《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》 (一)血紅素的合成通路(過程)

血紅素合成的基本原料是甘氨酸、琥珀酰輔酶A及Fe＋＋。合成的起始和終末過程均在線粒體，而中間階段在胞液中進行。合成過程分為如下四個步驟：

1.δ-氨基-γ-酮戊酸(δ-aminplevulinicacid,ALA)的生成：在線粒體中，首先由甘氨酸和琥珀酰輔酶A在ALA合成酶(ALa synthetase)的催化下縮合生成ALA。ALA合成酶由兩個亞基組成，每個亞基分子量為60，000。其輔酶為磷酸吡哆醛。此酶為血紅素合成的限速酶，受血紅素的反饋抑制。

2.卟膽原的生成：線粒體生成的ALA進入胞液中，在ALA脫水酶(ALa dehydrase)的催化下，二分子ALA脫水縮合成一分子卟膽原(prophobilinogen,PBG)。ALA脫水酶由八個亞基組成，分子量為26萬。為含巰基酶。

3.尿卟啉原和糞卟啉原的生成：在胞液中，四分子PBG脫氨縮合生成一分子尿卟啉原Ⅲ(uroporphyrinogen Ⅲ，UPG Ⅲ)。此反應(yīng)過程需兩種酶即尿卟啉原合酶(uroporphyrinogen synthetase)又稱卟膽原脫氨酶(PBGdeaminase)和尿卟啉原Ⅲ同合酶(uroporphyrinogenⅢ cosynthase)。首先，PBG在尿卟啉原合酶作用下，脫氨縮合生成線狀四吡咯。再由尿卟啉原Ⅲ同合酶催化，環(huán)化生成尿卟啉原Ⅲ。無尿卟啉原Ⅲ同合酶時，線狀四吡咯可自然環(huán)化成尿卟啉原Ⅰ(UPG-Ⅰ)，兩種尿卟啉原的區(qū)別在于：UPGⅠ第7位結(jié)合的是乙酸基，第8位為丙酸基；而UPg Ⅲ則與之相反，第7位是丙酸基，第8位是乙酸基。正常情況下UPG－Ⅲ與UPG－Ⅰ為10000：1。

式中A代表乙酸基，P代表丙酸基

尿卟啉原Ⅲ進一步經(jīng)尿卟啉原Ⅲ脫羧酶催化，使其四個乙酸基(A)脫羧變?yōu)榧谆?M)，從而生成糞卟啉原Ⅲ(coproporphyrinogen Ⅲ，CPG Ⅲ)。

4.血紅素的生成：胞液中生成的糞卟啉原Ⅲ再進入線粒體中，在糞卟啉原氧化脫羧酶作用下，使2、4位的丙酸基(P)脫羧脫氫生成乙烯基(V)，生成原卟啉原IX。再經(jīng)原卟啉原IX氧化酶催化脫氫，使連接4個吡咯環(huán)的甲烯基氧化成甲炔基，生成原卟啉IX。最后在亞鐵螯合酶(ferrochelatase)催化下和Fe2＋結(jié)合生成血紅素。(圖10-18)。

A.乙酸基　P.丙酸基　M.甲基　V.乙烯基

圖10-18　血紅素的生物合成及其調(diào)節(jié)

血紅素生成后從線粒體轉(zhuǎn)入胞液，與珠蛋白結(jié)合而成為血紅蛋白。正常成人每天合成6克Hb，相當(dāng)于合成210mg血紅素。