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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血液血液血液血液(blood)(blood)的组成的组成的组成的组成 血浆血浆血浆血浆(plasma)(plasma)红细胞，白细胞，血小板红细胞，白细胞，血小板红细胞，白细胞，血小板红细胞，白细胞，血小板血清血清血清血清(serum)(serum)-血液凝固后析出的淡黄色透明液体血液凝固后析出的淡黄色透明液体血液凝固后析出的淡黄色透明液体血液凝固后析出的淡黄色透明液体血液的固体成分血液的固体成分血液的固体成分血液的固体成分无机物：以电解质为主无机物：以电解质为主无机物：以电解质为主无机物：以电解质为主有机
2、物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖类和脂类等类和脂类等类和脂类等类和脂类等 血血 液液 概概 况况第第 一一 节节 血血 浆浆 蛋蛋 白白Plasma Protein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/Lv血血浆浆蛋蛋白白是是指指血血浆浆含含有有的的蛋蛋白白质质，是是血血浆浆中中的主要的固体成分。的主要的固体成分。v血血浆浆蛋蛋白白的的种种类类很很多多，含含量量也也极极不不相相同同，有有多多种种分分类类方方法法，现现
3、介介绍绍几几种种最最常常用用的的分分类类方方法。法。1.依据电泳依据电泳(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 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 谱谱人类血浆蛋白质的分类人类血浆蛋白质的分类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
4、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、凝血酶原、纤溶酶原等等卵磷脂：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 1.绝大多数血浆蛋白在肝合成。绝大多数血浆蛋白在肝合成。2.血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白血
5、浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。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)。5.在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。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，它们被称为急性时相蛋血浆蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋白质白质(acute phase protein APP)。（二）血浆蛋白的性质（二）血浆蛋白的性质 维持血浆
6、胶体渗透压维持血浆胶体渗透压维持血浆胶体渗透压维持血浆胶体渗透压 维持血浆正常的维持血浆正常的维持血浆正常的维持血浆正常的pHpH 运输作用运输作用运输作用运输作用 免疫作用免疫作用免疫作用免疫作用 催化作用催化作用催化作用催化作用 营养作用营养作用营养作用营养作用 凝血、抗凝血和纤溶作用凝血、抗凝血和纤溶作用凝血、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、血浆蛋白的功能第第 三三 节节 血血 细细 胞胞 代代 谢谢Metabolism of Blood Cells一、红细胞的代谢特点一、红细胞的代谢特点红红红红细细细细胞胞胞胞是是是是血血血血液液液液中中中中最最最最主主主主
7、要要要要的的的的细细细细胞胞胞胞，它它它它是是是是在在在在骨骨骨骨髓髓髓髓中由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。中由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。中由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。中由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。在在在在成成成成熟熟熟熟过过过过程程程程中中中中，红红红红细细细细胞胞胞胞发发发发生生生生一一一一系系系系列列列列形形形形态态态态和和和和代代代代谢的改变。谢的改变。谢的改变。谢的改变。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
8、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（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酸(2,3-BPG)旁路旁路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+葡萄糖葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2,3-BPG2,3-BPG 磷酸酶磷酸酶
9、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的功能的功能的功能的功能v维维持持红红细细胞胞膜膜上上钠钠泵泵(Na+-K+-ATPase)的的正正常常运运转转v维持红细胞膜上钙泵维持红细胞膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转的正常运转v维维持持红红细细胞胞膜膜上上脂脂质质与与血血浆浆脂脂蛋蛋白白中中的的脂脂质质进进行交换行交换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
10、糖酵解过程2,3-BPG2,3-BPG是调节血红蛋白是调节血红蛋白是调节血红蛋白是调节血红蛋白(Hb)(Hb)运氧的重运氧的重运氧的重运氧的重要因素，可增加要因素，可增加要因素，可增加要因素，可增加HbHb与氧的亲和力。与氧的亲和力。与氧的亲和力。与氧的亲和力。2,3-BPG的功能的功能 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，从而维白和酶蛋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
11、能。持红细胞的正常功能。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+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 成成成成熟熟熟熟红红红红细细细细胞胞胞胞不不不不能能能能从从从从头头头头合合合合成成成成脂脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸，通通通通过过过过主主主主动动动动参参参参入入入入和和和和被被被被动动动动交交交交换换换换不不不不断断断断的的的的与与与与血血血血浆浆浆浆进进进进行行行行脂脂脂脂质质质质交交交交换换换换，维维维维持持持
12、持其其其其正常的脂类组成、结构和功能。正常的脂类组成、结构和功能。正常的脂类组成、结构和功能。正常的脂类组成、结构和功能。（二）脂（二）脂 代代 谢谢（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)*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
13、原料甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+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，是血红素合成的关键酶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：线粒体反应部位：线粒体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 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
14、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 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 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
15、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 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 促红细胞生成素促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)与膜受体结合，加速有核红细胞的成熟与膜受体结合，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繁殖以及血红素和的合成促使原始红细胞的繁殖和分化。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
16、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 血红蛋白。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。血红素调控。2.血红蛋白的合成血红蛋白的合成 高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+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
17、）PR2C2(PKA)糖代谢：糖代谢：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子体系使经氧化酶的电子体系使经氧化酶的电子体系使OO2 2 还原还原还原还原产生超氧阴离子、产生超氧阴离子、产生超氧阴离子、产生超氧阴离子、HH2 2OO2 2、OHOH等自由基，起杀菌等自由基，起杀菌等自由基，起杀菌等自由基，起杀菌作用。作用。作用。作用。脂代谢：脂代谢：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。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：氨基酸和蛋白质代谢：氨基酸和蛋白质代谢：组胺组胺组胺组胺 二、白细胞代谢二、白细胞代谢