血液生化解析ppt课件.ppt

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1、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

2、维蛋白原。,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

3、、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,一、水和电解质,全血含水约 8186% 血浆含水约 9395%，红细胞含水约 6568%，,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+、Ca2+、Mg2+Fe2+等，负离子有：Cl、HCO3 、 SO42、 HPO42,Na

4、+、K+、Ca2+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,4055g/L）、 球蛋白（globulins，G,2030g/L ）、 纤维蛋白原（fibrinogen 24g/L ）等,2、电泳法分：,清蛋白、1、2、和球蛋白及纤维蛋白原,(A/G=1.52.5),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：,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

5、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

6、、,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Ca2+，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，

7、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。,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

8、、 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pH47.3，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，,血浆蛋白的分类汇表,Summary,三、非蛋白含氮化合物,（non

9、 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 （2035mg/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,O2 和CO2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

10、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）,

11、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

12、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 、Fe2+,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,自行环化,A -CH2COOH,M -CH3,卟胆原,（3）粪卟啉合成,Fe2+,V-CH2CH3,P-CH2CH2COOH,血

13、红素生成,原卟啉原IX,原卟啉IX,2CO2,（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+,Fe2+：,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 O2 可逆结合,Fe2+,Fe3+ 不能与氧可逆结合,Fe2+,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

14、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: 34g，女性偏低,Hb铁占6070,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Fe3+而运输（游离铁有毒）,铁蛋白（

15、肝星形细胞、脾、骨髓）,含铁血黄素,铁代谢,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,90-95G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9095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 103 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：,（二） 2，3-BPG

16、支路,在红细胞中：,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HbO2放出O2，提供对组织供O2的需求。调节Hb对O2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510%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-M

17、Hb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 109个Hb分子/个红细胞,一、血红蛋白的结构：,相对分子量：64.5kD,

18、珠蛋白多肽链：两条链，两条非链（、或 ）血红素辅基,HbA（22）,占Hb的97HbA2（22），占Hb的23HbF（22），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（AH）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

19、蛋白的生理功能：,Bohr 效应的生理学意义：给代谢活跃的组织提供多量的O2使肺部达到更高的O2饱和度,2,3-BPG结合部位,2,3-BPG能和Hb等分子结合。,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-His143 , 荷正电，结合2，3-BPG（带负电）,HbF-链-Ser143 , 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O2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

20、人血浆G/A比值1.52.5:1。4.正常人血液pH7.40.5。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，2，3BPG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. NPN2. 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?,