化学与生命铁的吸收

1、第七章 铁的吸收、转运及储备1. 维持铁的动态平衡2. 金属酶、金属蛋白和小分子配合物3. Fe(II)/Fe(III)的转化而维持细胞功能第一节第一节 铁载体铁载体1. 维持铁具有一定的浓度维持铁具有一定的浓度, 满足满足DNA合成、合成、血红素生成所需要的铁血红素生成所需要的铁2. 与与OH 的竞争。的竞争。Fe(OH)2、Fe(OH)33. 微生物铁载体和植物铁载体微生物铁载体和植物铁载体.一、铁载体类型一、铁载体类型:氧肟酸盐型：氧肟酸盐型：邻苯二酚型邻苯二酚型柠檬酸柠檬酸-氧肟酸盐型氧肟酸盐型邻苯二酚型代表邻苯二酚型代表二、铁载体性质二、铁载体性质1.配位原则：配位原则： 软硬酸碱理

2、论：软软硬酸碱理论：软-软，软， 硬硬-硬硬2.配位理论：配位理论： 稳定常数大的配合物，稳定常数大的配合物， 吸收。吸收。3.铁载体对铁铁载体对铁(III)选择性吸收选择性吸收, 高自旋。高自旋。4.在细胞内铁在细胞内铁(III)被还原为铁被还原为铁(II).之后通过质子化之后通过质子化作用作用.置换出铁置换出铁(II).三、铁载体的生物合成及调控三、铁载体的生物合成及调控 在基因水平上受在基因水平上受Fe(II)离子的调控。离子的调控。第二节第二节 运铁蛋白运铁蛋白吸收：血红素铁、非血红素铁吸收：血红素铁、非血红素铁血红素受体：位置在肠绒毛，血红素铁直接进血红素受体：位置在肠绒毛，血红素铁

3、直接进入肠黏膜。血红素铁高利用度。释放铁入肠黏膜。血红素铁高利用度。释放铁(II).非非非血红素铁非血红素铁(III)被还原为铁被还原为铁(II)，然后通过，然后通过肠肠绒毛一侧的绒毛一侧的 二价金属离子转运蛋白使铁二价金属离子转运蛋白使铁(II)进进入小肠内。入小肠内。血液中的铁是血液中的铁是(III)，与运铁蛋白结合成稳定的，与运铁蛋白结合成稳定的配合物配合物 一、运铁蛋白的结构： 金属键合蛋白：血清运铁蛋白、拌清蛋白、乳铁蛋白、黑素运铁蛋白 功能：结合、输运及解离铁铁(III)以控制铁以控制铁(III)在体液中的含量，并可避免铁在体液中的含量，并可避免铁(III)的沉降而的沉降而维持铁维

4、持铁(III)的可利用性；同时运铁蛋白与铁的可利用性；同时运铁蛋白与铁(III)的紧密结合可阻止铁的紧密结合可阻止铁(III)对自由基形成对自由基形成的催化作用及细菌与铁铁的催化作用及细菌与铁铁(III)的结合。从而的结合。从而起到抗毒与抗菌的作用。起到抗毒与抗菌的作用。二、运铁蛋白的金属离子、阴离子结合性能 1. 金属离子的结合： 伴阴离子：中和电荷、配位原子、可逆结合伴阴离子：中和电荷、配位原子、可逆结合 其他金属离子的结合：其他金属离子的结合：30%铁占据铁占据 Mn、Zn 、Al 、Ga、 稀土离子稀土离子2. 阴离子的结合阴离子的结合：伴阴离：伴阴离：CO32-， 有机阴离子：一端羧

5、基、另给电子基团；有机阴离子：一端羧基、另给电子基团； 适宜的立体结构适宜的立体结构非伴阴离子：非伴阴离子：特异性的结合，影响金属键合位点特异性的结合，影响金属键合位点 调节金属离子的释放调节金属离子的释放 结合部位：伴阴离子的附近；结合部位：伴阴离子的附近； 金属键合位电背部金属键合位电背部 3. 运铁蛋白构象变化运铁蛋白构象变化 三、运铁蛋白铁的释放 运铁蛋白铁(III)经受体介导的内吞作用进入细胞并将铁(III)释放于胞质溶液. 1. 影响运铁蛋白铁(III)释放的因素铁铁(III)释放的位点释放的位点; 支持液中离子的组成支持液中离子的组成伴阴伴阴离非伴阴离子的特异性的结合离非伴阴离子

6、的特异性的结合盐对运铁蛋盐对运铁蛋白构象的影响白构象的影响;pH的变化的变化;螯合剂的竞争螯合剂的竞争;与与受体的结合受体的结合;温度温度 协同作用协同作用2. 铁释放动力学 三个理论 Baldwin理论 Harris理论 Egan理论第三节 运铁蛋白受体 铁的定向释放起关键作用一、结构特征二、铁的运输过程：二、铁的运输过程：1.在在pH 7.4 CO32-协同下脱铁运铁蛋白与铁协同下脱铁运铁蛋白与铁(III)结合，这是结合，这是蛋白构象变为运铁蛋白受体识别的构象，并在细胞表面蛋白构象变为运铁蛋白受体识别的构象，并在细胞表面与运铁蛋白受体结合，与运铁蛋白受体结合，Tf-TfR簇拥到表面有网络蛋

7、白的簇拥到表面有网络蛋白的小窝内小窝内；2.在一定的能量下，含有在一定的能量下，含有Tf-TfR的小泡形成并进入细胞而的小泡形成并进入细胞而成为核内体，成为核内体，3.小泡内酸性增加使铁小泡内酸性增加使铁(III)由运铁蛋白释放，脱铁运铁蛋由运铁蛋白释放，脱铁运铁蛋白仍与运铁蛋白受体结合。白仍与运铁蛋白受体结合。4.铁铁(III)被还原为稳定的铁被还原为稳定的铁(II)，并通过特定的蛋白跨过小，并通过特定的蛋白跨过小泡膜进入细胞而用于代谢功能或贮存铁蛋白中泡膜进入细胞而用于代谢功能或贮存铁蛋白中5.与运铁蛋白受体结合的脱铁运铁蛋白返回细胞表面并由与运铁蛋白受体结合的脱铁运铁蛋白返回细胞表面并由

8、细胞解离，进入血液周转使用。细胞解离，进入血液周转使用。第四节 储铁蛋白 功能：起铁起铁(III)的储备作用；对进入细胞内的储备作用；对进入细胞内铁的管理铁的管理一、储铁蛋白结构：一、储铁蛋白结构：蛋白外客：蛋白外客：无机物的铁核无机物的铁核(FeOOH)8(FeOOPO3H2)的铁的铁(III)碱式磷酸盐碱式磷酸盐亚基组成不均一性亚基组成不均一性二、储铁蛋白的功能二、储铁蛋白的功能主要功能：铁的储备，机体或细胞铁过剩可吸主要功能：铁的储备，机体或细胞铁过剩可吸收。而缺少时又可释放。收。而缺少时又可释放。低铁低铁（Fe/protein） 50 2Fe2+O2+4H2O2FeOOHcore + H2O2+ 4H+高铁高铁（Fe/protein） 2004Fe2+ + O2 + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O4Fe3+ + 8H2O 4FeOOHcore + 8H+4Fe2+ + O2 + 6H2O 4FeOOHcore + 8H+H、L亚基亚基 ：第五节 铁的生物学调控 脱铁运铁蛋白、运铁蛋白受、储铁蛋白的脱铁运铁蛋白、运铁蛋白受、储铁蛋白的量对铁的吸收与利用有非常大的影响。量对铁的吸收与利用有非常大的影响。 一、铁一、铁(III)的生物学调控的生物学调控: 二、铁铁(III)