血液生化1详解课件

第第1111章章 血液生物化学血液生物化学BiochemistryofBloodBiochemistryofBlood凝血凝血输送输送O2、CO2各种营养物质各种营养物质和代谢产物和代谢产物糖、脂类、糖、脂类、蛋白质蛋白质等等红细胞红细胞流动性流动性第一节第一节血液的化学血液的化学成分成分第二节第二节红细胞代谢红细胞代谢的特点的特点第三节第三节血红蛋白的结构血红蛋白的结构与功能与功能血液血液 血液的化学成分血液的化学成分 红细胞代谢红细胞代谢血浆蛋白质的分类和功能血浆蛋白质的分类和功能非蛋白含氮化合物非蛋白含氮化合物血红素的合成：原料、关键酶血红素的合成：原料、关键酶成熟红细胞的代谢特点成熟红细胞的代谢特点 学习内容与要求学习内容与要求 第一节第一节血液的化学成血液的化学成分分 血浆血浆,血清血清一、血液的组成一、血液的组成无形成无形成分分有形成分有形成分血浆和血清的区别：血浆和血清的区别：血清中不含纤维蛋白原血清中不含纤维蛋白原电泳技术：电泳技术：带电粒子（离子）在电场中移动的现象。利用带电粒子在电带电粒子（离子）在电场中移动的现象。利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。1937年瑞典学者年瑞典学者A.W.K.蒂塞利乌斯设计制造了移动界面电蒂塞利乌斯设计制造了移动界面电泳仪泳仪，分离了马血清白蛋白创建了电泳技术。，分离了马血清白蛋白创建了电泳技术。血浆中有多少蛋白质？血浆中有多少蛋白质？它们来自哪？它们来自哪？它们的功能是它们的功能是什么？与人体的疾病有什么关系？什么？与人体的疾病有什么关系？电泳支持物电泳支持物;滤纸、滤纸、醋酸钎维素薄膜、醋酸钎维素薄膜、琼脂糖、琼脂糖、聚丙稀酰胺凝胶聚丙稀酰胺凝胶-二、血浆蛋白质二、血浆蛋白质 pH 8.6 巴比妥溶液巴比妥溶液蛋白质蛋白质等电点等电点分子量分子量清蛋白清蛋白 1球蛋球蛋白白 2球蛋球蛋白白 球蛋白球蛋白 球蛋白球蛋白4.645.065.065.126.35-7.36900020000030000090000-1500001560001.醋酸纤维素薄膜电泳分类醋酸纤维素薄膜电泳分类：（一）（一）按电泳方法分类按电泳方法分类 球蛋白球蛋白 2 1 清蛋白清蛋白GlobulinAlbumin 2 1 清蛋白清蛋白9-18%67-71%A/G比值；比值；1.5-2.5染色后光谱扫描染色后光谱扫描一、血浆蛋白的分类一、血浆蛋白的分类3-4%6-10%7-11%2.聚丙烯酰胺凝胶电泳分类聚丙烯酰胺凝胶电泳分类:3.双向电泳：双向电泳：血浆蛋白分出血浆蛋白分出200多条带多条带(等电聚焦、聚丙烯酰胺凝胶）等电聚焦、聚丙烯酰胺凝胶）血浆蛋白分出血浆蛋白分出30多条带多条带（二）（二）血浆蛋白质的分类和功能血浆蛋白质的分类和功能66、载体蛋白、载体蛋白、载体蛋白、载体蛋白清蛋白清蛋白,脂蛋白脂蛋白,运铁蛋白运铁蛋白,铜蓝蛋白铜蓝蛋白3 3、免疫蛋白、免疫蛋白、免疫蛋白、免疫蛋白IgG,IgM,IgA,IgD,IgE1 1、凝血与纤溶、凝血与纤溶、凝血与纤溶、凝血与纤溶凝血因子凝血因子,凝血酶原凝血酶原,纤溶酶原纤溶酶原,纤维蛋白原纤维蛋白原4 4、脂蛋白、脂蛋白、脂蛋白、脂蛋白18种载脂蛋白，种载脂蛋白，ApoA、B、C、D、E等等5 5、蛋白酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、蛋白酶抑制剂1 1抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶,2 2巨球蛋白巨球蛋白-2 2、补体系统蛋白质、补体系统蛋白质、补体系统蛋白质、补体系统蛋白质补体补体C1-9等等17种种血浆蛋白来自哪血浆蛋白来自哪？由各组织细胞合成分泌到血浆中由各组织细胞合成分泌到血浆中;质与量的变化反映了各组织细胞功能的改变质与量的变化反映了各组织细胞功能的改变,具有疾病诊断价值；具有疾病诊断价值；淀粉酶、脂肪酶（胰腺）、转氨酶、乳酸脱氢酶同功酶、淀粉酶、脂肪酶（胰腺）、转氨酶、乳酸脱氢酶同功酶、肌酸激酶、过量的肌酸激酶、过量的Ig,肿瘤特异性蛋白等肿瘤特异性蛋白等(AFP,PSA-)肝；肝；是合成是合成血浆蛋白血浆蛋白的主要器官，的主要器官，是合成是合成清蛋白清蛋白的惟一器官；的惟一器官；许多血浆蛋白具有许多血浆蛋白具有多态性多态性(基因变异位点在人群中出现的频率基因变异位点在人群中出现的频率1%)，如药物代谢酶细胞色素如药物代谢酶细胞色素P450。多态性对遗传研究和临床研究有意义。多态性对遗传研究和临床研究有意义。肝功能严重受损的疾病肝功能严重受损的疾病:肝硬化腹水等肝硬化腹水等摄入不足：摄入不足：营养不良，慢性腹泻，营养不良，慢性腹泻，吸收不良等吸收不良等慢性消耗性疾病：慢性消耗性疾病：恶性肿瘤、结核病，甲亢等恶性肿瘤、结核病，甲亢等蛋白质丢失过多：蛋白质丢失过多：肾病综合征，大面积烧伤等肾病综合征，大面积烧伤等低白蛋白血症低白蛋白血症：肝功能严重受损的疾病肝功能严重受损的疾病严重营养不良严重营养不良慢性消耗性疾病慢性消耗性疾病肾病综合征肾病综合征大面积烧伤等大面积烧伤等低白蛋白血症低白蛋白血症消瘦、消瘦、水肿水肿血浆蛋白的非专一功能血浆蛋白的非专一功能 球蛋白球蛋白 2 1 清蛋白清蛋白维持血浆胶体渗透压维持血浆胶体渗透压:主要是清蛋白主要是清蛋白调节体液的调节体液的H+浓度浓度:营养作用营养作用:定义定义除除蛋白质以外的含氮物质蛋白质以外的含氮物质称为非蛋白含称为非蛋白含氮化合物。氮化合物。种类种类在血液中在血液中主要是尿素主要是尿素，还有尿酸、肌酸、，还有尿酸、肌酸、肌酐、氨基酸、胆红素、氨等。肌酐、氨基酸、胆红素、氨等。三、非蛋白含氮化合物三、非蛋白含氮化合物第二节第二节红细胞代谢红细胞代谢 一、血红素合成的原料一、血红素合成的原料珠蛋白珠蛋白(globin)(globin)血红素的合成与调节血红素的合成与调节血红蛋白的组成血红蛋白的组成血红素血红素(heme)血红蛋白珠蛋白血红素血红蛋白珠蛋白血红素含铁卟啉化合物含铁卟啉化合物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的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。幼红细胞和网织红细胞中合成。合成原料：合成原料：甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+血红素合成过程：血红素合成过程：-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）CH2NH2COOHCOOHH2CCH2CSCoAOCOOHH2CCH2C=OCH2NH2反应部位在线粒体内；反应部位在线粒体内；催化此反应的酶是催化此反应的酶是ALAALA合酶合酶(ALA(ALA synthase)synthase)，其辅酶是磷酸吡哆醛。，其辅酶是磷酸吡哆醛。此酶此酶是血红素合成的限速酶。是血红素合成的限速酶。ALAALA生成后从线粒体进入胞液。生成后从线粒体进入胞液。1、血血红红素素的的合合成成A（乙酸），（乙酸），P（丙酸），（丙酸），M（甲基），（甲基），V（乙烯（乙烯）-氨基氨基-酮戊酸酮戊酸卟胆原卟胆原卟胆原脱氨酶卟胆原脱氨酶血红素合成的调节；血红素合成的调节；+HSCoA+CO2ALA合酶合酶，VB6 高铁血红素高铁血红素抑制抑制睾睾酮酮激活激活ALA合酶；合酶；约有约有100多种药物和代谢产物诱导多种药物和代谢产物诱导ALA合酶合酶的表达。的表达。巴比妥类药物。巴比妥类药物。-氨基氨基-酮戊酸酮戊酸 促红细胞生成素促红细胞生成素 (erythropoietin,EPO)肾小管间质细胞肾小管间质细胞合成，促使原始红细胞的增殖和分化，合成，促使原始红细胞的增殖和分化，加速有核红细胞的成熟及血红素合成。加速有核红细胞的成熟及血红素合成。慢性肾脏功能障碍患者慢性肾脏功能障碍患者-肾性贫血肾性贫血雄激素雄激素(睾酮睾酮)刺激刺激EPO的生成的生成,诱导诱导ALA合成酶，使血红合成酶，使血红素合成增加素合成增加,利于红细胞生成利于红细胞生成.血红蛋白病是常见的遗传病血红蛋白病是常见的遗传病珠蛋白基因突变是本病的基础珠蛋白基因突变是本病的基础,已知珠蛋白基因突变有已知珠蛋白基因突变有800多种多种。1.地中海贫血地中海贫血；是；是或或珠蛋白基因的缺失或点突变，导致肽链珠蛋白基因的缺失或点突变，导致肽链的合成障碍，使血红蛋白的组分改变。通常将地中海贫血分为的合成障碍，使血红蛋白的组分改变。通常将地中海贫血分为、和和等等4种类型种类型,以以地贫血和地贫血和地贫血常见。地贫血常见。地贫地贫;珠蛋白基因大片段缺失珠蛋白基因大片段缺失珠蛋白基因珠蛋白基因5%缺失缺失珠蛋白基因终止密码突变珠蛋白基因终止密码突变地贫地贫;珠蛋白基因点突变、小片段缺失珠蛋白基因点突变、小片段缺失,或大片段缺失或大片段缺失2、镰状细胞性贫血、镰状细胞性贫血（sickle-cellanemia)由由链基因点突变引起链基因点突变引起谷氨酸谷氨酸是二羧基酸是二羧基酸而而缬氨酸缬氨酸是中性氨基是中性氨基酸酸,取代的结果降低取代的结果降低Hb-S的负电荷。的负电荷。使相邻的四聚体易使相邻的四聚体易于聚合，会改变红细于聚合，会改变红细胞形状、变得较僵硬胞形状、变得较僵硬,容易嵌在毛细血管中容易嵌在毛细血管中,造成多处器官损害。造成多处器官损害。镰形红细胞较脆、镰形红细胞较脆、寿命短和易于破裂寿命短和易于破裂,从从而导致贫血。而导致贫血。二、成熟红细胞的代谢特点二、成熟红细胞的代谢特点红系干细胞红系干细胞原红原红早幼红早幼红中幼红中幼红晚幼红晚幼红网织红网织红红细胞红细胞骨髓中的原始红细胞经过四次有丝分裂骨髓中的原始红细胞经过四次有丝分裂发育。从有核的幼稚红细胞到无核网织红发育。从有核的幼稚红细胞到无核网织红细胞再到成熟红细胞（体内惟一的无核，细胞再到成熟红细胞（体内惟一的无核，无细胞器的细胞）无细胞器的细胞）结构和形态特征结构和形态特征？物质代谢特点？物质代谢特点？代谢能力代谢能力 有核有核红细胞红细胞 网织网织红细胞红细胞 成熟成熟红细胞红细胞分裂增殖能力分裂增殖能力DNA 合合 成成RNA 合合 成成RNA 存存 在在蛋白质合成蛋白质合成血红素合成血红素合成脂类合成脂类合成三羧缩酸循环三羧缩酸循环氧化磷酸化氧化磷酸化糖酵解糖酵解磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 *红细胞成熟过程中的代谢变化红细胞成熟过程中的代谢变化能源物质；能源物质；葡萄糖葡萄糖 血血循循环环中中的的红红细细胞胞每每天天大大约约从从血血浆浆摄摄取取30g30g葡葡萄萄糖糖，其其中中90%90%95%95%经经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支支路路进进行行代代谢谢，5%5%10%10%通过通过磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径进行代谢。进行代谢。红细胞红细胞糖代谢的特点糖代谢的特点（一）糖酵解（一）糖酵解（二）（二）2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2,3-BPG)支支路路2,3-BPG 葡萄糖葡萄糖 1,3-BPG(1，3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2,3-BPG 磷酸酶磷酸酶 二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘磷酸甘 油酸激酶油酸激酶 乳酸乳酸2,3-BPG支支路路15-50%COO-CH-O-PCH-O-PATP通过糖酵解产生通过糖酵解产生ATPATP在红细胞中的作用：在红细胞中的作用：v维维持持红红细细胞胞膜膜上上钠钠泵泵（Na+-K+-ATPase）的的正正常运转；常运转；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维维持持红红细细胞胞膜膜上上脂脂质质与与血血浆浆脂脂蛋蛋白白中中的的脂脂质质进进行交换；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；vATP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。糖酵解中间产物糖酵解中间产物动脉血动脉血静脉血静脉血6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖30.024.86-磷酸果糖磷酸果糖9.33.31，6二磷酸果糖二磷酸果糖0.81.3磷酸丙糖磷酸丙糖4.55.03-磷酸甘油酸磷酸甘油酸19.216.52-磷酸甘油酸磷酸甘油酸5.01.9磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸10.86.6丙酮酸丙酮酸87.5143.22，3-BPG34004940 红细胞中各种糖酵解中间产物的浓度红细胞中各种糖酵解中间产物的浓度(微克分子微克分子/升红细胞升红细胞)2，3-BPG有什么功能有什么功能？2,3-BPG的功能的功能分子中分子中5个负电荷与两个个负电荷与两个亚基带正电的氨基酸以亚基带正电的氨基酸以盐键结合，使两个盐键结合，使两个亚基亚基保持分开的状态，即促保持分开的状态，即促使血红蛋白由紧密态向使血红蛋白由紧密态向松驰态转换，从而减低松驰态转换，从而减低血红蛋白对氧的亲和力。血红蛋白对氧的亲和力。随着随着HbHb结合结合氧，氧，HbHb从紧从紧密结合态密结合态（T T）转变）转变成松弛态成松弛态（R R）2,3-BPG 调节血红蛋白调节血红蛋白(Hb)运氧，结合脱氧运氧，结合脱氧 Hb，可降低，可降低Hb 与氧的亲和力与氧的亲和力,促使促使HbO2放氧放氧,利于组织利用。利于组织利用。H+BPG-Hb+4O2Hb（O2）4+BPG+nH+贫血、高海拔血中贫血、高海拔血中2,3-BPG 的浓度的浓度增加，以上平衡左移。增加，以上平衡左移。BPG变位酶及变位酶及BPG磷酸酶活性磷酸酶活性受血液受血液pH值调节值调节2,3-BPG 葡萄糖葡萄糖 1,3-BPG3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2,3-BPG 磷酸酶磷酸酶 二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘磷酸甘 油酸激酶油酸激酶 乳酸乳酸15-50%COO-CH-O-PCH-O-PATP肺泡毛细血管血液肺泡毛细血管血液pH高高，BPG变位酶受抑制，变位酶受抑制，而而BPG磷酸酶活性强。磷酸酶活性强。红细胞内红细胞内2，3-BPG浓度降低，浓度降低，有利于有利于Hb与与O2结合。结合。在外周组织毛细血管中血液在外周组织毛细血管中血液pH低低，2，3-BPG的浓度升高，促进的浓度升高，促进HbO2放氧，利于氧的运输和利用。放氧，利于氧的运输和利用。（三三）磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径 第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖磷酸景天糖C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖C46-磷酸果糖磷酸果糖C66-磷酸果糖磷酸果糖C63-磷酸甘磷酸甘油醛油醛C35-磷酸核糖磷酸核糖C5将多余的磷酸核糖转变成将多余的磷酸核糖转变成6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛G-6-P(C6)3G-6-P酸内酯酸内酯3G-6-P酸酸35-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)33NADP+3NADP+3H+G-6-P脱氢酶脱氢酶3NADP+3NADP+3H+G-6-P酸脱氢酶酸脱氢酶3CO2红细胞红细胞磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径,主要产生主要产生NADPH+H+葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸NADP+NADP+H+2GSHGSSGH2O22H2O6磷酸葡萄磷酸葡萄糖脱氢酶糖脱氢酶谷胱甘肽谷胱甘肽还原酶还原酶谷胱甘肽过谷胱甘肽过氧化物酶氧化物酶NADPH是是谷胱甘肽还原酶的辅酶，保持谷胱甘肽还原酶的辅酶，保持还原型还原型GSH的量，的量，对抗氧化剂，对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋白和酶蛋白的巯基不被氧化，维持红细胞的正常保护细胞膜蛋白、血红蛋白和酶蛋白的巯基不被氧化，维持红细胞的正常功能。功能。细胞代谢中产生超氧阴离子细胞代谢中产生超氧阴离子(O2)等过氧化物。等过氧化物。红细胞内靠红细胞内靠谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶的作用，催化的作用，催化H2O2氧化成水。氧化成水。