第18章 血液的生物化學(xué)

1、1第十八章第十八章 血液的生物化學(xué)血液的生物化學(xué)Hemal Biochemistry2血液血液有形有形成分成分無形無形的液體成分的液體成分-血漿血漿紅細(xì)胞紅細(xì)胞白細(xì)胞白細(xì)胞血小板血小板加加抗凝劑靜置抗凝劑靜置(離心離心)后的淺黃色上清后的淺黃色上清不加不加抗凝劑凝固后析抗凝劑凝固后析出的淡黃色透明液體出的淡黃色透明液體血漿血漿(plasma)血清血清(serum)有有纖維蛋白原纖維蛋白原無無纖維蛋白原纖維蛋白原正常血液占體重的正常血液占體重的8%血液血液血液血液3血液的固體成分血液的固體成分有機物有機物無機物無機物蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)糖類糖類脂類脂類Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+ Cl_、HCO3

2、_、HPO42 _ 尿素尿素尿酸尿酸肌酸肌酸肌酸酐肌酸酐膽紅素膽紅素氨氨水水：81%86%非蛋白含氮化合非蛋白含氮化合物物氨基酸氨基酸血液的化學(xué)成分血液的化學(xué)成分4非蛋白氮非蛋白氮(non-protein nitrogen, NPN) 非蛋白質(zhì)類含氮化合物中氮的總稱非蛋白質(zhì)類含氮化合物中氮的總稱正常人血中正常人血中NPN含量為含量為14.2824.99mmol/L血尿素氮血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN) 約占約占NPN的的50%。測定測定BUN和和NPN通常都能反映腎的排泄功能通常都能反映腎的排泄功能5第一節(jié)第一節(jié) 血漿蛋白質(zhì)血漿蛋白質(zhì)Plasma Protein6一

3、、血漿蛋白的分類與性質(zhì)一、血漿蛋白的分類與性質(zhì)（一）血漿蛋白的分類（一）血漿蛋白的分類 正常人血漿蛋白質(zhì)含量為正常人血漿蛋白質(zhì)含量為6075g/L 電泳是電泳是最常用最常用的分離蛋白質(zhì)的方法。的分離蛋白質(zhì)的方法。 臨床常用臨床常用-醋酸纖維素薄膜電泳。醋酸纖維素薄膜電泳。 科研科研-PAGE或免疫電泳或免疫電泳 可將血漿蛋白質(zhì)分為可將血漿蛋白質(zhì)分為30多個組分多個組分7A a1a2bg光密度計掃描光密度計掃描后的電泳峰后的電泳峰(b)血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳A a1a2bg點樣端點樣端(a)染色后染色后的圖譜的圖譜A 59.2a1 3.9a2 7.5b 12.1g 17

4、.3正常正常A/G：1.52.5；A/G倒置倒置：18血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳血清蛋白醋酸纖維薄膜電泳+-(2007級級19班班何定華何定華-梁彩萍梁彩萍同學(xué)實驗結(jié)果同學(xué)實驗結(jié)果)9臨床生化一位老師的實驗結(jié)果臨床生化一位老師的實驗結(jié)果10PAGE圖譜圖譜(同學(xué)實驗結(jié)果同學(xué)實驗結(jié)果)11（二）血漿蛋白質(zhì)的性質(zhì)（二）血漿蛋白質(zhì)的性質(zhì)1. 多數(shù)在多數(shù)在肝臟肝臟合成合成(g 球蛋白例外球蛋白例外)2. 合成場所合成場所一般位于與膜結(jié)合的多聚核蛋白體一般位于與膜結(jié)合的多聚核蛋白體上。上。3. 除清蛋白外除清蛋白外，幾乎均為，幾乎均為糖蛋白糖蛋白，它們含有，它們含有N-或或O-連接的寡糖鏈。連接的寡糖鏈。

5、 ABO系統(tǒng)系統(tǒng) 血型物質(zhì)血型物質(zhì)O的的糖鏈非還原端糖鏈非還原端+GalNAc 血型物質(zhì)血型物質(zhì)A+Gal 血型物質(zhì)血型物質(zhì)B124. 多態(tài)性多態(tài)性(polymorphism) ： 指在同種屬人群指在同種屬人群中，有兩種以上，發(fā)生頻率中，有兩種以上，發(fā)生頻率不低于不低于1%的表現(xiàn)的表現(xiàn)型。型。 如：如：ABO血型、血型、1-抗胰蛋白酶，抗胰蛋白酶，Ig等。等。5. 特異的半壽期。如：特異的半壽期。如：A為為20天。天。 急性時相蛋白急性時相蛋白(acute phase protein，APP) 在急性炎癥或一些類型的組織損傷時，某些在急性炎癥或一些類型的組織損傷時，某些血漿蛋白水平增高。血漿蛋

6、白水平增高。 如：如：C反應(yīng)蛋白反應(yīng)蛋白, 1-抗抗胰蛋白酶胰蛋白酶, 1-酸性蛋白和纖維蛋白原。酸性蛋白和纖維蛋白原。13二、血漿蛋白質(zhì)的功能二、血漿蛋白質(zhì)的功能1. 維持血漿膠體滲透壓維持血漿膠體滲透壓2. 維持血漿正常的維持血漿正常的pH(7.357.45)3. 免疫作用免疫作用4. 運輸作用運輸作用5. 凝血、抗凝血作用凝血、抗凝血作用6. 營養(yǎng)作用營養(yǎng)作用14第三節(jié)第三節(jié) 血細(xì)胞代謝血細(xì)胞代謝Metabolism of Blood Cells15一、紅細(xì)胞的代謝特點一、紅細(xì)胞的代謝特點紅細(xì)胞成熟過程中的代謝變化紅細(xì)胞成熟過程中的代謝變化分裂增殖能力分裂增殖能力 + DNA合成合成 +

7、* RNA合成合成 + RNA存在存在 + + 蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)合成 + + 血紅素合成血紅素合成 + + 脂類合成脂類合成 + + 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) + + 氧化磷酸化氧化磷酸化 + + 糖酵解糖酵解 + + +磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 + + +代謝能力代謝能力 有核紅細(xì)胞有核紅細(xì)胞 網(wǎng)織紅細(xì)胞網(wǎng)織紅細(xì)胞 成熟紅細(xì)胞成熟紅細(xì)胞注：注：“”、“”分別表示該途徑有、無，帶分別表示該途徑有、無，帶*號表示晚幼紅細(xì)胞為號表示晚幼紅細(xì)胞為“”16（一）糖代謝（一）糖代謝糖酵解糖酵解 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑 5%10% 2,3-BPG支路支路90%95%紅細(xì)胞保留的代謝通路紅細(xì)胞保留的代謝通路1

8、71. 糖酵解和糖酵解和2，3-二磷酸甘油酸支路二磷酸甘油酸支路 （bisphosphoglycerate BPG) 糖酵解是紅細(xì)胞糖酵解是紅細(xì)胞獲得能量的唯一途徑獲得能量的唯一途徑。 2，3-BPG支路是糖酵解的側(cè)支循環(huán)支路是糖酵解的側(cè)支循環(huán)分支點：分支點： 1,3-BPG此支路產(chǎn)生高濃度的中間產(chǎn)物此支路產(chǎn)生高濃度的中間產(chǎn)物2,3-BPG18HCOHCHOCH2OPO3H2HCO PO3H2COOHCH2OPO3H2CHOHCOOHCH2OPO3H2HCOHCOPO3H2CH2OPO3H2O3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2，3-二磷酸甘油酸二

9、磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸變位酶變位酶2,3-二磷酸二磷酸甘油酸磷酸酶甘油酸磷酸酶H3PO4H2O2,3-二磷酸甘油酸支路二磷酸甘油酸支路50%85%ADPATP3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶15%50%增加增加HbO2釋放釋放氧氧,適應(yīng)組織細(xì)適應(yīng)組織細(xì)胞對氧的需求胞對氧的需求?3-磷酸甘磷酸甘油醛脫油醛脫氫酶氫酶19（1）酵解途徑大于支路）酵解途徑大于支路（2）放能反應(yīng)，不可逆）放能反應(yīng)，不可逆（3）2，3-BPG的生成大于分解的生成大于分解2, 3-BPG支路的特點支路的特點202, 3-BPG支路的意義支路的意義(1) 消耗糖酵解過程中部分能量，調(diào)節(jié)糖酵消耗糖酵解過程中部分能量

10、，調(diào)節(jié)糖酵 解能不斷進(jìn)行；解能不斷進(jìn)行；(2) 降低降低Hb對對O2的親和力，調(diào)節(jié)的親和力，調(diào)節(jié)Hb的運氧的運氧 功能。功能。 (3) 缺缺O(jiān)2，紅細(xì)胞內(nèi)，紅細(xì)胞內(nèi)2，3-BPG增加，有利于增加，有利于 機體獲得較多的機體獲得較多的O2。212,3-BPG結(jié)合位點結(jié)合位點22（2）2，3-BPG的功能的功能 脫氧脫氧Hb分子中，分子中，2，3-BPG與與亞基正電荷亞基正電荷形形成鹽鍵，使成鹽鍵，使Hb分子的分子的T構(gòu)象更趨穩(wěn)定構(gòu)象更趨穩(wěn)定，降低降低Hb與與O2的親和力的親和力。 Hb氧合時，氧合時，2個個亞基互相靠近，空隙變小，亞基互相靠近，空隙變小， 2，3-BPG被排擠出來，氧親和力則隨之

11、增加。被排擠出來，氧親和力則隨之增加。 血流經(jīng)血流經(jīng)PO2較高的肺部時，較高的肺部時，2，3-BPG影響不影響不大，而當(dāng)血流經(jīng)過大，而當(dāng)血流經(jīng)過PO2較低的組織時，較低的組織時，2，3-BPG的存在則顯著增加的存在則顯著增加O2釋放，以供組織需要。釋放，以供組織需要。232 . 磷酸戊糖途徑：磷酸戊糖途徑：產(chǎn)生產(chǎn)生NADPH+H+6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖 6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸NADP+2GSHGSSGH2O22H2ONADPH+H+6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖脫氫酶脫氫酶谷胱甘肽谷胱甘肽還原酶還原酶 谷胱甘肽谷胱甘肽過氧化物酶過氧化物酶 NADPH 和和NADH的功能的功能 1) GSH與

12、與NADPH 谷胱甘肽的氧化與還原及其有關(guān)代謝谷胱甘肽的氧化與還原及其有關(guān)代謝242）高鐵血紅蛋白的還原）高鐵血紅蛋白的還原紅細(xì)胞內(nèi)紅細(xì)胞內(nèi)MHb的還原系統(tǒng)的還原系統(tǒng)還原方式還原方式 總還原能力的百分比總還原能力的百分比() 酶促還原系統(tǒng)酶促還原系統(tǒng)NADH+MHbHb+NAD+ 67NADH-MHb還原酶還原酶NADPH+MHbHb+NADP+ 5NADPH-MHb還原酶還原酶非酶促還原系統(tǒng)非酶促還原系統(tǒng)抗壞血酸抗壞血酸+MHbHb+脫氫抗壞血酸脫氫抗壞血酸+2H+ 162GSH+2MHb2Hb+GSSG+2H+ 12253 . 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

13、的功能) 維持紅細(xì)胞膜上鈉泵的正常運轉(zhuǎn)。維持紅細(xì)胞膜上鈉泵的正常運轉(zhuǎn)。 維持紅細(xì)胞膜上鈣泵的正常運行。維持紅細(xì)胞膜上鈣泵的正常運行。 維持紅細(xì)胞膜上脂質(zhì)與血漿脂蛋白中的脂維持紅細(xì)胞膜上脂質(zhì)與血漿脂蛋白中的脂 質(zhì)進(jìn)行交換。質(zhì)進(jìn)行交換。 少量少量ATP用于谷胱甘肽、用于谷胱甘肽、NAD+的合成。的合成。 ATP用于葡萄糖活化，啟動糖酵解過程。用于葡萄糖活化，啟動糖酵解過程。261.血紅素的生物合成血紅素的生物合成 主要部位主要部位: 骨髓的幼紅細(xì)胞和網(wǎng)織紅細(xì)胞骨髓的幼紅細(xì)胞和網(wǎng)織紅細(xì)胞 基本原料基本原料: 琥珀酰琥珀酰CoA, Gly, Fe2+ 定位定位: 起始、終末在線粒體；中間階段在胞液起始

14、、終末在線粒體；中間階段在胞液 關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶：ALA合酶合酶（三）血紅蛋白的生物合成（三）血紅蛋白的生物合成血紅蛋白血紅蛋白(Hb)珠蛋白珠蛋白(globin, a2b2)亞鐵血紅素亞鐵血紅素(heme)（二）脂代謝（二）脂代謝（膜脂的更新膜脂的更新）27NNNNFeCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH3CH3CH=CH2H3CH3CCH2CHFe卟啉環(huán)平面卟啉環(huán)平面血紅素結(jié)構(gòu)血紅素結(jié)構(gòu)28CH2CH2COOHC SCoAO+CH2NH2COOH輔酶輔酶A +CO2 ALA合酶合酶（磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛）血紅素生物合成過程血紅素生物合成過程(四步四步)1)-氨基氨基-酮戊酸酮戊酸

15、(ALA)的生成的生成(在線粒體內(nèi)在線粒體內(nèi))CH2CH2COOHCCH2NH2O限速酶限速酶琥珀酰琥珀酰CoAGlyALAgd292H2OALA脫水脫水酶酶2) 膽色素原膽色素原(PBG)的生成的生成(在胞液內(nèi)在胞液內(nèi))2 ALACCH2CH2COOHCH2OH2NCH2CH2COOHCHONHCHHCCCCNCH2H2NCH2CH2CH2COOHCOOHH膽色素原膽色素原(PBG)303NH3膽色素原膽色素原4分子分子CH2COOHCH2CH2COOHNCH2H2NHNHA PNCH2HA PNCH2H2NHA PNHA PCH2CH2H3) 尿卟啉原與糞卟啉原的生成尿卟啉原與糞卟啉原的生

16、成膽色素原脫氨酶膽色素原脫氨酶(尿卟啉原尿卟啉原I同合酶同合酶)P: -CH2CH2COOHA: -CH2COOH線性四吡咯線性四吡咯311 2346 587NHA PNCH2HA PNCH2H2NHA PNHA PCH2CH2HNH3尿卟啉原尿卟啉原同合酶同合酶尿卟啉原尿卟啉原324) 血紅素的生成血紅素的生成1 2346 587尿卟啉原尿卟啉原糞卟啉原糞卟啉原1 2346 587MMMMM: -CH3尿卟啉原尿卟啉原脫羧酶脫羧酶A: -CH2COOH4 CO233糞卟啉原糞卟啉原原卟啉原原卟啉原1 2346 587MMMM糞卟啉原糞卟啉原氧化脫羧酶氧化脫羧酶V: -CH=CH24H， 2C

17、O21 2346 587MMMMVVP: -CH2CH2COOH進(jìn)入線粒體進(jìn)入線粒體34原卟啉原原卟啉原原卟啉原卟啉原卟啉原原卟啉原氧化酶氧化酶6H1 2346 587MMMMVVM: -CH3V: -CH=CH2P: -CH2CH2COOHNNHNHNVVPPMMMM在線粒體內(nèi)在線粒體內(nèi)35原卟啉原卟啉血紅素血紅素亞鐵螯合酶亞鐵螯合酶+ Fe2+M: -CH3V: -CH=CH2P: -CH2CH2COOHNNHNHNVVPPMMMMNNNNVVPPMMMMFe在線粒體內(nèi)在線粒體內(nèi)36372. 血紅素合成的調(diào)節(jié)血紅素合成的調(diào)節(jié)1) ALA合酶合酶(限速酶，最主要）限速酶，最主要）A 受血紅素

18、的反饋抑制調(diào)節(jié)受血紅素的反饋抑制調(diào)節(jié) 與阻遏蛋白結(jié)合對與阻遏蛋白結(jié)合對ALA合酶負(fù)調(diào)節(jié)合酶負(fù)調(diào)節(jié)B Vit B6缺乏也會抑制該酶的活性缺乏也會抑制該酶的活性C 血紅素過剩血紅素過剩高鐵血紅素，對高鐵血紅素，對ALA合酶合酶 有強烈的抑制作用。有強烈的抑制作用。D其他物質(zhì)的影響，睪酮可誘導(dǎo)其他物質(zhì)的影響，睪酮可誘導(dǎo)ALA合酶的合酶的 產(chǎn)生、殺蟲劑等可使肝產(chǎn)生、殺蟲劑等可使肝ALA合酶顯著增加。合酶顯著增加。 38 2）ALA脫水酶、亞鐵螯合酶脫水酶、亞鐵螯合酶 這兩種酶對重金屬的抑制作用非常敏這兩種酶對重金屬的抑制作用非常敏感，感，血紅素合成的抑制是鉛中毒的重要血紅素合成的抑制是鉛中毒的重要特征

19、特征。此外，亞鐵螯合酶還需要還原劑，。此外，亞鐵螯合酶還需要還原劑，如谷胱甘肽。如谷胱甘肽。 393) 促紅細(xì)胞生成素促紅細(xì)胞生成素(EPO) EPO是紅細(xì)胞生成的主要調(diào)節(jié)劑。是紅細(xì)胞生成的主要調(diào)節(jié)劑。可可加速有核紅細(xì)胞的成熟加速有核紅細(xì)胞的成熟以及以及血紅素和血紅素和Hb的合成的合成(EPO 可以誘導(dǎo)可以誘導(dǎo)ALA合酶的生合酶的生成促進(jìn)血紅素的生成成促進(jìn)血紅素的生成），促使原始紅細(xì)），促使原始紅細(xì)胞的增殖和分化。胞的增殖和分化。EPO與運動的關(guān)系與運動的關(guān)系（興奮劑）（興奮劑）403. 珠蛋白的合成珠蛋白的合成高鐵血紅素高鐵血紅素促進(jìn)珠蛋白合成促進(jìn)珠蛋白合成cAMP + 蛋白激酶蛋白激酶A蛋

20、白激酶蛋白激酶A（活化）（活化）eIF-2激酶激酶（無活性）（無活性）eIF-2激酶激酶P（有活性）（有活性） eIF-2（有活性）（有活性） eIF-2P（無活性）（無活性）PP珠蛋白合成珠蛋白合成41珠蛋白立體結(jié)構(gòu)珠蛋白立體結(jié)構(gòu)(a)4. 血紅蛋白血紅蛋白(Hb)的合成的合成42ab穩(wěn)定的二聚體穩(wěn)定的二聚體a2b2四聚體四聚體（血紅蛋白）（血紅蛋白）43二、白細(xì)胞的代謝二、白細(xì)胞的代謝（一）糖代謝（一）糖代謝1. 糖酵解是主要供能途徑糖酵解是主要供能途徑 中性粒細(xì)胞中性粒細(xì)胞能利用外源性的糖和內(nèi)能利用外源性的糖和內(nèi)源性的糖原進(jìn)行源性的糖原進(jìn)行糖酵解糖酵解，為細(xì)胞的吞噬，為細(xì)胞的吞噬作用提供能量，約有作用提供能量，約有10%的葡萄糖通過的葡萄糖通過磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑進(jìn)行代謝。進(jìn)行代謝。 單核吞噬細(xì)胞單核吞噬細(xì)胞雖能進(jìn)行雖能進(jìn)行有氧氧化和糖有氧氧化和糖酵解酵解，但，但糖酵解糖酵解仍占很大比重。仍占很大比重。 44 中性粒細(xì)胞和單核吞噬細(xì)胞被趨化因子激中性粒細(xì)胞和單核吞噬細(xì)胞被趨化因子激活后，細(xì)胞內(nèi)磷酸戊糖途徑被激活，產(chǎn)生大量活后，細(xì)胞內(nèi)磷酸戊糖途