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体内红细胞不断更新,衰老的红细胞由于细胞膜的变化被网状内皮细胞识别并吞噬,在肝、脾及骨髓等网状内皮细胞中,血红蛋白被分解为珠蛋白和血红素。血红素在微粒体中血红素加氧酶(bemeoxygenase)催化下,血红素原卟啉IX环上的α次甲基桥(=CH-)的碳原子两侧断裂,使原卟啉IX环打开,并释出CO和Fe3+和胆绿素IX(biliverdin)。Fe3+可被重新利用,CO可排出体外。线性四吡咯的胆绿素进一步在胞液中胆绿素还原酶(辅酶为NADPH)的催化下,迅速被还原为胆红素。
由于胆红素有毒性,胆红素入血后形成胆红素-清蛋白复合物。在进入肝之前胆红素-清蛋白复合物分离成胆红素和清蛋白,即间接胆红素。进入肝后胆红素会与肝内Y蛋白和Z蛋白结合成胆红素-Y蛋白和胆红素-Z蛋白,这个反应是可逆的。胆红素-Y蛋白和胆红素-Z蛋白在UDP-葡萄糖醛酸转化酶的作用下生成葡萄糖醛酸胆红素,即结合胆红素。结合胆红素随着胆汁进入小肠,在小肠内脱掉葡萄糖醛酸再次生成胆红素,胆红素生成胆素原,胆素原进一步氧化成黄褐色的胆素,这就是粪便的主要颜色。在小肠里的胆素原可以经过肠肝循环再次到达肝,但这部分的胆素原大部分仍以原形排到肠道,这部分称为粪胆原。一小部分的胆素原进入体循环,并随尿排出。它是尿颜色的来源之一,是尿液中主要的色素,这部分称为尿胆原。