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1、目錄目錄 血液的生物化學血液的生物化學Hemal Biochemistry第第16章章目錄目錄v正常人體的血液總量約占體重的正常人體的血液總量約占體重的8%。v血血液液由由液液態(tài)態(tài)的的血血漿漿與與混混懸懸在在其其中中的的紅紅細細胞胞、白白細細胞和血小板組成。胞和血小板組成。v正正常常人人血血液液的的含含水水量量約約為為77%81%，比比重重為為1.0501.060，它它主主要要取取決決于于血血液液內內的的血血細細胞胞數數和蛋白質的濃度。和蛋白質的濃度。v血液的固體成分可分為無機物和有機物兩大類。血液的固體成分可分為無機物和有機物兩大類。l無機物：以電解質為主；無機物：以電解質為主；l有有機機物
2、物：蛋蛋白白質質、非非蛋蛋白白質質類類含含氮氮化化合合物物、糖類和脂類等。糖類和脂類等。目錄目錄v 血漿蛋白血漿蛋白v 血細胞的代謝血細胞的代謝n本章講述內容：本章講述內容：目錄目錄第一節(jié)第一節(jié)血漿蛋白是維持體內代謝血漿蛋白是維持體內代謝的重要物質的重要物質Plasma Proteins are Important for Maintaining the Metabolism in vivo目錄目錄一、血漿蛋白的分類與性質一、血漿蛋白的分類與性質v血血漿漿蛋蛋白白是是指指血血漿漿含含有有的的蛋蛋白白質質，是是血血漿漿中中的的主主要要的的固固體體成成分分。血血漿漿蛋蛋白白總總濃濃度度：7075g
3、/L。v通通常常按按來來源源、分分離離方方法法和和生生理理功功能能將將血血漿漿蛋蛋白白質分類。質分類。v分分 離離 蛋蛋 白白 質質 的的 常常 用用 方方 法法 包包 括括 電電 泳泳(electrophoresis)和超速離心和超速離心(ultra centrifuge)。（一）血漿蛋白的分類（一）血漿蛋白的分類目錄目錄n通過電泳將血漿蛋白質分為：通過電泳將血漿蛋白質分為：2球蛋白球蛋白清蛋白清蛋白(albumin)1球蛋白球蛋白(globulin)球蛋白球蛋白 球蛋白球蛋白目錄目錄 A 清蛋白清蛋白 1 2 清蛋白清蛋白 1 2 Bn血清蛋白電泳圖譜：血清蛋白電泳圖譜：種種 類類血血 漿
4、漿 蛋蛋 白白1.載體蛋白載體蛋白2.免疫防御系統(tǒng)蛋免疫防御系統(tǒng)蛋3.凝血和纖溶蛋白凝血和纖溶蛋白4.酶酶5.蛋白酶抑制劑蛋白酶抑制劑6.激素激素7.參與炎癥應答的蛋白參與炎癥應答的蛋白清蛋白、脂蛋白、運鐵蛋白、銅藍蛋白等清蛋白、脂蛋白、運鐵蛋白、銅藍蛋白等IgG,IgM,IgA,IgD,IgE 和補體和補體C1-9 等等凝血因子凝血因子、凝血酶原、纖溶酶原等、凝血酶原、纖溶酶原等卵磷脂：膽固醇?；D移酶等卵磷脂：膽固醇酰基轉移酶等 1抗胰蛋白酶、抗胰蛋白酶、2巨球蛋白等巨球蛋白等促紅細胞生成素、胰島素等促紅細胞生成素、胰島素等C-反應蛋白、反應蛋白、2酸性糖蛋白等酸性糖蛋白等n依據生理功能將
5、血漿蛋白質分類：依據生理功能將血漿蛋白質分類：目錄目錄 1.絕大多數血漿蛋白在肝合成。絕大多數血漿蛋白在肝合成。2.血漿蛋白的合成場所一般位于膜結合的多核蛋血漿蛋白的合成場所一般位于膜結合的多核蛋白體上。白體上。3.除清蛋白外，幾乎所有的血漿蛋白均為糖蛋白。除清蛋白外，幾乎所有的血漿蛋白均為糖蛋白。4.許多血漿蛋白呈現多態(tài)性許多血漿蛋白呈現多態(tài)性(polymorphism)。5.在循環(huán)過程中，每種血漿蛋白均有自己特異的在循環(huán)過程中，每種血漿蛋白均有自己特異的半衰期。半衰期。6.在急性炎癥或某種類型組織損傷等情況下，某在急性炎癥或某種類型組織損傷等情況下，某些血漿蛋白的水平會增高，它們被稱為急性
6、時些血漿蛋白的水平會增高，它們被稱為急性時相蛋白質相蛋白質(acute phase protein，APP)。（二）血漿蛋白的性質（二）血漿蛋白的性質目錄目錄二、血漿蛋白的功能二、血漿蛋白的功能（一）維持血漿膠體滲透壓（一）維持血漿膠體滲透壓v正正常常人人血血漿漿膠膠體體滲滲透透壓壓的的大大小小，取取決決于于血血漿漿蛋蛋白質的摩爾濃度。白質的摩爾濃度。v由由于于清清蛋蛋白白的的分分子子量量小?。?9kDa），在在血血漿漿內內的的總總含含量量大大、摩摩爾爾濃濃度度高高，加加之之在在生生理理pH條條件件下下，其其電電負負性性高高，能能使使水水分分子子聚聚集集其其分分子子表表面面，故故清清蛋蛋白白能
7、能最最有有效效地地維維持持膠膠體體滲滲透透壓壓。清清蛋蛋白白所所產產生生的的膠膠體體滲滲透透壓壓大大約約占占血血漿漿膠膠體體總總滲滲透透壓壓的的75%80%。目錄目錄（二）維持血漿正常的（二）維持血漿正常的pHv正常血漿的正常血漿的pH為為7.400.05。v蛋蛋白白質質是是兩兩性性電電解解質質，血血漿漿蛋蛋白白質質的的等等電電點點大大部部分分在在pH 4.07.3之之間間，血血漿漿蛋蛋白白鹽鹽與與相相應應蛋蛋白白形形成緩沖對，參與維持血漿正常的成緩沖對，參與維持血漿正常的pH。目錄目錄（三）運輸作用（三）運輸作用v血漿蛋白質分子的表面上分布有眾多的親脂性結血漿蛋白質分子的表面上分布有眾多的親
8、脂性結合位點，脂溶性物質可與其結合而被運輸。合位點，脂溶性物質可與其結合而被運輸。v血漿蛋白還能與易被細胞攝取和易隨尿液排除的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。一些小分子物質結合，防止它們從腎丟失。v此外血漿中還有皮質激素傳遞蛋白、運鐵蛋白、此外血漿中還有皮質激素傳遞蛋白、運鐵蛋白、銅藍蛋白等。銅藍蛋白等。v這些載體蛋白除結合運輸血漿中某種物質外，還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。具有調節(jié)被運輸物質代謝的作用。目錄目錄（四）免疫作用（四）免疫作用v血漿中的免疫球蛋白，血漿中的免疫球蛋白，IgG、IgA、IgM
9、、IgD和和IgE，又稱為抗體，在體液免疫中起至關重要的，又稱為抗體，在體液免疫中起至關重要的作用。作用。v此外，血漿中還有一組協(xié)助抗體完成免疫功能的此外，血漿中還有一組協(xié)助抗體完成免疫功能的蛋白酶蛋白酶補體。補體。目錄目錄（五）催化作用（五）催化作用v血漿中的酶稱作血清酶。血漿中的酶稱作血清酶。v根據血清酶的來源和功能，可分為以下三類：根據血清酶的來源和功能，可分為以下三類：1.血漿功能酶血漿功能酶2.外分泌酶外分泌酶3.細胞酶細胞酶 目錄目錄（六）營養(yǎng)作用（六）營養(yǎng)作用v每個成人每個成人3L左右的血漿中約有左右的血漿中約有200g蛋白質。蛋白質。v體內的某些細胞，如單核吞噬細胞系統(tǒng)，吞飲體
10、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。織蛋白質的合成，或轉變成其他含氮化合物。v此外，蛋白質還能分解供能。此外，蛋白質還能分解供能。目錄目錄（七）凝血、抗凝血和纖溶作用（七）凝血、抗凝血和纖溶作用 v血漿中存在眾多的凝血因子、抗溶血及纖溶物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，保持質，它們在血液中相互作用、相互制約，保持循環(huán)血流通暢。循環(huán)血流通暢。v但當血管損
11、傷、血液流出血管時，即發(fā)生血液但當血管損傷、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。凝固，以防止血液的大量流失。目錄目錄（八）血漿蛋白質異常與臨床疾病（八）血漿蛋白質異常與臨床疾病v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?。貉獫{蛋白質異常可見于多種臨床疾?。猴L濕病風濕病肝疾病肝疾病多發(fā)性骨髓瘤多發(fā)性骨髓瘤多發(fā)性骨髓瘤血漿蛋白電泳圖譜多發(fā)性骨髓瘤血漿蛋白電泳圖譜目錄目錄第三節(jié)第三節(jié)血細胞物質代謝特點是維持血細胞物質代謝特點是維持血液生物功能的基礎血液生物功能的基礎Metabolism of Blood Ce
12、lls is the Base of Blood Biological Functions目錄目錄一、紅細胞的代謝特點一、紅細胞的代謝特點v紅紅細細胞胞是是血血液液中中最最主主要要的的細細胞胞，它它是是在在骨骨髓髓中由造血干細胞定向分化而成的紅系細胞。中由造血干細胞定向分化而成的紅系細胞。v在在成成熟熟過過程程中中，紅紅細細胞胞發(fā)發(fā)生生一一系系列列形形態(tài)態(tài)和和代代謝的改變。謝的改變。紅細胞成熟過程中的代謝變化紅細胞成熟過程中的代謝變化注：注：“+”，“-”分別表示該途徑有或無；分別表示該途徑有或無；*晚幼紅細胞為晚幼紅細胞為“-”。代謝能力代謝能力有核紅細胞有核紅細胞網織紅細胞網織紅細胞成熟紅
13、細胞成熟紅細胞成熟紅細胞成熟紅細胞 DNA 合合 成成 RNA 合合 成成 蛋白質蛋白質 合合 成成 血紅素合成血紅素合成 脂類合成脂類合成 三羧縮酸循環(huán)三羧縮酸循環(huán) 氧化磷酸化氧化磷酸化 糖酵解糖酵解磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑目錄目錄（一）糖代謝（一）糖代謝v血血循循環(huán)環(huán)中中的的紅紅細細胞胞每每天天大大約約從從血血漿漿攝攝取取30g30g葡葡萄萄糖糖，其其中中90%90%95%95%經經糖糖酵酵解解通通路路和和2,3-2,3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸旁旁路路進進行行代代謝謝，5%5%10%10%通過磷酸戊糖途徑進行代謝。通過磷酸戊糖途徑進行代謝。目錄目錄v紅紅細細胞胞中中存存在在催催化化糖糖酵
14、酵解解所所需需要要的的所所有有的的酶酶和和中中間代謝物，糖酵解的基本反應和其他組織相同。間代謝物，糖酵解的基本反應和其他組織相同。v糖糖酵酵解解是是紅紅細細胞胞獲獲得得能能量量的的唯唯一一途途徑徑，每每摩摩爾爾葡葡萄萄糖糖經經酵酵解解生生成成2mol乳乳酸酸的的過過程程中中，產產生生2mol ATP和和2mol NADH+H+，通通過過這這一一途途徑徑可可使使紅紅細細胞內胞內ATP的濃度維持在的濃度維持在1.85103mol/L水平。水平。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)旁路旁路目錄目錄葡萄糖葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2,3-BPG2,3
15、-BPG 磷酸酶磷酸酶二磷酸甘油酸變位酶二磷酸甘油酸變位酶3-磷酸甘磷酸甘 油酸激酶油酸激酶乳酸乳酸n2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路：旁路：目錄目錄v正正常常情情況況下下，2,3-BPG對對二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸變變位位酶酶的的負負反反饋饋作作用用大大于于對對3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸激激酶酶的的抑抑制制作作用用，所所以以2,3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸支支路路僅僅占占糖糖酵酵解解的的15%50%，但但是是由由于于2,3-BPG磷磷酸酸酶酶的的活活性性較較低低，2,3-BPG的的生生成成大大于于分分解解，造造成成紅紅細細胞胞內內2,3-BPG升升高。高。v紅紅細細胞胞內
16、內2,3-BPG雖雖然然也也能能供供能能，但但主主要要功功能能是是調調節(jié)血紅蛋白的運氧功能。節(jié)血紅蛋白的運氧功能。目錄目錄v紅細胞內磷酸戊糖途徑的代謝過程與其他細胞紅細胞內磷酸戊糖途徑的代謝過程與其他細胞相同，主要功能是產生相同，主要功能是產生NADPH+H+。2.磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑目錄目錄3.紅細胞內糖代謝的生理意義紅細胞內糖代謝的生理意義（1）ATP的功能的功能 v維維持持紅紅細細胞胞膜膜上上鈉鈉泵泵（Na+-K+-ATPase）的的正正常運轉；常運轉；v維持紅細胞膜上鈣泵維持紅細胞膜上鈣泵(Ca2+-ATPase)的正常運轉；的正常運轉；v維維持持紅紅細細胞胞膜膜上上脂脂質質與與血
17、血漿漿脂脂蛋蛋白白中中的的脂脂質質進進行交換；行交換；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；vATP用于葡萄糖的活化，啟動糖酵解過程。用于葡萄糖的活化，啟動糖酵解過程。目錄目錄v2,3-BPG是是調節(jié)血紅蛋白調節(jié)血紅蛋白(Hb)運氧的重要因素，運氧的重要因素，可可增加增加Hb與氧的親和力。與氧的親和力。（）（）2,3-BPG的功能的功能目錄目錄v對對抗抗氧氧化化劑劑，保保護護細細胞胞膜膜蛋蛋白白、血血紅紅蛋蛋白白和和酶酶蛋蛋白白的的巰巰基基等等不不被被氧氧化化，從從而而維維持持紅紅細細胞胞的正常功能。的正常功能。v紅紅細細胞胞中中的的NADPH能能維維持持
18、細細胞胞內內還還原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽(GSH)的的含含量量，使使紅紅細細胞胞免免遭遭外外源源性性和內源性氧化劑的損害。和內源性氧化劑的損害。（）（）NADH和和NADPH的功能的功能目錄目錄n谷胱甘肽的氧化與還原及其有關代謝谷胱甘肽的氧化與還原及其有關代謝:葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸6-磷酸葡磷酸葡萄糖酸萄糖酸NADP+NADP+H+2GSHGSSGH2O22H2O6磷酸葡萄磷酸葡萄糖脫氫酶糖脫氫酶谷胱甘肽谷胱甘肽還原酶還原酶谷胱甘肽過谷胱甘肽過氧化物酶氧化物酶目錄目錄v成熟紅細胞的脂類幾乎都存在于細胞膜。成熟紅細胞的脂類幾乎都存在于細胞膜。v成成熟熟紅紅細細胞胞已已不不能能從從頭頭合合成成
19、脂脂肪肪酸酸，但但膜膜脂脂的的不斷更新卻是紅細胞生存的必要條件。不斷更新卻是紅細胞生存的必要條件。v紅紅細細胞胞通通過過主主動動參參入入和和被被動動交交換換不不斷斷地地與與血血漿漿進進行行脂脂質質交交換換，維維持持其其正正常常的的脂脂類類組組成成、結結構構和功能。和功能。（二）脂代謝（二）脂代謝目錄目錄（三）血紅蛋白的合成與調節(jié)（三）血紅蛋白的合成與調節(jié)珠蛋白，血紅素珠蛋白，血紅素(heme)v血紅素的合成血紅素的合成v珠蛋白的合成珠蛋白的合成v血紅蛋白的合成血紅蛋白的合成n血紅蛋白的組成血紅蛋白的組成:n血紅蛋白的合成包括血紅蛋白的合成包括:目錄目錄1.血紅素的生物合成血紅素的生物合成n合成
20、的組織和亞細胞定位：合成的組織和亞細胞定位：參與血紅蛋白組成的血紅素主要在骨髓的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。幼紅細胞和網織紅細胞中合成。n合成原料：合成原料：甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+合成的起始和終末階段均在線粒體內進行，合成的起始和終末階段均在線粒體內進行，而中間階段在胞漿內進行。而中間階段在胞漿內進行。n合成部位：合成部位：目錄目錄n血紅素合成過程：血紅素合成過程：-氨氨基基-酮酮戊戊酸酸(-aminolevulinic acid,ALA)的合成：的合成：+HSCoA+CO2ALA合酶合酶（磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛）目錄目錄v反應部位在
21、線粒體內；反應部位在線粒體內；v催化此反應的酶是催化此反應的酶是ALA合酶合酶(ALA synthase)，其，其輔酶是磷酸吡哆醛。此酶是血紅素合成的限速輔酶是磷酸吡哆醛。此酶是血紅素合成的限速酶，受血紅素的反饋調節(jié)。酶，受血紅素的反饋調節(jié)。vALA生成后從線粒體進入胞液。生成后從線粒體進入胞液。目錄目錄膽色素原膽色素原(prophobilinogen，PBG)的生成：的生成：ALA脫水酶脫水酶2H2Ov在在ALA脫水酶脫水酶(ALA dehydrase)催化下，二分子催化下，二分子 ALA 脫水縮合生成一分子脫水縮合生成一分子PBG。目錄目錄 尿卟啉原與糞卟啉原的生成：尿卟啉原與糞卟啉原的生
22、成：4x 膽色素原膽色素原線狀四吡咯線狀四吡咯尿卟啉原尿卟啉原糞卟啉原糞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脫羧酶脫羧酶v反應部位：胞液反應部位：胞液v反應生成的糞卟啉原反應生成的糞卟啉原再進入線粒體。再進入線粒體。目錄目錄 血紅素的生成：血紅素的生成：v反應部位：線粒體反應部位：線粒體糞卟啉原糞卟啉原原卟啉原原卟啉原原卟啉原卟啉血紅素血紅素糞卟啉原糞卟啉原氧化脫羧酶氧化脫羧酶亞鐵螯合酶亞鐵螯合酶原卟啉原原卟啉原氧化酶氧化酶目錄目錄 合合成成的的主主要要部部位位是是骨骨髓髓和和肝肝臟臟，但但成成熟熟紅紅細胞不能合成；細胞不能合成；合合成成的的原原料料簡
23、簡單單：琥琥珀珀酰酰CoA、甘甘氨氨酸酸Fe2+等小分子物質；等小分子物質；合合成成過過程程的的起起始始與與最最終終過過程程在在線線粒粒體體，中中間過程在胞液。間過程在胞液。n血紅素合成的特點血紅素合成的特點：目錄目錄v是血紅素合成的限速酶；是血紅素合成的限速酶；v受血紅素反饋抑制；受血紅素反饋抑制；v高鐵血紅素強烈抑制；高鐵血紅素強烈抑制；v某些固醇類激素可誘導其生成。某些固醇類激素可誘導其生成。n血紅素合成的調節(jié)：血紅素合成的調節(jié)：ALA合酶：合酶：目錄目錄v與膜受體結合，加速有核紅細胞的成熟以與膜受體結合，加速有核紅細胞的成熟以及血紅素和的合成促使原始紅細胞的繁殖及血紅素和的合成促使原始
24、紅細胞的繁殖和分化。和分化。v可被血紅素可被血紅素、重金屬等抑制，亞鐵螯合酶、重金屬等抑制，亞鐵螯合酶還需要還原劑還需要還原劑(如谷胱甘肽如谷胱甘肽)。ALA脫水酶與亞鐵螯合酶：脫水酶與亞鐵螯合酶：促紅細胞生成素促紅細胞生成素(erythropoietin,EPO)：目錄目錄 高鐵血紅素高鐵血紅素eIF-2激酶激酶（無活性）（無活性）eIF-2（有有活性活性）eIF-2 （無活性）無活性）P+ATPADPATPADP+n高鐵血紅素對起始因子高鐵血紅素對起始因子2的調節(jié)：的調節(jié)：eIF-2激酶激酶 （有活性）（有活性）PcAMPPKAPKA目錄目錄v血紅素合成后與珠蛋白結合成血紅素合成后與珠蛋白
25、結合成 血紅蛋白。血紅蛋白。v 珠蛋白的合成同一般蛋白質的合成，其合珠蛋白的合成同一般蛋白質的合成，其合成受血紅素調控。成受血紅素調控。2.血紅蛋白的合成：血紅蛋白的合成：目錄目錄v糖代謝：糖代謝：以糖酵解為主，提供能量；磷酸戊糖途以糖酵解為主，提供能量；磷酸戊糖途徑產生的徑產生的NADPH經氧化酶的電子體系使經氧化酶的電子體系使O2 還原還原產生超氧陰離子、產生超氧陰離子、H2O2、OH等自由基，起殺菌等自由基，起殺菌作用。作用。v脂代謝：脂代謝：不能從頭合成脂肪酸；可將花生四烯酸不能從頭合成脂肪酸；可將花生四烯酸轉變成血栓素、前列腺素、白三烯等活性物。轉變成血栓素、前列腺素、白三烯等活性物。v氨基酸和蛋白質代謝：氨基酸和蛋白質代謝：粒細胞中粒細胞中,氨基酸的濃度較氨基酸的濃度較高，由于成熟粒細胞缺乏內質網，故蛋白質合成高，由于成熟粒細胞缺乏內質網，故蛋白質合成量很少。而單核吞噬細胞的蛋白質代謝很活躍量很少。而單核吞噬細胞的蛋白質代謝很活躍,能能合成多種酶、補體和各種細胞因子。合成多種酶、補體和各種細胞因子。二、白細胞代謝二、白細胞代謝
第7十六章 血液的生物化學
