大学课件：生物化学之血液生化2013

1、目目 录录 第第 十十 六六 章章 血液的生物化学血液的生物化学 Hemal Biochemistry 王晓华王晓华 目目 录录 血血 液液 8% 血细胞：血细胞：红细胞、白细胞、血小板红细胞、白细胞、血小板 血浆血浆 纤维蛋白原纤维蛋白原 血清：血清：蛋白质蛋白质、非蛋白含氮物、非蛋白含氮物 糖类、脂类、激素、糖类、脂类、激素、 酶、维生素、酶、维生素、无机盐无机盐、 水等水等 血液的比重：血液的比重：1.0501.060 血液的血液的pH: 7.40 0.05 血液血液(blood)的化学成分的化学成分 目目 录录 v非蛋白氮（非蛋白氮（ NPN ） v概念概念：血液中除蛋白质以外的其它含

2、氮 化合物，主要有尿素尿素、肌酸、尿酸等物 质中所含的氮。所含的氮。 v正常值：14.2824.99mmol/L。 v功能：反映肾功能情况反映肾功能情况 目目 录录 第第 一一 节节 血血 浆浆 蛋蛋 白白 Plasma Protein 目目 录录 一、血浆蛋白的分类与性质一、血浆蛋白的分类与性质 血浆蛋白总浓度：血浆蛋白总浓度：7075g/L v血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中 的主要的固体成分。的主要的固体成分。 v血浆蛋白的种类很多，含量也极不相同，有血浆蛋白的种类很多，含量也极不相同，有 多种分类方法。多种分类方法。 目目 录录 1. 依据电

3、泳依据电泳(electrophoresis)结果分类结果分类 （一）血浆蛋白的分类（一）血浆蛋白的分类 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 醋酸纤维薄膜醋酸纤维薄膜 目目 录录 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 电电 泳泳 图图 谱谱 目目 录录 人类血浆蛋白质的分类人类血浆蛋白质的分类 种种 类类 血血 浆浆 蛋蛋 白白 1.载体蛋白载体蛋白 2.免疫防御系统蛋免疫防御系统蛋 3.凝血和纤溶蛋白凝血和纤溶蛋白 4.酶酶 5.蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂 6.激素激素 7.参

4、与炎症应答的蛋白参与炎症应答的蛋白 8.未知功能血浆蛋白未知功能血浆蛋白 清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等 IgG ,IgM ,IgA ,IgD ,IgE 和补体和补体C1-9 等等 凝血因子凝血因子、凝血酶原、纤溶酶原等、凝血酶原、纤溶酶原等 卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等 1抗胰蛋白酶、抗胰蛋白酶、 2巨球蛋白等巨球蛋白等 促红细胞生成素、胰岛素等促红细胞生成素、胰岛素等 C-反应蛋白、反应蛋白、 2酸性糖蛋白等酸性糖蛋白等 2. 依据生理功能分类依据生理功能分类 目目 录录 1. 绝大多数血浆蛋白在肝合成。绝大多数血浆蛋白在肝

5、合成。 2. 血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。 3. 除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白。除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白。 4. 许多血浆蛋白呈现多态性许多血浆蛋白呈现多态性(polymorphism)。多态性指在多态性指在 同种属人群中，有两种以上，发生频率不低于同种属人群中，有两种以上，发生频率不低于1%的表的表 现型。最典型的是现型。最典型的是ABO血型物质。血型物质。 5. 在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。 6. 在急性炎症或某种类型组织损伤等

6、情况下，某些血浆在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某些血浆 蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋白质蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋白质(acute phase protein APP)。 （二）血浆蛋白的性质（二）血浆蛋白的性质 目目 录录 l 维持血浆胶体渗透压维持血浆胶体渗透压 l 维持血浆正常的维持血浆正常的pH l 运输作用运输作用 l 免疫作用免疫作用 l 催化作用催化作用 l 营养作用营养作用 l 凝血、抗凝血和纤溶作用凝血、抗凝血和纤溶作用 二、血浆蛋白的功能二、血浆蛋白的功能 目目 录录 第第 二二 节节 血血 细细 胞胞 代代 谢谢 Metabolism of

7、Blood Cells 目目 录录 一、红细胞的代谢特点一、红细胞的代谢特点 l红细胞来源：红细胞来源：红细胞是血液中最主要的细胞，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它是在骨髓中由造血干细胞定向分化而成的红系 细胞。细胞。 l发育过程：发育过程：原始红细胞、早幼红细胞、中幼红细原始红细胞、早幼红细胞、中幼红细 胞、晚幼红细胞、网状红细胞、成熟红细胞胞、晚幼红细胞、网状红细胞、成熟红细胞 l在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢的在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢的 改变。改变。成熟红细胞除质膜和胞浆外，无其他成熟红细胞除质膜和胞浆外，无其他 细胞器

8、。细胞器。 目目 录录 红细胞成熟过程中的代谢变化红细胞成熟过程中的代谢变化 代谢能力代谢能力 有核有核 红细胞红细胞 网织网织 红细胞红细胞 成熟成熟 红细胞红细胞 分裂增殖能力分裂增殖能力 DNA 合合 成成 RNA 合合 成成 RNA 存存 在在 蛋白质合成蛋白质合成 血红素合成血红素合成 脂类合成脂类合成 三羧缩酸循环三羧缩酸循环 氧化磷酸化氧化磷酸化 糖酵解糖酵解 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 * 注：注： “+”+”，“-”-” 分别表示该途分别表示该途 径有或无径有或无 * *晚幼红细胞晚幼红细胞 为为“-”-” 目目 录录 （一）糖代谢（一）糖代谢 1. 糖酵解和糖酵解和2, 3-

9、二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2, 3-BPG)旁旁 路路 2. 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径, 主要功能是产生主要功能是产生NADPH+H+ 目目 录录 葡萄糖葡萄糖 1, 3-BPG 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2, 3-BPG 2, 3-BPG 磷酸酶磷酸酶 二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶 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 （调节Hb运氧功能） 目目 录录 3. 红细胞内糖代谢的生理意义红细胞内糖代谢的生理意义 ATP的功能的功能 v维持红细胞膜上钠泵维持红细胞膜上钠泵(Na+-K+-ATPase)的正常运的正常运 转转 v维持红细胞膜上钙泵维持红细胞

10、膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转的正常运转 v维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进 行交换行交换 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，启动糖酵解过程用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程 目目 录录 l2, 3-BPG是调节血红蛋白是调节血红蛋白(Hb)运氧的运氧的 重要因素，可降低重要因素，可降低Hb与氧的亲和力。与氧的亲和力。 2, 3-BPG的功能的功能 目目 录录 l当血流经过当血流经过PO2较高的肺部时，较高的肺部时，2，3-BPG的的 影响不大，而当血流经过影响不大

11、，而当血流经过PO2较低的组织时，较低的组织时， 红细胞中红细胞中2，3-BPG的存在则显著增加的存在则显著增加O2释释 放。放。 目目 录录 l 对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋白和酶蛋白对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋白和酶蛋白 的巯基等不被氧化，从而维持红细胞的正常功能。的巯基等不被氧化，从而维持红细胞的正常功能。 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+ NADPH +H+ 2GSH GSSG H2O2 2H2O 6磷酸葡萄磷酸葡萄 糖脱氢酶糖脱氢酶 谷胱甘肽谷胱甘肽 还原酶还原酶 谷胱甘肽过谷胱甘肽过 氧化物酶氧化

12、物酶 NADH-高铁血红蛋白还原酶高铁血红蛋白还原酶: 还原高铁血红蛋白成还原高铁血红蛋白成Hb 目目 录录 l 成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，脂膜成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，脂膜 更新通过主动参入和被动交换不断的与更新通过主动参入和被动交换不断的与 血浆进行脂质交换，维持其正常的脂类血浆进行脂质交换，维持其正常的脂类 组成、结构和功能。组成、结构和功能。 （二）脂（二）脂 代代 谢谢 目目 录录 （三）血红蛋白的合成与调节（三）血红蛋白的合成与调节 珠蛋白珠蛋白 * * 血红素的合成血红素的合成 * * 珠蛋白的合成珠蛋白的合成 * * 血红蛋白的合成血红蛋白的合成 血红蛋白的组成血红蛋白

13、的组成 血红蛋白的合成血红蛋白的合成 血红素血红素(heme) 目目 录录 1. 血红素的生物合成血红素的生物合成 合成的组织和亚细胞定位：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。髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。 合成原料合成原料 甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+ 目目 录录 合成过程合成过程 -氨基氨基- -酮戊酸酮戊酸( - aminolevulinic acid ,ALA) 的生成：由的生成：由ALA合酶合酶(ALA synthase)催化，是催化，是 血红素合成的血红素合成的关键酶关键酶 +

14、 HSCoA + CO2 ALA合酶合酶 （磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛） 反应部位：线粒体反应部位：线粒体 COOH H2C CH2 CSCoA O CH2NH2 COOH COOH H2C CH2 C CH2NH2 O 目目 录录 胆色素原的生成胆色素原的生成 ALA生成后从线粒体进入胞液生成后从线粒体进入胞液 ALA脱水酶脱水酶 2H2O 反应部位：胞液反应部位：胞液 N H OH O OH O NH2 COOH CH 2 CH 2 C C N O HH HH ALA ALA 胆色素原胆色素原 目目 录录 尿卟啉原与粪卟啉原的生成尿卟啉原与粪卟啉原的生成 4x 胆色素原胆色素原线状四吡咯线状

15、四吡咯 尿卟啉原尿卟啉原 粪卟啉原粪卟啉原 尿卟啉原尿卟啉原 同合酶同合酶 尿卟啉原尿卟啉原 同合酶同合酶 尿卟啉原尿卟啉原 脱羧酶脱羧酶 反应部位：胞液反应部位：胞液 目目 录录 血红素的生成血红素的生成 胞液中的粪卟啉原胞液中的粪卟啉原再进入线粒体再进入线粒体 反应部位：线粒体反应部位：线粒体 粪卟啉原粪卟啉原 原卟啉原原卟啉原 原卟啉原卟啉血红素血红素 粪卟啉原粪卟啉原 氧化脱羧酶氧化脱羧酶 亚铁螯合酶亚铁螯合酶 原卟啉原原卟啉原 氧化酶氧化酶 Fe2+ 目目 录录 目目 录录 合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红 细胞不能合成；细胞不能合成； 合成的

16、原料简单：琥珀酰合成的原料简单：琥珀酰CoA、甘氨酸、甘氨酸 Fe2+等小分子物质；等小分子物质； 合成过程的起始与最终过程在线粒体，中合成过程的起始与最终过程在线粒体，中 间过程在胞液。间过程在胞液。 血红素合成的特点血红素合成的特点 目目 录录 ALA ALA合酶合酶( (磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛） 是血红素合成的限速酶是血红素合成的限速酶 受血红素反馈抑制受血红素反馈抑制 血红素氧化血红素氧化 高铁血红素强烈抑制高铁血红素强烈抑制 某些固醇类激素可诱导其生成某些固醇类激素可诱导其生成 B B6 6 缺乏缺乏 合成的调节合成的调节 目目 录录 促红细胞生成素促红细胞生成素(erythropo

17、ietin, EPO) 与膜受体结合，加速有核红细胞的成与膜受体结合，加速有核红细胞的成 熟以及血红素和的合成，促使原始红细胞熟以及血红素和的合成，促使原始红细胞 的繁殖和分化。的繁殖和分化。 ALA ALA脱水酶与亚铁螯合酶脱水酶与亚铁螯合酶 可被血红素可被血红素 、重金属等抑制，亚铁螯、重金属等抑制，亚铁螯 合酶还需要还原剂合酶还需要还原剂( (如谷胱甘肽如谷胱甘肽) )。 目目 录录 血红素合成后与珠蛋白结合成血红蛋白。血红素合成后与珠蛋白结合成血红蛋白。 珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受 血红素调控。血红素氧化产物高铁血红素促进血红素调控。血红素氧化产物高铁血红素促进 血红蛋白的合成。血红蛋白的合成。 2. 血红蛋白的合成血红蛋白的合成 目目 录录 高铁血红素高铁血红素（促进血红蛋白的合成）促进血红蛋白的合成） cAMP +2C+cAMP-2R eIF-2激酶激酶 （无活性）（无活性） eIF-2 （有活性有活性） eIF-2 （无活性）（无活性） P + ATPADP ATPADP + 高铁血红素对起始因子高铁血红素对起始因子2的调节的调节 eIF-2激酶激酶 （有活性）（有活性） P R2C2 (PKA