第十六章血液生化

HemalBiochemistry

阚慕洁第十六章血液的生物化学血液的组成人体血液总量：占体重8%。血液的组成：有形成分：红细胞，白细胞，血小板液体成分：血浆(plasma)占全血容积的55-60%。其中有纤维蛋白原。血液凝固后析出的淡黄色透明液体为血清(serum)

。血清中无纤维蛋白原。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

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-纤维蛋白原血液样品NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

电解质为主重要阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+重要阴离子：Cl-、HCO3-、HPO42+等血液中溶解的固体成分蛋白质（血浆中主要的固体成分）；非蛋白质类含氮化合物；糖类、脂类等无机物尿素、肌酸、肌酐、尿酸、胆红素、氨等所含的氮称为为非蛋白氮（non-proteinnitrogen，NPN）。非蛋白氮中尿素氮（bloodureanitrogen，BUN）约占1/2有机物无机物作用：维持晶体渗透压、维持酸碱平衡、维持神经肌肉的正常兴奋性等NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

第一节血浆蛋白PlasmaProtein血浆蛋白是维持体内代谢的重要物质一、血浆蛋白的分类与性质血浆蛋白: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：70～75g/L血浆蛋白的种类多，含量也不相同，有多种分类方法。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)超速离心(ultracentrifuge)。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

（一）血浆蛋白的分类依据电泳(electrophoresis)分类：电泳是最常用的分离蛋白质的方法清蛋白(albumin)1球蛋白(globulin)2球蛋白球蛋白球蛋白分为NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

AB血清蛋白电泳图谱A：染色后图谱B：光密度扫描后的电泳峰原点βγa2a1清蛋白NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

说明临床常用醋酸纤维素薄膜电泳此方法简单、快速。缓冲溶液为pH8.6的巴比妥溶液。此方法分辨率低，仅5条区带。清蛋白浓度最高，为38-40g/L，球蛋白浓度为15-30g/L，正常清蛋白与球蛋白比例为1.5-2.5。用聚丙烯下酰胺电泳可将血清蛋白分成数十条区带。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

人类血浆蛋白质按生理功能分类

血浆蛋白

种类清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等IgG,IgM,IgA,IgD,IgE和补体C1-9等凝血因子Ⅶ、Ⅷ、凝血酶原、纤溶酶原等卵磷脂：胆固醇酰基转移酶（LCAT）等1抗胰蛋白酶、2巨球蛋白等促红细胞生成素、胰岛素等C-反应蛋白、2酸性糖蛋白等1.载体蛋白2.免疫防御系统蛋白3.凝血和纤溶蛋白4.酶5.蛋白酶抑制剂6.激素7.参与炎症应答的蛋白NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

（二）血浆蛋白的性质1.血浆蛋白的主要合成器官——肝脏绝大多数血浆蛋白在肝合成，少量在其他组织合成。2.合成的场所——多核蛋白体一般在膜结合的多核蛋白体上，经分泌过程逐渐成熟。3.血浆蛋白的结构几乎所有的血浆蛋白都是糖蛋白（清蛋白除外）。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

ABO血型系统血型物质的化学本质是指构成血型抗原的糖蛋白或糖脂，而血型的特异性主要取决于血型抗原糖链的组成。A、B、H三种血型抗原化学结构的差异，仅在于糖链末端的1个单糖。。N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)半乳糖(Gal)（二）血浆蛋白的性质1.血浆蛋白的主要合成器官——肝脏绝大多数血浆蛋白在肝合成，少量在其他组织合成。2.合成的场所——多核蛋白体一般在膜结合的多核蛋白体上，经分泌过程逐渐成熟。3.血浆蛋白的结构几乎所有的血浆蛋白都是糖蛋白（清蛋白除外）。4.血浆蛋白的多态性(polymorphism)

许多血浆蛋白呈现多态性。5.血浆蛋白的半衰期在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。6.急性时相蛋白质(acutephaseproteinAPP)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。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

二、血浆蛋白的功能维持血浆胶体渗透压（清蛋白为主）。维持血浆正常pH（血浆蛋白盐与相应蛋白形成缓冲对）。运输作用（血浆脂蛋白运输脂类物质）。免疫作用（抗体及补体系统共同完成）。催化作用（血清酶的血浆功能酶、外分泌酶及细胞酶，有的具有催化作用、有的具有临床诊断价值）。营养作用（血浆蛋白可被吞入细胞分解为氨基酸、供组织蛋白合成，蛋白分解供能）。凝血、抗凝血和纤溶作用（凝血和纤溶是血液系统重要的两种作用，都是靠血浆蛋白因子来实现的）。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

维持血浆胶体渗透压主要由清蛋白维持，若清蛋白浓度过低血浆胶体渗透压下降，出现水肿。

维持血浆正常的pH蛋白质是两性电解质，血浆蛋白盐与相应蛋白形成缓冲对，参与维持正常血浆pH。正常血浆的pH为7.40±0.05。

运输作用：

血浆蛋白分子有许多亲脂性结合位点，可作为运输载体运输脂溶性物质。与易被细胞摄取和易随尿液排除的一些小分子物质结合，防止它们从肾丢失。清蛋白能与脂肪酸、Ca2＋、胆红素等多种物质结合。血浆中还有皮质激素传递蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等载体蛋白。

免疫作用：血浆中免疫球蛋白抗体与补体系统共同发挥免疫作用。

催化作用：

血浆中的酶称作血清酶。血浆功能酶:主要在血浆发挥催化功能。如凝血及纤溶系统的酶。外分泌酶：外分泌腺分泌的酶类，包括胃蛋

白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶等。细胞酶：通常存在于细胞组织内，参

与物质代谢的酶类。

营养作用：

血浆蛋白可被吞入细胞分解为氨基酸、供组织蛋白合成，蛋白分解供能。

凝血和纤溶是血液系统重要的两种作用，都是靠血浆蛋白因子来实现的。

凝血、抗凝血和纤溶作用：血浆蛋白质异常与临床疾病血浆蛋白质在维持人体正常代谢中有重要功能，血浆蛋白质异常可见于多种临床疾病：风湿病肝疾病多发性骨髓瘤多发性骨髓瘤血浆蛋白电泳图谱第三节血细胞代谢MetabolismofBloodCells一、红细胞的代谢特点红细胞是血液中最主要的细胞，在骨髓中由造血干细胞定向分化成红系细胞。红系细胞发育过程中，经原始、早幼、中幼、晚幼及网织红细胞等阶段才成熟。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

骨髓造血干细胞祖细胞原始红细胞(CFU-S)促红细胞生成素早幼红细胞中幼红细胞晚幼红细胞

骨髓血液红细胞的生成网织红细胞

成熟红细胞

血细胞发育演变规律总图1000×一、红细胞的代谢特点红细胞是血液中最主要的细胞，在骨髓中由造血干细胞定向分化成红系细胞。红系细胞发育过程中，经原始、早幼、中幼、晚幼及网织红细胞等阶段才成熟。成熟过程中红细胞发生一系列形态和代谢的改变。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

红细胞成熟过程中的代谢变化代谢能力有核红细胞网织红细胞成熟红细胞分裂增殖能力+——DNA合成*+——RNA合成+——RNA存在++—蛋白质合成++—血红素合成++—脂类合成++—三羧缩酸循环++—氧化磷酸化++—糖酵解+++磷酸戊糖途径+++*晚幼红细为“-”“+”，“-”分别表示该途径有或无，（一）糖代谢红细胞每天从血浆摄取30g葡萄糖90%-95%5%-10%NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

NAD+乳酸

糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+

ADPATP

ADPATP磷酸烯醇式丙酮酸NADH+H+

糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径

葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸2,3-BPG2,3-BPG磷酸酶

二磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油酸激酶

乳酸2,3-BPG旁路15%-50%调节血红蛋白的运氧功能红细胞内糖代谢的生理意义ATP的功能维持红细胞膜上钠泵(Na+-K+-ATPase)的运转维持红细胞膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的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NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

2,3-BPG的功能是调节Hb运氧的重要因素结合在Hb4个亚基的对称中心孔穴内2,3-BPG的负电集团与2个亚基的正电基团形成盐键稳定Hb的T构象，降低Hb与氧的亲和力。NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

红细胞内糖代谢的生理意义82-Lys-H3N+HN143-HisNH++NH3-Lys-82+NH3-Val-1+1-Val-NH3+NHis-143NHoopoooopooooCCCHHH-----β1链β2链2,3-BPG与血红蛋白的结合NADH和NADPH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，来维持红细胞的正常功能。G-6-PNADP+6-磷酸葡萄糖酸NADP++H+2GSH2H2OGSSGH2O2谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽还原酶6－磷酸葡萄糖脱氢酶NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

红细胞内糖代谢的生理意义（二）脂代谢红细胞的质膜需不断更新成熟红细胞不能从头合成脂肪酸通过主动参入和被动交换与血浆进行脂质交换NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

（三）血红蛋白的合成与调节血红蛋白的组成=珠蛋白+血红素(heme)血红蛋白的合成包括：血红素的合成珠蛋白的合成（见蛋白质生物合成——翻译）血红蛋白的合成NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

1.血红素的生物合成（1）血红素合成的基本原料：琥珀酰辅酶A、甘氨酸、Fe2+（2）血红素合成部位：主要在骨髓（幼红细胞和网织红细胞）和肝脏——线粒体(始末阶段)、胞液(中间阶段)。（3）合成过程：线粒体阶段胞液阶段线粒体阶段NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

线粒体阶段ALA合酶(关键酶)（磷酸吡哆醛）SCoAHCO2COOHCH2CH2CSCoA~ONHCH22COOH-氨基--酮戊酸琥珀酰辅酶ACOOHCH2CH2OCNHCH22甘氨酸-氨基--酮戊酸(ALA)的生成：由ALA合酶催化，是血红素合成的关键酶胞液阶段CH2COOHCH2COCH2NH2H—C—HCOOHCH2COCH2H—N—HNHOHOHOOH2NALA脱水酶2H2O2ALA胆色素原胆色素原的生成ALA生成后从线粒体进入胞液胞液阶段胆色素原×4胆色素原脱氨酶3NH3线状四吡咯A:—CH2COOHM:—CH3P:—CH2CH2COOH尿卟啉原Ⅲ同合酶NH3尿卟啉原Ⅲ脱羧酶CO2MPMPPMMPNHHNNHHN粪卟啉原ⅢAPAPPAAPNHHNNHHN尿卟啉原Ⅲ③尿卟啉原与粪卟啉原的生成线粒体阶段④血红素的生成胞液中的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体粪卟啉原Ⅲ原卟啉原Ⅸ原卟啉Ⅸ血红素粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶亚铁螯合酶原卟啉原Ⅸ氧化酶①ALA合酶是血红素合成的限速酶，受血红素反馈抑制；磷酸吡哆醛是该酶的辅酶，维生素B6缺乏将会影响血红素的合成；高铁血红素强烈抑制ALA合酶的活性；某些固醇类激素可诱导ALA合酶的生成。合成的调节NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

血红素对血红素合成的限速酶ALA合酶的调节某些固醇类激素诱导血红素合成的调节ALA合酶血红素合成的限速酶代谢快（半衰期为1小时）别构抑制剂阻遏合成高铁血红素氧化强烈抑制如：睾酮的5-β还原物致癌剂、药剂、杀虫剂③促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)

在肾脏合成，缺氧时即释放入血，运至骨髓；与膜受体结合，加速有核红细胞的成熟以及血红素和血红蛋白的合成，促使原始红细胞的繁殖和分化。

EPO是红细胞生成的主要调节剂。②ALA脱水酶与亚铁螯合酶可被血红素、重金属等抑制，亚铁螯合酶还需要还原剂(如谷胱甘肽)。合成的调节NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

血红合成的调节：

ALA脱水酶与亚铁螯合酶ALA脱水酶亚铁螯合酶肾合成的促红细胞生成素(EPO)加速有核红细胞的成熟促进血红素和Hb的合成EPO是RBC生成的主要调节剂还原剂(如谷胱甘肽)重金属血红素二者均敏感任何还原条件的中断都会抑制血红素合成不明显（三）血红蛋白的合成与调节血红蛋白的组成=珠蛋白+血红素(heme)血红蛋白的合成包括：血红素的合成珠蛋白的合成（见蛋白质生物合成——翻译）血红蛋白的合成NormanBethunecollegeofMedicine阚慕洁，Ph.D.,Dept.ofBiochemistry

2C+cAMP-2ReIF-2激酶（无活性）ATPADP

eIF-2

有活性ATPADP+高铁血红素对