血液的生物化学

血液的生物化学血液的组成正常血液占体重的8%第2页,共64页，2024年2月25日，星期天

血细胞比容:血细胞占全血的容积百分比。男=40%~50%;女=37%~48%血细胞比容(hematocrit)第3页,共64页，2024年2月25日，星期天无纤维蛋白原血液加抗凝剂静置(离心)后的浅黄色上清不加抗凝剂凝固后析出的淡黄色透明液体血浆(plasma)血清(serum)有纤维蛋白原血浆(plasma)和血清（serum）第4页,共64页，2024年2月25日，星期天第一节血浆蛋白是维持体内代谢的重要物质PlasmaProteinsareImportantforMaintainingtheMetabolisminvivo第5页,共64页，2024年2月25日，星期天一、血浆蛋白的分类与性质血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中主要固体成分。血浆蛋白总浓度：70～75g/L。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(ultracentrifuge)。（一）血浆蛋白的分类第6页,共64页，2024年2月25日，星期天通过电泳将血浆蛋白质分为：清蛋白(albumin)1球蛋白(globulin)2球蛋白球蛋白球蛋白第7页,共64页，2024年2月25日，星期天A

清蛋白

1

2

清蛋白

1

2

B血清蛋白电泳图谱：第8页,共64页，2024年2月25日，星期天左边接负极，右边接正极。在pH8.6的巴比妥缓冲液中，蛋白质带负电荷，向正极移动。结果中各蛋白带已注明。清蛋白染色最深，泳动的距离最长，

-球蛋白的带最宽，泳动的距离最短。血清蛋白醋酸纤维素薄膜电泳结果第9页,共64页，2024年2月25日，星期天盐析法清蛋白：饱和硫酸铵球蛋白：半饱和硫酸铵纤维蛋白原：半饱和硫酸铵+半饱和NaCl清:球=1.5~2.5第10页,共64页，2024年2月25日，星期天

正常血浆中清蛋白与球蛋白的比值为1.5～2.5。当血浆中白蛋白浓度下降，球蛋白浓度上升时，使清蛋白与球蛋白浓度的比值下降，甚至小于1.5。

低白蛋白血症的原因：

1.来源减少营养不良，合成原料不足合成能力降低，严重肝病\肝功能不全的病人肝脏合成清蛋白能力下降。

2.去路增加丢失过多：肾病、大面积烧伤分解过多：甲亢、发热第11页,共64页，2024年2月25日，星期天典型异常血清蛋白电泳图谱第12页,共64页，2024年2月25日，星期天种类血浆蛋白1.载体蛋白2.免疫防御系统蛋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酸性糖蛋白等依据生理功能将血浆蛋白质分类第13页,共64页，2024年2月25日，星期天

1.绝大多数血浆蛋白在肝合成。

2.血浆蛋白的合成场所位于膜结合多核蛋白体上。

3.除清蛋白外，几乎所有血浆蛋白为糖蛋白。

4.许多血浆蛋白呈现多态性(polymorphism)。

5.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(acutephaseprotein，APP)。（二）血浆蛋白的性质第14页,共64页，2024年2月25日，星期天二、血浆蛋白的功能（一）维持血浆胶体渗透压正常人血浆胶体渗透压的大小，取决于血浆蛋白质的摩尔浓度。由于清蛋白的分子量小（69kDa），在血浆内的总含量大、摩尔浓度高，加之生理pH条件下，其电负性高，能使水分子聚集其分子表面，故清蛋白能最有效地维持胶体渗透压。清蛋白产生的胶体渗透压占血浆胶体总渗透压的75%～80%。第15页,共64页，2024年2月25日，星期天（二）维持血浆正常的pH正常血浆的pH为7.40±0.05。蛋白质是两性电解质，血浆蛋白质的等电点大部分在pH4.0～7.3之间，血浆蛋白盐与相应蛋白形成缓冲对，参与维持血浆正常的pH。第16页,共64页，2024年2月25日，星期天靠血浆的缓冲对作用及肺、肾的调节功能维持pH值相对稳定。血浆缓冲对主要有:NaHCO3/H2CO3、

蛋白质钠盐/蛋白质、

Na2HPO4/NaH2PO4

三对,其中第一对最重要。第17页,共64页，2024年2月25日，星期天（三）运输作用血浆蛋白质分子的表面上分布有众多的亲脂性结合位点，脂溶性物质可与其结合而被运输。血浆蛋白还能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。此外血浆中还有皮质激素传递蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等。这些载体蛋白除结合运输血浆中某种物质外，还具有调节被运输物质代谢的作用。第18页,共64页，2024年2月25日，星期天（四）免疫作用血浆中的免疫球蛋白，IgG、IgA、IgM、IgD和IgE，又称为抗体，在体液免疫中起至关重要的作用。此外，血浆中还有一组协助抗体完成免疫功能的蛋白酶——补体。第19页,共64页，2024年2月25日，星期天（五）催化作用1.血浆功能酶外分泌酶细胞酶血浆中的酶称作血清酶。根据血清酶的来源和功能，可分为三类：第20页,共64页，2024年2月25日，星期天每个成人3L左右的血浆中约有200g蛋白质。体内的某些细胞，如单核吞噬细胞系统，吞饮血浆蛋白质，然后由细胞内的酶类将吞入细胞的蛋白质分解为氨基酸参入氨基酸池，用于组织蛋白质的合成，或转变成其他含氮化合物。此外，蛋白质还能分解供能。（六）营养作用第21页,共64页，2024年2月25日，星期天（七）凝血、抗凝血和纤溶作用血浆中存在众多的凝血因子、抗溶血及纤溶物质，它们在血液中相互作用、相互制约，保持循环血流通畅。但当血管损伤、血液流出血管时，即发生血液凝固，以防止血液的大量流失。第22页,共64页，2024年2月25日，星期天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：（八）血浆蛋白质异常与临床疾病第23页,共64页，2024年2月25日，星期天第三节血细胞物质代谢特点是维持血液生物功能的基础第24页,共64页，2024年2月25日，星期天一、红细胞的代谢特点红细胞是血液中最主要的细胞，它是在骨髓中由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢的改变。△骨髓造血干细胞原始红细胞早幼红细胞晚幼红细胞网织红细胞成熟红细胞促红细胞生成素第25页,共64页，2024年2月25日，星期天红细胞成熟过程中的代谢变化注：“+”，“-”分别表示该途径有或无；*晚幼红细胞为“-”。代谢能力有核红细胞网织红细胞成熟红细胞成熟红细胞＋

－

－DNA合成＋＊

－

－RNA合成＋

－

－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＋＋＋第26页,共64页，2024年2月25日，星期天糖酵解磷酸戊糖途径5%～10%2,3-BPG旁路90%～95%红细胞保留的代谢通路第27页,共64页，2024年2月25日，星期天（一）糖代谢血循环中的红细胞每天大约从血浆摄取30g葡萄糖，其中90%～95%经糖酵解通路和2,3-二磷酸甘油酸旁路进行代谢，5%～10%通过磷酸戊糖途径进行代谢。第28页,共64页，2024年2月25日，星期天红细胞中存在催化糖酵解所需要的所有的酶和中间代谢物，糖酵解的基本反应和其他组织相同。1、糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径，每摩尔葡萄糖经酵解生成2mol乳酸的过程中，产生2molATP和2molNADH+H+，通过这一途径可使红细胞内ATP的浓度维持在1.85×103mol/L水平。第29页,共64页，2024年2月25日，星期天维持红细胞膜钠泵(Na+-K+-ATPase)的运转维持红细胞膜钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转维持红细胞膜脂质与血浆脂蛋白脂质的交换少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+

的生物合成ATP用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程第30页,共64页，2024年2月25日，星期天葡萄糖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、2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路：第31页,共64页，2024年2月25日，星期天正常情况下，2,3-BPG对二磷酸甘油酸变位酶的负反馈作用大于对3-磷酸甘油酸激酶的抑制作用，所以2,3-二磷酸甘油酸支路仅占糖酵解的15%～50%，但是由于2,3-BPG磷酸酶的活性较低，2,3-BPG的生成大于分解，造成红细胞内2,3-BPG升高。红细胞内2,3-BPG虽然也能供能，但主要功能是调节血红蛋白的运氧功能。第32页,共64页，2024年2月25日，星期天

1.调节血红蛋白的运氧功能，降低血红蛋白对氧的亲和力2.红细胞内能量的贮存形式

红细胞不能贮存葡萄糖，但2，3-DPG含量高，氧化时可生成ATP2，3-BPG的生理作用2,3-BPG结合位点第33页,共64页，2024年2月25日，星期天2,3-BPG旁路的特点（1）酵解途径大于支路；（2）放能反应，不可逆；（3）2，3-BPG的生成大于分解第34页,共64页，2024年2月25日，星期天2,3-BPG旁路的意义消耗糖酵解过程中部分能量使ATP、1,3-BPG不致堆积，ADP、Pi不致过少，从而调节糖酵解能不断进行。更主要的意义是降低Hb对O2的亲和力，调节Hb的运氧功能。缺O2，红细胞内2,3-BPG增加，有利于机体获得较多的O2。第35页,共64页，2024年2月25日，星期天3.磷酸戊糖途径红细胞内磷酸戊糖途径的代谢过程与其他细胞相同，主要功能是产生NADPH+H+。第36页,共64页，2024年2月25日，星期天对抗氧化剂，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的功能第37页,共64页，2024年2月25日，星期天谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢葡萄糖6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADP++H+2GSHGSSGH2O22H2O6－磷酸葡萄糖脱氢酶谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽过氧化物酶第38页,共64页，2024年2月25日，星期天6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏的患者，因磷酸戊糖途径不能正常进行，导致NADPH生成障碍，GSH含量偏低，红细胞易被破坏而发生溶血。

服用蚕豆、阿司匹林、磺胺类药物产生大量过氧化氢和超氧化物蚕豆病第39页,共64页，2024年2月25日，星期天（二）脂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。第40页,共64页，2024年2月25日，星期天二、成熟红细胞的代谢特点

1、葡萄糖是主要能源物质。成熟的红细胞没有细胞核，也没有线粒体和核蛋白体等亚细胞结构，因此，不能进行DNA、RNA、蛋白质合成，不能进行有氧氧化。

2、糖酵解是成熟红细胞获得能量的唯一途径

（1）酵解供能：钙泵、钠泵、谷胱甘肽及NAD＋的生物合成、膜脂与血浆脂蛋白的脂质交换

（2）酵解支路生成2,3-二磷酸甘油酸：在低氧压的组织中促进氧的释放；贮存能量

小结第41页,共64页，2024年2月25日，星期天3、磷酸戊糖途径提供NADPH，用于维持谷胱甘肽还原系统和高铁血红蛋白的还原

（1）NADPH将GSSG还原为GSH：GSH的主要功能是保护红细胞膜免受氧化损伤、维持血红蛋白及巯基酶的还原状态、促使高铁血红蛋白还原为血红蛋白

（2）NADPH可以保护膜蛋白、血红蛋白、巯基酶等不被氧化，还原高铁血红蛋白，维持红细胞功能

第42页,共64页，2024年2月25日，星期天

机理：缺少G-6P脱氢酶，NADPH生成受阻，患者如食用某些食物（如蚕豆）或服用某些药物（如磺胺类及阿斯匹林等），可导致过氧化氢和超氧化物大量生成而引起溶血现象【典型病例】蚕豆病第43页,共64页，2024年2月25日，星期天血红蛋白的结构（三）血红蛋白的合成与调节第44页,共64页，2024年2月25日，星期天血红素辅基：4个珠蛋白2条链：141个氨基酸残基2条链：146个氨基酸残基血红蛋白第45页,共64页，2024年2月25日，星期天Hb一、二级结构

α链：141个氨基酸第46页,共64页，2024年2月25日，星期天Hb一、二级结构

β链：146个氨基酸第47页,共64页，2024年2月25日，星期天Hb：三、四级结构

肽链+血红素→Hb单体→四聚体第48页,共64页，2024年2月25日，星期天珠蛋白，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:第49页,共64页，2024年2月25日，星期天NNNNFeCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH3CH3CH=CH2H3CH3CCH2CHFe卟啉环平面血红素结构第50页,共64页，2024年2月25日，星期天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。（1）合成部位：

线粒体、胞液（2）原料：

琥珀酰CoA、甘氨酸、Fe2+第51页,共64页，2024年2月25日，星期天1.血红素的合成△（1）δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA)的合成（线粒体）限速酶第52页,共64页，2024年2月25日，星期天血红素的合成卟胆原（胆色素原）的合成胞液第53页,共64页，2024年2月25日，星期天3）尿卟啉原与粪卟啉原的生成（胞液）卟胆原尿卟啉原III粪卟啉原III第54页,共64页，2024年2月25日，星期天4）血红素的生成（线粒体）

亚铁螯合酶原卟啉IX+Fe2+

血红素粪卟啉原III第55页,共64页，2024年2月25日，星期天琥珀酰CoA＋甘氨酸

ALA合酶ALAALA卟胆原ALA脱水酶尿卟啉原III粪卟啉原III粪卟啉原III原卟啉IX亚铁螯合酶Fe2＋血红素Hb氨基酸珠蛋白线粒体胞液第56页,共64页，2024年2月25日，星期天①合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细胞不