《生物化學(xué)》教學(xué)課件：19 血液生化

1、血液的生物化學(xué), 人體各器官的生理和病理變化，往往會(huì)引起血液成分的改變，故患病后常常要通過驗(yàn)血來診斷疾病。,第 十 六 章,血液的生物化學(xué),Hemal Biochemistry,1、掌握 血漿蛋白質(zhì)的分類、性質(zhì)及生理功能；兩條凝血途徑的異同；凝血酶原激活物的形成；纖維蛋白的形成；血凝塊的溶解；血紅素生物合成的基本過程及調(diào)節(jié)。 2、熟悉 血液的化學(xué)組成；凝血因子與抗凝血成分；紅細(xì)胞代謝的特點(diǎn)。 3、了解 紅細(xì)胞成熟過程中的代謝變化；白細(xì)胞代謝的特點(diǎn),血液（blood）：總量約占體重的8%，由液態(tài)的血漿與混懸在其中的紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板組成。含水量約77% 81%，比重1,050 1,060；

2、pH7.40 0.05 ,滲透壓在37C時(shí)約為770kPa （310mOsm/L）,血漿：加入抗凝劑后離心得到的淺黃色上清液,血清：血液凝固后析出的淡黃色透明液體,血液的組成及生理功能,一、血液的組成,熟悉,血液的 固體成分,電解質(zhì),Na+、K+、Ca2+、Mg2+,Cl-、HCO3-、HPO42-,有機(jī)物,蛋白質(zhì),糖類和脂類,非蛋白含氮化合物,尿素、肌酸、 肌酐、尿酸、 膽紅素、氨,非蛋白氮（non-protein nitrogen, NPN）,14.28 24.99 mmol/L，其中尿素氮（blood urea nitrogen）約占NPN的1/2,二、血液的化學(xué)成分,熟悉,掌握,一、血

3、漿蛋白質(zhì)的分類與性質(zhì),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，有多種分類方法。,第 一 節(jié) 血 漿 蛋 白,Plasma Protein,掌握,1. 依據(jù)電泳(electrophoresis)結(jié)果分類,（一）血漿蛋白的分類,2球 蛋 白,清蛋白 (albumin),1球蛋白(globulin),球蛋白,球蛋白,B,血 清 蛋 白 電 泳 圖 譜,白蛋白在肝臟內(nèi)制造，肝功能受損嚴(yán)重時(shí)白蛋白減少，降低程度與肝炎的嚴(yán)重程度相平行。慢性和重型肝炎及肝硬化患者血清白蛋白濃度降低。 球蛋白是機(jī)體免疫器官制造的，當(dāng)體內(nèi)存在

4、病毒等抗原時(shí)，球蛋白產(chǎn)生增加。慢性肝炎和肝硬化患者的白蛋白產(chǎn)生減少，而同時(shí)球蛋白產(chǎn)生增加，造成白蛋白/球蛋白比值(A/G)比值倒置。A/G比值為1-2.5/1,人類血漿蛋白質(zhì)的分類,2. 依據(jù)生理功能分類,1. 絕大多數(shù)血漿蛋白在肝合成。 2. 血漿蛋白的合成場(chǎng)所一般位于膜結(jié)合的多核糖 體上。 3. 除清蛋白外，幾乎所有的血漿蛋白均為糖蛋白。 4. 許多血漿蛋白呈現(xiàn)多態(tài)性(polymorphism)。 5. 在循環(huán)過程中，每種血漿蛋白均有自己特異的半衰期。 6. 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)相蛋白質(zhì)(acute phase protein A

5、PP)。,（二）血漿蛋白質(zhì)的性質(zhì),C反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP） 在急性炎癥病人血清中出現(xiàn)，可以結(jié)合肺炎球菌細(xì)胞壁C-多糖的蛋白質(zhì)。由肝細(xì)胞合成，含有5個(gè)亞單位，分子量115140kD。 可與多種細(xì)胞、真菌及原蟲的多糖結(jié)合，在鈣離子存在下，還可結(jié)合卵磷脂和核酸。引發(fā)對(duì)侵入細(xì)胞的免疫調(diào)理作用和吞噬作用，結(jié)合后的復(fù)合體具有對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)的激活作用，表現(xiàn)炎癥反應(yīng)。,二、血漿蛋白質(zhì)的功能,維持血漿膠體滲透壓,清蛋白：量大，濃度高，電負(fù)性高能有 效地維持血漿膠體滲透壓（ 7580% ）,維持血漿正常的pH,血漿蛋白鹽與相應(yīng)蛋白形成緩沖對(duì)，參與 維持血漿正常的pH,清蛋白（albu

6、min,ALB,白蛋白） 3848g/L，t1/21519day，合成主要由血漿中清蛋白水平調(diào)節(jié)，并受食物中蛋白質(zhì)含量的影響。580個(gè)氨基酸殘基，分子量66.3kD，分子中含17個(gè)二硫鍵，不含糖。在pH7.4的環(huán)境中，清蛋白為負(fù)離子，每分子可帶有200個(gè)以上的負(fù)電荷。 作用：血漿中主要的載體蛋白( 運(yùn)輸脂肪酸，鈣，膽紅素等） 維持血漿膠體滲透壓 具有緩沖酸堿的能力 營(yíng)養(yǎng)蛋白可在不同組織中被細(xì)胞內(nèi)吞而攝取，其氨基酸用于組織修補(bǔ)。,運(yùn)輸作用,親脂性結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合脂類物質(zhì)并運(yùn)輸 與一些小分子物質(zhì)結(jié)合，防止從腎臟丟失,VitA + 視黃醇結(jié)合蛋白 復(fù)合物 + 前清蛋白,復(fù)合物,防止視 黃醇氧化,防止視黃

7、醇-視黃醇 結(jié)合蛋白復(fù)合物從 腎丟失,免疫作用,清蛋白的作用,免疫球蛋白、補(bǔ)體,催化作用,1、血漿功能酶：主要在血漿發(fā)揮催化功能 絕大多數(shù)由肝合成后分泌 2、外分泌酶：外分泌腺分泌的酶類 3、細(xì)胞酶：存在于細(xì)胞和組織內(nèi)參與物質(zhì) 代謝的酶；表現(xiàn)器官特異性,有診斷意義,營(yíng)養(yǎng)作用,用于組織蛋白質(zhì)的合成或轉(zhuǎn)變成其他含氮 化合物 分解供能,血液凝固和纖維蛋白溶解作用,凝血因子、纖維蛋白溶解 抗凝血物質(zhì)、纖溶抑制劑,血漿蛋白質(zhì)異常與臨床疾病,血漿蛋白質(zhì)在維持人體正常代謝中有重要功能，血漿蛋白質(zhì)異?？梢娪诙喾N臨床疾?。?風(fēng)濕病 肝疾病 多發(fā)性骨髓瘤,多發(fā)性骨髓瘤血漿蛋白電泳圖譜,第二節(jié) 血 液 凝 固,血液

8、凝固（blood coagulation）,內(nèi)外源因素引起血液內(nèi)發(fā)生一系列酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)，使血液由液體狀態(tài)轉(zhuǎn)為凝膠狀態(tài)。是 止血的重要組成部分。,止血過程 四個(gè)階段,受損血管收縮，減少和減慢受損部位的血流,血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生vWF,vWF + 血小板糖蛋白Ib + 內(nèi)皮下膠原,橋梁,血小板粘附于內(nèi)皮下,凝血酶,激活,釋放ADP,花生四烯酸代謝,血栓素,血小板聚集，與纖維蛋白原聚集成團(tuán),白色血栓,（皮下 或局部）,纖維蛋白原轉(zhuǎn)變成纖維蛋白,聚集,網(wǎng)狀,血細(xì)胞,粘附,紅色血栓,纖溶酶部分或完全水解血栓,一、凝血因子,凝血因子：參與血液凝固的因子,除因子和外，均為糖蛋白；大部分由肝合成 因子為脂蛋白組織

9、因子（TF，因子 受體） 因子、激肽釋放酶原和高分子激肽原等參 與接觸活化，啟動(dòng)血液凝固 因子、和均對(duì)凝血酶敏感 因子、和 是依賴Vit K的凝血因子,VitK參與-羧基谷氨酸生成的機(jī)制,Gla殘基.Ca2+.PS相互關(guān)系,-羧基谷氨酸與Ca2+形成鹽鍵，搭橋作用,（二）抗凝血成分：,1、抗凝血酶 血漿中最重要的生理性抗凝物質(zhì)。 作用：持久地滅活凝血酶； 抑制凝血因子a、a、a、a 、 纖溶酶、胰蛋白酶和激肽釋放酶，引起抗凝。,2、蛋白C系統(tǒng) 包括蛋白C(PC)、蛋白S(PS) 和蛋白C抑制物。,PC：激活的PC (APC)通過蛋白水解作用使a和a滅 活；促進(jìn)纖維蛋白溶解,PS：作為APC的輔

10、因子加速APC對(duì)a的滅活，中 斷血液凝固的級(jí)聯(lián)反應(yīng),蛋白C抑制物 能與PC結(jié)合形成復(fù)合物而滅活A(yù)PC,3、組織因子途徑抑制物（TFPI）：?jiǎn)捂溙堑鞍?直接抑制活化的因子而抑制凝血。,（二）抗凝血成分：,二、兩條凝血途徑,凝血酶的作用：催化切除纖維肽A、B，使纖維蛋白原轉(zhuǎn)變 成纖維蛋白（暴露粘合位點(diǎn)，去除電荷的 相斥作用）；激活因子。,纖維蛋白的生成及聚合,凝血酶,因子a催化纖維蛋白交聯(lián),三、血凝塊的溶解纖溶系統(tǒng),血纖維蛋白溶酶原激活 纖維蛋白溶解,兩個(gè)階段,纖維蛋白的降解過程及產(chǎn)物,一、紅細(xì)胞的代謝特點(diǎn),血細(xì)胞的生成 3w：卵黃囊造血 造 6w：肝臟造血 血 中 4M：骨髓造血 心,第 三 節(jié)

11、 血 細(xì) 胞 代 謝,Metabolism of Blood Cells,骨髓造血干細(xì)胞,定向分化,紅系祖細(xì)胞,原始紅細(xì)胞,早幼紅,中幼紅,晚幼紅,網(wǎng)織紅,成熟紅細(xì)胞,紅細(xì)胞是血液中最主要的細(xì)胞，是在骨髓中由造血干細(xì)胞定向分化而成的紅系細(xì)胞。 在成熟過程中，紅細(xì)胞發(fā)生一系列形態(tài)和代謝的改變。,紅細(xì)胞成熟過程中的代謝變化,了解,（一）糖代謝,血循環(huán)中的紅細(xì)胞每天大約從血漿攝取30g葡萄糖，其中90%95%經(jīng)糖酵解通路和2,3-二磷酸甘油酸旁路進(jìn)行代謝，5%10%通過磷酸戊糖途徑進(jìn)行代謝。,1. 糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路,2. 磷酸戊糖途徑, 主要功能是產(chǎn)生NADPH+H

12、+,熟悉,紅細(xì)胞中存在催化糖酵解所需要的所有的酶和中間代謝物，糖酵解的基本反應(yīng)和其他組織相同。 糖酵解是紅細(xì)胞獲得能量的唯一途徑，每摩爾葡萄糖經(jīng)酵解生成2mol乳酸的過程中，產(chǎn)生2mol ATP和2mol NADH+H+，通過這一途徑可使紅細(xì)胞內(nèi)ATP的濃度維持在1.85103mol/L水平。,1. 糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路,葡萄糖,1, 3-BPG,3-磷酸甘油酸,2, 3-BPG,2, 3-BPG 磷酸酶,二磷酸甘油酸變位酶,3-磷酸甘 油酸激酶,乳酸,2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路：,正常情況下，2,3-BPG對(duì)二磷酸甘油酸變位酶的負(fù)反饋?zhàn)饔么笥趯?duì)3

13、-磷酸甘油酸激酶的抑制作用，所以2,3-二磷酸甘油酸支路僅占糖酵解的15%50%，但是由于2,3-BPG磷酸酶的活性較低，2,3-BPG的生成大于分解，造成紅細(xì)胞內(nèi)2,3-BPG升高。 紅細(xì)胞內(nèi)2,3-BPG雖然也能供能，但主要功能是調(diào)節(jié)血紅蛋白的運(yùn)氧功能。,3. 紅細(xì)胞內(nèi)糖代謝的生理意義,（1）ATP的功能,維持紅細(xì)胞膜上鈉泵（Na+-K+-ATPase）的正常運(yùn)轉(zhuǎn)； 維持紅細(xì)胞膜上鈣泵(Ca2+-ATPase)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)； 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； 少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成； ATP用于葡萄糖的活化，啟動(dòng)糖酵解過程。,熟悉,2, 3-BPG是調(diào)節(jié)血

14、紅蛋白(Hb)運(yùn)氧的重要因素，可降低Hb與氧的親和力。,（）2, 3-BPG的功能,電負(fù)性高 穩(wěn)定Hb構(gòu)象,對(duì)抗氧化劑，保護(hù)細(xì)胞膜蛋白、血紅蛋白和酶蛋白的巰基等不被氧化，從而維持紅細(xì)胞的正常功能。 紅細(xì)胞中的NADPH能維持細(xì)胞內(nèi)還原型谷胱甘肽(GSH)的含量，使紅細(xì)胞免遭外源性和內(nèi)源性氧化劑的損害。,（）NADH和NADPH的功能,谷胱甘肽的氧化與還原及其有關(guān)代謝:,成熟紅細(xì)胞的脂類幾乎都存在于細(xì)胞膜。 成熟紅細(xì)胞已不能從頭合成脂肪酸，但膜脂的不斷更新卻是紅細(xì)胞生存的必要條件。 紅細(xì)胞通過主動(dòng)參入和被動(dòng)交換不斷地與血漿進(jìn)行脂質(zhì)交換，維持其正常的脂類組成、結(jié)構(gòu)和功能。,（二）脂代謝,（三）血紅

15、蛋白的合成與調(diào)節(jié),珠蛋白，血紅素(heme),血紅素的合成 珠蛋白的合成 血紅蛋白的合成,血紅蛋白的組成:,血紅蛋白的合成包括:,掌握,1. 血紅素的生物合成,合成的組織和亞細(xì)胞定位：,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。,合成原料：,甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+,合成的起始和終末階段均在線粒體內(nèi)進(jìn)行，中間階段在胞漿內(nèi)進(jìn)行。,合成部位：,血紅素合成過程, -氨基-酮戊酸(-aminolevulinic acid, ALA)的合成,+,反應(yīng)部位在線粒體內(nèi)； 催化反應(yīng)的酶是ALA合酶(ALA synthase)，其輔酶是磷酸吡哆醛。此酶是血紅素合成的限速酶，受血紅素的反饋調(diào)節(jié)。 ALA

16、生成后從線粒體進(jìn)入胞液。,膽色素原(prophobilinogen，PBG)的生成：,在ALA脫水酶(ALA dehydrase)催化下，二分子 ALA 脫水縮合生成一分子PBG。, 尿卟啉原與糞卟啉原的生成：,4x 膽色素原,線狀四吡咯,尿卟啉原,糞卟啉原,反應(yīng)部位：胞液,反應(yīng)生成的糞卟啉原再進(jìn)入線粒體。, 血紅素的生成：,反應(yīng)部位：線粒體,糞卟啉原,原卟啉原,原卟啉,血紅素, 合成的主要部位是骨髓和肝臟，成熟紅細(xì)胞不能合成； 合成的原料簡(jiǎn)單：琥珀酰CoA、甘氨酸Fe2+等小分子物質(zhì)； 合成過程的起始與最終過程在線粒體，中間過程在胞液。,血紅素合成的特點(diǎn)：,是血紅素合成的限速酶； 受血紅素反

17、饋抑制； 高鐵血紅素強(qiáng)烈抑制； 某些固醇類激素可誘導(dǎo)其生成。,血紅素合成的調(diào)節(jié)：, ALA合酶：,與膜受體結(jié)合，加速有核紅細(xì)胞的成熟以及血紅素和的合成促使原始紅細(xì)胞的繁殖和分化。 糖蛋白，166個(gè)氨基酸殘基，分子量34kD,可被血紅素 、重金屬等抑制，亞鐵螯合酶還需要還原劑(如谷胱甘肽)。, ALA脫水酶與亞鐵螯合酶：, 促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin, EPO)：,卟啉癥,卟啉癥是人體在合成血紅素（簡(jiǎn)單說來，鐵+卟啉血紅素）的生物過程中，某些酶異常導(dǎo)致合成過程受阻，從而使沒有轉(zhuǎn)化成血紅素的卟啉（一種大分子化合物）在體內(nèi)大量累積，造成細(xì)胞損傷。 卟啉癥可以是遺傳的，也可以因其他因

18、素而罹患此病。 卟啉在黑暗里無害，但對(duì)光很敏感。一旦見光，被紫外線激活，卟啉就會(huì)轉(zhuǎn)化為一種腐蝕性的“嗜肉”毒素，同時(shí)發(fā)出熒光。因?yàn)檫策嗑奂谌梭w的皮膚、骨骼和牙齒，所以陽(yáng)光下整個(gè)人自然就亮了起來。患者的耳朵和鼻子被“吃”掉了，嘴唇和牙床受到腐蝕，露出紅紅的牙根，皮膚上瘢痕密布，如僵尸般慘白（反映出潛在的貧血）。 卟啉癥患者不僅不能見光，由于血紅蛋白合成障礙，還導(dǎo)致了他們嚴(yán)重貧血。,光動(dòng)力作用是指在光敏劑參與下，在光的作用下，使有機(jī)體細(xì)胞或生物分子發(fā)生機(jī)能或形態(tài)變化，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致細(xì)胞損傷和壞死作用，在生物學(xué)及醫(yī)學(xué)上稱之為光動(dòng)力作用，用光動(dòng)力作用治病的方法，稱為光動(dòng)力療法 首先是感光劑的分布管理。

19、在無光時(shí)，無論是全身性或局部性使用，感光劑在黑暗中的毒性要是可忽略的。一個(gè)有效的光動(dòng)力治療，取決于，在目標(biāo)細(xì)胞能夠不斷累積感光劑；而在正常細(xì)胞卻能快速的將感光劑代謝掉. 第二步就是，光源直接照射在患部位置。必須根據(jù)作用位置的深淺，足以活化感光劑的能量來調(diào)整作用時(shí)間的長(zhǎng)短和光源能量。 第三步，感光劑的活化激發(fā)了光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生reactive oxygen species (ROS) 引起細(xì)胞毒殺作用。這樣的作用，造成了目標(biāo)細(xì)胞的壞死以及組織的破壞，但卻不至于影響正常細(xì)胞。,光動(dòng)力療法,光動(dòng)力療法，是將特定的感光劑注入體內(nèi)，感光劑在體內(nèi)會(huì)選擇性地滯留于腫瘤組織內(nèi)，再以光線照射后，便會(huì)產(chǎn)生螢光以協(xié)助腫瘤的診斷及定位。而以