第十七章血液的生物化学

第十四章血液的生物化学HemalBiochemistry血液有形成分无形的液体成分-----血浆红细胞白细胞血小板加抗凝剂静置(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)有纤维蛋白原无纤维蛋白原血液的组成正常血液占体重的8%血液血液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氨水：77%～81%……非蛋白含氮化合物氨基酸血液的化学成分非蛋白氮：非蛋白质类含氮化合物中的氮总称为非蛋白氮(non-proteinnitrogen,NPN)正常人血中NPN含量为14.28～24.99mmol/L血尿素氮(bloodureanitrogen,BUN)约占NPN的50%。测定BUN和NPN通常都能反映肾的排泄功能第十七章血液的生物化学第一节血浆蛋白第二节血液凝固第三节血细胞代谢一、血浆蛋白的分类与性质（一）血浆蛋白的分类•正常人血浆蛋白质含量为60～80g/L•通常按来源，分离方法和生理功能将其分类•电泳是最常用的分离蛋白质的方法。•临床常用-----醋酸纤维素薄膜电泳。•科研---聚丙烯酰胺凝胶电泳或免疫电泳•------可将血浆蛋白质分为30多个组分第一节血浆蛋白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（二）血浆蛋白质的性质1.多数血浆蛋白质在肝脏合成(g球蛋白例外)2.血浆蛋白的合成场所一般位于与膜结合的多核蛋白体上。信号肽3.除清蛋白外，几乎所有血浆蛋白质均为糖蛋白，它们含有N-或O-连接的寡糖链。ABO系统血型物质O的糖链非还原端血型物质A血型物质B（二）血浆蛋白质的性质4.许多血浆蛋白呈现多态性(polymorphism)，如ABO血型、α1-抗胰蛋白酶，Ig等。研究血浆蛋白的多态性对遗传学、人类学和临床医学有重要意义。5.每种血浆蛋白有自己特异的半衰期。A为20天。6.急性时相蛋白(acutephaseprotein，APP):在急性炎症或一些类型的组织损伤时，某些血浆蛋白水平增高。如C反应蛋白,α1-抗胰蛋白酶,α1-酸性蛋白和纤维蛋白原。二、血浆蛋白的功能1.维持血浆胶体渗透压主要为清蛋白作用2.维持血浆正常的pH(7.35～7.45)3.运输作用：与脂溶性物质结合增加水溶性4.免疫作用：Ig和补体5.催化作用（酶）分类：血浆功能酶，外分泌酶，细胞酶6.营养作用：分解为AA，合成Pr或供能7.凝血、抗凝血和纤溶作用（第二节）血浆特异酶（血浆功能酶）根据来源和功能可将血浆酶分三类非血浆特异酶与凝血、纤溶有关的酶，以酶原形式存在，此外如CHE，LCAT、铜氧化酶，LPL、肾素等外分泌酶：细胞酶(代谢酶)：血浆酶：存在于血浆中的酶，而非血浆特异产生的酶占绝大多数，大部分无器官特异酶AMY，LPS，ALP第二节血液凝固•定义：血管内皮损伤、血液流出血管时，血液内发生一系列酶促级联反应，使血液由液体状态转为凝胶状态，称为血液凝固(bloodcoagulation)。止血过程可分为四个阶段：•血管收缩•形成白色血栓•形成红色血栓•纤溶酶部分或完全水解血栓凝血因子、抗凝血因子、纤溶系统血管壁损伤血管收缩止血过程中各种因素的作用及相互间关系图解白色血栓形成内皮下胶原组织因子暴露内源性途径外源性途径凝血被激活凝血酶红色血栓形成血小板粘附、聚集、释放ADP、TXA2vWF血小板与纤维蛋白原聚集（一）凝血因子(coagulationfactor)一、凝血因子与抗凝血成分凝血因子：参与血液凝固的因子，有14种命名原则：发现先后顺序用罗马字表示VI是活化的V，不再视为独立的凝血因子，故无VI,另外有两个尚未用罗马字命名。因子别名化学本质生成部位(是否需Vitk)主要功能Ⅲ组织因子脂蛋白组织、内皮、单核细胞（否）Ⅶa的辅因子，加速Ⅹa的生成ⅣCa2+许多因子的辅因子凝血因子的某些特性•除Ⅲ，Ⅳ外，均为糖蛋白。•因子III是唯一不存在于正常人血浆的凝血因子因子别名化学本质生成部位(是否需Vitk)主要功能Ⅱ凝血酶原糖蛋白肝（需）催化纤维蛋白原成纤维蛋白（蛋白酶原）Ⅶ稳定因子糖蛋白肝（需）激活Ⅹ（蛋白酶原）ⅨChrismas因子、血浆凝血活酶成分糖蛋白肝（需）激活Ⅹ（蛋白酶原）ⅩStuart-Prower因子糖蛋白肝（需）激活凝血酶原（蛋白酶原）需依赖VitK的凝血因子OOOHOHNH2γα凝血因子中的谷氨酸(Glu)γOOOHOHNH2OHO凝血因子中的γ-羧基谷氨酸(Gla)负离子VitK(γ-羧化酶辅酶)ⅡⅩaⅤa血小板磷脂表面Ca2+、与凝血因子(Gla)、血小板磷脂作用模型Ca2+Gla（搭桥）盐键形成的多酶复合物是凝血反应的基础因子别名化学本质生成部位(是否需Vitk)主要功能ⅫHageman因子糖蛋白肝（否）激活Ⅺ及前激肽释放酶（蛋白酶原）Ⅺ血浆凝血活酶前体糖蛋白肝（否）激活Ⅸ（蛋白酶原）前激肽释放酶糖蛋白肝（否）激活Ⅻ（蛋白酶原）高分子量激肽原（HMWK）糖蛋白肝（否）接触活化阶段的辅因子参与接触活化，启动血液凝固因子别名化学本质生成部位(是否需Vitk)主要功能Ⅰ纤维蛋白原糖蛋白肝（否）形成纤维蛋白凝胶（结构蛋白）Ⅴ易变因子(前加速因子）糖蛋白肝（否）Ⅹa的辅因子，加速凝血酶的生成Ⅷ抗血友病球蛋白糖蛋白肝、内皮细胞（否）Ⅸa的辅因子，加速Ⅹa的生成XⅢ纤维蛋白稳定因子糖蛋白骨髓（否）催化纤维蛋白交联稳定（转谷氨酰胺酶原）(二)抗凝血成分1.抗凝血酶-Ⅲ:最主要的生理性抗凝物质。能持久灭活凝血酶,抑制凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa、纤溶酶、胰蛋白酶和激肽释放酶,引起抗凝。抗凝机制：AT-Ⅲ是丝氨酸蛋白酶抑制剂，与凝血酶1：1结合，AT-Ⅲ分子上的精氨酸残基，可与酶活性中心的丝氨酸残基结合，这样就“封闭”了这些酶的活性中心使之失活。2.蛋白C系统:PC(proteinC)，PS(proteinS)和PC抑制物PC、PS:肝合成的依赖VitK的糖蛋白。PC抑制物是单链蛋白质。APC(activatedproteinC)对Ⅴa和Ⅷa的灭活是酶解性的，需磷脂和Ca2+存在，实际是水解它们的重链，使其与磷脂结合力↓。蛋白C系统作用机制PCAPCⅡa胰蛋白酶高浓度ⅤaⅤaⅧaPC抑制物PSⅩaⅩa激活灭活灭活fibrin溶解促进3.组织因子途经抑制物（tissuefactorpathwayinhibitor,TFPI)可能机制：TFPI与Ⅹa活性部位结合，形成TFPI-Ⅹa复合物，而后在Ca2+、Mg2+、PL存在条件下，TFPI-Ⅹa与Ⅶa-Ⅲ形成复合物，从而抑制Ⅶa-Ⅲ活性。直接抑制凝血因子Ⅹa。二、两条凝血途径（一）内源性途径血液在血管内膜受损或在血管外与异物表面接触时触发的凝血过程。分为三个阶段：1.接触活化阶段：Ⅻ、Ⅺ因子活化2.因子Ⅸ激活3.因子Ⅹ激活凝血酶原激活的关键步骤：XXa内源性凝血系统外源性凝血系统内源性和外源性凝血系统的级联酶促过程共同通路凝血酶原激活的关键步骤（二）外源性途径组织因子暴露于血液而启动的凝血过程。组织因子与Ⅶ形成Ⅶ-组织因子复合物，被血液中痕量的Ⅹa激活而成为Ⅶa-组织因子复合物，能快速激活因子Ⅹ。内源性凝血系统②①③外源性凝血系统HMWK(高分子量激肽原)共同通路纤维蛋白的生成及聚合纤维蛋白的生成及聚合暴露了粘合位点Lys残基Gln残基NH3HC-CH2CH2CH2CH2NHC-CH2CH2CHCONHCONH因子XⅢa(转Gln酶)Ca2+因子XⅢa催化纤维蛋白交联OHCCH2CH2CH2CH2NH2NHCO+CCH2CH2CHNHCONH2O1血液凝固是多因素参加的复杂的酶促级联反应，总的反应结果是生成交联纤维蛋白凝块。凝血过程小结：2凝血过程具放大效应。3凝血过程可分为内源性途径和外源性途径，二者之间存在交叉激活。血液凝固须适度，凝血与抗凝处于动态平衡三、血凝块的溶解纤溶酶原纤溶激活物纤维蛋白和纤维蛋白原片段X片段A，B，C片段D纤溶酶片段Y纤溶酶片段E片段D纤溶酶第三节血细胞代谢一、红细胞的代谢特点红细胞成熟过程中的代谢变化分裂增殖能力+——DNA合成+*——RNA合成+——RNA存在++—蛋白质合成++—血红素合成++—脂类合成++—三羧酸循环++—氧化磷酸化++—糖酵解+++磷酸戊糖途径+++代谢能力有核红细胞网织红细胞成熟红细胞注：“＋”、“－”分别表示该途径有、无，带*号表示晚幼红细胞为“－”（一）糖代谢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1糖酵解和2，3-二磷酸甘油酸旁路（bisphosphoglycerateBPG)糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径。1mol葡萄糖经酵解生成2mol乳酸的过程中，产生2molATP和2molNADH+H+2，3-BPG旁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（一）糖代谢HCOHCHOCH2OPO3H2HCO—PO3H2COOHCH2OPO3H2CHOHCOOHCH2OPO3H2HCOHCO~PO3H2CH2OPO3H2O3-磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛2，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸变位酶2,3-二磷酸甘油酸磷酸酶H3PO4H2O2,3-二磷酸甘油酸旁路50%～85%ADPATP3-磷酸甘油酸激酶15%～50%增加HbO2释放氧,适应组织细胞对氧的需求（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2,3-BPG旁路的特点2,3-BPG旁路的意义(1)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。(2)更主要的意义是降低Hb对O2的亲和力，调节Hb的运氧功能。(3)缺O2，红细胞内2，3-BPG增加，有利于机体获得较多的O2。2磷酸戊糖途径：产生NADPH+H+3红细胞内糖代谢的生理意义（1）ATP的功能①维持红细胞膜上钠泵的正常运转。②维持红细胞膜上钙泵的正常运行。③维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换。④少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的合成。⑤ATP用于葡萄糖活化，启动糖酵解过程。2,3-BPG结合位点（2）2，3-BPG的功能：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。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。血流经PO2较高的肺部时，2，3-BPG影响不大，而当血流经过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。6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸NADP+2GSHGSSGH2O22H2ONADPH+H+6-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）NADPH和NADH的功能：1)GSH与NADPH谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢2）高铁血红蛋白的还原红细胞内MHb的还原系统还原方式总还原能力的百分比(％)酶促还原系统NADH+MHbHb+NAD+67NADH-MHb还原酶NADPH+MHbHb+NADP+5NADPH-MHb还原酶非酶促还原系统抗坏血酸+MHbHb+脱氢抗坏血酸+2H+162GSH+2MHb2Hb+GSSG+2H+121血红素的生物合成•主要部位:骨髓的幼红细胞和网织红细胞•基本原料:琥珀酰CoA,Gly,Fe2+•过程:起始、终末在线粒体；中间阶段在胞液•关键酶：ALA合酶（三）血红蛋白的生物合成与调节血红蛋白(Hb)珠蛋白(globin,a2b2)亚铁血红素(heme)（二）脂代谢NNNNFeCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH3CH3CH=CH2H3CH3CCH2CHFe卟啉环平面血红素结构CH2CH2COOHC~SCoAO+CH2