《血液的生物化學(xué)》PPT課件

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1、第 十 六 章血 液 的 生 物 化 學(xué)Hemal Biochemistry 概 述血 液 （ blood)的 組 成 血 漿 (plasma) 紅 細(xì) 胞 、 白 細(xì) 胞 和 血 小 板 。正 常 人 體 的 血 液 (blood)總 量 約 占 體 重 的 8%。血 清 （ serum)是 血 液 凝 固 后 析 出 的 淡 黃 色 透明 液 體 。 血 液 的 化 學(xué) 成 分血 液 陽 離 子 ： Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+： 包 括 蛋 白 質(zhì) 、 非 蛋 白 質(zhì) 類 含氮 化 合 物 、 糖 類 和 脂 類 等陰 離 子 ： CL-、 HCO3-、 HPO42-無 機(jī) 物

2、有 機(jī) 物水 :77%-81%少 量 氣 體 ： O2 、 CO2固 體 成 分血 液 比 重 ： 1.050-1.060血 液 pH： 7.4 0.05 非 蛋 白 氮 (non-protein nitrogen, NPN):血 液 中 非 蛋 白 質(zhì) 類 含 氮 化 合 物 。 主 要 有尿 素 、 肌 酸 、 肌 酸 酐 、 尿 酸 、 膽 紅 素 和氨 等 。 正 常 NPN含 量 為 14.28-24.99 mmol/L。 其 中 血 尿 素 氮 （ blood urea nitrogen,BUN） 約 占 NPN的 1/2。 第 一 節(jié) 血 漿 蛋 白 Plasma Protein

3、 一 、 血 漿 蛋 白 質(zhì) 的 分 類 與 性 質(zhì) 1、 血 漿 蛋 白 是 指 血 漿 含 有 的 蛋 白 質(zhì) ， 是 血漿 主 要 的 固 體 成 分 。2、 血 漿 內(nèi) 蛋 白 總 濃 度 大 約 為 70-75g/L。3、 血 漿 蛋 白 的 種 類 很 多 ， 含 量 也 極 不 相 同 ，有 多 種 分 類 方 法 。 （ 一 ） 血 漿 蛋 白 的 分 類 2.超 速 離 心 根 據(jù) 蛋 白 質(zhì) 的 密 度 將 其 分 離 ,如 血 漿 脂 蛋 白 的 分 離 。 1.根 據(jù) 電 泳 結(jié) 果 分 類球 蛋 白 (globulin)濃 度 為 15-3Og/L 正 常 A/G為

4、1.5-2.5 1球 蛋 白 2球 蛋 白球 蛋 白球 蛋 白清 蛋 白 (albumin) 血 漿 中 最 主 要 蛋 白 質(zhì) ， 38-48g/L, 占 血 漿 總 蛋 白 的 50% 3.根 據(jù) 生 理 功 能 分 類 （ 二 ） 血 漿 蛋 白 的 性 質(zhì) 2.合 成 場 所 一 般 位 于 膜 結(jié) 合 的 多 核 蛋 白 體 上 。 在 肝 細(xì) 胞 內(nèi)經(jīng) 歷 了 從 粗 面 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 到 高 爾 基 復(fù) 合 體 再 抵 達(dá) 質(zhì) 膜 而 分 泌入 血 液 的 途 徑 。1.主 要 在 肝 合 成 ， 如 清 蛋 白 、 纖 維 蛋 白 原 和 纖 連 蛋 白 等 。 少 量 由 其

5、他 組 織 細(xì) 胞 合 成 ,如 球 蛋 白 由 漿 細(xì) 胞 合 成 。3.除 清 蛋 白 外 ,幾 乎 所 有 的 血 漿 蛋 白 質(zhì) 均 為 糖 蛋 白 ,它 們 含 有 N-或 0-連 接 的 寡 糖 鏈 。 寡 糖 鏈 包 含 了 許 多 生 物 信 息 。 血 漿 蛋 白 合 成 后 的 定 向 轉(zhuǎn) 移 過 程 需 要 寡 糖 鏈 。 4.許 多 血 漿 蛋 白 呈 現(xiàn) 多 態(tài) 性 。 如 ABO血 型5.血 漿 蛋 白 有 自 己 特 異 的 半 衰 期 。 正 常 成 人 的 清 蛋白 和 結(jié) 合 珠 蛋 白 的 半 衰 期 分 別 為 20天 和 5天 左 右 。6.發(fā) 生 急

6、 性 炎 癥 或 一 些 類 型 的 組 織 損 傷 時(shí) ,某 些 血 漿 蛋 白 的 水 平 會(huì) 增 高 ,它 們 被 稱 為 急 性 時(shí) 相 蛋 白 質(zhì) ， 少則 增 加 50 ， 最 多 可 增 至 1000倍 ， 包 括 C-反 應(yīng) 蛋 白 、 1抗 胰 蛋 白 酶 、 結(jié) 合 珠 蛋 白 、 1酸 性 蛋 白 和 纖 維 蛋白 原 等 。 急 性 時(shí) 相 期 ， 有 些 蛋 白 質(zhì) 濃 度 降 低 ， 如 清 蛋白 和 轉(zhuǎn) 鐵 蛋 白 。 二 、 血 漿 蛋 白 質(zhì) 的 功 能1.維 持 血 漿 膠 體 滲 透 壓 ： 主 要 由 清 蛋 白 產(chǎn) 生2.維 持 血 漿 正 常 的 p

7、H： 7.35-7.453.運(yùn) 輸 作 用 ： 清 蛋 白 +脂 肪 酸 /膽 紅 素 等4.免 疫 作 用 ： 免 疫 球 蛋 白 、 補(bǔ) 體5.催 化 作 用6.營 養(yǎng) 作 用7.凝 血 、 抗 凝 血 和 纖 溶 作 用8.血 漿 蛋 白 異 常 與 臨 床 疾 病血 漿 功 能 酶 ： 在 血 漿 中 發(fā) 揮 功 能外 分 泌 酶 ： 由 外 分 泌 腺 分 泌 的 酶 類細(xì) 胞 酶 ： 存 在 于 組 織 和 細(xì) 胞 內(nèi) ， 參 與物 質(zhì) 代 謝 的 酶 類 滲 透 壓 ： 溶 液 中 的 溶 質(zhì) 顆 粒 通 過 半 透 膜 吸 取 膜 外 水 分子 的 一 種 力 量 。 滲 透

8、壓 的 大 小 與 單 位 體 積 中 溶 質(zhì) 分 子的 數(shù) 目 有 關(guān) ， 而 與 溶 質(zhì) 顆 粒 的 大 小 無 關(guān) 。血 漿 滲 透 壓血 漿 膠 體 滲 透 壓 的 大 小 主 要 取 決 于 血 漿 蛋 白 的 摩 爾 濃度 。 清 蛋 白 最 能 有 效 維 持 膠 體 滲 透 壓 。清 蛋 白 濃 度 過 低 血 漿 膠 體 滲 透 壓 下 降 水分 在 組 織 間 潴 留 水 腫血 漿 晶 體 滲 透 壓 ： 維 持 細(xì) 胞 內(nèi) 外 水 平 衡血 漿 膠 體 滲 透 壓 ： 維 持 血 管 內(nèi) 外 水 平 衡 第 三 節(jié) 血 細(xì) 胞 物 質(zhì) 代 謝 Metabolism of

9、Blood Cells 一 、 紅 細(xì) 胞 的 代 謝 特 點(diǎn) v在 成 熟 過 程 中 ,紅 細(xì) 胞 發(fā) 生 一 系 列 形 態(tài) 和 代 謝 的 改變 。 成 熟 紅 細(xì) 胞 除 質(zhì) 膜 和 胞 漿 外 ,無 其 他 細(xì) 胞 器 。葡 萄 糖 是 成 熟 紅 細(xì) 胞 的 主 要 能 量 物 質(zhì) 。 v紅 細(xì) 胞 是 血 液 中 最 主 要 的 細(xì) 胞 ,它 是 在 骨 髓 中 由造 血 干 細(xì) 胞 定 向 分 化 而 成 的 紅 系 細(xì) 胞 。v在 紅 系 細(xì) 胞 發(fā) 育 過 程 中 ， 經(jīng) 歷 了 原 始 紅 細(xì) 胞 、 早 幼 紅 細(xì) 胞 、 中 幼 紅 細(xì) 胞 、 晚 幼 紅 細(xì) 胞

10、、 網(wǎng) 狀 紅 細(xì) 胞等 階 段 ， 最 后 才 成 為 成 熟 紅 細(xì) 胞 。 分 裂 增 殖 能 力 + - -DNA合 成 +* - -RNA合 成 + - -RNA存 在 + + -蛋 白 質(zhì) 合 成 + + -血 紅 素 合 成 + + -脂 類 合 成 + + -三 竣 酸 循 環(huán) + + -氧 化 磷 酸 化 + + -糖 酵 解 + + +磷 酸 戊 糖 途 徑 + + +紅 細(xì) 胞 成 熟 過 程 中 的 代 謝 變 化代 謝 能 力 有 核 紅 細(xì) 胞 網(wǎng) 織 紅 細(xì) 胞 成 熟 紅 細(xì) 胞注 :“ +” ,“ -” 分 別 表 示 該 途 徑 有 或 無 * 晚 幼 紅

11、細(xì) 胞 為 “ -” (一 )糖 代 謝 v糖 酵 解 通 路 和 2,3-二 磷 酸 甘 油 酸 旁 路 ： 90% 95%的 葡 萄 糖 通 過 此 途 徑 進(jìn) 行 代 謝v磷 酸 戊 糖 途 徑 ： 主 要 功 能 是 產(chǎn) 生 NADPH+H+， 5% 10%的 葡 萄 糖 通 過 此 途 徑 進(jìn) 行 代 謝 。 1、 糖 酵 解 和 2,3-二 磷 酸 甘 油 酸 旁 路紅 細(xì) 胞 中 存 在 催 化 糖 酵 解 所 需 要 的 全 部 酶 和 中 間代 謝 物 ,糖 酵 解 的 基 本 反 應(yīng) 和 其 他 組 織 相 同 。糖 酵 解 是 紅 細(xì) 胞 獲 得 能 量 的 唯 一 途

12、徑 ， 每 mol葡 萄糖 經(jīng) 酵 解 生 成 2mol乳 酸 的 過 程 中 ， 產(chǎn) 生 2mol ATP和 2mol NADH+H+， 通 過 這 一 途 徑 可 使 紅 細(xì) 胞 內(nèi)ATP的 濃 度 維 持 在 1.85 10 3mol/L水 平 。 圖 16-6 2,3-BPG旁 路 二 磷 酸 甘 油 酸 變 位 酶 (15%-50%)葡 萄 糖1,3-BPG三 磷 酸 甘 油 酸 激 酶3-磷 酸 甘 油 酸 2,3-BPG2,3-BPG磷 酸 酶 乳 酸 2,3-二 磷 酸 甘 油 酸 旁 路 ： 2,3-BPG的 主 要 作 用 是 調(diào) 節(jié) 血 紅 蛋 白 的 運(yùn) 氧 功 能 。

13、 2、 磷 酸 戊 糖 途 徑 紅 細(xì) 胞 內(nèi) 磷 酸 戊 糖 途 徑 的 代 謝 過 程 與 其 他細(xì) 胞 相 同 ,主 要 功 能 是 產(chǎn) 生 NADPH+H+。 3、 紅 細(xì) 胞 內(nèi) 糖 代 謝 的 生 理 意 義 (1)ATP的 功 能 v維 持 紅 細(xì) 胞 膜 上 鈉 泵 (Na+-K+-ATPase)的 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn)v維 持 紅 細(xì) 胞 膜 上 鈣 泵 (Ca2+ -ATPase)的 正 常 運(yùn) 行v維 持 紅 細(xì) 胞 膜 上 脂 質(zhì) 與 血 漿 脂 蛋 白 中 的 脂 質(zhì) 進(jìn) 行交 換v少 量 ATP用 于 谷 胱 甘 肽 、 NAD +的 生 物 合 成vATP用 于 葡 萄

14、 糖 的 活 化 ,啟 動(dòng) 糖 酵 解 過 程 。 (2)2,3-BPG的 功 能 2,3-BPG是 調(diào) 節(jié) 血 紅 蛋 白 (Hb)運(yùn) 氧 功 能的 重 要 因 素 ， 可 降 低 Hb與 氧 的 親 和 力 。 2 , 3 B P G (3)NADH和 NADPH的 功 能NADH和 NADPH是 紅 細(xì) 胞 內(nèi) 重 要 的 還 原 當(dāng) 量 ,具有 對(duì) 抗 氧 化 劑 ,保 護(hù) 細(xì) 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(xì) 胞 的 正 常功 能 。紅 細(xì) 胞 中 的 NADPH能 維 持 細(xì) 胞 內(nèi) 還 原 型 谷 胱 甘肽

15、 的 含 量 ， 使 紅 細(xì) 胞 免 遭 外 源 性 和 內(nèi) 源 性 氧 化 劑的 損 害 。 谷 胱 甘 肽 的 氧 化 與 還 原 及 其 有 關(guān) 代 謝葡 萄 糖6-磷 酸 6-磷 酸葡 萄 糖 酸 NADP+NADPH+H+葡 萄 糖 6-磷 酸 脫 氫 酶 GSSH2GSH H2O22H2O谷 胱 甘 肽 還 原 酶 谷 胱 甘 肽 過 氧 化 物 酶 (二 )脂 代 謝成 熟 紅 細(xì) 胞 的 脂 類 幾 乎 都 存 在 于 細(xì) 胞 膜 。 成 熟 紅 細(xì) 胞 不 能 從 頭 合 成 脂 肪 酸 ， 但 膜 脂 的 不斷 更 新 是 紅 細(xì) 胞 生 存 的 必 要 條 件 。成 熟

16、紅 細(xì) 胞 膜 通 過 主 動(dòng) 參 入 和 被 動(dòng) 交 換 不 斷 地與 血 漿 進(jìn) 行 脂 質(zhì) 交 換 ， 維 持 其 正 常 的 脂 類 組 成 、結(jié) 構(gòu) 和 功 能 。 （ 三 ） 血 紅 蛋 白 的 合 成 與 調(diào) 節(jié)血 紅 蛋 白 的 組 成 珠 蛋 白 血 紅 素血 紅 蛋 白 的 合 成 血 紅 素 合 成 珠 蛋 白 合 成 血 紅 蛋 白 的 合 成 Heme血 紅 素 的 結(jié) 構(gòu) 基 本 原 料 甘 氨 酸 、 琥 珀 酰 CoA和 Fe2+。合 成 部 位 起 始 和 終 末 階 段 均 在 線 粒 體內(nèi) 進(jìn) 行 ,中 間 階 段 在 胞 漿 內(nèi) 進(jìn) 行 。合 成 的 組

17、 織 和 亞 細(xì) 胞 定 位 主 要 在 骨 髓的 幼 紅 細(xì) 胞 、 網(wǎng) 織 紅 細(xì) 胞 以 及 肝 臟 中 合 成 。 1、 血 紅 素 的 生 物 合 成 +琥 珀 酰 CoA 甘 氨 酸 -ALAALA 合 酶 (輔 酶 ： 磷 酸 吡 哆 醛 )部 位 ： 線 粒 體血 紅 素 的 生 物 合 成 氨 基 r 酮 戊 酸 膽 色 素 原ALA 脫 水 酶部 位 ： 胞 液 （ 糞 卟 啉 原 ） （ 膽 色 素 原 ） 甲 烯 橋（ 尿 卟 啉 原 ） （ 原 卟 啉 ） Fe2+ 6H2CO2 CO23NH2 甲 炔 橋（ 線 性 四 吡 咯 ）血 紅 素 (1)合 成 過 程 反

18、 應(yīng) 部 位 ： 線 粒 體酶 ： ALA合 酶 （ ALA synthesis)， 是 血 紅素 合 成 的 限 速 酶 ， 受 血 紅 素 的 反 饋 調(diào) 節(jié)輔 酶 ： 磷 酸 吡 哆 醛產(chǎn) 物 ： ALA， 合 成 后 從 線 粒 體 進(jìn) 入 胞 液 血 紅 素 合 成 的 特 點(diǎn) ： 合 成 的 主 要 部 位 是 骨 髓 與 肝 臟 ； 成 熟 紅 細(xì) 胞 不 能合 成 ； 原 料 是 琥 珀 酰 CoA、 甘 氨 酸 及 Fe2+等 簡 單 小 分 子 物 質(zhì) 。 中 間 產(chǎn) 物 的 轉(zhuǎn) 變 主 要 是 吡 咯 環(huán) 側(cè) 鏈 的 脫 羧 和 脫 氫 反 應(yīng) ； 起 始 和 最 終 過

19、 程 在 線 粒 體 中 進(jìn) 行 ,中 間 步 驟 則 在 胞 液 中 進(jìn) 行 。 （ 2） 合 成 的 調(diào) 節(jié) ALA合 酶 血 紅 素 合 成 體 系 的 限 速 酶 ,受 血 紅 素 的 別 構(gòu) 抑 制 調(diào) 節(jié) 。 血 紅 素 還 可 以 阻 抑 ALA合 酶 的 合 成 。 磷 酸 吡 哆 醛 是 該 酶 的 輔 基 ,維 生 素 B6缺 乏 將 減 少 血 紅 素的 合 成 。 高 鐵 血 紅 素 對(duì) ALA合 酶 具 有 強(qiáng) 烈 抑 制 作 用 。 某 些 膽 固 醇 類 激 素 可 誘 導(dǎo) 其 生 成 。 ALA脫 水 酶 與 亞 鐵 鰲 合 酶 可 被 血 紅 素 、 重 金

20、屬 等 抑 制 ， 亞 鐵 鰲 合 酶 還 需要 還 原 劑 （ 如 谷 胱 甘 肽 ） ， 還 原 條 件 的 中 斷 會(huì) 抑 制血 紅 素 的 合 成 。 促 紅 細(xì) 胞 生 成 素 （ EPO） 與 膜 受 體 結(jié) 合 ， 加 速 有 核 紅 細(xì) 胞 的 成 熟 以 及 血紅 素 和 Hb的 合 成 ， 促 使 原 始 紅 細(xì) 胞 的 繁 殖 和 分 化 。 2、 血 紅 蛋 白 的 合 成 血 紅 素 合 成 后 與 珠 蛋 白 結(jié) 合 成 血 紅 蛋 白 。 珠蛋 白 的 合 成 與 一 般 蛋 白 質(zhì) 的 合 成 相 同 。 珠 蛋 白的 合 成 受 血 紅 素 的 調(diào) 控 ， 血

21、 紅 素 的 氧 化 產(chǎn) 物 高鐵 血 紅 素 能 促 進(jìn) 血 紅 蛋 白 的 合 成 。 cAMP + R2C2 2C+cAMP-2ReIF-2 eIF2-P (PKA)高 鐵 血 紅 素(-)eIF-2激 酶 eIF-2激 酶 -P （ 無 活 性 ） （ 有 活 性 ）(+)ATP ADP (+)（ 有 活 性 ） （ 無 活 性 ）高 鐵 血 紅 素 對(duì) 起 始 因 子 2的 調(diào) 節(jié) ： 二 、 白 細(xì) 胞 的 代 謝 以 糖 酵 解 為 主 ， 提 供 能 量 ； 磷 酸 戊 糖 途 徑 產(chǎn) 生的 NADPH經(jīng) 氧 化 酶 的 電 子 體 系 使 O2還 原 產(chǎn) 生 超 氧陰 離 子

22、 、 H2O2、 OH等 自 由 基 ， 起 殺 菌 作 用 。 2O2+NADPH 2O2-+NADP+H+ 1、 糖 代 謝 2、 脂 代 謝 不 能 從 頭 合 成 脂 肪 酸 ； 可 將 花 生 四 烯 酸 轉(zhuǎn)變 成 血 栓 素 、 前 列 腺 素 、 白 三 烯 等 活 性 物 。3、 氨 基 酸 和 蛋 白 質(zhì) 代 謝 粒 細(xì) 胞 中 含 有 較 高 的 組 氨 酸 代 謝 產(chǎn) 物 組 胺成 熟 粒 細(xì) 胞 缺 乏 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) ， 蛋 白 合 成 量 很 少 。 單核 -吞 噬 細(xì) 胞 中 可 進(jìn) 行 活 躍 的 蛋 白 質(zhì) 代 謝 。 Key term ：2， 3-二 磷 酸 甘 油 酸 支 路 （ 2， 3-BPG shunt pathway)