血液生化_2010级医学

血液的生物化学HemalBiochemistry朱飞舟博士中南大学生物科学与技术学院生物化学系血浆中的成分无机物：以电解质为主，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、HPO42-，作用是维持渗透压、缓冲pH、保持神经肌肉的兴奋性等。有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖类和脂类等。非蛋白氮（nonproteinnitrogen,NPN)：血浆中非蛋白质类含氮化合物中的氮，主要有尿素、尿酸、肌酸、肌酸酐、胆红素和氨等。血浆蛋白质主要内容血细胞的代谢第一节血浆蛋白质PlasmaProteins一、血浆蛋白质的分类A清蛋白12清蛋白12B血浆蛋白质的分类——醋酸纤维素薄膜电泳种类血浆蛋白1.载体蛋白2.免疫防御系统蛋白3.凝血和纤溶蛋白4.酶5.蛋白酶抑制剂6.激素7.参与炎症应答的蛋白清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等IgG,IgM,IgA,IgD,IgE和补体C1-9等凝血因子Ⅶ、Ⅷ、凝血酶原、纤溶酶原等卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等1抗胰蛋白酶、2巨球蛋白等促红细胞生成素、胰岛素等C-反应蛋白、2-酸性糖蛋白等血浆蛋白质分类——生理功能1.绝大多数血浆蛋白在肝合成。2.血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。3.除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白。4.许多血浆蛋白呈现多态性(polymorphism)。5.在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。6.在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某些血浆蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋白质(acutephaseprotein，APP)。二血浆蛋白质的性质三、血浆蛋白质的功能（一）维持血浆胶体渗透压（七）凝血、抗凝血和纤溶作用（六）营养作用（五）催化作用（四）免疫作用（三）运输作用（二）维持血浆正常的pH（八）血浆蛋白质异常与临床疾病•血浆蛋白质在维持人体正常代谢中有重要功能，血浆蛋白质异常可见于多种临床疾病，如风湿病，肝疾病，多发性骨髓瘤。多发性骨髓瘤血浆蛋白电泳图谱第二节血细胞物质代谢MetabolismofBloodCells一、红细胞的代谢特点•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。•在成熟过程中，红细胞发生一系列形态和代谢的改变。红细胞成熟过程中的代谢变化注：“+”，“-”分别表示该途径有或无；*晚幼红细胞为“-”。代谢能力有核红细胞网织红细胞成熟红细胞分裂增殖能力＋－－DNA合成＋＊－－RNA合成＋－－蛋白质合成＋＋－血红素合成＋＋－脂类合成＋＋－三羧缩酸循环＋＋－氧化磷酸化＋＋－糖酵解＋＋＋磷酸戊糖途径＋＋＋（一）糖代谢血循环中的红细胞每天大约从血浆摄取30g葡萄糖，其中90%～95%经糖酵解通路和2,3-二磷酸甘油酸旁路进行代谢，5%～10%通过磷酸戊糖途径进行代谢。•红细胞中存在催化糖酵解所需要的所有的酶和中间代谢物，糖酵解的基本反应和其他组织相同。•糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径，每摩尔葡萄糖经酵解生成2mol乳酸的过程中，产生2molATP，通过这一途径可使红细胞内ATP的浓度维持在1.85×103mol/L水平。1.糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸2,3-BPG2,3-BPG磷酸酶二磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油酸激酶乳酸2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路：•正常情况下，2,3-BPG对二磷酸甘油酸变位酶的负反馈作用大于对3-磷酸甘油酸激酶的抑制作用，所以2,3-二磷酸甘油酸支路仅占糖酵解的15%～50%，但是由于2,3-BPG磷酸酶的活性较低，2,3-BPG的生成大于分解，造成红细胞内2,3-BPG升高。•红细胞内2,3-BPG虽然也能供能，但主要功能是调节血红蛋白的运氧功能。•红细胞内磷酸戊糖途径的代谢过程与其他细胞相同，主要功能是产生NADPH+H+。2.磷酸戊糖途径3.红细胞内糖代谢的生理意义（1）ATP的功能维持红细胞膜上钠泵（Na+-K+-ATPase）的正常运转；维持红细胞膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转；维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换；少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成；ATP用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程。•2,3-BPG是调节血红蛋白(Hb)运氧的重要因素，可降低Hb与氧的亲和力。（２）2,3-BPG的功能•对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋白和酶蛋白的巯基等不被氧化，从而维持红细胞的正常功能。•红细胞中的NADPH能维持细胞内还原型谷胱甘肽(GSH)的含量，使红细胞免遭外源性和内源性氧化剂的损害。（３）NADH和NADPH的功能谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢葡萄糖6-磷酸6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADP++H+2GSHGSSGH2O22H2O6－磷酸葡萄糖脱氢酶谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽过氧化物酶•成熟红细胞的脂类几乎都存在于细胞膜。•成熟红细胞已不能从头合成脂肪酸，但膜脂的不断更新却是红细胞生存的必要条件。•红细胞通过主动参入和被动交换不断地与血浆进行脂质交换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。（二）脂代谢（三）血红蛋白的合成与调节珠蛋白，血红素(heme)血红素的合成珠蛋白的合成血红蛋白的合成血红蛋白的组成:血红蛋白的合成包括:1.血红素的生物合成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幼红细胞和网织红细胞中合成。合成原料：甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+合成的起始和终末阶段均在线粒体内进行，而中间阶段在胞浆内进行。合成部位：血红素的合成过程：①-氨基--酮戊酸(-aminolevulinicacid,ALA)的合成：+HSCoA+CO2ALA合酶（磷酸吡哆醛）COOHH2CCH2C～SCoAOCH2NH2COOHCOOHH2CCH2CCH2NH2O•反应部位在线粒体内；•催化此反应的酶是ALA合酶(ALAsynthase)，其辅酶是磷酸吡哆醛。此酶是血红素合成的限速酶，受血红素的反馈调节。•ALA生成后从线粒体进入胞液。②胆色素原(prophobilinogen，PBG)的生成：ALA脱水酶2H2O在ALA脱水酶(ALAdehydrase)催化下，二分子ALA脱水缩合生成一分子PBG。NHOHOOHONH2COOHCH2CH2CCNOHHHH③尿卟啉原与粪卟啉原的生成：4x胆色素原线状四吡咯尿卟啉原Ⅲ粪卟啉原Ⅲ尿卟啉原Ⅰ同合酶尿卟啉原Ⅲ同合酶尿卟啉原Ⅲ脱羧酶反应部位：胞液反应生成的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体。④血红素的生成：反应部位：线粒体粪卟啉原Ⅲ原卟啉原Ⅸ原卟啉Ⅸ血红素粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶亚铁螯合酶原卟啉原Ⅸ氧化酶①合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细胞不能合成；②合成的原料简单：琥珀酰CoA、甘氨酸Fe2+等小分子物质；③合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间过程在胞液。血红素合成的特点：是血红素合成的限速酶；受血红素反馈抑制；高铁血红素强烈抑制；某些固醇类激素可诱导其生成。血红素合成的调节：①ALA合酶：与膜受体结合，加速有核红细胞的成熟以及血红素和Hb的合成，促使原始红细胞的繁殖和分化。可被血红素、重金属等抑制，亚铁螯合酶还需要还原剂(如谷胱甘肽)。②ALA脱水酶与亚铁螯合酶：③促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)：血红素合成后与珠蛋白结合成血红蛋白。珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受血红素调控。2.血红蛋白的合成：•糖代谢：以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途径产生的NADPH经氧化酶的电子体系使O2还原产生超氧阴离子、H2O2、OH•等自由基，起杀菌作用。•脂代谢：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。二、白细胞代谢