第16章-血液的生物化學教學文稿

第16章-血液的生物化學2013

血細胞比容:血細胞占全血的容積百分比。男=40%~50%;女=37%~48%血細胞比容(hematocrit)無纖維蛋白原血液加抗凝劑靜置(離心)后的淺黃色上清不加抗凝劑凝固后析出的淡黃色透明液體血漿(plasma)血清(serum)有纖維蛋白原血漿(plasma)和血清（serum）第一節(jié)血漿蛋白是維持體內代謝的重要物質PlasmaProteinsareImportantforMaintainingtheMetabolisminvivo一、血漿蛋白的分類與性質血漿蛋白是指血漿含有的蛋白質，是血漿中主要固體成分。血漿蛋白總濃度：70～75g/L。按來源、分離方法和生理功能將血漿蛋白質分類。分離蛋白質的常用方法包括電泳(electrophoresis)和超速離心(ultracentrifuge)。（一）血漿蛋白的分類通過電泳將血漿蛋白質分為：清蛋白(albumin)1球蛋白(globulin)2球蛋白球蛋白球蛋白A清蛋白

12清蛋白

12B血清蛋白電泳圖譜：左邊接負極，右邊接正極。在pH8.6的巴比妥緩沖液中，蛋白質帶負電荷，向正極移動。結果中各蛋白帶已注明。清蛋白染色最深，泳動的距離最長，-球蛋白的帶最寬，泳動的距離最短。血清蛋白醋酸纖維素薄膜電泳結果鹽析法清蛋白：飽和硫酸銨球蛋白：半飽和硫酸銨纖維蛋白原：半飽和硫酸銨+半飽和NaCl清:球=1.5~2.5正常血漿中清蛋白與球蛋白的比值為1.5～2.5。當血漿中白蛋白濃度下降，球蛋白濃度上升時，使清蛋白與球蛋白濃度的比值下降，甚至小于1.5。

低白蛋白血癥的原因：

1.來源減少營養(yǎng)不良，合成原料不足合成能力降低，嚴重肝病\肝功能不全的病人肝臟合成清蛋白能力下降。2.去路增加丟失過多：腎病、大面積燒傷分解過多：甲亢、發(fā)熱典型異常血清蛋白電泳圖譜種類血漿蛋白1.載體蛋白2.免疫防御系統(tǒng)蛋3.凝血和纖溶蛋白4.酶5.蛋白酶抑制劑6.激素7.參與炎癥應答的蛋白清蛋白、脂蛋白、運鐵蛋白、銅藍蛋白等IgG,IgM,IgA,IgD,IgE和補體C1-9等凝血因子Ⅶ、Ⅷ、凝血酶原、纖溶酶原等卵磷脂：膽固醇酰基轉移酶等1抗胰蛋白酶、2巨球蛋白等促紅細胞生成素、胰島素等C-反應蛋白、2酸性糖蛋白等依據生理功能將血漿蛋白質分類

1.絕大多數血漿蛋白在肝合成。2.血漿蛋白的合成場所位于膜結合多核蛋白體上。3.除清蛋白外，幾乎所有血漿蛋白為糖蛋白。4.許多血漿蛋白呈現多態(tài)性(polymorphism)。5.每種血漿蛋白均有自己特異的半衰期。6.在急性炎癥或某種類型組織損傷情況下，某些血漿蛋白的水平會增高，它們被稱為急性時相蛋白質(acutephaseprotein，APP)。（二）血漿蛋白的性質二、血漿蛋白的功能（一）維持血漿膠體滲透壓正常人血漿膠體滲透壓的大小，取決于血漿蛋白質的摩爾濃度。由于清蛋白的分子量小（69kDa），在血漿內的總含量大、摩爾濃度高，加之生理pH條件下，其電負性高，能使水分子聚集其分子表面，故清蛋白能最有效地維持膠體滲透壓。清蛋白產生的膠體滲透壓占血漿膠體總滲透壓的75%～80%。（二）維持血漿正常的pH正常血漿的pH為7.40±0.05。蛋白質是兩性電解質，血漿蛋白質的等電點大部分在pH4.0～7.3之間，血漿蛋白鹽與相應蛋白形成緩沖對，參與維持血漿正常的pH?？垦獫{的緩沖對作用及肺、腎的調節(jié)功能維持pH值相對穩(wěn)定。血漿緩沖對主要有:NaHCO3/H2CO3、

蛋白質鈉鹽/蛋白質、Na2HPO4/NaH2PO4三對,其中第一對最重要。（三）運輸作用血漿蛋白質分子的表面上分布有眾多的親脂性結合位點，脂溶性物質可與其結合而被運輸。血漿蛋白還能與易被細胞攝取和易隨尿液排除的一些小分子物質結合，防止它們從腎丟失。此外血漿中還有皮質激素傳遞蛋白、運鐵蛋白、銅藍蛋白等。這些載體蛋白除結合運輸血漿中某種物質外，還具有調節(jié)被運輸物質代謝的作用。（四）免疫作用血漿中的免疫球蛋白，IgG、IgA、IgM、IgD和IgE，又稱為抗體，在體液免疫中起至關重要的作用。此外，血漿中還有一組協(xié)助抗體完成免疫功能的蛋白酶——補體。（五）催化作用1.血漿功能酶外分泌酶細胞酶血漿中的酶稱作血清酶。根據血清酶的來源和功能，可分為三類：每個成人3L左右的血漿中約有200g蛋白質。體內的某些細胞，如單核吞噬細胞系統(tǒng)，吞飲血漿蛋白質，然后由細胞內的酶類將吞入細胞的蛋白質分解為氨基酸參入氨基酸池，用于組織蛋白質的合成，或轉變成其他含氮化合物。此外，蛋白質還能分解供能。（六）營養(yǎng)作用（七）凝血、抗凝血和纖溶作用血漿中存在眾多的凝血因子、抗溶血及纖溶物質，它們在血液中相互作用、相互制約，保持循環(huán)血流通暢。但當血管損傷、血液流出血管時，即發(fā)生血液凝固，以防止血液的大量流失。風濕病肝疾病多發(fā)性骨髓瘤多發(fā)性骨髓瘤血漿蛋白電泳圖譜血漿蛋白質在維持人體正常代謝中有重要功能，血漿蛋白質異?？梢娪诙喾N臨床疾?。海ò耍┭獫{蛋白質異常與臨床疾病第三節(jié)血細胞物質代謝特點是維持血液生物功能的基礎一、紅細胞的代謝特點紅細胞是血液中最主要的細胞，它是在骨髓中由造血干細胞定向分化而成的紅系細胞。在成熟過程中，紅細胞發(fā)生一系列形態(tài)和代謝的改變?！鞴撬柙煅杉毎技t細胞早幼紅細胞晚幼紅細胞網織紅細胞成熟紅細胞促紅細胞生成素紅細胞成熟過程中的代謝變化注：“+”，“-”分別表示該途徑有或無；*晚幼紅細胞為“-”。代謝能力有核紅細胞網織紅細胞成熟紅細胞成熟紅細胞＋－－DNA合成＋＊－－RNA合成＋－－蛋白質合成＋＋－血紅素合成＋＋－脂類合成＋＋－三羧縮酸循環(huán)＋＋－氧化磷酸化＋＋－糖酵解＋＋＋磷酸戊糖途徑＋＋＋糖酵解磷酸戊糖途徑5%～10%2,3-BPG旁路90%～95%紅細胞保留的代謝通路（一）糖代謝血循環(huán)中的紅細胞每天大約從血漿攝取30g葡萄糖，其中90%～95%經糖酵解通路和2,3-二磷酸甘油酸旁路進行代謝，5%～10%通過磷酸戊糖途徑進行代謝。紅細胞中存在催化糖酵解所需要的所有的酶和中間代謝物，糖酵解的基本反應和其他組織相同。1、糖酵解是紅細胞獲得能量的唯一途徑，每摩爾葡萄糖經酵解生成2mol乳酸的過程中，產生2molATP和2molNADH+H+，通過這一途徑可使紅細胞內ATP的濃度維持在1.85×103mol/L水平。維持紅細胞膜鈉泵(Na+-K+-ATPase)的運轉維持紅細胞膜鈣泵(Ca2+-ATPase)的正常運轉維持紅細胞膜脂質與血漿脂蛋白脂質的交換少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成ATP用于葡萄糖的活化，啟動糖酵解過程葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸2,3-BPG2,3-BPG磷酸酶二磷酸甘油酸變位酶3-磷酸甘油酸激酶乳酸2、2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路：正常情況下，2,3-BPG對二磷酸甘油酸變位酶的負反饋作用大于對3-磷酸甘油酸激酶的抑制作用，所以2,3-二磷酸甘油酸支路僅占糖酵解的15%～50%，但是由于2,3-BPG磷酸酶的活性較低，2,3-BPG的生成大于分解，造成紅細胞內2,3-BPG升高。紅細胞內2,3-BPG雖然也能供能，但主要功能是調節(jié)血紅蛋白的運氧功能。

1.調節(jié)血紅蛋白的運氧功能，降低血紅蛋白對氧的親和力2.紅細胞內能量的貯存形式

紅細胞不能貯存葡萄糖，但2，3-DPG含量高，氧化時可生成ATP2，3-BPG的生理作用2,3-BPG結合位點2,3-BPG旁路的特點（1）酵解途徑大于支路；（2）放能反應，不可逆；（3）2，3-BPG的生成大于分解2,3-BPG旁路的意義消耗糖酵解過程中部分能量使ATP、1,3-BPG不致堆積，ADP、Pi不致過少，從而調節(jié)糖酵解能不斷進行。更主要的意義是降低Hb對O2的親和力，調節(jié)Hb的運氧功能。缺O(jiān)2，紅細胞內2,3-BPG增加，有利于機體獲得較多的O2。3.磷酸戊糖途徑紅細胞內磷酸戊糖途徑的代謝過程與其他細胞相同，主要功能是產生NADPH+H+。對抗氧化劑，保護細胞膜蛋白、血紅蛋白和酶蛋白的巰基等不被氧化，從而維持紅細胞的正常功能。紅細胞中的NADPH能維持細胞內還原型谷胱甘肽(GSH)的含量，使紅細胞免遭外源性和內源性氧化劑的損害。NADH和NADPH的功能谷胱甘肽的氧化與還原及其有關代謝葡萄糖6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADP++H+2GSHGSSGH2O22H2O6－磷酸葡萄糖脫氫酶谷胱甘肽還原酶谷胱甘肽過氧化物酶6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏的患者，因磷酸戊糖途徑不能正常進行，導致NADPH生成障礙，GSH含量偏低，紅細胞易被破壞而發(fā)生溶血。服用蠶豆、阿司匹林、磺胺類藥物產生大量過氧化氫和超氧化物蠶豆病（二）脂代謝成熟紅細胞的脂類幾乎都存在于細胞膜。成熟紅細胞已不能從頭合成脂肪酸，但膜脂的不斷更新卻是紅細胞生存的必要條件。紅細胞通過主動參入和被動交換不斷地與血漿進行脂質交換，維持其正常的脂類組成、結構和功能。二、成熟紅細胞的代謝特點

1、葡萄糖是主要能源物質。成熟的紅細胞沒有細胞核，也沒有線粒體和核蛋白體等亞細胞結構，因此，不能進行DNA、RNA、蛋白質合成，不能進行有氧氧化。

2、糖酵解是成熟紅細胞獲得能量的唯一途徑

（1）酵解供能：鈣泵、鈉泵、谷胱甘肽及NAD＋的生物合成、膜脂與血漿脂蛋白的脂質交換

（2）酵解支路生成2,3-二磷酸甘油酸：在低氧壓的組織中促進氧的釋放；貯存能量

小結3、磷酸戊糖途徑提供NADPH，用于維持谷胱甘肽還原系統(tǒng)和高鐵血紅蛋白的還原

（1）NADPH將GSSG還原為GSH：GSH的主要功能是保護紅細胞膜免受氧化損傷、維持血紅蛋白及巰基酶的還原狀態(tài)、促使高鐵血紅蛋白還原為血紅蛋白

（2）NADPH可以保護膜蛋白、血紅蛋白、巰基酶等不被氧化，還原高鐵血紅蛋白，維持紅細胞功能

機理：缺少G-6P脫氫酶，NADPH生成受阻，患者如食用某些食物（如蠶豆）或服用某些藥物（如磺胺類及阿斯匹林等），可導致過氧化氫和超氧化物大量生成而引起溶血現象【典型病例】蠶豆病血紅蛋白的結構（三）血紅蛋白的合成與調節(jié)血紅素輔基：4個珠蛋白2條鏈：141個氨基酸殘基2條鏈：146個氨基酸殘基血紅蛋白Hb一、二級結構

α鏈：141個氨基酸Hb一、二級結構

β鏈：146個氨基酸Hb：三、四級結構

肽鏈+血紅素→Hb單體→四聚體珠蛋白，血紅素(heme)血紅素的合成珠蛋白的合成血紅蛋白的合成血紅蛋白的組成:血紅蛋白的合成包括:NNNNFeCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH3CH3CH=CH2H3CH3CCH2CHFe卟啉環(huán)平面血紅素結構參與血紅蛋白組成的血紅素主要在骨髓的幼紅細胞和網織紅細胞中合成。（1）合成部位：

線粒體、胞液（2）原料：

琥珀酰CoA、甘氨酸、Fe2+1.血紅素的合成△（1）δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA)的合成（線粒體）限速酶血紅素的合成卟膽原（膽色素原）的合成胞液3）尿卟啉原與糞卟啉原的生成（胞液）卟膽原尿卟啉原III糞卟啉原III4）血紅素的生成（線粒體）

亞鐵螯合酶原卟啉IX+Fe2+血紅素糞卟啉原III琥珀酰CoA＋甘氨酸

ALA合酶ALAALA卟膽原ALA脫水酶尿卟啉原III糞卟啉原III糞卟啉原III原卟啉IX亞鐵螯合酶Fe2＋血紅素Hb氨基酸珠蛋白線粒體胞