血液的生物化学4h.ppt

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1、血液的生物化学 Biochemistry of Blood,生物化学教研室 方振伟 副教授,血液的生物化学 4h,概述1.血浆蛋白 一、血浆蛋白的分类与性质 二、血浆蛋白的功能 附：血浆中非蛋白质含氮化合物2.血液凝固 一、凝血因子与抗凝血成分 二、两条凝血途径3.血细胞代谢 一、红细胞的代谢 二、白细胞代谢,血红素的生物合成,糖代谢脂代谢,概述,什么是血液？,RBC-Hb,Pr(克L),不含氮：血糖酮体乳酸等,血液（体重）,一、血液的组成与成分：,存在于心血管系统内的一种流动性，外观上为红色，不透明，粘性的液体组织。,说 明,.血液组成十分复杂，与临床关系密切：a.通过RBC、Hb、血细胞比

2、容等协助临床诊断 b.通过HCO3 等的含量判断酸碱平衡状况 c.通过NPN、尿素N或肌酐了解肾脏的功能 d.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。,_,.基本概念：全血血浆血细胞（有形成分）血浆全血血细胞（含抗凝剂的血液离心后说得的上清）血清全血血细胞纤维Pr原凝血因子（血液凝固后析出的淡黄色透明液体）NPN:血液中非蛋白质含氮化合物所含的氮。,血液的一般性质,比重：1.0501.060PH：7.40.05无机离子与神经、肌肉的应激性：Na+K+Ca+Mg+H+Na+Ca K+Mg+H+分子成分为兴奋离子 分母成分为抑制离子,1.血浆蛋白质,定义：血浆 Pr是血浆中

3、各种蛋白质的总称。特点：种类多；数量多；功能多。1.种类多：已知有200多种（见表12-2)。用醋酸薄膜电泳可将血浆Pr分成六种,血浆Pr,A占3/542 g/L,G 占2/52.8g/L,纤维蛋白原:0.2-0.4 g/L,清蛋白和球蛋白数量之比叫A/G比值,正常值：1.5-2.5/1,1,电泳法,盐析法,2.数量多：60-80g/L 其中：,.维持血浆胶体渗透压清蛋白.维持血浆正常pH 缓冲功能.运输功能（脂类、Hb、胆红素、激素、维生素、金属离子、药物）.免疫作用（免疫球蛋及补体）.催化作用（血浆功能酶；外分泌酶；细 胞酶）.营养功能.参与凝血和抗凝血功能（纤维蛋白 原及球蛋白凝血因子）

4、,3.功能多,电 泳 法,定义：带电粒子在电场中移动的现象称 为电泳。Pr分子在溶液中可带净的负电荷或带净的正电荷，故可在电场中发生移动。不同的Pr分子所带电荷量不同，且分子大小也不同，故在电场中的泳动速度也不同，由此可彼此分离。,定义：加入大量中性盐以破坏Pr的稳定因素并使从溶液中沉淀析出的现象。原理:破坏Pr两个稳定因素：水化膜和电 荷层。中性盐：(NH4)2SO4;Na2SO4;NaCl等。半饱和硫酸铵沉淀球Pr 饱和硫酸铵沉淀清Pr优点：Pr不变性，常用,盐 析 法,叫分段盐析法,血浆蛋白按功能分类,种类,血 浆 蛋 白,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,

5、IgG,IgM,IgA,IgD,IgE和补体C19等,凝血和纤溶蛋白,凝血因子、凝血因子、凝血酶原等,酶,LCAT等,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,参与炎症应答的蛋白,C-反应蛋白、-2酸性糖蛋白等,（二）、血浆蛋白质的性质,1.大多数由肝脏合成 30多种2.合成场所：多核糖体、成熟过程、定向转移3.化学本质：除Alb外，均为含寡糖链的糖蛋白4.遗传多态性（异质性）同一种属个体间体内呈现两种或多种不同行为 的某种蛋白质（酶）5.特异半衰期 Alb和结合珠Pr分别为20天和5天左右6.血浆蛋白浓度与疾病 急性时限蛋白质（acute phase pr

6、otein APP),急性炎症组织损伤慢性炎症癌瘤,血浆蛋白 50100倍,C-反应蛋白（CRP 五聚体 共由935个AA 残基组成）-1抗胰蛋白酶触珠蛋白（结合珠蛋白）-1酸性糖蛋白纤维蛋白原（凝血因子）,又称：“急性期蛋白”,二、血浆蛋白质的功能,一、维持血浆胶体渗透压-清蛋白,血液渗透压,胶体渗透压功能：使组织间液回流入血管。,人血浆白蛋白（albumin,Alb）,是人血浆含量最多的Pr，约45g/L，占血浆总蛋白的60%。肝实质细胞合成，占肝脏分泌蛋白的50%，半寿期15-19天。成熟的白蛋白由585个AA组成的一条多肽链，含17个二硫键，Mw约为6.9万。等电点为pH4.7，比血浆

7、蛋白其他组分的pI低，在弱碱性电泳缓冲液中带负电荷多，又由于分子量小，故电泳迁移速度快,主要功能,提供7580血浆胶体渗透压；营养作用；缓冲作用；,运输功能：,如游离脂肪酸、胆红素、性激素、甲状腺素、肾上腺素、金属离子、磺胺药、青霉素G、双香豆素、阿斯匹林等药物都能与白蛋白结合，增加亲水性而便于运输。,清蛋白 mRNA,内质网池,信号肽（18肽）,核糖体翻译,前清蛋白（prealbumin）,成熟清蛋白(12g/肝.天.成人),N-端六肽,高尔基复合体组织蛋白酶B,肝病肾病综合症慢性肾小球肾炎营养不良,血浆蛋白,二、维持血液正常pH值,正常人血浆PH：7.357.45 血浆蛋白pI：pH4.0

8、7.3,血浆蛋白盐与相应的蛋白构成缓冲体系，维持血浆的正常PH。,缓冲对,Na-蛋白质/H-蛋白质,K-Hb/H-Hb,KHbO2,HHbO2,三、运输作用,T3T4视黄醇（维生素A）,清蛋白运输,代谢物：FFA、BR、Mtheme、UA、儿茶酚胺、组织胺,激素：T3、T4、皮质醇、皮质酮、醛固酮、睾 酮、黄体酮、雌二醇,药物：磺胺、抗菌素、水杨酸盐、洋地黄、阿的平,神经递质：乙酰胆碱、GABA,维生素：Vit B 6,血浆蛋白具有亲水性，血液中一些不溶or 难溶于水的物质，常与某些血浆蛋白结合而运输。,特异性载体蛋白(球蛋白),运皮质激素蛋白 甲状腺素结合球蛋白 运铁蛋白 脂蛋白 运血红素蛋

9、白等,2.血浆蛋白与各种物质结合，除有运输作用外，对某些物质功 能的调节，减少中毒，防止其从肾小球滤过，减少丢失等均 有一定作用。,注意：某些物质与Alb结合有竞争作用。如：胆红素、FFA、苯甲 酸、咖啡因,四、免疫作用,免疫球蛋白：含有抗体成分的蛋白质称为免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）,分五类,IgGIgAIgMIgEIgD,血浆中具有免疫作用的蛋白质,免疫球蛋白（抗体）,补体:(C1-9),五、催化作用,血浆酶,血浆功能E外分泌E细胞E（血浆非功能性E）,举例,血浆功能E,特点：绝大多数由肝合成后分泌入血在血浆中有 重要的催化作用,凝血E系纤溶E系脂蛋白脂肪E（LPL）卵

10、磷脂胆固醇脂酰基转移E（LCAT）,来源：来源于外分泌腺,外分泌E,特点：正常时含量极少，其活性与血浆正常生理功能无关，但 与外分泌腺体功能状态有关。,举例：唾液淀粉E、胰淀粉E、胰蛋白E、胃蛋白 E等。,意义：分泌外分泌E的脏器受损时，外分泌E入血，活性增 强。如急性胰腺炎，血浆淀粉E活性明显。,特点：1、正常血中含量甚微 2、在血液中无重要催化作用（存在于cell和组织内参与物质代谢的E类）,细胞酶（血浆非功能性E）：,细胞酶大部分无器官特异性，小部分有器官特异性。当特定脏器病变时，其相应的E活性会，可用于临床诊断。如 ALT 丙氨酸氨基转移酶 肝炎时活性 AST 天冬氨酸氨基转移酶心肌炎

11、、心肌梗塞时活性,六、营养作用,正常成人血浆：200g Pr/3L 营养贮备的功能。体内的某些细胞，特别是单核吞噬细胞系统，吞饮完整的血浆蛋白，然后由细胞内的酶类将吞入细胞的蛋白质分解为氨基酸进入氨基酸代谢池。,七、凝血、抗凝血和纤溶作用,凝血因子：13种,血浆蛋白：12种,Ca,2,附：血浆中非蛋白质含氮化合物,定义：血浆中非蛋白质含氮化合物中所含的氮 叫非蛋白氮(NPN non protein nitorgen)。正常值：14.325mmol/L(20-40mg/100ml)种类：尿素、尿酸、肌酸、肌酐、AA、氨、胆 红素、多肽（其中：尿素N占1/2）意义：上述物质大多来自Pr和核酸的分解

12、代谢终产物，由血液运送至肾脏排泄。临床上，当肾功不全时，血中NPN明显增高，可协助肾脏功能等疾病的诊断。,血液凝块构造（红色为RBC，兰色为血小板，黄色为纤维蛋白）,血液的生物化学 Biochemistry of Blood,(二),2.血液凝固,实验：,问：1.管中的血液为什么会凝固？管中的血液为何不凝？2.小血管损伤后为何会自行止血？血管中的血液为何不凝？,血液凝固,二、两条凝血途径,一、凝血因子与抗凝血成分,凝血因子,抗凝血成分,三、血凝块的溶解,内源性途径,外源性途径,凝血因子:参与血液凝固的物质（因子）称之。种类命名：14种(按发现先后顺序用罗马字命名，两种后发现的 例外。英文：在那

13、个病人身上发现就叫什么因子)化学本质：脂蛋白：一种 因子(分布：组织细胞）糖蛋白：12种,基本概念,Ca：因子,2,表162,合成地点,肝脏 11种,因子 在组织、内皮、单核细胞产生 因子 在骨髓合成 因子 为无机离子,表162,除因子（组织因子）外,都是血浆中的正常成分;除因子（Ca）外,都是血浆中含量很少的球蛋白;正常情况下都不具有活性;凝血因子一旦被某些物质激活,将引起一系列连锁酶促反应,按一定顺序使所有凝血因子先后被激活,而发生瀑布式的凝血反应;在维生素参与下，因子、由肝脏合成，缺乏维生素或肝功能下降时，将出现出血倾向;因子是重要的辅助因子,缺乏时将发生微小创伤也会出血不止的血友病。,

14、凝血因子特点:,2,参与接触活化的因子,激肽释放酶原(PK)高分子激肽原(HMWK),aa 激肽释放E 高分子激肽,管中的血液为什么会凝固？,回答：,两条凝血途径,管中的血液为何不凝？,血细胞,血块,（）,（）,（稳定因子）,依靠血管外损伤释放组织因子（因子）而触发的凝血过程。是组织因子暴露于血液而触发的凝血过程。,血管内皮损伤，血液流出血管时，血液内发生一系列酶促级联反应，使血液由液态转为凝胶状态的过程。,指血液与血管内膜损伤暴露出的胶 原纤维所带的负电荷或体外其它物质如玻璃等所带的电荷接触所触发的凝血过程。,指 出,过程：三个阶段,内源性凝血途径：,外源性凝血途径,1.接触活化阶段2.磷脂

15、胶粒阶段3.凝胶形成阶段,血液凝固：,途径,问：纤维蛋白原是如何生成纤维蛋白并产生聚合作用的？,（16，14肽）,（酰胺键）,（氢键、疏水键和分子引力）,纤维蛋白原结构：（A、B、）2,两条索状肽链（两个N端经二硫键相连并形成纤维状）A和B为纤维肽，含有大量的负电荷，被凝血酶切除后消除了斥力并暴露了粘合位点并聚合,交联形成酰胺键,因子a是如何激活凝血酶原的？,凝血酶原,作用机理：催化这4种凝血因子分子近N端肽段的 部分Glu的-碳原子发生羧基化。这些-羧基Glu残基能强烈与Ca 结合，并经Ca 把凝血因子、连接到磷脂表 面，形成的多酶复合物是凝血反应的基础，从而显示活性。,vitk依赖性因子：

16、、共4种（肝合成时需）,维生素K在凝血过程中起何作用？,2,2,当体内缺乏vitk 血中因子、含量 凝血时间延长 发生皮下、胃肠道、肌肉出血。,缺乏vitk病人，因、含量的同时,出现“异常凝血酶原”，它与正常的区别在于-NH2末端区域不含-羧基Glu而含Glu残基。这种“异常凝血酶原”不能与Ca 结合，无凝血活性。,COOH CH2 CH2 H-C-HN2 COOH Glu,HOOC COOH CH CH2 H-C-NH2 COOH-羧基Glu,CO2,vitk,2+,定义：血中纤维蛋白溶解的过程称之。意义：保证血流畅通，防止血栓形成。,三、纤维蛋白溶解（纤溶）,纤维蛋白溶酶原的激活（纤溶酶生

17、成）,过程：,正常情况下，血中也有少量纤维蛋白原转变为纤维蛋白。但生成的纤维蛋白不断地被纤维蛋白溶酶所溶解。这对矛盾的对立统一，使二者处于动态平衡之中。,纤溶酶原激活剂(t-pA),纤溶酶原,纤溶酶,纤维蛋白,纤维蛋白降解产物,(Fibrin degradation protuct),尿激酶（UK）,肾合成,（肝合成，790个AA残基组成）,结合并附着于纤维蛋白表面,（水解）,干扰血小板粘着、聚集而抗凝血,四、抗凝血成分 抗凝血E-（AT-）抗凝成分 蛋白C系统 组织因子途径抑制物(TFPI)1、抗凝血酶：血浆中最重的生理性抗凝物质（AT-）合成地点：肝脏，肺、脾、心、肠、脑等，主 要是肝脏

18、化学本质：是一种2-G 功能：持久地灭活凝血E 抑制因子a、a、a、a、激肽释放E2、蛋白C系统,正常人血管内的血液为什么不凝？,（自学）,蛋白C（PC）：由肝合成，是 一种依赖vitk的糖蛋白 蛋白C系统 蛋白S（PS）：由肝合成，是 一种依赖vitk的蛋白质 蛋白C抑制物：（1）PC：a、a激活PC 活化PC 使a、a（APC）借水解作用 灭活 a活性 APC促进纤维蛋白溶解,磷脂Ca,a灭活阻碍a与血小板结合,2,PS：作为APC的辅因子加速APC对a的灭活，a灭活后，丧失结合a的能力，阻断血凝过程。蛋白C能与PC结合形成复合物而灭活APC。3、组织因子途径抑制物（TFPI）：化学本质：

19、单链糖蛋白 功能：能直接抑制a因子而抑制凝血,1.内源性途径凝血因子 XIIa、XIa、IXa、VIIIa、Ca2+2.外源性途径凝血因子 III、VIIa、Ca2+3.共同途径凝血因子 Xa、Va、IIa、Ia、XIIIa、Ca2+4.维生素K依赖的凝血因子 II、VII、IX、X,凝血因子小结,3.血细胞代谢,RBCWBCPt,一、红细胞的代谢,RBC是血液中最多的细胞，400500万/mm。,3,产生地点：骨髓,成熟过程：原始早幼中幼晚幼网织成熟RBC,有核阶段,DNA合成逐步减少直至停止,功 能：运输O2和CO2,网状RBC阶段：,特点：无cell核和DNA、残存少量RNA和线粒 体可

20、合成少量的Pr和Hb。,成熟RBC阶段：,特点：除质膜和胞浆外，缺乏全部细胞器，不能进 行 核酸、Pr合成，不能进行有氧氧化，糖酵解是 其主要供能途径，G是其主要能源物质。,糖代谢特点：糖酵解为主，磷酸戊糖途径为辅,重点讲解,成熟RBC的代谢特点,Hb的合成与调节,糖代谢脂代谢,一、RBC的代谢特点,能源物质：Glucose，30g/天.成人。糖酵解：9095 2，3-DPG途径（特有）磷酸戊糖途径 510,途径,1.糖酵解与2，3DPG旁路,过程：见下图,（一）糖代谢,2,3-二磷酸甘油酸支路,1，3二磷酸甘油酸,2，3二磷酸甘油酸,3磷酸甘油酸,丙酮酸,乳 酸,2，3二磷酸甘油酸磷酸酶,1

21、，3二磷酸甘油酸变位酶,（1050）,ATPNADHNADPH乳酸,特点：糖酵解途径为RBC提供其代谢所需的能量 RBC中存在糖酵解所需的全部酶系和中间产物 2，3一二磷酸甘油酸支路是RBC特有的途径,磷酸戊糖途径：主要功能 提供NADPH,RBC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-DPG,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。,是RBC的储能物质；调节Hb的携氧功能,葡萄

22、糖6-磷酸,6-磷酸葡萄糖酸,NADP+,NADP+H+,2GSH,GSSG,H2O2,2H2O,6磷酸葡萄糖脱氢酶,谷胱甘肽还原酶,谷胱甘肽过氧化物酶,谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢,RBC经主动参入和被动交换不断与血浆脂蛋白进行脂质交换，维持RBC正常的脂类组成、结构和功能。,（二）脂代谢,（三）血红蛋白的合成与调节（Hemoglobin，Hb）,1.组成与结构2.合成代谢（原料、过程、调节）,1.Hb的组成与结构,Hb,4条珠蛋白链：1412；1462（共574个AA，Mw：66700）,4分子血红素,每条多肽链结合一个血红素分子构成一个Hb单位（称为：亚基）Hb是四聚体，在RBC中占

23、干重的97,Hb的组成,血红素的结构,血红素：是铁卟啉化合物,8,2.血红素的生物合成,部位：线粒体（起始和终末）胞 液（中间阶段）原料：甘氨酸、琥珀酰辅酶A及Fe2过程：四个步骤：-氨基-酮戊酸(-aminplevulinic acid,ALA)的生成卟胆原的生成尿卟啉原与粪卟啉原的生成血红素的生成,（一）-氨基-酮戊酸(ALA)的生成,地点：线粒体,ALA 合 酶（磷酸吡哆醛）,-氨基-酮戊酸,合成酶（synthetase)合 酶(synthase),HSCoA+CO2,ALA,琥珀酸,Gly,（二）胆色素原的生成,ALA ALA,注意：ALA脱水酶结构中含有SH，易被铅等重金属离子所抑制

24、,胆色素原,（三）尿卟啉原和粪卟啉原的生成,4分子PBG在胆色素原脱氨酶作用下，脱氨缩合生成线状四吡咯。在尿卟啉原同合酶催化下，线状四吡咯环化生成尿卟啉原。,式中：A乙酸基；P丙酸基,胆色素原,尿卟啉原,粪卟啉原,M:-CH3,A:-CH2COOH,4 CO2,尿卟啉原 脱羧酶,血红素的生物合成,血红素合成的特点,1.体内大多数组织均具有合成血红素的能力，但主要部位是骨髓与肝，成熟红细胞不含有线粒体，故不能合成。2.血红素合成的原料是琥珀酰辅酶A、甘氨酸、Fe 等小分子物质3.合成的起始与最终过程均在线粒体中进行；中间阶段在胞浆。4.限速酶是ALA合酶。,2,（四）影响血红素合成的因素,1、A

25、LA合酶:血红素合成的限速酶血红素别构抑制该酶并反馈抑制其合成。高铁血红素(hematin)，强烈抑制ALA合酶并阻遏其合成。2、促红细胞生成素(EPO)：在红细胞生长，分化中发 挥关键作用。成人Epo主要由肾脏合成，胎儿和新生儿主要由肝脏合成。Epo可促进原始红细胞的增殖和分化、加速有核红细胞的成熟，并促进ALA合酶生成，从而促进血红素的生成。,3、某些固醇类激素的影响：如丙酸睾丸酮抑制ALA合酶的活性。4、铅可抑制ALA脱水酶和亚铁螯合酶抑制血红素的 生成。,2.血红蛋白的合成,珠蛋白的合成与一般蛋白质相同。珠蛋白的合成受血红素的调控。血红素的氧化产物高铁血红素能促进血红蛋白的合成，机制为

26、高铁血红素能抑制cAMP激活蛋白激酶A的作用，使eIF-2保持去磷酸化的活性状态。,高铁血红素对起始因子2的调节:见下图,高铁血红素,cAMP+,2C+cAMP-2R,eIF-2（有活性）,ATP,ADP,ATP,ADP,高铁血红素对起始因子2的调节,R2C2(PKA),eIF-2激酶（无活性）,复习思考题,1.血液是体内含水最多的组织。2.测定血液BUN或肌酐能反应肾脏的排泄情况。3.正常人血浆G/A比值。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.RBC 中MHb增高会引起发绀。7.缺氧时，2，3DPG增高，利于组织从血液中获得氧。8.许多种血浆Pr是血浆中专一的载体蛋白。9.血浆K浓度为。10.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,二、问答题,1.用电泳法可将血浆蛋白合成几种成分?简述血浆蛋白的主要功能。2.什么叫NPN？临床上测定NPN有何意义？3.合成Hb的原料有哪些？哪一个酶是合成过程的限速酶？简述RBC代谢的主要特点。什么叫血液凝固？简述外源性和内源性凝血途径的过程。,二、名词解释,1.急性时相蛋白质2.NPN3.2,3-DPG支路,再见！,