生物化学基础第13章血液的生物化学.ppt

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1、 生物化学基础生物化学基础 电电 子子 课课 件件第十三章第十三章 血液的生物化学血液的生物化学 第十三章第十三章 血液的生物化学血液的生物化学 第一节第一节 血浆蛋白质血浆蛋白质 第二节第二节 红细胞的代谢红细胞的代谢 第三节第三节 血液气体的运输血液气体的运输 n正常人血液量约占体重的正常人血液量约占体重的 8%。n全血由血细胞与血浆组成。全血由血细胞与血浆组成。n血液密度为血液密度为1.0501.060。n37时，血液渗透压约时，血液渗透压约7.70102 kPa (310 mOsm/L ) 。n血液血液pH为为 7.400.05 。n 离体血液加入抗凝剂，离心沉降血细胞等有形离体血液加

2、入抗凝剂，离心沉降血细胞等有形成分，其上清液称为成分，其上清液称为血浆血浆（plasma）。血浆约）。血浆约占全血容积的占全血容积的55%60%。n 若将离体血液静置待其自然凝固，血块收缩析若将离体血液静置待其自然凝固，血块收缩析出的液体称为出的液体称为血清血清(serum)。血清中无纤维蛋。血清中无纤维蛋白原。白原。n 全血、血清和血浆是研究血液化学成分的常用全血、血清和血浆是研究血液化学成分的常用标本标本。全血、血浆、血清全血、血浆、血清血液的化学成分血液的化学成分n血液中有微量血液中有微量O2、N2、CO2等气体。等气体。n正常人血液含水正常人血液含水77%81%。n血液的固体成分血液的

3、固体成分无机物无机物有机物有机物n 血液的固体成分：血液的固体成分： 无机物无机物 主要以电解质为主，例如：主要以电解质为主，例如：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、C1- -、HCO3- -、HPO42- -等。等。 有机物有机物 包括不含氮的有机物质、各类蛋白质、包括不含氮的有机物质、各类蛋白质、非蛋白质含氮物质。非蛋白质含氮物质有尿素、非蛋白质含氮物质。非蛋白质含氮物质有尿素、肌酸、肌酐、尿酸、胆红素和氨等，这些分子肌酸、肌酐、尿酸、胆红素和氨等，这些分子中的氮总称为中的氮总称为非蛋白氮非蛋白氮（non-protein nitrogen，NPN）。）。血液化学成分与临床血液化学成分与临床

4、q人体在生理状态下血液化学成分含量相对恒定，人体在生理状态下血液化学成分含量相对恒定，仅在一定范围波动。仅在一定范围波动。q如正常血如正常血NPN含量为含量为 14.2824.99 mmol/L，其中其中血尿素氮血尿素氮(blood urea nitrogen，BUN)约占约占NPN的的1/2。q分析血液的化学成分，可以了解体内物质代谢分析血液的化学成分，可以了解体内物质代谢状况，有助于诊断和治疗疾病。状况，有助于诊断和治疗疾病。q若血液的某种或某些成分在较长时间内或较大若血液的某种或某些成分在较长时间内或较大幅度地超出正常范围，则提示机体某种或某些幅度地超出正常范围，则提示机体某种或某些代谢

5、过程的异常。代谢过程的异常。q例如，血例如，血NPN主要由肾排出体外，主要由肾排出体外，肾功能不良肾功能不良时，血时，血BUN或或NPN可显著增高。可显著增高。第一节第一节 血浆蛋白质血浆蛋白质一、血浆蛋白质的分类一、血浆蛋白质的分类v血浆蛋白是血浆多种蛋白质的总称。正常血浆血浆蛋白是血浆多种蛋白质的总称。正常血浆蛋白总量（蛋白总量（TP）约为）约为7075g/L。v临床分离血浆蛋白质常用方法有：临床分离血浆蛋白质常用方法有： 盐析法盐析法 电泳法电泳法 血清蛋白的种类血清蛋白的种类n盐析法盐析法 根据血浆蛋白在不同浓度的盐溶液根据血浆蛋白在不同浓度的盐溶液中溶解度的差异加以分离的方法。中溶解

6、度的差异加以分离的方法。n盐析法将血清蛋白分为：盐析法将血清蛋白分为： 清蛋白清蛋白(A或或Alb) ：3848 g/L 球蛋白球蛋白(G) ：1530 g/L A/G：1.52.5:1q电泳法电泳法 利用各类血浆蛋白分子大小不同，表利用各类血浆蛋白分子大小不同，表面电荷不同，在电场中泳动速度不同加以分离面电荷不同，在电场中泳动速度不同加以分离的方法。的方法。q醋酸纤维薄膜电泳法将血清蛋白分为：醋酸纤维薄膜电泳法将血清蛋白分为：二、血浆蛋白的功能二、血浆蛋白的功能维持血浆胶体渗透压和维持血浆胶体渗透压和pH 血液胶体渗透压主血液胶体渗透压主要取决于清蛋白浓度。血浆蛋白含量减少，血浆要取决于清蛋

7、白浓度。血浆蛋白含量减少，血浆胶体渗透压降低，将导致组织间水分潴留过多而胶体渗透压降低，将导致组织间水分潴留过多而出现出现水肿水肿。 蛋白质为两性电解质，大部分血浆蛋白的等蛋白质为两性电解质，大部分血浆蛋白的等电点在电点在 pH 46之间，在生理条件下为弱酸，其之间，在生理条件下为弱酸，其中部分以弱酸盐的形式存在，故血浆蛋白构成缓中部分以弱酸盐的形式存在，故血浆蛋白构成缓冲体系，维持血液冲体系，维持血液pH相对恒定。相对恒定。凝血和抗凝血作用凝血和抗凝血作用 血浆凝血因子、抗凝血血浆凝血因子、抗凝血因子及纤溶物质保持血液正常流通。因子及纤溶物质保持血液正常流通。免疫作用免疫作用 免疫球蛋白（免

8、疫球蛋白（Ig）有）有Ig A、IgG、IgM、IgD和和IgE。它们能与抗原物质反应，。它们能与抗原物质反应，保护机体。保护机体。运输作用运输作用 难溶物质与蛋白质结合成复合物易难溶物质与蛋白质结合成复合物易于运输，并防止小分子物质从肾脏排除。于运输，并防止小分子物质从肾脏排除。 清蛋白清蛋白运输金属离子、脂肪酸、胆红素、运输金属离子、脂肪酸、胆红素、尿酸以及某些药物、激素等。尿酸以及某些药物、激素等。 某些某些球蛋白球蛋白具有专一性运输作用，并调节具有专一性运输作用，并调节被运输物质的代谢。如运铁蛋白运输被运输物质的代谢。如运铁蛋白运输Fe3+，运，运皮质醇蛋白运输皮质醇等。皮质醇蛋白运输

9、皮质醇等。催化作用催化作用 许多具有催化作用的酶是血浆蛋许多具有催化作用的酶是血浆蛋白。这些酶分为：白。这些酶分为：血浆功能酶血浆功能酶（凝血酶、纤溶（凝血酶、纤溶酶）、酶）、外分泌酶外分泌酶（AMS）与）与细胞酶细胞酶（LDH、ALT）。）。营养作用营养作用 血浆蛋白在体内分解产生氨基酸，血浆蛋白在体内分解产生氨基酸，参与氨基酸代谢池，用于组织蛋白合成，修复参与氨基酸代谢池，用于组织蛋白合成，修复损伤的组织，也可氧化分解供能，或转变为其损伤的组织，也可氧化分解供能，或转变为其他含氮物质。他含氮物质。第二节第二节 红细胞的代谢红细胞的代谢早幼、中幼红细胞早幼、中幼红细胞含有胞核、内质网和线粒体

10、，含有胞核、内质网和线粒体，具有合成核酸和蛋白质的能力，通过有氧氧化具有合成核酸和蛋白质的能力，通过有氧氧化获得能量。获得能量。网质红细胞网质红细胞无细胞核和无细胞核和DNA，不能合成核酸；，不能合成核酸；有少量线粒体和有少量线粒体和RNA，可以合成蛋白质，由有，可以合成蛋白质，由有氧氧化供能。氧氧化供能。成熟红细胞成熟红细胞仅有细胞膜和胞质，故不能合成核仅有细胞膜和胞质，故不能合成核酸和蛋白质，也不能进行有氧氧化，代谢简单，酸和蛋白质，也不能进行有氧氧化，代谢简单，其能量主要来自红细胞内糖酵解途径。其能量主要来自红细胞内糖酵解途径。一、血红蛋白一、血红蛋白(Hb)的生物合成的生物合成v1 分

11、子分子Hb有有 4 个亚基，有个亚基，有4 个血红素个血红素(heme)分子。分子。vHb的的珠蛋白珠蛋白部分按蛋白质一般途径合成。部分按蛋白质一般途径合成。 vHb的的血红素血红素主要在骨髓的幼红细胞和网织主要在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。红细胞中合成。甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoA和和Fe2+为合成原料，为合成原料，经一系列酶促作用在红细胞经一系列酶促作用在红细胞的线粒体及胞液中合成血红素。的线粒体及胞液中合成血红素。(一一)血红素的合成血红素的合成线粒体内线粒体内- -氨基氨基- - -酮戊酸酮戊酸(-aminolevulinic acid，ALA) 合酶（合酶（ALA syn

12、thase）催化琥珀酰）催化琥珀酰CoA与甘与甘氨酸缩合生成氨酸缩合生成ALA。ALA合酶合酶的辅酶为磷酸吡哆醛。维生素的辅酶为磷酸吡哆醛。维生素B6缺乏缺乏时，血红素合成发生障碍，造成时，血红素合成发生障碍，造成维生素维生素B6反应性反应性贫血。贫血。琥珀酰琥珀酰CoA甘氨酸甘氨酸qALA由线粒体转运到胞液。由线粒体转运到胞液。 ALA脱水酶催脱水酶催化两分子化两分子ALA缩合成缩合成胆色素原（胆色素原（PBG）。PBGq在在尿卟啉原尿卟啉原同合酶同合酶（UPGcoynthase）及）及UPG同合酶同合酶协同作用下，协同作用下，4分子分子PBG脱氨脱氨缩合生成尿卟啉原缩合生成尿卟啉原。尿卟啉

13、原尿卟啉原q尿卟啉原尿卟啉原通过脱羧、氧化等形成通过脱羧、氧化等形成粪卟啉原粪卟啉原 (CPG)。粪卟啉原粪卟啉原qCPG 由胞液再进入线粒体，经氧化脱羧生由胞液再进入线粒体，经氧化脱羧生成原卟啉原成原卟啉原。后者进一步氧化为原卟啉。后者进一步氧化为原卟啉。原卟啉原原卟啉原原卟啉原卟啉q由亚铁螯合酶（血红素合成酶）催化，原卟由亚铁螯合酶（血红素合成酶）催化，原卟啉啉和和Fe2+螯合生成血红素。血红素生成后，螯合生成血红素。血红素生成后，迅速进入胞液与珠蛋白结合生成迅速进入胞液与珠蛋白结合生成Hb。血红素血红素 血红素合成的全过程血红素合成的全过程 (二二)血红素合成的调节血红素合成的调节v1.

14、ALA合酶合酶 血红素合成的血红素合成的限速酶限速酶，受血，受血红素反馈抑制调节。如果血红素合成速度大红素反馈抑制调节。如果血红素合成速度大于珠蛋白合成速度，过多的血红素可氧化为于珠蛋白合成速度，过多的血红素可氧化为高铁血红素高铁血红素，强烈抑制，强烈抑制ALA合酶。血红素还合酶。血红素还作为辅阻遏剂，阻遏作为辅阻遏剂，阻遏ALA合酶的合成。合酶的合成。2.促红细胞生成素促红细胞生成素（erythropoietin，EPO） 肾脏产生的肾脏产生的EPO，经血液运送至造血组织促，经血液运送至造血组织促进原始红细胞繁殖和分化，加速幼红细胞增进原始红细胞繁殖和分化，加速幼红细胞增殖，促进网织红细胞成

15、熟与释放，促进血红殖，促进网织红细胞成熟与释放，促进血红素及血红蛋白合成。素及血红蛋白合成。机体缺氧或红细胞比容机体缺氧或红细胞比容降低时可诱导降低时可诱导EPO基因表达。基因表达。3.类固醇激素类固醇激素 雄激素及雌二醇雄激素及雌二醇等是血红素合等是血红素合成的促进剂。临床上应用丙酸睾丸酮及衍生物成的促进剂。临床上应用丙酸睾丸酮及衍生物如甲基睾酮、甲基去氢睾酮、苯丙酸诺龙等治如甲基睾酮、甲基去氢睾酮、苯丙酸诺龙等治疗再生障碍性贫血就是根据这一原理。疗再生障碍性贫血就是根据这一原理。4.其他调节因素其他调节因素 铁铁是血红素合成的原料，机体是血红素合成的原料，机体缺铁或铁动员利用发生障碍，会引

16、起血红素合缺铁或铁动员利用发生障碍，会引起血红素合成减少。成减少。杀虫剂、致癌剂杀虫剂、致癌剂和某些和某些药物药物诱导肝诱导肝ALA合酶的合成。合酶的合成。二、成熟红细胞代谢特点二、成熟红细胞代谢特点q成熟红细胞利用葡萄糖：成熟红细胞利用葡萄糖： 90%95%经酵经酵解途径，解途径，5%10%经磷酸戊糖通路。经磷酸戊糖通路。q红细胞糖酵解过程存在红细胞糖酵解过程存在2，3- -二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸代谢支路代谢支路（2，3-BPG支路）：支路）：二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶2，3-BPG磷酸酶磷酸酶 2，3-BPG (2，3-bisphosphoglycerate）相对分）相对分子质量不大，但分子中的羧基和磷酸根解离，子质量不大，但分子中的羧基和磷酸根解离，带有高密度负电荷。带负电的带有高密度负电荷。带负电的2，3-BPG可与可与Hb肽链带正电荷的基团结合，稳定肽链带正电荷的基团结合，稳定Hb的空间的空间构象，从而降低构象，从而降低Hb对对O2的亲和力，促使氧合的亲和力，促使氧合血红蛋白放氧，故血红蛋白放氧，故2，3-BPG具有调节具有调节Hb带氧带氧的能力。的能力。(二二)