4第十七章血液的生物化学

目录第二十章血液生物化学HemalBiochemistry目录一、血液的组成和理化性质1、血液的组成无形成分——有形成分——红细胞白细胞血小板红细胞（40%—50%）2、比重：1.050～1.060pH：7.35～7.45渗透压：37°C，770KPa血浆50%~60%白细胞，血小板血细胞血浆目录血浆(plasma)---血液中加入抗凝剂后离心,使血细胞下沉,所得到的上清.血清(serum)----血液凝固后析出的淡黄色透明液体血清中不含有纤维蛋白原:血浆＝血清＋纤维蛋白原血浆与血清的区别全血血浆血清（blood)（plasma)（serum)目录总量：5000ml占体重的8%一次失血10%总量一次失血20%总量一次失血30%总量对身体影响不大严重影响身体健康危及生命目录血液的固体成分有机物无机物蛋白质糖类脂类Na+、K+、Ca2+、Mg2+Cl_、HCO3_、HPO42_…………尿素尿酸肌酸肌酸酐胆红素铵离子水：77%～81%……非蛋白含氮化合物氨基酸血液的化学成分•此外，还有一些气体(CO2、O2、N2),微量物质如酶、激素、维生素等。目录非蛋白氮(non-proteinnitrogen,NPN)（一）概念血浆中除蛋白质以外的其他含氮化合物如尿素（urea），尿酸（uricacid），肌酸（creatine），肌酐（creatinine），胆红素（bilirubin）和铵离子等中的氮总称为非蛋白氮。（二）正常值：14.28—24.99mmol/L；其中尿素氮（bloodureanitrogen，BUN）约占50%。（三）测定意义1、反映机体蛋白质、核酸代谢的情况2、反映肾排泄功能：临床上常选用尿素氮的检测来代替非蛋白氮的测定。目录尿素尿酸肌酸*肌酐*反映肾功能蛋白质体内代谢状况嘌啉代谢终产物痛风症肝功能障碍肌萎缩肌酸代谢终产物全部由肾脏排泄反映肾功能目录•肌酸的生成：•部分来自食物•部分由肝合成•甘氨酸•精氨酸•SAM目录血浆蛋白血细胞的代谢（红细胞、白细胞）主要内容目录(PlasmaProtein)第一节血浆蛋白血浆蛋白质的分类血浆蛋白质的性质血浆蛋白质的功能目录一、血浆蛋白的分类与性质血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中主要的固体成分。血浆蛋白总浓度：60～80g/L.血浆蛋白的种类很多，含量也极不相同，有多种分类方法，最常用的分类方法有：1）按分离方法进行分类2）按功能进行分类目录1.盐析法分离•白蛋白，球蛋白按分离方法分类2.按电泳迁移率分类•白蛋白,α1球蛋白,α2球蛋白,β球蛋白,γ球蛋白3.离心分离:血浆脂蛋白目录Aa1a2bg血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳Aa1a2bg点样端(a)染色后的图谱光密度计扫描后的电泳峰A62％～71％a13％～4％a26％～10％b7％～11％g9％～18％(b)•正常A/G：1.5～2.5；A/G倒置：＜1目录目录按生理功能分类种类血浆蛋白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a1抗胰蛋白酶、a2巨球蛋白等促红细胞生成素、胰岛素等C-反应蛋白、a2酸性糖蛋白等目录1.绝大多数血浆蛋白在肝合成。2.除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白。3.许多血浆蛋白呈现遗传多态性(polymorphism)。4.在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。血浆蛋白质的共同性质目录维持血浆胶体渗透压维持血浆正常的pH运输作用免疫作用催化作用营养作用凝血、抗凝血和纤溶作用三、血浆蛋白的功能目录（一）维持血浆胶体渗透压•调节血管内外的水份分布•清蛋白起主要作用•清蛋白↓→血浆胶体渗透压↓→水肿（二）维持血浆正常的pH•pH:7.35—7.45•血浆白蛋白和它的钠盐组成缓冲对，和其它无机盐缓冲对（主要是碳酸和碳酸氢钠）一起，缓冲血浆中可能发生的酸碱变化，保持血液pH的稳定。目录（三）运输功能•血浆蛋白质是一亲水胶体，可结合运输多种物质1.运输难溶于血浆的化合物，如Apo2.运输药物,有解毒与促排泄作用（以清蛋白为主）3.运输至作用部位，防止丢失运铁蛋白:运输Fe3+铜蓝蛋白（亚铁氧化酶）：运输铜Fe2+→Fe3++e，有利于铁的运输目录（四）免疫功能主要由免疫球蛋白承担免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）补体（complement）（五）营养作用（六）凝血，抗凝血功能目录（七）血浆酶类血浆功能性酶血浆非功能性酶血液凝固/纤溶相关酶LPL(LipoproteinLipase)LCAT(Lecithin-CholesterolAcyltransferase)细胞酶:ALT/AST外分泌酶:如淀粉酶和脂肪酶目录（八）参与炎症反应在急性炎症或某些组织损伤时，某些血浆蛋白的水平增高，这些蛋白质被称为急性时相蛋白(acutephaseproteinAPP)。如C反应蛋白（C-reactiveprotein，CRP）,α1-抗胰蛋白酶,α1-酸性蛋白和纤维蛋白原。CRP是一种能与肺炎球菌C多糖体反应形成复合物的急性时相反应蛋白。血浆中CRP浓度在急性心肌梗死、创伤、感染、炎症、外科手术、肿癌浸润时迅速显著地增高，可达正常水平的2000倍。CRP可作为急性时相反应的一个极灵敏的指标。目录第三节血细胞代谢MetabolismofBloodCells目录一、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。造血干细胞原始红细胞早、中、晚幼红细胞网织红细胞成熟红细胞有核和各种细胞器（有核红细胞）无核、有少量线粒体和RNA无核、无细胞器和RNA红细胞“毛毯”拍摄者：麦卡锡和卡瓦纳2008年英国生物医学图片奖目录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＋＋*＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－＋＋注：“+”，“-”分别表示该途径有或无*晚幼红细胞为“-”目录（一）糖代谢1.糖酵解3.磷酸戊糖途径,主要功能是产生NADPH+H+2.2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)支路4.血红蛋白的糖化目录血糖（30g/天）糖酵解和2，3-二磷酸甘油酸（2,3-BPG）支路（90%-95%）磷酸戊糖途径（5%-10%）目录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)和钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换参与谷胱甘肽、NAD+的生物合成(1)糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径目录(2)2,3-二磷酸甘油酸(2,3-Bisphosphoglycerate,2,3-BPG)支路2,3-BPG支路是糖酵解的侧支循环分支点：1,3-BPG此支路产生高浓度的中间产物2,3-BPG目录BPG变位酶2,3-BPG磷酸酶2,3-BPG支路ADPATPH3PO4占50~85%目录酵解途径大于支路经2,3-BPG支路酵解的葡萄糖占总量的15~50%放能反应，不可逆2,3-BPG的生成大于分解，使红细胞内保持较高水平的2,3-BPG2,3-BPG支路的特点目录2,3-BPG支路的意义•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：降低Hb对O2的亲和力，调节Hb的运氧功能。目录2,3-BPG结合位点目录•脱氧Hb分子中，2,3-BPG与β亚基正电荷形成盐键，使Hb分子的T构象更趋稳定，降低Hb与O2的亲和力。P47目录•而当Hb氧合时，2个β亚基互相靠近，空隙变小，2,3-BPG被排挤出来，氧亲和力则随之增加。•当血液流经PO2较高的肺部时，2,3-BPG影响不大•而当血液流经PO2较低的组织时，2,3-BPG的存在则显著增加O2释放，以供组织需要。•进入高原，缺O2，红细胞内2,3-BPG增加，有利于机体获得较多的O2。P47目录作用：*抗氧化:Hb-Fe2+Hb-Fe3+*保护巯基酶，膜稳定性NADPH的功能：葡萄糖6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADPH+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3.磷酸戊糖途径：产生NADPH+H+目录典型的病例蚕豆病机理:机体缺乏G-6-P脱氢酶,NADPH生成受阻,GSH含量减少，患者接触氧化剂，如服用某些药物(如磺胺类及阿斯匹林)或食用某些食物（如蚕豆）后，会因过氧化氢或超氧化物生成过多而造成溶血.目录4.血红蛋白的糖化糖化血红蛋白是血红蛋白与葡萄糖非酶缩合生成的产物，HbAlc是糖化血红蛋白的主要成分，与糖尿病关系最为密切。正常时，糖化血红蛋白占血红蛋白总量的3％～6％。在血糖监测方面，糖化血红蛋白是评估血糖控制的“金标准”，这是因为它能够反映过去2到3个月的血糖控制水平，不受偶尔一次血糖升高或降低的影响。糖化血红蛋白水平≤7%时，一般被认为血糖控制比较理想；如果≥8%意味着需要加强血糖控制。如果＞9%，则意味着控制很差，是慢性并发症发生发展的危险因素。目录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不断的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）脂代谢目录（三）血红蛋白的合成与调节血红蛋白(Hb)珠蛋白(globin,a2b2)亚铁血红素(heme)：含铁的卟啉化合物，四个吡咯环+Fe2+血红蛋白血红素目录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+•过程起始、终末在线粒体；中间阶段在胞液•关键酶：ALA合酶目录（4）过程：四个阶段①δ-氨基-γ-酮基戊酸的生成（线粒体）（δ-aminolevulinicacid,ALA）关键酶—ALA合成酶②胆色素原的生成（细胞浆）③尿卟啉原Ⅲ及粪卟啉原Ⅲ的生成（细胞浆）④血红素的生成（线粒体）血红素进入细胞浆+珠蛋白Hb目录CH2CH2COOHC~SCoAO+CH2NH2COOH辅酶A+CO2ALA合酶（磷酸吡哆醛）（1）血红素生物合成过程1)δ-氨基-γ-酮戊酸(ALA)的生成(δ-aminolevulinicacid,ALA，在线粒体内)CH2CH2COOHCCH2NH2O限速酶琥珀酰CoAGlyALAgd目录2H2OALA脱水酶2)胆色素原(porphobilinogen,PBG)的生成(在胞液内)2ALACCH2CH2COOHCH2OH2NCH2CH2COOHCHONHCHHCCCCNCH2H2NCH2CH2CH2COOHCOOHH胆色素原(PBG)目录3NH3胆色素原4分子CH2COOHCH2CH2COOHNCH2H2NHNHAPNCH2HAPNCH2H2NHAPNHAPCH2CH2H3)尿卟啉原与粪卟啉原的生成胆色素原脱氨酶(尿卟啉I同合酶)P:-CH2CH2COOHA:-CH2COOH线状四吡咯目录12346587NHAPNCH2HAPNCH2H2NHAPNHAPCH2CH2HNH3尿卟啉原Ⅲ同合酶尿卟啉原Ⅲ线状四吡咯目录12346587尿卟啉原Ⅲ粪卟啉原Ⅲ12346587MMMMM:-CH3尿卟啉原Ⅲ脱羧酶A:-CH2COOH4CO2目录4)血红素的生成粪卟啉原Ⅲ原卟啉原Ⅸ12346587MMMM粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶V:-CH=CH24H，2CO212346587MMMMVVP:-CH2CH2COOH进入线粒体目录原卟啉原Ⅸ原卟啉Ⅸ原卟啉原Ⅸ氧化酶6H1