血液的生物化學公開課課件

血液的生物化學

BiochemistryofBlood

方振偉副教授血液的生物化學4h概述§1.血漿蛋白

一、血漿蛋白的分類與性質二、血漿蛋白的功能附：血漿中非蛋白質含氮化合物§2.血液凝固一、凝血因子與抗凝血成分二、兩條凝血途徑§3.血細胞代謝

一、紅細胞的代謝

二、白細胞代謝血紅素的生物合成糖代謝脂代謝

概述什么是血液？

RBC-----HbPr(６０－８０克／L)不含氮：血糖酮體乳酸等血細胞WBCPt(血小板：platelets)(40-45%)血漿(55-60%)H2O(９０-９１%)溶質無機鹽陽離子：陰離子:有機物含氮酶NPN（見下表）血液（體重７－８％）一、血液的組成與成分：——存在于心血管系統(tǒng)內的一種流動性，外觀上為紅色，不透明，粘性的液體組織。說明２.血液組成十分復雜，與臨床關系密切：a.通過RBC、Hb、血細胞比容等協(xié)助臨床診斷b.通過HCO3等的含量判斷酸堿平衡狀況c.通過NPN、尿素N或肌酐了解腎臟的功能d.通過血糖、血脂、血乳酸、酮體含量判斷三大營養(yǎng)物質的代謝情況等。_１.基本概念：全血＝血漿＋血細胞（有形成分）血漿＝全血－血細胞（含抗凝劑的血液離心后說得的上清）血清＝全血－血細胞－纖維Pr原－凝血因子（血液凝固后析出的淡黃色透明液體）NPN:血液中非蛋白質含氮化合物所含的氮。血液的一般性質比重：1.050—1.060PH：7.4±0.05無機離子與神經、肌肉的應激性：[Na+]+[K+]

[Ca]+[Mg

]+[H+]

[Na+]+[Ca]

[K+]+[Mg

]+[H+]分子成分為興奮離子分母成分為抑制離子N、M的應激性∝2＋2＋心肌的應激性∝2＋2＋§1.血漿蛋白質定義：血漿Pr是血漿中各種蛋白質的總稱。特點：種類多；數量多；功能多。1.種類多：已知有200多種（見表12-2)。用醋酸薄膜電泳可將血漿Pr分成六種γα2α清Pr（Albumin，A）球Pr（Globulin，G）β纖維蛋白原血漿PrA占3/5≈42g/LG占2/5≈2.8g/L纖維蛋白原:0.2-0.4g/L清蛋白和球蛋白數量之比叫A/G比值正常值：1.5-2.5/1α1電泳法鹽析法2.數量多：60-80g/L其中：

電泳法定義：帶電粒子在電場中移動的現(xiàn)象稱為電泳。Pr分子在溶液中可帶凈的負電荷或帶凈的正電荷，故可在電場中發(fā)生移動。不同的Pr分子所帶電荷量不同，且分子大小也不同，故在電場中的泳動速度也不同，由此可彼此分離。血漿蛋白按功能分類種類血漿蛋白載體蛋白清蛋白、脂蛋白、運鐵蛋白、銅藍蛋白免疫防御系統(tǒng)蛋白IgG,IgM,IgA,IgD,IgE和補體C1~9等凝血和纖溶蛋白凝血因子Ⅶ、凝血因子Ⅷ、凝血酶原等酶LCAT等蛋白酶抑制劑α-1抗胰蛋白酶、α-2巨球蛋白等激素促紅細胞生成素、胰島素等參與炎癥應答的蛋白C-反應蛋白、α-2酸性糖蛋白等（二）、血漿蛋白質的性質1.大多數由肝臟合成30多種2.合成場所：多核糖體、成熟過程、定向轉移3.化學本質：除Alb外，均為含寡糖鏈的糖蛋白4.遺傳多態(tài)性（異質性）——同一種屬個體間體內呈現(xiàn)兩種或多種不同行為的某種蛋白質（酶）5.特異半衰期Alb和結合珠Pr分別為20天和5天左右6.血漿蛋白濃度與疾病——急性時限蛋白質（acutephaseproteinAPP)急性炎癥組織損傷慢性炎癥癌瘤……[血漿蛋白50－100倍C-反應蛋白（CRP五聚體共由935個AA殘基組成）α-1抗胰蛋白酶觸珠蛋白（結合珠蛋白）α-1酸性糖蛋白纖維蛋白原（凝血因子Ⅰ）……]又稱：“急性期蛋白”人血漿白蛋白（albumin,Alb）是人血漿含量最多的Pr，約45g/L，占血漿總蛋白的60%。肝實質細胞合成，占肝臟分泌蛋白的50%，半壽期15-19天。成熟的白蛋白由585個AA組成的一條多肽鏈，含17個二硫鍵，Mw約為6.9萬。等電點為pH4.7，比血漿蛋白其他組分的pI低，在弱堿性電泳緩沖液中帶負電荷多，又由于分子量小，故電泳遷移速度快

主要功能提供75－80％血漿膠體滲透壓；營養(yǎng)作用；緩沖作用；運輸功能：如游離脂肪酸、膽紅素、性激素、甲狀腺素、腎上腺素、金屬離子、磺胺藥、青霉素G、雙香豆素、阿斯匹林等藥物都能與白蛋白結合，增加親水性而便于運輸。清蛋白mRNA內質網池信號肽（18肽）核糖體翻譯前清蛋白（prealbumin）成熟清蛋白(12g/肝.天.成人)N-端六肽高爾基復合體組織蛋白酶B肝病腎病綜合癥慢性腎小球腎炎營養(yǎng)不良…[血漿蛋白]

二、維持血液正常pH值

正常人血漿PH：7.35~7.45血漿蛋白pI：pH4.0~7.3血漿蛋白鹽與相應的蛋白構成緩沖體系，維持血漿的正常PH。緩沖對Na-蛋白質/H-蛋白質K-Hb/

H-HbKHbO2HHbO2特異性載體蛋白(球蛋白)

運皮質激素蛋白甲狀腺素結合球蛋白

運鐵蛋白脂蛋白運血紅素蛋白等如：運鐵蛋白一分子可運輸2Fe3＋

2.血漿蛋白與各種物質結合，除有運輸作用外，對某些物質功能的調節(jié)，減少中毒，防止其從腎小球濾過，減少丟失等均有一定作用。

注意：某些物質與Alb結合有競爭作用。如：膽紅素、FFA、苯甲酸、咖啡因…四、免疫作用免疫球蛋白：含有抗體成分的蛋白質稱為免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）分五類IgGIgAIgMIgEIgD血漿中具有免疫作用的蛋白質免疫球蛋白（抗體）補體:(C1-9)五、催化作用血漿酶血漿功能E外分泌E細胞E（血漿非功能性E）舉例

血漿功能E特點：絕大多數由肝合成后分泌入血在血漿中有重要的催化作用凝血E系纖溶E系脂蛋白脂肪E（LPL）卵磷脂膽固醇脂?；D移E（LCAT）……

六、營養(yǎng)作用

正常成人血漿：200gPr/3L——營養(yǎng)貯備的功能。體內的某些細胞，特別是單核吞噬細胞系統(tǒng)，吞飲完整的血漿蛋白，然后由細胞內的酶類將吞入細胞的蛋白質分解為氨基酸進入氨基酸代謝池。七、凝血、抗凝血和纖溶作用凝血因子：13種血漿蛋白：12種Ca2＋附：血漿中非蛋白質含氮化合物定義：血漿中非蛋白質含氮化合物中所含的氮

叫非蛋白氮(NPNnonproteinnitorgen)。正常值：14.3－25mmol/L(20-40mg/100ml)種類：尿素、尿酸、肌酸、肌酐、AA、氨、膽紅素、多肽（其中：尿素N占1/2）意義：上述物質大多來自Pr和核酸的分解代謝終產物，由血液運送至腎臟排泄。臨床上，當腎功不全時，血中NPN明顯增高，可協(xié)助腎臟功能等疾病的診斷。血液凝固二、兩條凝血途徑一、凝血因子與抗凝血成分凝血因子抗凝血成分三、血凝塊的溶解內源性途徑外源性途徑

凝血因子:參與血液凝固的物質（因子）稱之。種類命名：14種(按發(fā)現(xiàn)先后順序用羅馬字命名，兩種后發(fā)現(xiàn)的例外。英文：在那個病人身上發(fā)現(xiàn)就叫什么因子)

化學本質：脂蛋白：一種因子Ⅲ(分布：組織細胞

）

糖蛋白：12種基本概念Ca：因子Ⅳ2＋表16－2合成地點肝臟11種

因子Ⅲ在組織、內皮、單核細胞產生因子ⅩⅢ在骨髓合成因子Ⅳ為無機離子表16－2

①除因子Ⅲ（組織因子）外,都是血漿中的正常成分;②除因子Ⅳ（Ca）外,都是血漿中含量很少的球蛋白;正常情況下都不具有活性;③凝血因子一旦被某些物質激活,將引起一系列連鎖酶促反應,按一定順序使所有凝血因子先后被激活,而發(fā)生瀑布式的凝血反應;④在維生素Ｋ參與下，因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ由肝臟合成，缺乏維生素Ｋ或肝功能下降時，將出現(xiàn)出血傾向;⑤因子Ⅷ是重要的輔助因子,缺乏時將發(fā)生微小創(chuàng)傷也會出血不止的血友病。凝血因子特點:2＋參與接觸活化的因子ⅫⅪ

激肽釋放酶原(PK)高分子激肽原(HMWK)ⅫaⅪa

激肽釋放E高分子激肽ⅫⅪPKHMWKH2O小肽段啟動血凝過程血漿暴露在帶負電荷物表面管Ⅰ中的血液為什么會凝固？回答：——兩條凝血途徑管Ⅱ中的血液為何不凝？＋血細胞

血塊（Ⅰ）（Ⅱ）（穩(wěn)定因子）

依靠血管外損傷釋放組織因子（因子Ⅲ）而觸發(fā)的凝血過程。是組織因子暴露于血液而觸發(fā)的凝血過程。血管內皮損傷，血液流出血管時，血液內發(fā)生一系列酶促級聯(lián)反應，使血液由液態(tài)轉為凝膠狀態(tài)的過程。指血液與血管內膜損傷暴露出的膠原纖維所帶的負電荷或體外其它物質如玻璃等所帶的電荷接觸所觸發(fā)的凝血過程。

指出過程：三個階段內源性凝血途徑：外源性凝血途徑1.接觸活化階段2.磷脂膠粒階段3.凝膠形成階段血液凝固：途徑問：纖維蛋白原是如何生成纖維蛋白并產生聚合作用的？（16，14肽）（酰胺鍵）（氫鍵、疏水鍵和分子引力）纖維蛋白原結構：（Aα、Bβ、γ）2

兩條索狀肽鏈（兩個N端經二硫鍵相連并形成纖維狀）A和B為纖維肽，含有大量的負電荷，被凝血酶切除后消除了斥力并暴露了粘合位點并聚合交聯(lián)——形成酰胺鍵因子Ⅹa是如何激活凝血酶原的？凝血酶原作用機理：催化這4種凝血因子分子近N端肽段的

部分Glu的γ-碳原子發(fā)生羧基化。這些γ-羧基Glu殘基能強烈與Ca結合，并經Ca把凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ連接到磷脂表面，形成的多酶復合物是凝血反應的基礎，從而顯示活性。vitk依賴性因子：Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ共4種（肝合成時需）

維生素K在凝血過程中起何作用？2＋2＋當體內缺乏vitk血中因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ含量↓凝血時間延長發(fā)生皮下、胃腸道、肌肉出血。

缺乏vitk病人，因Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ含量的同時,出現(xiàn)“異常凝血酶原”，它與正常的區(qū)別在于-NH2末端區(qū)域不含γ-羧基Glu而含Glu殘基。這種“異常凝血酶原”不能與Ca結合，無凝血活性。

COOH∣γCH2∣βCH2∣H-C-HN2∣COOHGluHOOCCOOHCH∣CH2∣H-C-NH2∣COOH

γ-羧基GluCO2vitk2+定義：血中纖維蛋白溶解的過程稱之。意義：保證血流暢通，防止血栓形成。三、纖維蛋白溶解（纖溶）纖維蛋白溶酶原的激活（纖溶酶生成）過程：

正常情況下，血中也有少量纖維蛋白原轉變?yōu)槔w維蛋白。但生成的纖維蛋白不斷地被纖維蛋白溶酶所溶解。這對矛盾的對立統(tǒng)一，使二者處于動態(tài)平衡之中。纖維蛋白的溶解纖維蛋白溶酶原的激活（纖溶酶生成）過程：纖溶酶原激活劑(t-pA)纖溶酶原纖溶酶纖維蛋白纖維蛋白降解產物(Fibrindegradationprotuct)FDPA、B、CD、EX、Y尿激酶（UK）腎合成（肝合成，790個AA殘基組成）結合并附著于纖維蛋白表面（水解）干擾血小板粘著、聚集而抗凝血四、抗凝血成分

抗凝血E-Ⅲ（AT-Ⅲ）抗凝成分蛋白C系統(tǒng)

組織因子途徑抑制物(TFPI)1、抗凝血酶Ⅲ：血漿中最重的生理性抗凝物質（AT-Ⅲ）合成地點：肝臟，肺、脾、心、腸、腦等，主要是肝臟化學本質：是一種α2-G功能：①持久地滅活凝血E②抑制因子Ⅹa、Ⅸa、Ⅺa、Ⅻa、激肽釋放E2、蛋白C系統(tǒng)正常人血管內的血液為什么不凝？（自學）

蛋白C（PC）：由肝合成，是一種依賴vitk的糖蛋白蛋白C系統(tǒng)蛋白S（PS）：由肝合成，是一種依賴vitk的蛋白質蛋白C抑制物：（1）PC：①Ⅱa、Ⅴa激活PC活化PC使Ⅴa、Ⅷa（APC）借水解作用滅活

Ⅹa活性↓↓

②APC促進纖維蛋白溶解磷脂CaⅤa滅活阻礙Ⅹa與血小板結合2＋PS：作為APC的輔因子加速APC對Ⅴa的滅活，Ⅴa滅活后，喪失結合Ⅹa的能力，阻斷血凝過程。蛋白C能與PC結合形成復合物而滅活APC。3、組織因子途徑抑制物（TFPI）：化學本質：單鏈糖蛋白功能：能直接抑制Ⅹa因子而抑制凝血

1.內源性途徑凝血因子

XIIa、XIa、IXa、VIIIa、Ca2+2.外源性途徑凝血因子

III、VIIa、Ca2+3.共同途徑凝血因子

Xa、Va、IIa、Ia、XIIIa、Ca2+4.維生素K依賴的凝血因子II、VII、IX、X凝血因子小結§3.血細胞代謝RBCWBCPt一、紅細胞的代謝

RBC是血液中最多的細胞，400－500萬/mm。3產生地點：骨髓成熟過程：原始－早幼－中幼－晚幼－網織－成熟RBC有核階段DNA合成逐步減少直至停止功能：運輸O2和CO2

網狀RBC階段：特點：無cell核和DNA、殘存少量RNA和線粒體——可合成少量的Pr和Hb。成熟RBC階段：特點：除質膜和胞漿外，缺乏全部細胞器，不能進行核酸、Pr合成，不能進行有氧氧化，糖酵解是其主要供能途徑，G是其主要能源物質。糖代謝特點：糖酵解為主，磷酸戊糖途徑為輔重點講解成熟RBC的代謝特點Hb的合成與調節(jié)糖代謝脂代謝一、RBC的代謝特點

能源物質：Glucose，30g/天.成人。糖酵解：90－95％2，3-DPG途徑（特有）磷酸戊糖途徑5－10％途徑1.糖酵解與2，3－DPG旁路過程：見下圖（一）糖代謝2,3-二磷酸甘油酸支路1，3－二磷酸甘油酸2，3－二磷酸甘油酸3－磷酸甘油酸丙酮酸乳酸Glucose1，6－二磷酸果糖3－磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2，3－二磷酸甘油酸磷酸酶1，3－二磷酸甘油酸變位酶（10－50％）ATPNADHNADPH乳酸2，3－DPG產物特點：①糖酵解途徑為RBC提供其代謝所需的能量

—RBC中存在糖酵解所需的全部酶系和中間產物

②2，3一二磷酸甘油酸支路是RBC特有的途徑

③磷酸戊糖途徑：主要功能提供NADPHRBC糖代謝產物的作用ATP維持RBC膜上鈉泵和鈣泵正常運轉，維持RBC的離子平衡及容積；使RBC膜脂質不斷更新；用于GSH、NAD+的生物合成和Glucose的磷酸化等。

2，3-DPGNADH和NADPH：RBC重要的還原當量，有對抗氧化劑、保護膜蛋白、Hb、巰基酶不被氧化，從而維持RBC的正常功能。是RBC的儲能物質；調節(jié)Hb的攜氧功能葡萄糖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谷胱甘肽的氧化與還原及其有關代謝

RBC經主動參入和被動交換不斷與血漿脂蛋白進行脂質交換，維持RBC正常的脂類組成、結構和功能。（二）脂代謝（三）血紅蛋白的合成與調節(jié)

（Hemoglobin，Hb）1.組成與結構2.合成代謝（原料、過程、調節(jié)）1.Hb的組成與結構Hb4條珠蛋白鏈：α141×2；β146×2（共574個AA，Mw：66700）4分子血紅素每條多肽鏈結合一個血紅素分子構成一個Hb單位（稱為：亞基）∴Hb是四聚體，在RBC中占干重的97％Hb的組成血紅素的結構血紅素：是鐵卟啉化合物812782.血紅素的生物合成部位：線粒體（起始和終末）胞液（中間階段）原料：甘氨酸、琥珀酰輔酶A及Fe2＋過程：四個步驟：δ-氨基-γ-酮戊酸(δ-aminplevulinicacid,ALA)的生成卟膽原的生成尿卟啉原Ⅲ與糞卟啉原Ⅲ的生成血紅素的生成（一）δ-氨基-γ-酮戊酸(ALA)的生成地點：線粒體

ALA合酶

（磷酸吡哆醛）δ-氨基-γ-酮戊酸CH2NH2COOHCOOHCH2CH2C~SCoAOCOOHCH2CH2NH2C＝OCH2合成酶（synthetase)合酶(synthase)HSCoA+CO2ALA琥珀酸Gly（二）膽色素原的生成ALAALA注意：ALA脫水酶結構中含有—SH，易被鉛等重金屬離子所抑制膽色素原（三）尿卟啉原Ⅲ和糞卟啉原Ⅲ的生成4分子PBG在膽色素原脫氨酶作用下，脫氨縮合生成線狀四吡咯。在尿卟啉原Ⅲ同合酶催化下，線狀四吡咯環(huán)化生成尿卟啉原Ⅲ。式中：A－乙酸基；P－丙酸基膽色素原12346587尿卟啉原Ⅲ糞卟啉原Ⅲ12346587MMMMM:-CH3A:-CH2COOH4CO2尿卟啉原Ⅲ脫羧酶血紅素的生物合成血紅素合成的特點1.體內大多數組織均具有合成血紅素的能力，但主要部位是骨髓與肝，成熟紅細胞不含有線粒體，故不能合成。2.血紅素合成的原料是琥珀酰輔酶A、甘氨酸、Fe等小分子物質3.合成的起始與最終過程均在線粒體中進行；中