血液生化.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑文本,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,11,章,血液生物化学,南通大学医学院生化教研室,-,沈 勤,血液的生物化学,Biochemistry of Blood,血液凝块构造（红色为,RBC,，兰色为血小板，黄色为纤维蛋白）,本章内容：,血液的化学成分,红细胞代谢,血红蛋白的结构和功能,本章重点：,1,、血浆蛋白的分类、性质和功能。,2,、红细胞代谢的特点，及其几种代谢,产物的生理功能。,3,、血红素的主要合成部位、合成原料、,限速酶、主要合成步骤及其调节。,血液,:,是在心脏和血管系统里流动的红色、不透明、,具有粘性的液体。,有形成分：红细胞、白细胞和血小板,无形成分：血清（不加抗凝剂凝固后）,血浆（加抗凝剂）,血清与血浆的主要区别是血清不含有,纤维蛋白原,。,组成,内环境,血浆、,组织间液,其它细胞外液,外界环境,血液循环,呼吸、消化、排泄,概述,_,概述,血液组成与临床关系密切：,1.,通过,RBC,、,Hb,、血细胞比容等协助临床诊断,2.,通过,HCO3,等的含量判断酸碱平衡状况,3.,通过,NPN,、尿素,N,或肌酐了解肾脏的功能,4.,通过血糖、血脂、血乳酸、酮体含量判断,三大营养物质的代谢情况 等。,血液的重要作用：,1,、沟通内外环境、维持内环境的相对稳定,（,pH,、渗透压、各种化学成分的浓度）,2,、物质的运输,（营养物、代谢调解物、代谢中间物、,代谢终末产物）,3,、异物的防御,（免疫功能）,4,、防止出血,（凝血功能）,第一节 血液的化学成分,血液的化学成分,水、,电解质,非蛋白含,氮化合物,血浆,蛋白质,气体和其,他有机化,合物,血液由有形成分和无形的水溶液成分组成,一、水和电解质,全血含水约,81,86%,血浆含水约,93,95%,，,红细胞含水约,65,68%,，,血液含水的,作用：,维持体液平衡,各种物质的溶剂,体液间的物质交换,吸热、散热，助于调节体温,血液含水量在一定范围内的变动，反映了人体,进水量与出水量之间的动态平衡关系。,血液中电解质的作用：,正负电荷相等，保持体液电中性,各离子浓度保持动态平衡,Na,+,是维持血浆量和渗透压的主要离子,红细胞中，,K,+,是维持细胞内液量和渗透压的主要离子,正离子有：,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,Fe,2+,等，,负离子有：,Cl,、,HCO,3,、,SO,4,2,、,HPO,4,2,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,保持比例维持神经肌肉的正常兴奋性,（一）血浆蛋白质的组成和特性,1,、盐析法分：,清蛋白（,albumin,，,A,40,55g/L,）、,球蛋白（,globulins,，,G,20,30g/L,）、,纤维蛋白原（,fibrinogen,2,4g/L,）等,2,、电泳法分：,清蛋白、,1,、,2,、,和,球蛋白及纤维蛋白原,(A/G=1.5,2.5),二、血浆蛋白质,血浆中各种蛋白质的总称,血浆蛋白质的组成：,A,清蛋白,1,2,清蛋白,1,2,B,血 清 蛋 白 电 泳 图 谱,染色后图谱,光密度扫描后的电泳峰,血浆蛋白质的主要组分见表,11-2,血浆蛋白质的特性：,1,、绝大多数血浆蛋白质在肝脏合成。血浆蛋白自肝细,胞内合成部位到血浆的时间为,30,分钟至数小时不等。,2,、绝大多数血浆蛋白均为糖蛋白，含,N-,和,O-,连接的寡,糖链。糖分子参与蛋白质分子三级结构组成；增加,糖蛋白溶解性；具有识别特性；二硫键维持血浆蛋,白质稳定和亚基聚合。,3,、许多血浆蛋白成多态性。,4,、在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某,些血浆蛋白水平会增高，这些蛋白被称为,“,急性,时相蛋白质,”,（,acute phase protein,APP,）,急性时相蛋白质（,acute phase protein,APP,）,*,C,反应蛋白（,CRP,）：,由于该蛋白与肺炎球菌的,C,多,糖起反应而得名。,*,1,抗胰蛋白酶、,*,1,酸性蛋白、,*,纤维蛋白原、,*,结合珠蛋白、,在急性炎症或某些类型组织损伤时，某些血浆蛋白水平升,高可达,50%,至,1000,倍。,急性时相期，有些蛋白浓度出现,降低,，如：清蛋白。,提示急性时相蛋白在人体炎症反应中起一定作用。,（二）血浆蛋白质的分类及功能,1.,凝血系统蛋白质,13,种凝血因子,。,为,Ca,2+,，其余,12,种都属蛋白质（多数为糖蛋白）,2.,纤溶系统蛋白质,纤溶系统：纤溶酶原,纤溶酶；,纤溶激活剂；,(,丝氨酸蛋白酶,),纤溶抑制剂。,(,蛋白酶抑制剂,),3.,补体系统蛋白质（含,17,种蛋白质）,参与体液免疫和细胞免疫中的“互补”作用，即在,体内免疫反应的效应阶段杀伤携带抗原的细胞。,按功能分类,4.,免疫球蛋白（,immunoglobulin,，,Ig,）：,免疫球蛋白：,IgG,、,IgA,、,IgM,、,IgD,、及,IgE,，,识别特异性,抗原并与之结合，形成抗原抗体复合物，消除抗原的危害。,5.,脂蛋白,6.,血浆蛋白,(,酶及,),酶抑制剂,都是糖蛋白，功能是抑制血浆中的各种酶、补体成分等等，,对体内一些重要的生理过程起调节作用。,7.,载体蛋白,结合、运输,提供特异的微区环境,生理增溶剂的作用,具有解毒和帮助排泄的作用,对组织细胞摄取，被运输物质起调节作用,按功能分类,血浆中还存在一些未知功能的血浆蛋白质。,血浆蛋白质的,催化作用,：,补充,1,、血浆功能酶：,多数由肝脏合成分泌入血，以酶原形式存在,一定条件下被激活。,血浆中的酶称为血清酶。,如,:,假胆碱酶、卵磷脂胆固醇酰基转移酶（,LCAT,）、,脂蛋白脂肪酶、肾素等等。,2,、外分泌酶：,外分泌腺分泌的酶,如：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶、,唾液淀粉酶等等。,3,、细胞酶：,随细胞更新而释放至血。,正常时血浆含量甚微。用于临床酶学检验。,血浆蛋白质的其他非专一功能,1.,维持血浆胶体渗透压,2.,调节体液的,pH(H,+,浓度,),3.,营养作用,血浆胶体渗透压的大小，取决于血浆蛋白质的浓度（,mol/L,）。,正常血浆的,pH,为,7.40.05,，血浆蛋白质的等电点大多在,pH4,7.3,，血浆蛋白盐与相应蛋白形成缓冲对，参与维持,血浆正常,pH,。,血浆蛋白质在体内分解产生的氨基酸可参与氨基酸代谢池，,用于组织蛋白质的合成，参与维持体内蛋白质的动态平衡。,清蛋白对组织细胞的营养具有较高的价值，,种类,举例,载体蛋白,清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白,免疫防御系统蛋白,IgG,、,IgM,、,IgA,、,IgD,、,IgE,和补体,C,9,等,凝血和纤溶蛋白,凝血因子、凝血酶原、纤溶酶原等,酶,卵磷脂：胆固醇酰基转移酶,蛋白酶抑制剂,1,抗胰蛋白酶、,2,巨球蛋白等,激素,促红细胞生成素、胰岛素等,参与炎症的蛋白,APP,C-,反应蛋白、,a 2,酸性糖蛋白等,血浆蛋白的分类汇表,Summary,三、非蛋白含氮化合物,（,non protein nitrogen,，,NPN,）,主要是,:,尿素，尿酸、肌酸、肌酐、,氨基酸、胆红素、氨等,正常人血中,NPN,含量为,:,14.3,25.0mmol/L,（,20,35mg/dl,）,临床上常通过测定血中,NPN,含量了解,肾的排泄功能,。,(,非蛋白氮）,四、气体和其它有机化合物,O,2,和,CO,2,通过血液运输，,将细胞呼吸与肺呼吸联,系起来。,其它有机化合物,:,葡萄糖、乳酸、三脂酰甘油、磷脂、胆固醇、,游离脂肪酸等脂类化合物。,第二节 红细胞代谢,红细胞无核，也无细胞器，胞质内充满血红蛋白,使红细胞呈红色,，,血红蛋白,(,hemoglobin,，,Hb),是,含铁的蛋白质，约占红细胞重量的,33%,。,红细胞发育阶段：,造血干细胞,红系祖细胞,幼红细胞,网织红细胞,成熟红细胞,部位：骨髓,外周血,血红素合成,珠蛋白合成,血红蛋白,血红蛋白,（,hemoglobin,，,Hb,）,珠蛋白（,globin,）,血红素（,heme,）,一、血红素合成的原料是,Gly,、琥珀酸,CoA,、和铁等小分子物质,(,血红素蛋白：肌红蛋白、过氧化氢酶、过氧化物酶,细胞色素类蛋白,如,p450,等,),几乎所有生物的大多数组织细胞中都有血红素合成，且,的通路也是相同的,（一）血红素,是一种铁卟啉化合物,8,血红素的化学,（含,铁,卟啉,化合物）,1.,卟啉和卟啉原的结构,卟啉类化合物的基本结构和结构简式,次甲基桥（,=CH,）,亚甲基桥（,CH2,）,卟啉类化合物,（,porphyrins,）,卟啉原类化合物,（,porphyrinogens,）,（卟啉是卟吩衍生物）,X 4,凡取代基对称,分布属,I,型,(,自行环化,),取代基不对称,分布属,型（酶催化而成）,原卟啉,III,型是血红素的直接供体,2.,卟吩类化合物的命名和分类,以卟吩上,8,个侧链取代基为基础分类和命名。,临床上最感兴趣的,三类卟啉化合物是,:,尿卟啉（,uoporphyrin,）,粪卟啉（,coproporphyrin,）,原卟啉（,protoporphyrin,）,3.,卟啉类化合物的光谱特性：,最大的吸收峰是所有卟啉类化合物的特征性吸收带，,称之为,索瑞带,(Soret bond),“癌症的光疗法”（,cancer phototheropy,）,由于肿瘤细胞比正常细胞摄取更多的卟啉，在给患者血卟啉,或相关化合物后，用氩激光（,argon laser,）照射肿瘤部位，,可激发聚集在肿瘤部位的卟啉发出荧光，产生细胞毒效应，,杀死癌细胞。,卟啉类化合物溶于无机酸或有机溶剂，在紫外光照射下，,可发出强烈的红色荧光，这是由,4,个次甲基桥上的双键引起。,（二）血红素的生物合成,合成的原料,:,甘氨酸、琥珀酰,CoA,、,Fe,2+,合成的细胞定位,:,线粒体,胞浆,ALA,血红素合成途径,2 ALA,线粒体内,胞浆内,（,1,）,ALA,合成,（,2,）卟胆原生成,4 x,3NH,3,PBG,脱氨酶,尿卟啉原,III,同合酶,NH,3,自行环化,4CO,2,尿卟啉原,III,脱羧酶,A,-CH,2,COOH,M,-CH,3,卟胆原,（,3,）粪卟啉,合成,Fe,2+,V,-CH,2,CH,3,P,-CH,2,CH,2,COOH,血红素生成,原卟啉原,IX,原卟啉,IX,2CO,2,（,4,）血红素生成,6H,（,5,）血红素中的铁,：,原子半径,/,:,1.72,原子体积,/cm3/mol:,7.1,共价半径,/,:,1.17,电子构型,:1s2 2s2p6 3s2p6d6 4s2,离子半径,/,:0.645,氧化态,:2+,、,3+,Fe,2+,：,3d,轨道的,6,个电子形成,6,个配位键,4,个与卟啉分子形成血红素平面,1,个与蛋白质（,His,）,1,个与,O,2,可逆结合,Fe,2+,Fe,3+,不能与氧可逆结合,Fe,2+,2.,血红素合成的调节,限速酶：,ALA,合酶,（肝脏合成，半衰期短）,调节,ALA,合酶的主要因素,：,1,、血红素（和高铁血红素）是,ALA,合酶的抑制剂,（活性阻遏物）,2,、,ALA,合酶的辅酶为磷酸吡哆醛，（维生素,B6,缺乏）,3,、机体缺氧气时（如高山反应），肾脏产生促红细胞生成,素（,erythropoietin EPO,）促进骨髓原始红细胞分化。,5,、肝脏进行生物转化增加肝脏细胞色素的需要量和消耗率，,减少细胞内血红素的浓度。,4,、雄激素、睾酮诱导,ALA,合酶生成,6,、铅中毒，铅抑制,ALA,脱水酶和铁螯合酶。,（三）铁的来源,男性体内铁总量,:3,4g,，女性偏低,Hb,铁占,60,70,Mb,铁占,4,体内储存铁主要以铁蛋白和含铁血黄素形式存在,胃肠道内，吸收率,10%,（酸性条件有利）；主要在十二指肠及空肠吸收。,由血浆铜蓝蛋白氧化成,Fe,3+,而运输,（游离铁有毒）,铁蛋白,（肝星形细胞、脾、骨髓）,含铁血黄素,铁的吸收,铁的运输,铁的贮存,铁代谢,食物,红细胞释放,铁的摄取与排泄,胃黏膜脱落、皮肤落屑、,泌尿道失铁等,二、成熟红细胞的代谢特点,成熟红细胞的能量代谢途径：,葡萄糖的酵解通路,磷酸戊糖通路,2,，,3-BPG,支路,90,-95,G,经此代谢,以上途径是维持红细胞大约,120,天的生命过程所必需。,成熟红细胞除质膜和胞质外，无其他细胞器，其代谢比一般细胞单纯。葡萄糖是成熟红细胞的主要能量物质。,25g G/day,进入红细胞代谢,。,糖酵解：,红细胞,90,95,的能量来自糖酵解。,通过该途径可使红细胞内,ATP,的浓度维持在,1.85 x 10,3,mol/L,。,主要用于以下几个方面以维持红细胞的形态、结构、功能。,生理意义：,维持红细胞膜上,“,钠泵,”,的运转,1,维持红细胞膜上,“,钙泵,”,的运转,2,维持红细胞膜脂质的不断更新,3,活化葡萄糖，启动糖酵解通路,4,谷胱甘肽和,NAD,+,等的生物合成,5,（二）,2,，,3-BPG,支路,在红细胞中：,变位酶的活性,磷酸酶的活性,红细胞内,2,，,3-BPG,浓度几乎与,Hb,相等,该支路的生理意义在于：,2,，,3-BPG,能降低血红蛋白对氧的亲和力，便于,HbO,2,放出,O,2,，提供对组织供,O,2,的需求。调节,Hb,对,O,2,的运输能力。,2,，,3-BPG,功能：,和,Hb,相互作用影响,Hb,对氧的,亲和力，调节,Hb,的带氧功能。,（三）磷酸戊糖通路,红细胞内利用的葡萄糖大约有,5,10%,通过,磷酸戊糖通路进行代谢。,功能：产生还原力（,NADPH,）,生理意义,1,、,NADPH,和,谷胱甘肽,代谢：维持红细胞内,NADPH,的水平，保,护红细胞结构和功能的完整。,2,、高铁血红蛋白（,MHb,）的还原：,MHb,不能带氧，,红细胞内的,NADH-MHb,还原酶和,NADPH-MHb,还原,酶都能催化,MHb,还原为,Hb,。,红细胞糖,代谢产物,的作用,ATP,维持,RBC,膜上,钠泵和钙泵,正常运转，维持,RBC,的离子平衡及容积；使,RBC,膜脂质不断更新；用于,GSH,、,NAD,+,的生物合成和,Glucose,的磷酸化等。,2,，,3-BPG,NADH,和,NADPH,：,RBC,重要的还原当量，有,对抗氧化剂、,保护膜蛋白、,Hb,、,巯基酶,不被氧化，从而维持,RBC,的正常功能,。,调节,Hb,的携氧功能,红细胞内糖代谢的生理意义（,summary,）,第三节 血红蛋白的结构和功能,Hb,以高浓度（,34,）存在于红细胞中,占红细胞蛋白质总浓度的,90,2.8 x 10,9,个,Hb,分子,/,个红细胞,一、血红蛋白的结构：,相对分子量：,64.5kD,珠蛋白多肽链：两条,链，两条非链（,、,或,）,血红素辅基,HbA,（,2,2,）,占,Hb,的,97,HbA,2,（,2,2,），占,Hb,的,2,3,HbF,（,2,2,），正常胎儿,组成：,Hb,类型：,（一）,链和非,链的一级结构差异较大,珠蛋白的一级结构：,链：,141,个氨基酸残基,、,或,链：,146,个氨基酸残基,（二）珠蛋白的空间结构：,75,氨基酸残基形成,8,个右手,螺旋（,A,H,）,形成,7,个非螺旋段（,AB,CD,EF,FG,GH,NA,HC),非极性残基包裹在分子内部，极性残基分布分子表面。,Hb,和,Mb,都溶于水。,（三）珠蛋白链与血红素的结合：,（四）,Hb,两对亚基沿轴,对称排布,近心组氨酸,远心组氨酸,空穴，结合,2,，,3BPG,的部位,二、血红蛋白的生理功能：,运输的氧功能,运输,CO,2,的功能,对体液,H,+,浓度的调节功能,波尔效应：,Bohr,效应的生理学意义：,给代谢活跃的组织提供多量的,O,2,使肺部达到更高的,O,2,饱和度,2,3-BPG,结合部位,2,3-BPG,能和,Hb,等分子结合。,Hb,对,O,2,的亲和力能被,2,3-BPG,降低的意义在于人体可通过红细胞中,2,3-BPG,浓度的改变调节组织的获氧量，对人体在缺氧情况下的代偿有重要意义。,2,3-BPG,对,Hb,功能的调节,为什么胎儿血液有高的氧亲和力？,HbA-,链,-His,143,荷正电，结合,2,，,3-BPG,（带负电）,HbF,-,链,-,Ser,143,不带电荷,对,2,，,3-BPG,亲和力：,HbF,HbA,对氧的亲和力：,HbF,HbA,实现在胎盘母血所能达到的,O,2,分压范,围内，使胎儿血能有高的氧饱和度。,（在,2,，,3-BPG,存在下）,复习思考题,1.,血液是体内含水最多的组织。,2.,测定血液尿素氮或肌酐能反应肾脏的排泄情况。,3.,正常人血浆,G/A,比值,1.5,2.5:1,。,4.,正常人血液,pH,7.4,0.5,。,5.,有无纤维蛋白是血浆和血清的关键区别。,6.,红细胞中,MHb,增高会引起发绀。,7.,缺氧时，,2,，,3,BPG,增高，利于组织从血液中获得氧,8.,许多种血浆蛋白质是血浆中专一的载体蛋白。,9.,直接胆红素是指胆红素与清蛋白结合形成的复合物,一、判断题,（做本章后思考题）,二、名词解释,1.NPN,2.2,3-BPG,支路,三、问答题,1,、总结红细胞代谢特点。,2,、,2,，,3-BPG,如何调节血红蛋白运氧功能,3,、血红素合成的原料、关键酶、合成部位及调节 机制,4,、为什么胎儿血对氧能有更高的饱和度？,5,、何谓,NPN,？临床意义如何？,6,、血红蛋白的组成特点，举出含有血红素的其他类蛋,白质。,7,、用电泳法可将血浆蛋白分成几种成分,?,