1、 第第 十十 六六 章章血液的生物化学血液的生物化学Blood Biochemistryv血液血液(blood)的组成：的组成： 血浆血浆(plasma) 红细胞红细胞red blood cells ，白细胞，白细胞white blood cells ，血小，血小板板plateletsv血清血清(serum) -血液凝固后析出的淡黄色透明液体血液凝固后析出的淡黄色透明液体v血液的固体成分血液的固体成分无机物：以电解质为主无机物：以电解质为主有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖 类和脂类等类和脂类等 血血 液液 概概 况况Blood is a spec
2、ialized bodily fluid that is composed of blood cells suspended in a liquid called blood plasma. 本章讲述内容：本章讲述内容：v 血浆蛋白血浆蛋白v 血细胞的代谢血细胞的代谢第第 一一 节节 血血 浆浆 蛋蛋 白白Plasma Protein一、血浆蛋白的分类与性质一、血浆蛋白的分类与性质 血浆蛋白总浓度：血浆蛋白总浓度：7075g/Lv血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中的主要的固体成分。的主要的固体成分。v血浆蛋白的种类很多，含量也极不相同，有血浆蛋白的种类
3、很多，含量也极不相同，有多种分类方法，现介绍几种最常用的分类方多种分类方法，现介绍几种最常用的分类方法。法。1. 依据电泳依据电泳(electrophoresis)结果分：结果分：血浆蛋白的分类血浆蛋白的分类 2球球 蛋蛋 白白清蛋白清蛋白 (albumin) 1球蛋白球蛋白(globulin) 球蛋白球蛋白 球蛋白球蛋白Albumin 1 2 A Albumin 1 2 Electrophoretogram of Plasma ProteinsB(globulin)(globulin)(globulin)人类血浆蛋白质的分类人类血浆蛋白质的分类 种种 类类 血血 浆浆 蛋蛋 白白1.载体蛋白
4、载体蛋白2.免疫防御系统蛋免疫防御系统蛋3.凝血和纤溶蛋白凝血和纤溶蛋白4.酶酶5.蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂6.激素激素7.参与炎症应答的蛋白参与炎症应答的蛋白清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等IgG ,IgM ,IgA ,IgD ,IgE 和补体和补体C1-9 等等凝血因子凝血因子、凝血酶原、纤溶酶原等、凝血酶原、纤溶酶原等卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等 1抗胰蛋白酶、抗胰蛋白酶、 2巨球蛋白等巨球蛋白等促红细胞生成素、胰岛素等促红细胞生成素、胰岛素等C-反应蛋白、反应蛋白、 2酸性糖蛋白等酸性糖蛋白等2. 依据生理功能分类：依据生
5、理功能分类： v 维持血浆胶体渗透压维持血浆胶体渗透压 Maintain osmotic pressurev 维持血浆正常的维持血浆正常的pH Maintain body pHv 运输作用运输作用 Transportationv 免疫作用免疫作用 Immune defensev 催化作用催化作用 Catalytic functionv 营养作用营养作用v 凝血、抗凝血和纤溶作用凝血、抗凝血和纤溶作用二、血浆蛋白的功能二、血浆蛋白的功能第第 三三 节节 血血 细细 胞胞 代代 谢谢Metabolism of Blood Cells一、红细胞的代谢特点一、红细胞的代谢特点v红细胞是血液中最主要的细
6、胞，它是在骨髓中红细胞是血液中最主要的细胞，它是在骨髓中由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。v在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢的改变。的改变。 Metabolic changes in the process of maturation of blood cells Metabolic ability Reticulocyte MatureErythrocytesAbility of proliferationDNA synthesisRNA synthesisRNA existenceProtein synt
7、hesis Heme synthesisLipid synthesisTAC cycleOxidative phosphorylationGlycolysisPentose phosphate pathway * Notes： “+”，“-” stand for the process whether or not occur in cells Erythrocyte containing nucleus（一）（一）Metabolism of glucose糖代谢糖代谢1. Glycolysis and 2, 3- bisphosphoglycerate (2, 3-BPG) pathway2
8、. The Pentose Phosphate pathway: main function is to produce NADPH+H+ for protecting membrane proteins from being oxidized. Glucose1, 3-BPG3- phosphoglycerate2, 3-BPG2, 3-BPG phosphotase bisphosphoglycerate mutase3- bisphosphoglycerate kinase Lactate 2, 3-BPG pathway3. 红细胞内糖代谢的生理意义红细胞内糖代谢的生理意义 ATP的功
9、能：的功能：v维持红细胞膜上钠泵维持红细胞膜上钠泵(Na+-K+-ATPase)的正常运的正常运转转v维持红细胞膜上钙泵维持红细胞膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转的正常运转v维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换行交换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v ATP用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程v2, 3-BPG是调节血红蛋白是调节血红蛋白(Hb)运氧的重要因素运氧的重要因素, 2, 3-BPG的浓度改变调节对组织的供氧。的浓度改变调节对组织的供氧。 2, 3-BP
10、G的功能的功能v Fight against oxidized enzymes , prevent membrane proteins, hemoglubin and enzymes containing thiolgroup from being oxidized ，and maintain the normal function of erythrocytes. Provision of NADH and NADPH :6-phosphate gluconic acidGlucose -6 - phosphateNADP+NADP+H+2GSHGSSGH2O22H2OGlucose 6ph
11、osphate dehydrogenaseGlutathione reductaseGlutathione peroxidaseFunction of NADH and NADPH:v高铁血红蛋白（高铁血红蛋白（methemogolbin,MHbmethemogolbin,MHb） MHbMHb不能及时还原，会影响氧的运输。不能及时还原，会影响氧的运输。v红细胞中有红细胞中有NADH- MHbNADH- MHb还原酶还原酶和和NADPH- NADPH- MHbMHb还原酶，催化还原酶，催化MHbMHb还原成还原成HbHb vGSHGSH和维生素和维生素C C也能直接还原也能直接还原MHbMHb
12、，其中以，其中以NADH- MHbNADH- MHb还原酶最重要还原酶最重要 v 成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，通过主成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，通过主动参入和被动交换不断的与血浆进行脂质交动参入和被动交换不断的与血浆进行脂质交换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。依靠糖代谢生成的依靠糖代谢生成的ATPATP提供能量。提供能量。（二）脂（二）脂 代代 谢谢（三）血红蛋白的合成与调节（三）血红蛋白的合成与调节珠蛋白，血红素珠蛋白，血红素(heme)* * 血红素的合成血红素的合成* * 珠蛋白的合成珠蛋白的合成* * 血红蛋白的合成血红蛋白的合成血红蛋白的
13、组成血红蛋白的组成血红蛋白的合成血红蛋白的合成1. 血红素的生物合成血红素的生物合成合成的组织和亚细胞定位：合成的组织和亚细胞定位： 参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。的幼红细胞和网织红细胞中合成。合成原料：合成原料：Glycine、succinyl-CoA 、Fe2+ 合成过程：合成过程： -氨基氨基- -酮戊酸酮戊酸(aminolevulinic acid ,ALA)的的生成：由生成：由ALA合酶合酶(ALA synthase)催化，是血红催化，是血红素合成的关键酶素合成的关键酶+HSCoA + CO2 ALA合酶合酶（磷酸吡
14、哆醛）（磷酸吡哆醛）反应部位：线粒体反应部位：线粒体COOHH2CCH2CSCoAOCH2NH2COOHCOOHH2CCH2CCH2NH2O Sites: mainly occur in bone marrow and liver. Heme can not be synthesized in mature erythrocytes. Simple synthetic materials： small molecules such as succinyl-CoA, glysine, Fe2+ et al ； The process of synthesis initiates and ends
15、 in mitochontria, and the intermediate process takes place in cytoplasm.Characteristics of heme synthesis： ALA ALA合酶：合酶： 是血红素合成的限速酶是血红素合成的限速酶 受血红素反馈抑制受血红素反馈抑制 高铁血红素强烈抑制高铁血红素强烈抑制 某些固醇类激素可诱导其生成某些固醇类激素可诱导其生成 VitVit B B6 6缺乏影响其合成缺乏影响其合成 合成的调节：合成的调节： 促红细胞生成素促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)： 与膜受体结合，加速有核红细胞的成熟
16、与膜受体结合，加速有核红细胞的成熟以及血红素和的合成促使原始红细胞的繁以及血红素和的合成促使原始红细胞的繁殖和分化。殖和分化。 ALA ALA脱水酶与亚铁螯合酶：脱水酶与亚铁螯合酶： 可被血红素可被血红素 、重金属等抑制，亚铁螯合、重金属等抑制，亚铁螯合酶还需要还原剂酶还需要还原剂( (如谷胱甘肽如谷胱甘肽) )。 v他的主要贡献是与他的主要贡献是与George Richards George Richards MinotMinot一起制成具有高疗效的肝提取一起制成具有高疗效的肝提取物制剂，完善了贫血的肝治疗方法。物制剂，完善了贫血的肝治疗方法。19261926年年MurphyMurphy与迈
17、诺特根据惠普尔关与迈诺特根据惠普尔关于肝作为食物因素对血红蛋白再生作于肝作为食物因素对血红蛋白再生作用有影响的理论，共同提出了用牛肝用有影响的理论，共同提出了用牛肝为主要食物来治疗恶性贫血症。为主要食物来治疗恶性贫血症。v19291929年后又和年后又和George Richards George Richards MinotMinot分析了肝的有效成份，成功地分析了肝的有效成份，成功地获得肝提取物针剂制品。获得肝提取物针剂制品。v他和他和George Richards Minot 1934George Richards Minot 1934年年获得诺贝尔生理学和医学奖。获得诺贝尔生理学和医学
18、奖。William Parry Murphy 血红素合成后与珠蛋白结合成血红素合成后与珠蛋白结合成 血红蛋白。血红蛋白。 珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受血红素调控。血红素调控。2. 血红蛋白的合成：血红蛋白的合成：cAMP +2C+cAMP-2ReIF-2 kinase（inactive）eIF-2（active）eIF-2 （inactive）P+ ProtoferrihemeATPADPATPADP+IF-2 is regulated by protoferriheme eIF-2 kinase （active）PR2C2(PKA)缺铁性贫
19、血铁：摄入过少或丢失过多缺铁性贫血铁：摄入过少或丢失过多高铁血红蛋白血症：摄入过多氧化剂或依赖高铁血红蛋白血症：摄入过多氧化剂或依赖NADHNADH的高铁血的高铁血红蛋白还原酶系统有遗传缺陷红蛋白还原酶系统有遗传缺陷镰刀形红细胞贫血：编码血红蛋白镰刀形红细胞贫血：编码血红蛋白 链的第位密码子对应的链的第位密码子对应的DNADNA序列序列GAGGAG突变为突变为GTGGTG，即谷氨酸被缬氨酸替代，即谷氨酸被缬氨酸替代 地中海贫血：地中海贫血： 珠蛋白多种基因突变珠蛋白多种基因突变 地中海贫血：地中海贫血： 珠蛋白多种基因突变珠蛋白多种基因突变巨红细胞性贫血：巨红细胞性贫血：VitB12VitB1
20、2缺乏胃壁细胞分泌的内因子不足使缺乏胃壁细胞分泌的内因子不足使维生素维生素B12B12吸收减少吸收减少叶酸缺乏：叶酸摄取减少，吸收缺陷，或需要量增加叶酸缺乏：叶酸摄取减少，吸收缺陷，或需要量增加葡萄糖葡萄糖- - -磷酸脱氢酶（磷酸脱氢酶（G6PDG6PD）缺陷：）缺陷：G6PDG6PD的基因突变，的基因突变，多为单点突变，可引起溶血性贫血多为单点突变，可引起溶血性贫血 丙酮酸激酶（丙酮酸激酶（PKPK）缺陷：可能是红细胞）缺陷：可能是红细胞PKPK同工酶基因突变同工酶基因突变阵发性睡眠性血红蛋白血症：阵发性睡眠性血红蛋白血症：PIG-APIG-A基因病变基因病变一些累及红细胞的重要疾病的病因一些累及红细胞的重要疾病的病因v糖代谢：糖代谢：以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途径产生的径产生的NADPH经氧化酶的电子体系使经氧化酶的电子体系使O2 还原还原产生超氧阴离子、产生超氧阴离子、H2O2、OH等自由基，起杀菌等自由基，起杀菌作用。作用。v脂代谢：脂代谢：不能从头合成脂肪酸；可将花生四烯酸不能从头合成脂肪酸；可将花生四烯酸转变成血栓素、前列腺素、白三烯等活性物。转变成血栓素、前列腺素、白三烯等活性物。v氨基酸和蛋白质代谢：氨基酸和蛋白质代谢： 组胺组胺 二、白细胞代谢二、白细胞代谢
