱氢及脱羧成为乙烯基而生成原卟啉原Ⅸ。再由原卟啉原Ⅸ氧化酶催化，原卟啉原Ⅸ分子中4个连接吡咯环的甲烯基被氧化成甲炔基，生成原卟啉Ⅸ。最后由亚铁螯合酶（ferrochelatase）催化，原卟啉Ⅸ与Fe2+结合生成血红素（图6-4）。(www.xing528.com)

图6-4　血红素的生物合成

A：-CH2COOH；P：-CH2CH2COOH；M：-CH3；V：-CH=CH2

血红素生成后又转运到胞液中，与珠蛋白结合成为血红蛋白。

（三）血红素合成的调节

血红素的生物合成受多种因素的调节，ALA的生成是最主要的调节步骤。

1.ALA合酶　ALA合酶是血红素合成过程中的关键酶，该酶受血红素的反馈抑制。正常情况下，血红素合成后，出线粒体进入胞质，迅速与珠蛋白结合成血红蛋白。如果血红素合成过多，供过于求，过多的血红素可从以下3个方面抑制ALA合酶，使血红素的合成速度减慢：①血红素作为别构抑制剂抑制ALA合酶的活性；②血红素直接抑制ALA合酶的合成；③血红素被氧化成高铁血红素，后者对ALA合酶也有强烈抑制作用。

2.ALA脱水酶和亚铁螯合酶　铅可抑制这两种酶，导致血红素生成减少，故铅中毒患者可出现贫血。

3.促红细胞生成素　促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）是一种主要由肾脏产生的糖蛋白，其主要作用是促使原始红细胞的增殖和分化，促进血红素及血红蛋白的合成，加速有核红细胞的成熟。当机体缺氧时，肾脏合成及释放促红细胞生成素增多，使体内红细胞数量增加，提高了血液的运氧能力，以改善机体的缺氧状态。如长期生活在高原的人、大失血后、肺心病患者等，体内红细胞数量都较多。而严重的肾脏疾病患者常伴有贫血，则是由于促红细胞生成素合成减少的缘故。