北京大学生物化学20

1、第一节 血液的基本成分与功能 血液成分血液的化学组成血液非蛋白氮血液的生理功能v 血清(serum)：血液在体外凝固之后析出的清彻、淡黄色液体 v 血浆：若将血液加入适量的抗凝剂后离心，可使血细胞下沉，浅黄色的上清液即为血浆 v 血清与血浆的主要区别是血清中不含纤维蛋白原 一、血液的基本成分 1、血浆与血清的区别 2、非蛋白氮(non-protein nitrogen, NPN)：非蛋白质含氮化合物(尿素、尿酸、肌酸、肌酐、氨基酸、多肽、胆红素和氨等)的氮含量总称为非蛋白氮 。v尿素是主要的NPN组分二、血液的功能第二节 血浆蛋白质 血浆蛋白质的分类 血浆蛋白质的性质血浆蛋白质的功能一、血浆蛋

2、白质的分类 1、盐析法分离：清蛋白、球蛋白 2、按电泳迁移率分类：清蛋白、1、2、1、2和球蛋白。 血浆中含量最多的蛋白质是清蛋白；血液中含量最多的蛋白质是血红蛋白 临床上常用清蛋白球蛋白（A/G）值对肝脏疾患与免疫相关疾患加以区分 1、清蛋白的功能：营养、调节渗透压、调节pH、物质转运 2、球蛋白的功能：维持渗透压、pH，运输，免疫，催化，凝血、抗凝及纤溶 三、血浆蛋白质的功能v 维持渗透压、pH，运输物质，免疫，催化，营养，凝血、抗凝及纤溶 二、血浆蛋白质的性质第三节 红细胞代谢 红细胞的分化血红蛋白的结构和功能血红蛋白的合成 成熟红细胞的代谢特点一、血红蛋白的合成 1、血红蛋白的组成：珠

3、蛋白（22）血红素（每个亚基含1个血红素辅基） v 血红蛋白的合成主要在网织红细胞阶段 2、血红素的生物合成 （1）原料：琥珀酰CoA、甘氨酸、Fe2+ （2）关键酶：ALA合成酶 （3）亚细胞定位：线粒体、细胞液 （4）调节血红素对ALA合酶有反馈抑制作用促红细胞生成素可诱导ALA合酶的合成雄激素及雌二醇等都是血红素合成的促进剂 3、珠蛋白的合成及调节：高铁血红蛋白促进合成 4、血红蛋白的合成 【典型病例】镰形细胞贫血症二、成熟红细胞的代谢特点 1、成熟的红细胞没有细胞核，也没有线粒体和核蛋白体等亚细胞结构，因此，不能进行DNA、RNA、蛋白质合成，不能进行有氧氧化。 2、糖酵解是成熟红细胞

4、获得能量的唯一途径 （1）酵解供能：钙泵、钠泵、谷胱甘肽及NAD的生物合成、膜脂与血浆脂蛋白的脂质交换 （2）酵解支路生成2,3-二磷酸甘油酸：在低氧压的组织中促进氧的释放；贮存能量 3、磷酸戊糖途径提供NADPH，用于维持谷胱甘肽还原系统和高铁血红蛋白的还原 （1）NADPH将GSSG还原为GSH：GSH的主要功能是保护红细胞膜免受氧化损伤、维持血红蛋白及巯基酶的还原状态、促使高铁血红蛋白还原为血红蛋白 （2）NADPH可以保护膜蛋白、血红蛋白、巯基酶等不被氧化，还原高铁血红蛋白，维持红细胞功能 4、膜脂与血浆脂蛋白的脂质交换 机理：缺少G-6P脱氢酶，NADPH生成受阻，患者如食用某些食物

5、（如蚕豆）或服用某些药物（如磺胺类及阿斯匹林等），可导致过氧化氢和超氧化物大量生成而引起溶血现象【典型病例】蚕豆病血液组成50-60%血浆plasma(血清serum)白细胞，血小板4050红细胞 2、血细胞：红细胞、白细胞、血小板 1、血浆一、血液成分 二、化学组成血液非蛋白质含氮化合物中的含氮量。NPN肾功能严重损伤时排泄受阻高热、糖尿病等引起蛋白质分解增强：NPN中含量最多的物质，约占1/31/2，正常时含量为3.214.28mmol/L (5.0 19.7 mg/dl) 。异常升高至33.4mmol/L（200mg/dl）以上是生命垂危的象征。尿素、肌酸、肌酐、尿酸、胆红素、氨等它们多

6、数为蛋白质和核酸的分解代谢终产物。血液的生理功能四、功能 血浆蛋白质 1、盐析法、盐析法清蛋白：饱和硫酸铵清蛋白：饱和硫酸铵球蛋白：半饱和硫酸铵球蛋白：半饱和硫酸铵纤维蛋白原：半饱和硫酸铵纤维蛋白原：半饱和硫酸铵 + 半饱和半饱和NaCl清清 : 球球 = 1.5 2 : 1清蛋白（清蛋白（albumin，A）：）：3848g/L球蛋白（球蛋白（globulin，G）：1530g/LA/G：正常值：正常值1.52.5一、血浆蛋白质的分类血浆蛋白质二、电泳法血浆蛋白质人类血浆蛋白质的功能分类人类血浆蛋白质的功能分类 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

7、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7.参与炎症应答的蛋白参与炎症应答的蛋白清蛋白、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二、血浆蛋白质的性质 1. 绝大多数血浆蛋白在绝大多数血浆蛋白在

8、肝肝合成。合成。 2. 分泌型蛋白质分泌型蛋白质：在膜结合的多核蛋白体上合成。：在膜结合的多核蛋白体上合成。 3. 除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白糖蛋白。 4. 许多血浆蛋白呈现许多血浆蛋白呈现多态性多态性(polymorphism)。 5. 每种血浆蛋白均有自己每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期特异的半衰期。 6. 在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某些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，它们被称为血浆蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋急性时相蛋白质白质(acute phase protein APP)。急性时相反

9、应急性时相反应 2、理化性质：M68.5kD； pI = 4.7 3、合成部位：肝， 12 g/天 1、含量：3.8 4.8 g/dL 4、结构：清蛋白的结构 5、功能： (1) 物质运输：游离脂酸、甲状腺素、皮质醇、血红素、胆红素、钙离子、铜离子、磺胺、青霉素、阿司匹林等 (2) 维持胶体渗透压 (3) 营养功能 (4) 维持pH（二）球蛋白铜蓝蛋白（ceruloplasmin,CER)运铁蛋白(transferin,TRF) 1抗胰蛋白酶IgG 1、运输功能：、运输功能： ，球蛋白球蛋白 2、抗体：、抗体： 球蛋白球蛋白 3、维持渗透压、维持渗透压、pH 4、血浆酶：、血浆酶：血浆功能酶：

10、凝血酶，脂肪酶血浆功能酶：凝血酶，脂肪酶 细胞外渗酶：细胞外渗酶：GPT，GOT外分泌酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶外分泌酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶5、凝血、抗凝与纤溶作用、凝血、抗凝与纤溶作用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。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。红细胞血红蛋白血红蛋白血红素的结构NNNNFe2+H3CCH2CH3HCCH3CHH2CH3CH2CCH2CH2H2CHOOCHOOCConformational cha

11、nges induced in hemoglobin when oxygen binds. (The oxygen-bound form is shown at bottom.) There are multiple structural changes, some not visible here; most of the changes are subtle.别构效应血红蛋白The oxygen-binding curves of myoglobin (Mb) and hemoglobin (Hb). 肌红蛋白与血红蛋白的氧结合特性血红蛋白血红素的合成氨基酮戊酸（ALA） 的合成血红素的合

12、成卟胆原（胆色素原）的合成血红素的合成24线状四吡咯1 1、ALAALA合酶合酶血红素合成的限速酶血红素合成的限速酶结构调节：结构调节：u受血红素反馈抑制受血红素反馈抑制u高铁血红素强烈抑制高铁血红素强烈抑制u维生素维生素B B6 6缺乏可减少血红素的合成缺乏可减少血红素的合成数量调节：数量调节：u诱导剂：诱导剂：雄激素及雌二醇等固醇类激素；某些药物、杀虫剂等；固醇类激素；某些药物、杀虫剂等；u阻遏剂：血红素阻遏剂：血红素肝5-还原酶诱导促进睾丸酮 5-二氢睾酮ALA合成酶的合成血红素和血红蛋白合成3 3、促红细胞生成素、促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)2 2、ALAA

13、LA脱水酶与亚铁螯合酶脱水酶与亚铁螯合酶可可被血红素被血红素 、重金属等抑制、重金属等抑制亚铁螯合酶还需要还原剂亚铁螯合酶还需要还原剂( (如谷胱甘肽如谷胱甘肽) )主要在肾脏产生，与膜受体结合。可诱导ALA合酶合成，加速有核红细胞的成熟及血红素和血红蛋白的合成，促使原始红细胞的繁殖和分化。 1）机体缺O2时，促红细胞生成素分泌血红素和血红蛋白的合成。 2）慢性肾炎、肾功能不良患者常见的贫血现象与促红细胞生成素合成量的减少有关。M卜啉症：铁卜啉合成代谢异常而导致卜卜啉症：铁卜啉合成代谢异常而导致卜啉及其代谢物排出增多啉及其代谢物排出增多珠蛋白的合成-珠蛋白基因结构高铁血红素促进珠蛋白的合成 高

14、铁血红素高铁血红素cAMP +2C+cAMP-2ReIF-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+ATPADPATPADP+eIF-2激酶激酶 （有活性）（有活性）PR2C2(PKA)链链 2 2血红素血红素 二聚体 链链 2 2血红素血红素 二聚体 血红蛋白血红蛋白合成Polymerization of HbSScanning electron micrographs of (a) normal and (b) sickled human erythrocytes. The sickled cells are fragile, and th

15、eir breakdown causes anemia镰形细胞贫血症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“-”-”（一）糖代谢1. 糖酵解和糖酵解和2, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油

16、酸(2, 3-BPG)旁旁路路v维持红细胞膜钠泵维持红细胞膜钠泵(Na+-K+-ATPase)的运转的运转v维持红细胞膜钙泵维持红细胞膜钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转的正常运转v维持红细胞膜脂质与血浆脂蛋白脂质的交换维持红细胞膜脂质与血浆脂蛋白脂质的交换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（1）糖酵解的功能：唯一供能途径）糖酵解的功能：唯一供能途径（2）酵解支路：生成）酵解支路：生成2, 3-BPG成熟红细胞代谢特点1.CO2 and DPG are a allosteric effectors(别构剂) as they promote the

17、release of O2.2.It will impossible that hemoglobin release O2 if there is no DPG in muscle tissue.3.High-altitude adaptation (高山适应): DPG will increase from 4.5mmol/L to 7.0mmol/L.2,3-二磷酸甘油酸促进氧的释放2. 磷酸戊糖途径的重要性：产生磷酸戊糖途径的重要性：产生NADPH+H+成熟红细胞代谢特点成熟红细胞代谢特点u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。 葡萄糖葡

18、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 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，通过主动和被动交换，不断与血浆进行脂质交换，维持和被动交换，不断与血浆进行脂质交换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。其正常的脂类组成、结构和功能。（二）脂 代 谢总铁总铁 3 4 g 1、Hb-Fe 65% （20 24 mg重新被利用重新被利用） 2、Mb-Fe 10% 3、Cyt-Fe 1% 4、铁蛋白、铁蛋白 10% 5、

19、血铁黄素、血铁黄素 9% 6、运铁蛋白、运铁蛋白 7、过氧化物酶、过氧化物酶 少量少量 8、铁硫蛋白、铁硫蛋白 铁的代谢铁的代谢一、铁的排泄与吸收一、铁的排泄与吸收1、排泄、排泄胃肠粘膜脱落胃肠粘膜脱落 0.6 mg/天天 皮肤脱屑皮肤脱屑 0.2 mg/天天 1 mg/天天泌尿道泌尿道 0.1 mg/天天 2、吸收、吸收吸收率吸收率 10%需要量需要量 10 15 mg/天天铁的代谢铁的代谢二、铁的运输与存储二、铁的运输与存储运铁蛋白：运铁蛋白： Fe3+铁蛋白：铁蛋白： 肠粘膜细胞，骨髓，肝肠粘膜细胞，骨髓，肝铁的代谢铁的代谢第四节 白细胞代谢 糖代谢：糖代谢：以糖酵解为主，提供能量；磷酸

20、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NADPH经氧化酶的电子体系使经氧化酶的电子体系使O2 还原还原产生超氧阴离子、产生超氧阴离子、H2O2、OH等自由基，起杀菌等自由基，起杀菌作用。作用。脂代谢：脂代谢：不能从头合成脂肪酸；可将花生四烯酸不能从头合成脂肪酸；可将花生四烯酸转变成血栓素、前列腺素、白三烯等活性物。转变成血栓素、前列腺素、白三烯等活性物。氨基酸和蛋白质代谢：氨基酸和蛋白质代谢： 组胺组胺第五节 铁的代谢 v 主要存在形式：血红蛋白 v 运输形式：铁转运蛋白 v 储存形式：铁蛋白、血铁黄蛋白 重要内容：1、重要名词：non-protein nitrogen (N

21、PN)2、血浆蛋白质的功能。3、血红素生物合成的特点 。 4、成熟红细胞的代谢特点 。 1、清蛋白的功能：营养、调节渗透压、调节pH、物质转运 2、球蛋白的功能：维持渗透压、pH，运输，免疫，催化，凝血、抗凝及纤溶 三、血浆蛋白质的功能v 维持渗透压、pH，运输物质，免疫，催化，营养，凝血、抗凝及纤溶 二、血浆蛋白质的性质第三节 红细胞代谢 红细胞的分化血红蛋白的结构和功能血红蛋白的合成 成熟红细胞的代谢特点血浆蛋白质二、电泳法血浆蛋白质人类血浆蛋白质的功能分类人类血浆蛋白质的功能分类 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7.参与炎症应答的蛋白参与炎症应答的蛋白清蛋白、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