铁和血红素代谢课件.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。