血红蛋白的生成、调节及相关的疾病
第九章 血红蛋白病和免疫性溶血性贫血检查
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实验室检查
小细胞低色素性轻度贫血 血片可见25-75%靶型红细胞
异丙醇沉淀试验和热变性试验阳性
变性珠蛋白小体检测阳性
红细胞渗透脆性减低
血红蛋白电泳HbE占75-92%
血 红 蛋 白 病 M 病 （遗传性高铁血红蛋白病）
形成原因： 肽链中与血红素铁原子连接的组氨酸发生 替代，导致部分铁原子呈稳定的高铁状态，影响 Hb正常带氧功能 临床表现： 紫绀和继发性红细胞增多 遗传方式：非显性遗传 （AD）
2
Hb发育遗传控制
基因
2
1
转录 翻译
2
1
G
A
1
珠蛋白链
22
22
Hb
22
22 22 22
F Ａ２ Ａ 成人Hb
GowerⅠ GowerⅡ Portland
Hb类型
胚胎Hb
胎儿Hb
（五）影响血红蛋白结构和功能的因素
珠蛋白基因缺失或缺陷 酶缺陷 化学药物中毒
第四节 血红蛋白病的 ---检查及应用
一 、 概
（一）血红蛋白病定义
述
一组遗传性或基因突变导致生成Hb的珠蛋白 肽链的结构或合成速率改变，从而引起功能异常 所致的一种溶血性贫血。
（二）血红蛋白的组成
正常Hb的组成:
是一种结合蛋白： 血红素 ＋ 珠蛋白
每个Hb单体是由一条珠蛋白肽链和一个血红素组成的 ４个Hb单体 → 一个球形四聚体
二 、血红蛋白病
人类珠蛋白基因的组织特异性强，仅在RBC及前 体中才有大量表达。
由珠蛋白基因突变引起珠蛋白 质量畸变（异常Hb病）和 数量畸变（地中海贫血） 所致的疾病统称血红蛋白病
血红蛋白偏高的常见原因
血红蛋白偏高的常见原因血红蛋白偏高的常见原因有很多，以下是一些可能的因素：1. 高海拔地区生活：生活在高海拔地区，由于氧气浓度较低，人体会产生适应性的生理反应，其中之一是促进红细胞生产，提高血红蛋白水平。
2. 吸烟：吸烟会导致体内氧气的含量降低，以此刺激红细胞增加和血红蛋白浓度升高。
3. 慢性呼吸系统疾病：慢性呼吸系统疾病如慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘等，会导致长期缺氧，从而刺激红细胞增加以补充氧气的需求。
4. 心脏疾病：心脏疾病导致心脏泵血功能下降，从而降低全身组织的氧供应，此时身体会产生一种反应性的机制，即通过增加红细胞和血红蛋白的数量来提高氧输送能力。
5. 肾脏疾病：肾脏是红细胞生成的重要器官之一，肾脏疾病会干扰红细胞生成调控机制，导致血红蛋白水平升高。
6. 骨髓增生性疾病：骨髓增生性疾病是一类由骨髓细胞异常增生引起的疾病，例如多发性骨髓瘤、骨髓纤维化等，这些疾病会导致红细胞数增多，从而引起血红蛋白偏高。
7. 脱水：脱水会导致血液浓缩，红细胞比例增加，因而血红蛋白水平升高。
8. 腎性和非腎性（应激性）多红细胞症：腎性多红细胞症是由于慢性肾脏疾病引起的红细胞生成素（erythropoietin，EPO）分泌减少或抵抗减少，从而刺激骨髓红细胞的生成增加。
而非腎性多红细胞症则是体内其他疾病或因素（如低氧和醒警，炎症等）引起红细胞生成素增加，刺激骨髓红细胞生成增加。
9. 血液疾病：某些血液疾病，如原发性红细胞性多血症、骨髓增生异常综合征等，会导致红细胞生成异常，进而引起血红蛋白偏高。
10. 肺病和心脏病的良性输注性多红细胞症：由于心脏病或肺病，患者可能接受多次输血，增加了体内红细胞的数量，导致血红蛋白浓度增高。
需要强调的是，血红蛋白偏高并不一定意味着存在健康问题，有些情况下是正常的生理反应。
如果血红蛋白偏高且持续增高，应该寻找潜在的病因并定期监测。
如果有任何疑问或不适，应及时咨询专业医生的建议。
血红蛋白增高的治疗及护理
保持良好的生活习惯，如合理 饮食、规律作息、适量运动等
及时就医，发现异常情况及时 治疗，防止病情恶化
健康生活方式
均衡饮食：多吃蔬菜、水果、粗粮等富 含纤维的食物，少吃高脂肪、高糖、高
盐的食物。
适量运动：每天进行适量的运动，如散 步、慢跑、瑜伽等，有助于提高身体素
质和免疫力。
戒烟限酒：戒烟可以降低患肺癌、心脏 病等疾病的风险，适量饮酒可以降低患
定期监测血红蛋 白水平，根据医 生建议调整饮食
方案
心理护理
加强与医护人员 的沟通，了解病 情和治疗方案
保持乐观积极的 心态，避免焦虑 和紧张
学会自我调节， 保持良好的心理 状态
参加适当的社交 活动，增强自信 心和社交能力
血红蛋白增高的预 防措施
定期体检
定期进行血液检查，监测血红 蛋白水平
避免接触可能导致血红蛋白增 高的有害物质，如苯、铅等
饮食调理：增加富含铁、叶酸、维生素B12 等营养素的食物摄入
运动锻炼：适当进行有氧运动，增强体质， 提高身体对贫血的耐受能力
血红蛋白增高的护 理措施
生活习惯调整
01
饮食调整：增加富含铁的食物摄入，如瘦肉、动物肝脏、豆类等
02
增加运动：适当增加运动量，促进血液循环和新陈代谢
03
戒烟限酒：戒烟限酒，减少对血管和肝脏的损害
04
保持良好的作息：保证充足的睡眠，避免熬夜和过度劳累
饮食护理
01
增加富含铁的食 物摄入，如瘦肉、 动物肝脏、豆类、
绿叶蔬菜等
02
增加富含维生素 C的食物摄入， 如新鲜水果、蔬
菜等
03
避免摄入过多的 油脂和糖分，以
免加重病情
04
简述血红蛋白的结构及其结构与功能的关系
血红蛋白的结构及其结构与功能的关系1. 引言血红蛋白是存在于人体红细胞中的一种重要蛋白质，它负责运输氧气到全身各个组织和器官。
血红蛋白的结构与功能密切相关，通过对血红蛋白结构的研究，可以更好地理解其功能机制以及与疾病的关系。
本文将从血红蛋白的结构入手，详细探讨血红蛋白的结构及其与功能的关系。
2. 血红蛋白的结构血红蛋白是由四个亚基组成的复合物，每个亚基都含有一个血红素分子。
血红蛋白的结构可以分为四个层次：初级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
2.1 初级结构血红蛋白的初级结构是指其氨基酸序列。
人体血红蛋白由两个α链和两个β链组成，每个链上有约140个氨基酸残基。
这些氨基酸残基中，有一部分是与血红素结合的位点，起到固定血红素的作用。
2.2 二级结构血红蛋白的二级结构是指氨基酸链的局部折叠形式。
血红蛋白中存在α螺旋和β折叠这两种常见的二级结构。
α螺旋主要存在于α链中，而β折叠主要存在于β链中。
2.3 三级结构血红蛋白的三级结构是指整个蛋白质分子的折叠形式。
血红蛋白的四个亚基通过非共价键相互连接，形成一个四聚体结构。
这种四聚体结构的形成是由于亚基之间存在的电荷相互作用、氢键和疏水效应等。
2.4 四级结构血红蛋白的四级结构是指多个蛋白质分子之间的相互组合形成的超级结构。
在血红蛋白中，四个亚基的结合形成了一个稳定的四聚体结构，这种四聚体结构使血红蛋白具有高度的稳定性和特异性。
3. 血红蛋白的功能血红蛋白的功能主要是运输氧气到全身各个组织和器官。
血红蛋白的结构与其功能密切相关，下面将详细介绍血红蛋白结构与功能的关系。
3.1 血红蛋白与氧气结合血红蛋白的四个亚基中，每个亚基都含有一个血红素分子。
血红素分子中的铁离子能够与氧气发生结合，形成氧合血红蛋白。
血红蛋白的结构决定了其与氧气结合的能力和速度。
具体来说，血红蛋白中的氨基酸残基可以通过氢键和静电作用与氧气分子相互作用，从而实现氧气的结合和释放。
3.2 血红蛋白的氧气运输血红蛋白通过与氧气的结合，将氧气从肺部运输到全身各个组织和器官。
血红蛋白的结构和氧运输
血红蛋白的结构和氧运输血红蛋白是一种含铁的蛋白质，它在人体的氧运输中起着至关重要的作用。
了解血红蛋白的结构以及其与氧运输的关联，有助于我们更好地理解氧的传递过程以及一些相关疾病的发生。
一、血红蛋白的结构血红蛋白由四个亚基组成，其中包括两个α亚基和两个β亚基。
每个亚基都含有一个能够结合氧分子的血红素组分。
血红素是一种铁离子与一种类似胆红素的化合物的结合物，它赋予血红蛋白鲜红色的外观。
血红蛋白分子中的每个亚基都通过强大的静电力与其它亚基相互作用，从而形成了稳定的四个亚基组合。
这种结构保证了血红蛋白能够有效地运输氧气。
二、氧运输的机制血红蛋白对氧气具有高度的亲和力，这是因为血红素分子中的铁离子能够与氧分子形成一个稳定的配位键。
当呼吸系统与环境中的氧接触时，氧分子会进入肺泡，并通过肺泡和毛细血管的扩散过程进入血液中。
在肺脏中，血液中的血红蛋白与氧结合形成氧合血红蛋白。
这种氧合血红蛋白会与血液一起流经动脉系统，向全身运输氧气。
在组织器官中，氧合血红蛋白会释放氧分子。
这是因为组织器官中的氧分压较低，使得氧分子与血红蛋白的结合变弱，导致氧分子从血红蛋白上解离出来。
这个过程被称为氧的解离曲线。
三、影响氧运输的因素血红蛋白的结构和环境条件都会影响氧的运输过程。
1. pH值：酸碱度对血红蛋白氧结合的影响很大。
当氧气在肺泡中结合血红蛋白时，血液呈碱性，pH值较高。
而在组织细胞中，血液呈酸性，pH值较低。
这种酸碱性的变化会导致血红蛋白与氧结合的亲和力发生变化，从而影响氧的释放和吸附。
2. 温度：温度对血红蛋白的氧亲和力也有一定的影响。
当体温升高时，血红蛋白的氧亲和力会降低，使氧分子更容易从血红蛋白中释放出来。
这也是为什么剧烈活动会导致人们感到呼吸急促，以增加氧的供应。
3. 二氧化碳：二氧化碳是氧运输过程中的另一个重要因素。
在组织细胞中，新陈代谢产生的二氧化碳会与水形成碳酸，在指导条件下离解为质子和重要的供氧组织。
质子的产生会使血液成酸性，降低pH值，进而影响到血红蛋白与氧结合的亲和力。
简述血红蛋白的结构及其结构与功能的关系
简述血红蛋白的结构及其结构与功能的关系血红蛋白是一个关键的蛋白质分子，存在于红血球中，并负责运输氧气到全身各个细胞。
它的结构对于其功能至关重要。
本文将简述血红蛋白的结构，并着重探讨其结构与功能之间的关系。
1. 血红蛋白的结构由四个亚单位组成，包括两个α-亚单位和两个β-亚单位。
每个亚单位都含有一个血红蛋白分子中心的血红素基团。
血红蛋白分子是四个亚单位的紧密结合，形成一个球状的蛋白质结构。
2. 血红蛋白分子中的血红素基团是由一个具有铁离子的氮杂环结构组成的。
这个结构允许血红蛋白与氧气结合并运输到全身各个细胞。
3. 血红蛋白的结构与功能密切相关。
当氧气接触到血红蛋白中心的铁离子时，氧气分子与铁之间形成强磁性键合，从而使血红蛋白与氧气结合，形成氧合血红蛋白。
这种结合是可以逆转的，当氧气释放到细胞组织时，会导致血红蛋白失去与氧结合的亲和力，从而释放氧气。
4. 血红蛋白的亚单位结构对其功能也起到重要的作用。
两个α-亚单位和两个β-亚单位之间的相互作用使得血红蛋白的结构更加稳定，并确保其能够有效地与氧气结合和释放。
这种相互作用也是血红蛋白能够适应不同氧气浓度的重要因素。
5. 血红蛋白的结构还能受到局部条件的影响，如 pH 值和二氧化碳浓度。
较低的 pH 值和较高的二氧化碳浓度会改变血红蛋白的结构，使其释放氧气的亲和力增加，从而促进氧气在细胞组织中的交付。
血红蛋白的结构和功能之间存在着紧密的关系。
血红蛋白分子的四个亚单位结合形成了一个稳定的结构，使其能够与氧气结合和释放。
血红蛋白分子中的血红素基团通过铁离子与氧气键合，从而实现氧气的运输。
局部条件的变化也会影响血红蛋白的结构和功能，调节氧气的释放。
个人观点和理解：血红蛋白的结构和功能对于我们理解氧运输和血红蛋白相关疾病的发生与治疗机制至关重要。
深入研究血红蛋白的结构和功能可以为药物设计和治疗方法的发展提供重要线索。
通过进一步探索血红蛋白的结构与功能之间的关系，我们可以更好地理解其在人体中发挥的作用，为人体健康提供更好的保障。
血红蛋白病
血红蛋白病遗传性血红蛋白异常包括珠蛋白结构异常即异常血红蛋白病（hemoglobinopathy）和珠蛋白肽链合成障碍两大类。
异常血红蛋白病血红蛋白由珠蛋白和血红素结合而成。
异常血红蛋白病是因为珠蛋白链氨基酸序列发生改变，导致其功能和理化性质异常的一组结构性血红蛋白病。
目前已发现近700 种变异型血红蛋白，其中绝大部分为单个氨基酸替代，很少一部分为双氨基酸替代、缺失、插入、融合及链延伸所致。
我国异常血红蛋白病的发病率约为0.29%，已发现70 余种变异型血红蛋白，分布于几十个民族。
大多数变异型血红蛋白不伴有功能异常，临床上也无症状。
异常血红蛋白病可根据功能特点或结构变化加以分类。
异常血红蛋白理化性质改变，可表现为溶解性降低形成聚集体（如血红蛋白S）、氧亲和力变化、形成不稳定血红蛋白或高铁血红蛋白等。
一、镰状细胞贫血（sickle cell anemia）本病主要见于非洲和非裔黑人。
血红蛋白S（HbS）的变异是β 链第6 位谷氨酸被缬氨酸替代，其遗传学基础是β 基因第6 编码子的胸腺嘧啶替换为腺嘌呤（即GTG→GAG）。
纯合子状态的患者红细胞内HbS 浓度高，HbS 的氧亲和力降低，脱氧HbS易于形成螺旋状多聚体，使红细胞变形为镰状，称为镰变（sickling）。
镰状细胞膜僵硬，变形性降低，造成以下病理现象或临床表现：①溶血：因镰变及切变力诱发红细胞在循环中破坏，造成血管内溶血。
镰状细胞被单核-巨噬细胞系统识别和捕获，造成血管外溶血。
患者在刚出生时，因血红蛋白F 比例高，镰变现象不明显，3～4 个月后才出现贫血及黄疸，6 个月后可见脾大。
②血管阻塞：镰状细胞变形性降低，粘度增加，在微循环内淤滞，造成血管阻塞及受累组织器官的功能障碍。
临床上血管阻塞有急性发作和慢性进展两种形式。
前者表现为急性发生的骨痛、胸痛和（或）腹痛，称为血管阻塞“危象”，常在病程中反复出现。
其他急性血管阻塞表现还有手足综合征和脑卒中等。
简述血红蛋白的结构及其结构与功能的关系
简述血红蛋白的结构及其结构与功能的关系血红蛋白是一种存在于红细胞内的重要蛋白质，它在人体中具有至关重要的功能。
血红蛋白的结构与其功能密切相关，下面将对血红蛋白的结构及其与功能的关系进行简述。
血红蛋白的结构主要由四个亚基组成，其中两个是α亚基，另外两个是β亚基。
每个亚基都包含一个血红蛋白分子中心的血红素分子，血红素可结合一个铁离子，使血红蛋白具有携氧的能力。
血红蛋白中的四个亚基通过氢键和离子键相互结合，形成一个四聚体结构。
这种结构使血红蛋白能够更好地携带和释放氧气。
血红蛋白的结构与其功能密切相关。
血红蛋白的主要功能是将氧气从肺部输送到全身各个组织和器官。
当呼吸时，肺部的氧气通过呼吸道进入到肺泡中。
血红蛋白中的血红素分子能够与肺泡中的氧气结合成氧合血红蛋白，形成了氧合血红蛋白与氧气的结合是一个可逆的反应，当氧合血红蛋白进入到组织细胞中时，由于组织细胞中氧分压较低，使氧合血红蛋白释放出氧气，恢复成脱氧血红蛋白。
血红蛋白的结构对其携氧能力有着重要的影响。
血红蛋白中的四个亚基之间的相互作用使其具有一定的亲和力，使氧气能够在肺泡中与血红蛋白结合，同时又能够在组织细胞中与血红蛋白分离。
此外，血红蛋白分子中心的血红素分子可以与一个铁离子结合，使血红蛋白具有良好的氧结合能力。
血红蛋白中的铁离子在氧结合和释放过程中起着重要的作用，它能够与氧气形成键合，从而稳定氧合血红蛋白的结构。
血红蛋白的结构还与其在氧气运输中的适应性有关。
人体的代谢活动需要大量的氧气供应，而血红蛋白能够通过调节其结构来适应不同条件下的氧气需求。
例如，在高温环境下，血红蛋白的结构会发生变化，使其能够更好地释放氧气，以满足身体的需求。
此外，血红蛋白的结构还可以受到一些物质的影响，如二氧化碳、氢离子和2,3-二磷酸甘油酸等，这些物质能够调节血红蛋白的结构和功能，从而影响氧气的运输和释放。
血红蛋白的结构与其功能密切相关。
血红蛋白通过其特殊的结构，能够在肺部与氧气结合形成氧合血红蛋白，在组织细胞中释放氧气，恢复成脱氧血红蛋白。
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血红蛋白的生成、调节及相关的疾病
血红蛋白合成
血红蛋白结构：珠蛋白+血红素（Fe2+ +卟啉）
血红素属于铁卟啉化合物，由Fe2+与卟啉环螯合而成。
根据同位素示踪法，其合成的基本原料是琥珀酰辅酶A、甘氨酸和Fe2+ 。
其合成过程包括：
1.δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA）的生成。
在线粒体内，琥珀酰CoA与甘氨酸在ALA合酶作用下合成ALA。
2.胆色素原的生成
ALA进入胞质，在ALA脱水酶作用下，2分子ALA脱水合成胆色素原
3.尿卟啉原与粪卟啉原合成
胞质中胆色素原脱氨酶催化四分子胆色素原合成为一分子现状吡咯再由尿卟啉原Ⅲ同合酶转化为尿卟啉原Ⅲ，之后进一步脱羧变为粪卟啉原Ⅲ。
4.血红素合成
粪卟啉原Ⅲ进入线粒体脱羧生成原卟啉原Ⅸ，经氧化得到卟啉原Ⅸ，此为血红素的直接前体。
之后Fe2+ 螯合形成血红素
此为整体反映。
血红蛋白的另一部分珠蛋白按照中心法则，由基因转录出RNA再翻译成为蛋白质。
珠蛋白与血红素结合成为血红蛋白,而单个珠蛋白是利用它们的互补面和在红细胞中的高浓度自动结合到血红蛋白四聚体中的。
血红素对于血红蛋白的合成具有重要作用，它不仅为血红蛋白合成的底物，还可促进珠蛋白mRNA的合成聚集，对血红蛋白的合成起到调节作用。
血红蛋白合成调节：
1.血红素的反馈调节
当血红素的合成速度远大于珠蛋白的合成速度时，过多游离的血红素可以对ALA合酶具有别构抑制作用。
不仅如此，过多的血红素被氧化为高铁血红素对ALA酶也有很强的抑制作用。
2.促红细胞生成素促进血红蛋白合成
EPO主要与晚期红系祖细胞上的EPO受体结合。
当机体缺氧或者红细胞减少时，肾红细胞生成素激活表达，释放入血到达骨髓，诱导ALA合酶合成，促进血红蛋白合成。
另外血红素可促进骨髓原始红细胞的增值与分化，加速有核红细胞成熟。
此外促红细胞生成素还可以减少红细胞的凋亡。
3.体内的类固醇激素（睾酮等）水平升高，诱导ALA酶合成，促进血红蛋白合
成。
与血红蛋白相关的疾病
血红蛋白病：由于血红蛋白分子结构异常或珠蛋白肽链合成速率异常所引起的一组遗传病。
临床上分为：血红蛋白变异体和珠蛋白再生障碍性贫血两大类。
1.镰状细胞贫血症：常染色体隐性遗传。
β珠蛋白基因碱基替换，编码第6
位谷氨酸的密码子被缬氨酸取代，产生Hb S血红蛋白，纯合子患者90%以上为异常血红蛋白。
氧分压低时，，红细胞发生镰状变，引起严重溶血、脾肿大和血管阻塞。
2.Hb C病：常染色体隐性遗传。
β链第6位谷氨酸被赖氨酸取代。
纯合子患
者可有轻度溶血，肝脾肿大。
3.Hb M遗传性高铁血红蛋白：常染色体显性遗传，α链58位组氨酸被酪氨
酸代替，占据了铁的配基位置，铁离子成为稳定的高铁状态失去氧合能力，导致组织缺氧。
此类患者无贫血表现，但有发绀及继发红细胞增多。
4.珠蛋白再生障碍性贫血（地中海贫血）：可分α珠蛋白再生障碍和β珠蛋白再生障碍两种类型。
α珠蛋白再生障碍：
Hb Bart’s胎儿水肿综合征：胎儿四个珠蛋白基因全部丧失功能，合成的血红蛋白80%为Hb Bart’s。
其对氧的亲和力很高，导致组织严重缺氧。
胎儿因缺氧导致严重水肿，出现自发性流产或出生后死于严重水肿。
Hb H病：胎儿有20%或更高的Hb Bart’s，可形成包涵体，导致低色素小细胞性溶血性贫血，合并黄疸和肝脾肿大。
2个HBA基因丧失功能时，可有轻度小细胞性贫血。
β珠蛋白再生障碍：
β珠蛋白再生障碍性贫血严重时，患儿3-12个月时出现慢性进行性贫血，面色苍白，肝脾肿大，发育不良，常有轻度黄疸，症状随年龄增长日益明显。
患儿1岁后可出现头颅变大、额部隆起、鼻梁塌陷、眼距增宽的“地中海面容”。
参考文献：《生物化学与分子生物学》；人民卫生出版社；P243-246；
《生理学》；人民卫生出版社；P62-63；
《医学遗传学》；人民卫生出版社；P190-196；
《血红蛋白合成与血红蛋白分子病》；南国华；《江西医药》；1980.04.30 《不同基因型地中海贫血患儿体内铁代谢及红细胞系造血情况分析》；唐敏云；《中国地方病防止杂志》；2017.04.25；
《正常铁代谢及血红蛋白的合成》；李蓉生；《中国全科医学》；2009.10.05。