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1、血液的生物化学 Hemal Biochemistry,常冰梅 生物化学与分子生物学教研室,概述 第一节. 血浆蛋白 一、血浆蛋白的分类与性质 二、血浆蛋白的功能 第二节. 血细胞代谢 一、红细胞的代谢 二、白细胞代谢,血红素的生物合成,糖代谢 脂代谢,概述 血液的组成及其化学成分,一、血液的组成 1.血液 血浆 红细胞、白细胞、血小板等,2.常用血液样品：,全血 血浆 血清 （blood)（plasma) （serum),全血=血浆+有形成分(加抗凝剂) 血浆=全血-有形成分(加抗凝剂,离心,取上清) 血清=全血-有形成分-纤维蛋白原,二、血液的化学成分,水 气体 可溶性固体,全血含水81%-
2、86% 血浆含水93%-95% O2、CO2、N2 蛋白质 非蛋白氮 糖 维生素 脂类 无机离子,定义：血浆中非蛋白质含氮化合物中所含的氮 叫非蛋白氮( NPN non protein nitrogen)。 正常值：14.325mmol/L (20-40mg/100ml) 种类：尿素、尿酸、肌酸、肌酐、氨、胆红素等 其中尿素氮 BUN blood urea nitrgen 占1/2 意义：上述物质大多来自Pr和核酸的分解代谢终产物，由血液运送至肾脏排泄。临床上，当肾功不全时，血中NPN明显增高，可协助肾脏功能等疾病的诊断。,血浆中非蛋白质含氮化合物,第一节,血浆蛋白质,Plasma Prote
3、ins,一、血浆蛋白的分类与性质,血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中的主要的固体成分。血浆蛋白总浓度：7075g/L。,通常按来源、分离方法和生理功能将血浆蛋白质分类。 分离蛋白质的常用方法包括电泳(electrophoresis)和超速离心(ultra centrifuge)。,（一）血浆蛋白的分类,通过电泳将血浆蛋白质分为：,2球蛋白,清蛋白 (albumin),1球蛋白(globulin),球蛋白,球蛋白,B,血清蛋白电泳图谱：,依据生理功能将血浆蛋白质分类：,1. 绝大多数血浆蛋白在肝合成。 2. 血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。 3. 除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋
4、白均为糖蛋白。 4. 许多血浆蛋白呈现多态性(polymorphism)。 5. 在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。 6. 在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某些血浆蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋白质(acute phase protein，APP)。,（二）血浆蛋白的性质,急性炎症 组织损伤 慢性炎症 癌瘤,血浆蛋白 50100倍,C-反应蛋白（CRP ） -1抗胰蛋白酶 触珠蛋白（结合珠蛋白） -1酸性糖蛋白 纤维蛋白原（凝血因子）,（一）、维持血浆胶体渗透压-清蛋白,血液渗透压,胶体渗透压功能：使组织间液回流入血管。,二、血浆蛋白质的功能,人血浆清蛋白（albu
5、min,Alb）,是人血浆含量最多的Pr，约45g/L，占血浆总蛋白的60%。 肝实质细胞合成，占肝脏分泌蛋白的50%，半寿期15-19天。 成熟的白蛋白由585个AA组成的一条多肽链，含17个二硫键，Mw约为69KD。 等电点为pH4.7，比血浆蛋白其他组分的pI低，在弱碱性电泳缓冲液中带负电荷多，又由于分子量小，故电泳迁移速度快,主要功能,提供7580血浆胶体渗透压； 营养作用； 缓冲作用；,运输功能：,如游离脂肪酸、胆红素、性激素、甲状腺素、肾上腺素、金属离子、磺胺药、青霉素G、双香豆素、阿斯匹林等药物都能与白蛋白结合，增加亲水性而便于运输。,（二）、维持血液正常pH值 正常人血浆pH：
6、7.35-7.45 血浆蛋白pI：4.0-7.3,血浆蛋白盐与相应的蛋白构成缓冲体系，维持血浆的正常PH。,缓冲对,Na-蛋白质 / H-蛋白质,K-Hb/ H-Hb,KHbO2,HHbO2,T3 T4 视黄醇（维生素A）,清蛋白运输,代谢物：FFA、胆红素、 儿茶酚胺、组织胺,激素：T3、T4、皮质醇、皮质酮、醛固酮、睾 酮、黄体酮、雌二醇,药物：磺胺、抗菌素、水杨酸盐、洋地黄、阿的平,神经递质：乙酰胆碱、GABA,维生素：Vit B 6,血浆蛋白具有亲水性，血液中一些不溶or 难溶于水的物质，常与某些血浆蛋白结合而运输。,（三）、运输作用,特异性载体蛋白(球蛋白),运皮质激素蛋白 甲状腺素
7、结合球蛋白 运铁蛋白 脂蛋白,2. 血浆蛋白与各种物质结合，除有运输作用外，对某些物质功 能的调节，减少中毒，防止其从肾小球滤过，减少丢失等均 有一定作用。,注意： 某些物质与Alb结合有竞争作用。如：胆红素、FFA、苯甲 酸、咖啡因 ,免疫球蛋白：含有抗体成分的蛋白质称为免疫球蛋白。,分五类,IgG IgA IgM IgE IgD,血浆中具有免疫作用的蛋白质,免疫球蛋白 （抗体）,补体:(C1-9),（四）、免疫作用,血浆酶,血浆功能E 外分泌E 细胞E,举例,血浆功能E,特点：绝大多数由肝合成后分泌入血在血浆中有 重要的催化作用,凝血E系 纤溶E系 脂蛋白脂肪E（LPL） 卵磷脂胆固醇脂酰
8、基转移E（LCAT） ,（五）、催化作用,来源：来源于外分泌腺,外分泌E,特点：正常时含量极少，其活性与血浆正常生理功能无关，但 与外分泌腺体功能状态有关。,举例：唾液淀粉E、胰淀粉E、胰蛋白E、胃蛋白 E等。,意义：分泌外分泌E的脏器受损时，外分泌E入血，活性增 强。如急性胰腺炎，血浆淀粉E活性明显。,特点： 1、正常血中含量甚微 2、在血液中无重要催化作用 （存在于cell和组织内参与物质代谢的E类）,细胞酶,细胞酶大部分无器官特异性，小部分有器官特异性。当特定脏器病变时，其相应的E活性会，可用于临床诊断。如 ALT 丙氨酸氨基转移酶 肝炎时活性 AST 天冬氨酸氨基转移酶心肌炎、心肌梗塞
9、时活性,正常成人血浆：200g Pr /3L 营养贮备的功能。 体内的某些细胞，特别是单核吞噬细胞系统，吞饮完整的血浆蛋白，然后由细胞内的酶类将吞入细胞的蛋白质分解为氨基酸进入氨基酸代谢池。,凝血因子：13种,血浆蛋白：12种,Ca,2,（六）营养作用,（七）凝血、抗凝血和纤溶作用,第二节 血细胞物质代谢,1. 特点 能源物质：Glucose，30g/天 . 糖酵解 ：9095 2，3-DPG途径（特有） 磷酸戊糖途径 510,途径,一、RBC的代谢特点,（一）糖代谢,1，3二磷酸甘油酸,2，3二磷酸甘油酸,3磷酸甘油酸,丙酮酸,（1050）,乳酸,2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路：
10、,1，3二磷酸甘油酸磷酸酶,2，3二磷酸甘油酸磷酸酶,ATP NADH NADPH 乳酸,小节：糖酵解途径为RBC提供其代谢所需的能量 RBC中存在糖酵解所需的全部酶系和中间产物 2，3一二磷酸甘油酸支路是RBC特有的途径 ,磷酸戊糖途径：主要功能 提供NADPH,2. 红细胞内糖代谢的生理意义,（1）ATP的功能,维持红细胞膜上钠泵（Na+-K+-ATPase）的正常运转； 维持红细胞膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转； 维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换； 少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成； ATP用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程。,2, 3-BPG是调节血
11、红蛋白(Hb)运氧的重要因素，可降低Hb与氧的亲和力。,（）2, 3-BPG的功能,对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋白和酶蛋白的巯基等不被氧化，从而维持红细胞的正常功能。 红细胞中的NADPH能维持细胞内还原型谷胱甘肽(GSH)的含量，使红细胞免遭外源性和内源性氧化剂的损害。,（）NADH和NADPH的功能,谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢:,成熟红细胞的脂类几乎都存在于细胞膜。 成熟红细胞已不能从头合成脂肪酸，但膜脂的不断更新却是红细胞生存的必要条件。 红细胞通过主动参入和被动交换不断地与血浆进行脂质交换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。,（二）脂代谢,Hb的组成与结构,Hb,4条珠蛋白
12、链：1412；1462 （共574个AA，Mw：67KD）,4分子血红素,Hb是四聚体，在RBC中占干重的97,（三）血红蛋白的合成与调节,血红素的结构,血红素：是铁卟啉化合物,8,（三）血红蛋白的合成与调节,珠蛋白，血红素(heme),血红素的合成 珠蛋白的合成 血红蛋白的合成,血红蛋白的组成:,血红蛋白的合成包括:,1. 血红素的生物合成,合成的组织和亚细胞定位：,参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。,合成原料：,甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+,合成的起始和终末阶段均在线粒体内进行，而中间阶段在胞浆内进行。,合成部位：,过程：四个步骤： -氨基-酮戊酸(-ami
13、nplevulinic acid,ALA)的生成 卟胆原的生成 尿卟啉原与粪卟啉原的生成 血红素的生成,血红素合成过程：, -氨基-酮戊酸(-aminolevulinic acid, ALA)的合成：,+,要 点,反应部位在线粒体内； 催化此反应的酶是ALA合酶(ALA synthase)，其辅酶是磷酸吡哆醛。此酶是血红素合成的限速酶，受血红素的反馈调节。 ALA生成后从线粒体进入胞液。,胆色素原(prophobilinogen，PBG)的生成：,在ALA脱水酶(ALA dehydrase)催化下，二分子 ALA 脱水缩合生成一分子PBG。, 尿卟啉原与粪卟啉原的生成：,4x 胆色素原,线状四
14、吡咯,尿卟啉原,粪卟啉原,反应部位：胞液,反应生成的粪卟啉原再进入线粒体。, 血红素的生成：,反应部位：线粒体,粪卟啉原,原卟啉原,原卟啉,血红素, 合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细胞不能合成； 合成的原料简单：琥珀酰CoA、甘氨酸Fe2+等小分子物质； 合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间过程在胞液。,小结血红素合成的特点：,是血红素合成的限速酶； 受血红素反馈抑制； 高铁血红素强烈抑制； 某些固醇类激素可诱导其生成。,血红素合成的调节：, ALA合酶：,与膜受体结合，加速有核红细胞的成熟以及血红素和的合成促使原始红细胞的繁殖和分化。,可被血红素 、重金属等抑制，亚铁螯合酶还需要还原
15、剂(如谷胱甘肽)。, ALA脱水酶与亚铁螯合酶：, 促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)：,血红素合成后与珠蛋白结合成 血红蛋白。 珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受血红素调控。,2. 血红蛋白的合成：,糖代谢：以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途径产生的NADPH经氧化酶的电子体系使O2 还原产生超氧阴离子、H2O2、OH等自由基，起杀菌作用。 脂代谢：不能从头合成脂肪酸；可将花生四烯酸转变成血栓素、前列腺素、白三烯等活性物。 氨基酸和蛋白质代谢：粒细胞中,氨基酸的浓度较高，由于成熟粒细胞缺乏内质网，故蛋白质合成量很少。而单核吞噬细胞的蛋白质代谢很活跃,能合成多种酶、补体和各种细胞因子。,二、白细胞代谢,学习目标,掌握血液的基本成分 掌握血浆蛋白质的电泳分类 掌握红细胞的糖代谢特点及血红素的合成 熟悉血浆蛋白质的共同特征及生理功能 了解白细胞的代谢,