第11章_LHL_ 血液的生物化學(xué)

1、血液的生物化學(xué)血液的生物化學(xué)Hemal Biochemistry血液血液的組成的組成 紅細(xì)胞，白細(xì)胞，血小板紅細(xì)胞，白細(xì)胞，血小板血清血清-血液凝固后析出的淡黃色透明液體血液凝固后析出的淡黃色透明液體血液的化學(xué)成分：血液的化學(xué)成分：水和無(wú)機(jī)物，無(wú)機(jī)物以電解質(zhì)為主水和無(wú)機(jī)物，無(wú)機(jī)物以電解質(zhì)為主有機(jī)物：蛋白質(zhì)：清蛋白、球蛋白、纖維蛋白原等有機(jī)物：蛋白質(zhì)：清蛋白、球蛋白、纖維蛋白原等非蛋白質(zhì)類含氮化合物非蛋白質(zhì)類含氮化合物糖類和脂類等糖類和脂類等 第一節(jié)血液的化學(xué)成分第一節(jié)血液的化學(xué)成分 血血 漿漿 蛋蛋 白白Plasma Protein一、血漿蛋白的分類與性質(zhì)一、血漿蛋白的分類與性質(zhì) 血漿蛋白總濃

2、度：血漿蛋白總濃度：7075g/L血漿蛋白是指血漿含有的蛋白質(zhì)，是血漿中的血漿蛋白是指血漿含有的蛋白質(zhì)，是血漿中的主要的固體成分主要的固體成分血漿蛋白的種類很多，含量也極不相同，有多種血漿蛋白的種類很多，含量也極不相同，有多種分類方法，現(xiàn)介紹幾種最常用的分類方法分類方法，現(xiàn)介紹幾種最常用的分類方法血漿蛋白質(zhì)的分類（按功能）v1.凝血系統(tǒng)蛋白質(zhì)v2.纖溶系統(tǒng)蛋白質(zhì)v3.補(bǔ)體系統(tǒng)蛋白質(zhì)v4.免疫球蛋白v5.脂蛋白v6.血漿蛋白酶抑制劑v7.載體蛋白維持血漿膠體滲透壓維持血漿膠體滲透壓維持血漿正常的維持血漿正常的pH運(yùn)輸作用運(yùn)輸作用免疫作用免疫作用催化作用催化作用營(yíng)養(yǎng)作用營(yíng)養(yǎng)作用凝血、抗凝血和纖溶作

3、用凝血、抗凝血和纖溶作用血漿蛋白的功能血漿蛋白的功能1. 依據(jù)電泳依據(jù)電泳(electrophoresis)結(jié)果分類結(jié)果分類血漿蛋白的分類血漿蛋白的分類 2球球 蛋蛋 白白清蛋白清蛋白 (albumin) 1球蛋白球蛋白(globulin) 球蛋白球蛋白 球蛋白球蛋白 A 清蛋白清蛋白 1 2 清蛋白清蛋白 1 2 B血血 清清 蛋蛋 白白 電電 泳泳 圖圖 譜譜2. 鹽析法分類鹽析法分類 主要分為：清蛋白飽和硫酸銨沉淀主要分為：清蛋白飽和硫酸銨沉淀球球蛋白半飽和硫酸銨沉淀蛋白半飽和硫酸銨沉淀清蛋白球蛋白清蛋白球蛋白.5-2.5:1 1. 絕大多數(shù)血漿蛋白在肝合成絕大多數(shù)血漿蛋白在肝合成 2.

4、 血漿蛋白的合成場(chǎng)所一般位于膜結(jié)合的多核蛋白血漿蛋白的合成場(chǎng)所一般位于膜結(jié)合的多核蛋白體上體上 3. 除清蛋白外，幾乎所有的血漿蛋白均為糖蛋白除清蛋白外，幾乎所有的血漿蛋白均為糖蛋白 4. 在循環(huán)過程中，每種血漿蛋白均有自己特異的半在循環(huán)過程中，每種血漿蛋白均有自己特異的半衰期衰期 5.在急性炎癥或某種類型組織損傷等情況下，某些在急性炎癥或某種類型組織損傷等情況下，某些血漿蛋白的水平會(huì)增高，它們被稱為急性時(shí)相蛋血漿蛋白的水平會(huì)增高，它們被稱為急性時(shí)相蛋白質(zhì)白質(zhì)(acute phase protein APP)血漿蛋白的特性血漿蛋白的特性非蛋白含氮化合物v除蛋白質(zhì)以外的含氮物質(zhì)稱為非蛋白含氮化合

5、物，在血液中主要是尿素，還有尿酸、肌酸、肌酐、氨基酸、膽紅素、氨等，臨床稱其中所含氮為非蛋白氮(non protein nitrogen, NPN)v這些含氮化合物中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)和核酸的分解代謝終產(chǎn)物 氣體和其它有機(jī)化合物 血血 細(xì)細(xì) 胞胞 代代 謝謝Metabolism of Blood Cells第二節(jié) 紅細(xì)胞代謝一、血紅素的合成v血紅蛋白由珠蛋白與血紅素締合而成，是人和哺乳動(dòng)物體內(nèi)的氧載體v血紅素(heme)屬鐵卟啉化合物，由卟啉環(huán)與鐵螯合而成v動(dòng)物體內(nèi)含血紅素的蛋白質(zhì)除血紅蛋白外還有肌紅蛋白、細(xì)胞色素類、過氧化氫酶、過氧化物酶等v血紅素的合成：先合成卟啉環(huán)，再螯合鐵，生成血紅素，然

6、后與蛋白質(zhì)部分結(jié)合為含血紅素蛋白v血紅素的分解：先與蛋白質(zhì)部分分離，游離出金屬離子，剩下的卟啉環(huán)代謝分解，生成膽色素，由膽道排出。故膽色素的代謝可視為血紅素的分解代謝血紅蛋白的合成與調(diào)節(jié)血紅蛋白的合成與調(diào)節(jié)珠蛋白，血紅素珠蛋白，血紅素(heme)血紅素的合成血紅素的合成珠蛋白的合成珠蛋白的合成血紅蛋白的合成血紅蛋白的合成血紅蛋白的組成血紅蛋白的組成血紅蛋白的合成血紅蛋白的合成1. 血紅素的生物合成血紅素的生物合成合成的組織和亞細(xì)胞定位合成的組織和亞細(xì)胞定位參與血紅蛋白組成的血紅素主要在骨髓的幼紅參與血紅蛋白組成的血紅素主要在骨髓的幼紅細(xì)胞和網(wǎng)織紅細(xì)胞中合成（成熟紅細(xì)胞中無(wú)細(xì)胞和網(wǎng)織紅細(xì)胞中合成

7、（成熟紅細(xì)胞中無(wú)) )合成原料合成原料甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+人體內(nèi)血紅素主要分布在紅細(xì)胞內(nèi)人體內(nèi)血紅素主要分布在紅細(xì)胞內(nèi) 血紅蛋白血紅蛋白 85%90%85%90% 肌紅蛋白肌紅蛋白 10%10% 細(xì)胞色素和過氧化氫酶、過氧化物酶不到細(xì)胞色素和過氧化氫酶、過氧化物酶不到1%1%血紅素合成途徑v開始于線粒體vALA(-氨基-酮戊酸)合成后進(jìn)入細(xì)胞液v合成卟啉原后又回到線粒體，合成血紅素v合成過程分為四個(gè)步驟1）-氨基-酮戊酸(ALA)的合成 血紅素合成限速酶：ALA合酶2）卟膽原的合成3）尿卟啉原與糞卟啉原的合成4）血紅素的生成（1）ALA的合成關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶有絕對(duì)專一性有絕

8、對(duì)專一性（2）卟膽原（膽色素原）的生成對(duì)鉛敏感對(duì)鉛敏感血紅素中的鐵v血紅素是由原卟啉螯合Fe2+而成vFe有6個(gè)配位鍵。其中4個(gè)與原卟啉分子中4個(gè)吡咯環(huán)上的N原子相連，形成血紅素平面v血紅蛋白和肌紅蛋白中，第5個(gè)配位鍵與蛋白質(zhì)肽鏈上組氨酸殘基的咪唑基相連，第6個(gè)配位鍵與O2可逆地結(jié)合v細(xì)胞色素內(nèi)，第5、6配位鍵幾乎都被蛋白質(zhì)肽鏈上氨基酸殘基所占據(jù)(cyt aa3除外)，這些細(xì)胞色素不能再與其他配位體，如CO、O2、CN-等結(jié)合v正常情況下，血紅蛋白、肌紅蛋白中的血紅素，無(wú)論結(jié)合氧與否，都不會(huì)引起Fe2+價(jià)態(tài)的變化。一旦Fe2+被其他氧化劑氧化成Fe3+，變成高鐵血紅蛋白或高鐵肌紅蛋白，就不能再

9、與氧可逆的結(jié)合v在細(xì)胞色素中的血紅素，F(xiàn)e2+與Fe3+互變，起傳遞電子的作用 合成的主要部位是骨髓和肝臟，但成熟紅合成的主要部位是骨髓和肝臟，但成熟紅細(xì)胞不能合成細(xì)胞不能合成 合成的原料：合成的原料：琥珀酰琥珀酰CoA、甘氨酸、甘氨酸Fe2+等小分子物質(zhì)等小分子物質(zhì) 合成過程的起始與最終過程在線粒體，中合成過程的起始與最終過程在線粒體，中間過程在胞液間過程在胞液血紅素合成的特點(diǎn)血紅素合成的特點(diǎn) ALA ALA合酶合酶是血紅素合成的限速酶是血紅素合成的限速酶受血紅素反饋抑制受血紅素反饋抑制高鐵血紅素強(qiáng)烈抑制高鐵血紅素強(qiáng)烈抑制某些固醇類激素可誘導(dǎo)其生成某些固醇類激素可誘導(dǎo)其生成 合成的調(diào)節(jié)合成的

10、調(diào)節(jié) 促紅細(xì)胞生成素促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin, EPO)與膜受體結(jié)合，加速有核紅細(xì)胞的成與膜受體結(jié)合，加速有核紅細(xì)胞的成熟以及血紅素的合成促使原始紅細(xì)胞的繁熟以及血紅素的合成促使原始紅細(xì)胞的繁殖和分化殖和分化 ALA ALA脫水酶與亞鐵螯合酶脫水酶與亞鐵螯合酶可被血紅素可被血紅素 、重金屬等抑制，亞鐵螯、重金屬等抑制，亞鐵螯合酶還需要還原劑合酶還需要還原劑( (如谷胱甘肽如谷胱甘肽) ) 血紅素合成后與珠蛋白結(jié)合成血紅素合成后與珠蛋白結(jié)合成 血紅蛋白。血紅蛋白。 珠蛋白的合成同一般蛋白質(zhì)的合成，其合成受珠蛋白的合成同一般蛋白質(zhì)的合成，其合成受血紅素調(diào)控血紅素調(diào)控2. 血紅蛋

11、白的合成血紅蛋白的合成成熟紅細(xì)胞的代謝特點(diǎn)成熟紅細(xì)胞的代謝特點(diǎn) 紅細(xì)胞是血液中最主要的細(xì)胞，它是在骨髓紅細(xì)胞是血液中最主要的細(xì)胞，它是在骨髓中由造血干細(xì)胞定向分化而成的紅系細(xì)胞中由造血干細(xì)胞定向分化而成的紅系細(xì)胞v壽命大約為120天v失去了細(xì)胞核、核糖體以及線粒體v成熟紅細(xì)胞中還保留的代謝通路主要是葡萄糖的糖酵解通路和磷酸戊糖通路以及紅細(xì)胞特有的2,3-二磷酸甘油酸支路（一）糖代謝（一）糖代謝1. 糖酵解和糖酵解和2, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2, 3-BPG)旁旁路路2. 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑, 主要功能是產(chǎn)生主要功能是產(chǎn)生NADPH+H+ 葡萄糖葡萄糖1, 3-BPG3-磷酸甘油

12、酸磷酸甘油酸2, 3-BPG2, 3-BPG 磷酸酶磷酸酶 二磷酸甘油酸變位酶二磷酸甘油酸變位酶3-磷酸甘磷酸甘 油酸激酶油酸激酶 乳酸乳酸 2,3-BPG 旁旁 路路2, 3-BPG是是調(diào)節(jié)血紅蛋白調(diào)節(jié)血紅蛋白(Hb)運(yùn)氧的重要因素，荷運(yùn)氧的重要因素，荷負(fù)電的小分子化合物，可結(jié)合負(fù)電的小分子化合物，可結(jié)合Hb，穩(wěn)定，穩(wěn)定Hb 的的空間構(gòu)象，降低了空間構(gòu)象，降低了Hb與氧的親和力與氧的親和力,釋放氧氣供釋放氧氣供組織利用組織利用生成的生成的2，3-BPG可降低血紅蛋白對(duì)氧可降低血紅蛋白對(duì)氧 的親和力，的親和力，促進(jìn)促進(jìn)Hb放出放出O2，有利于組織細(xì)胞的需要，有利于組織細(xì)胞的需要 可以減少糖酵解

13、中能量的產(chǎn)生，使可以減少糖酵解中能量的產(chǎn)生，使ATP、1，3-BPG不致堆積，不致堆積，ADP、Pi不會(huì)太少，從而利于糖酵不會(huì)太少，從而利于糖酵解不斷進(jìn)行解不斷進(jìn)行 2，3DPG支路或旁路： 概念：在紅細(xì)胞糖酵解過程中， 1，3-DPG 在BPG變位酶和 2，3-DPG磷酸酶的催化下經(jīng)2，3-DPG支路轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸的過程 酶：二磷酸甘油酸變位酶；2，3-DPG磷酸酶 特點(diǎn)： A、 不可逆反應(yīng)； B、 二磷酸甘油酸變位酶活性2，3-DPG磷酸酶， 故2，3-DPG生成分解 紅細(xì)胞內(nèi)， 2，3-DPG含量高 C、 少產(chǎn)生1分子ATP。 意義： A、 紅細(xì)胞內(nèi)能量貯存形式 B、 調(diào)節(jié)血紅蛋白

14、的運(yùn)氧形式(影響 Hb與 02的親和 力主要功能，有利于組織獲得較多的氧氣3. 紅細(xì)胞內(nèi)糖代謝的生理意義紅細(xì)胞內(nèi)糖代謝的生理意義 ATP的功能的功能v維持紅細(xì)胞膜上鈉泵維持紅細(xì)胞膜上鈉泵(Na+-K+-ATPase)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)v維持紅細(xì)胞膜上鈣泵維持紅細(xì)胞膜上鈣泵(Ca2+-ATPase)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)v維持紅細(xì)胞膜上脂質(zhì)與血漿脂蛋白中的脂質(zhì)進(jìn)行交維持紅細(xì)胞膜上脂質(zhì)與血漿脂蛋白中的脂質(zhì)進(jìn)行交換換v少量少量ATP用于谷胱甘肽、用于谷胱甘肽、NAD+ 的生物合成的生物合成v ATP用于葡萄糖的活化，啟動(dòng)糖酵解過程用于葡萄糖的活化，啟動(dòng)糖酵解過程 對(duì)抗氧化劑，保護(hù)細(xì)胞膜蛋白、血紅蛋白和酶對(duì)抗氧化劑，保護(hù)細(xì)胞膜蛋白、血紅蛋白和酶蛋白的蛋白的巰基巰基等不被氧化，從而維等不被氧化，從而維 持紅細(xì)胞的持紅細(xì)胞的正常功能正常功能 (2)磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑: NADH和和NADPH的功能的功能葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸NADP+NADP+H+2GSHGSSGH2O22H2O6磷酸葡萄磷酸葡萄糖脫氫酶糖脫氫酶谷胱甘肽谷胱甘肽還原酶還原酶谷胱甘肽過谷胱甘肽過氧化物酶氧化物酶高