血液生物化学课件

1、血液生物化学1 第第 十十 六六 章章 血液的生物化学血液的生物化学 Hemal Biochemistry 授课教师授课教师 徐晓徐晓 血液生物化学2 非蛋白氮非蛋白氮 (non-protein nitrogen,NPN)(non-protein nitrogen,NPN) 血液中的有机物的非蛋白类含氮血液中的有机物的非蛋白类含氮 化合物主要有尿素、肌酸、肌酸酐、化合物主要有尿素、肌酸、肌酸酐、 尿酸、胆红素和氨等，它们中的氮总尿酸、胆红素和氨等，它们中的氮总 称为非蛋白氮。称为非蛋白氮。 血液生物化学3 第第 三三 节节 血血 细细 胞胞 代代 谢谢 Metabolism of Blood

2、Cells 血液生物化学4 一、红细胞的代谢特点一、红细胞的代谢特点 二、白细胞的代谢二、白细胞的代谢 血液生物化学5 一、红细胞的代谢特点一、红细胞的代谢特点 v红细胞是血液中最主要的细胞，它是在骨髓中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细胞。由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。 v在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢 的改变。的改变。 血液生物化学6 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

3、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“-”-” 血液生物化学7 （一）糖代谢（一）糖代谢 1. 1. 糖酵解和糖酵解和2, 3-2, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2, 3-BPG)(2, 3-BPG) 旁路旁路 2. 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+HNA

4、DPH+H+ + 血液生物化学8 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 血液生物化学9 3. 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 ATPATP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(Na+ +-K-K+ +-ATPase)-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膜上钙泵(Ca(Ca2+ 2+-ATPase) -ATPase)的正常运转的正常运转

5、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ATPATP用于谷胱甘肽、用于谷胱甘肽、NADNAD+ + 的生物合成的生物合成 v ATPATP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 血液生物化学10 v2, 3-BPG2, 3-BPG是调节血红蛋白是调节血红蛋白(Hb)(Hb)运氧的运氧的 重要因素，可增加重要因素，可增加HbHb与氧的亲和力。与氧的亲和力。 2, 3-BPG 2, 3-BPG的功能的功能 血液生物化学11 v 对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋 白和酶蛋

6、白的巯基等不被氧化，从而维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。持红细胞的正常功能。 NADH NADH和和NADPHNADPH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+ 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 氧化物酶氧化物酶 血液生物化学12 v 成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，通过主动成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，通过主动 参入和被动交换不断的与血浆进行脂质交换，参入和被动交换不断的与血浆进行脂质交换， 维持其正常的脂类组成

7、、结构和功能。维持其正常的脂类组成、结构和功能。 （二）脂（二）脂 代代 谢谢 血液生物化学13 （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，血红素珠蛋白，血红素(heme)(heme) * * 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的组成 血红蛋白的合成血红蛋白的合成 血液生物化学14 1. 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

8、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CoACoA、FeFe2+ 2+ 血液生物化学15 （1 1）合成过程）合成过程 - -氨基氨基- - - -酮戊酸酮戊酸( ( - - aminolevulinic aminolevulinic acid ,ALA)acid ,ALA)的生成：由的生成：由ALAALA合酶合酶(ALA synthase)(ALA synthase) 催化，是血红素合成的关键酶催化，是血红素合成的关键酶 + HSCoA + CO2 ALA合酶合酶 （磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛） 反应部位：反应部位：线粒体线粒体 COOH H2C CH2 CSCoA O

9、CH2NH2 COOH COOH H2C CH2 C CH2NH2 O 血液生物化学16 胆色素原的生成胆色素原的生成 ALAALA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：反应部位：胞液胞液 N H OH O OH O NH2 COOH CH 2 CH 2 C C N O HH HH 血液生物化学17 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：反应部位：胞液

10、胞液 血液生物化学18 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：反应部位：线粒体线粒体 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 血液生物化学19 血液生物化学20 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； 合成的原料简单：琥珀酰合成的原料简单：琥珀酰CoACoA、甘氨酸、甘氨酸FeFe2+ 2+ 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

11、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 血液生物化学21 ALA ALA合酶合酶 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 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 合成的调节合成的调节 血液生物化学22 促红细胞生成素促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)(erythropoietin, 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的熟以及血红素和的合成促使原始红细胞的

12、 繁殖和分化。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) )。 血液生物化学23 血红素合成后与珠蛋白结合成血红素合成后与珠蛋白结合成 血红血红 蛋白。蛋白。 珠蛋白的合成同一般蛋白质的合珠蛋白的合成同一般蛋白质的合 成，其合成受血红素调控。成，其合成受血红素调控。 2. 2. 血红蛋白的合成血红蛋白的合成 血液生物化学24 eIF-2 （无活性）（无活性） P cAMP +2C+cAMP-2R eIF-2激酶激酶 （无活性）（无活性） eIF-2 （有活性有活性） + R2C2 (PKA) ATPADP ATPADP + 高铁血红素对起始因子高铁血红素对起始因子2 2的调节的调节 eIF-2激酶激酶 （有活性）（有活性） P 血液生物化学25 v糖代谢：糖代谢：以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途 径产生的径产生的NADPHNADPH经氧化酶的电子体系使经氧化酶的电