铁和血红素代谢.ppt

铁和血红素代谢 　　　　　　　一 铁代谢 一）铁代谢概况 铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、铁硫蛋白、过氧化物酶及过氧化氢酶等的重要组成部分。 在氧的运输； 生物氧化； 酶促反应中发挥重要作用。 在酸性pH时，铁为２价状态。 在中性和碱性pH时，为３价状态，此时铁与负电荷原子缓慢形成多核复合体，产生聚集和沉淀，进而引发病理损伤。 二）含铁蛋白 铁可通过原卟啉Ⅸ（protoporphyrin Ⅸ)环与蛋白质结合。 亚铁原卟啉复合物叫血红素（heme)，高铁原卟啉复合物叫血色素(hematin)。 含血红素的蛋白包括： 　　肌红蛋白（储存氧）； 　　血红蛋白（运输氧）； 　　以血红素为辅基的酶(如过氧化物酶、过氧化氢酶、鸟苷酸环化酶、线粒体细胞色素等)。 血红素蛋白在其它章节介绍。 非血红素蛋白包括： 铁蛋白； 转铁蛋白； 许多在活性位点含铁的氧化还原酶类； 和铁硫蛋白。 １转铁蛋白 血清中与铁转运相关的蛋白质叫转铁蛋白（transferrin)，是一种在肝脏合成的β－糖蛋白。在一条多肽链中含有两个铁结合位点，３价铁与转铁蛋白结合的亲和力高， ２价铁不能结合。 不同物种中铁与转铁蛋白结合的常数不等，从某种意义上讲，转铁蛋白过量的区域没有游离的铁离子。 在正常生理状况下，大概1/9的转铁蛋白分子被铁饱和，4/9半饱和，4/9不含铁。 未饱和的转铁蛋白有助于预防感染。 某些微生物如一些嗜盐弧菌（存在于部分牡蛎、贝类中）他们是铁依赖的，在通常情况下不致病。 但当人体出现铁超负荷时，血清转铁蛋白被饱和，出现血清游离铁。 进食这些食物后，会发生迅速的进行性感染。 正常个体进食这些食物，不会有症状。 细菌的生长分泌需要铁。 通常转铁蛋白对铁的紧密结合使铁不被细菌利用。 但发生酸中毒，pH降低会显著降低转铁蛋白对铁的结合力，较多细菌生长获得所需铁，使个体易发感染。 如糖尿病患者易发感染。 转铁蛋白受体（transferring receptor) 介导转铁蛋白内化，进入胞内。 是一种跨膜蛋白，两个亚基通过二硫键相连成异源二聚体。 每个亚基都有跨膜片段和胞外区， 胞外区由大概670个氨基酸残基组成，是转铁蛋白（结合有两分子高铁）结合的位点。 1）在酸性溶酶体基质中，转铁蛋白转运的铁离子释放。 2）受体－脱辅转铁蛋白复合物回细胞表面。 3）在细胞表面，脱辅转铁蛋白释放到血浆中重新利用，结合铁。 结合受体，重复以上过程。 ２乳铁蛋白 乳铁蛋白(lactoferrin)有两个金属结合位点，是一种糖蛋白，与铁的结合永远不会饱和。 牛奶中含有的铁几乎完全与乳铁蛋白结合。存在于粒细胞中，细菌感染时释放出来。 乳铁蛋白有抗菌作用，保护新生儿免受胃肠道感染。微生物需铁，乳铁蛋白通过结合游离铁，从而抑制其生长。 大肠杆菌则通过释放竟争性的铁螯合剂，特异性地将铁转运到他们体内，从而能在乳铁蛋白有存在情况下增殖。 乳铁蛋白还有利于牛奶中铁的转运和储运。 ３铁蛋白 铁蛋白是参与铁储存的主要蛋白，由蛋白多肽外壳和中央铁－氢氧化物－磷酸盐核心组成。 脱辅蛋白质－即去铁铁蛋白(apoferritin)由Ｈ亚基和Ｌ亚基以不同的组合方式的24个亚基组成。 同一物种不同组织来源的铁蛋白电泳迁移率不同。 有核的血细胞和心脏以Ｈ亚基为主，肝和脾以Ｌ亚基为主。 大量的铁储存于肝细胞，网状内皮细胞和骨骼肌中。 铁与蛋白结合比率不是恒定的。 当铁超负荷时，会超过新合成的去铁铁蛋白的储存能力，在铁蛋白邻近区域出现铁沉积－含铁血黄素(hemosiderin)。 血浆铁蛋白的浓度低，但与机体铁储存量密切相关。 ４其它非血红素含铁蛋白 非血红素含铁蛋白还可参与酶促反应，大多参与氧化还原反应。 铁氧化还原蛋白(ferredoxin)中的铁需与硫结合，进行电子的传递。 三）铁在小肠中的吸收 铁与大分子的高亲和力，导致很少形成自由铁盐。 铁不会在通常的排泄途径中丢失。只能通过不能再利用的组织（表皮、胃肠黏膜）的腐烂完成。 健康成年男性每天损失１mg，月经、分娩期的妇女丢失更多。 食物的烹调有助于铁与配体的解离； 还原剂如维生素Ｃ，胃内低的pH可将３价铁还原为2价铁，有助于铁与配体的解离； 提高铁在消化道中的利用率。 正常胃功能的缺陷，使铁的吸收大大减少。 铁吸收的主要部位是小肠，尤以十二指肠吸收量最大。 吸收形式是游离铁和血红素铁（2价铁）。 当以血红素的形式进入时，在黏膜细胞的细胞质中铁从卟啉环上被释放出来。 在管腔表面、细胞质内、黏膜细胞之间和毛细血管床均存在调控铁转运的机制。 黏膜细胞去铁铁蛋白的合成是调节铁通过黏膜－毛细血管表面转运的机制之一。 当机体不需要铁时，大量合成去铁铁蛋白与铁结合，阻止铁向毛细血管床转移。这些