北大医学八年制课件—血液生化

Biochemistryofblood张晓伟北京大学医学部生物化学与分子生物学系第一节血液的基本成分与功能血液成分血液的化学组成血液非蛋白氮血液的生理功能血液组成50-60%血浆plasma(血清serum)白细胞，血小板40~50％红细胞2、血细胞：红细胞、白细胞、血小板1、血浆一、血液成分全血血浆血清（blood)（plasma)（serum)血浆=全血-有形成分(加抗凝剂,离心,取上清)血清=全血-有形成分-纤维蛋白原二、化学组成水气体可溶性固体全血含水81%--86%血浆含水93%--95%O2、CO2、N2蛋白质非蛋白氮糖维生素脂类无机离子三、血浆中非蛋白质含氮化合物非蛋白氮（non-proteinnitrogen,NPN）：血液非蛋白质含氮化合物中的含氮量。NPN↑肾功能严重损伤时排泄受阻高热、糖尿病等引起蛋白质分解增强尿素氮(BUN)：NPN中含量最多的物质，约占1/3~1/2，正常时含量为3.2~14.28mmol/L(5.0~19.7mg/dl)。异常升高至33.4mmol/L（200mg/dl）以上是生命垂危的象征。非蛋白含氮化合物：血液中除蛋白质以外的含氮物质，包括尿素、肌酸、肌酐、尿酸、胆红素、氨等它们多数为蛋白质和核酸的分解代谢终产物。血液的生理功能四、功能沟通内外环境及机体各部分维持机体内环境的恒定：渗透压、pH等物质运输：氧气、营养物质等防御：免疫、凝血与抗凝等血液中某些代谢浓度的变化，反映体内代谢或功能状况第二节血浆蛋白质血浆蛋白质的分类血浆蛋白质的性质血浆蛋白质的功能血浆蛋白质1、盐析法•清蛋白：饱和硫酸铵•球蛋白：半饱和硫酸铵•纤维蛋白原：半饱和硫酸铵or半饱和NaCl•清:球=1.5~2.5:1清蛋白（albumin，A）：38～48g/L球蛋白（globulin，G）：15～30g/LA/G：正常值1.5~2.5：1一、血浆蛋白质的分类血浆蛋白质二、电泳法＋－典型异常血清蛋白电泳图谱血浆蛋白质人类血浆蛋白质的功能分类种类血浆蛋白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酸性糖蛋白等二、主要的血浆蛋白质（一）清蛋白2、理化性质：M＝68.5kD；pI=4.73、合成部位：肝，12g/天1、含量：3.8–4.8g/dL4、结构：清蛋白的结构5、功能：(1)物质运输：游离脂酸、甲状腺素、皮质醇、血红素、胆红素、钙离子、铜离子、磺胺、青霉素、阿司匹林等(2)维持胶体渗透压(3)营养功能(4)维持pH（二）球蛋白铜蓝蛋白（ceruloplasmin,CER)运铁蛋白(transferin,TRF)1抗胰蛋白酶IgG1、运输功能：α，β球蛋白2、抗体：γ球蛋白3、维持渗透压、pH4、血浆酶：血浆功能酶：凝血酶，脂肪酶细胞外渗酶：GPT，GOT外分泌酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶5、凝血、抗凝与纤溶作用第三节红细胞代谢红细胞的分化血红蛋白的结构和功能血红蛋白的合成成熟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。红细胞骨髓造血干细胞原始红细胞早幼红细胞晚幼红细胞网织红细胞成熟红细胞促红细胞生成素血红蛋白血红蛋白的结构血红素的合成δ氨基γ酮戊酸（ALA）的合成血红素的合成卟胆原（胆色素原）的合成血红素的合成×2×4线状四吡咯1、ALA合酶（辅基：磷酸吡哆醛）血红素合成的限速酶结构调节：受血红素反馈抑制高铁血红素强烈抑制维生素B6缺乏可减少血红素的合成数量调节：诱导剂：雄激素及雌二醇等固醇类激素；某些药物（巴比妥）、杀虫剂等；阻遏剂：血红素血红素合成的调节肝5-β-还原酶诱导促进睾丸酮5-β-二氢睾酮ALA合成酶的合成血红素和血红蛋白合成3、促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)2、ALA脱水酶与亚铁螯合酶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)主要在肾脏产生，与膜受体结合。可诱导ALA合酶合成，加速有核红细胞的成熟及血红素和血红蛋白的合成，促使原始红细胞的繁殖和分化。1）机体缺O2时，促红细胞生成素分泌↑→血红素和血红蛋白的合成↑。2）慢性肾炎、肾功能不良患者常见的贫血现象与促红细胞生成素合成量的减少有关。珠蛋白的合成α链β链2血红素αβ二聚体α链β链2血红素αβ二聚体血红蛋白血红蛋白合成PolymerizationofHbSScanningelectronmicrographsof(a)normaland(b)sickledhumanerythrocytes.Thesickledcellsarefragile,andtheirbreakdowncausesanemia镰刀形红细胞贫血症一、血红蛋白的合成1、血红蛋白的组成：珠蛋白（α2β2）＋血红素（每个亚基含1个血红素辅基）血红蛋白的合成主要在网织红细胞阶段2、血红素的生物合成（1）原料：琥珀酰CoA、甘氨酸、Fe2+（2）关键酶：ALA合成酶（3）亚细胞定位：线粒体、细胞液小结（4）调节血红素对ALA合酶有反馈抑制作用促红细胞生成素可诱导ALA合酶的合成雄激素及雌二醇等都是血红素合成的诱导剂3、珠蛋白的合成及调节：血红素促进合成4、血红蛋白的合成【典型病例】镰刀形红细胞贫血症二、红细胞成熟过程中的代谢变化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RNA存在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＋＋*＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－＋＋注：“+”，“-”分别表示该途径有或无*晚幼红细胞为“-”（一）糖代谢1.糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路维持红细胞膜钠泵(Na+-K+-ATPase)的运转维持红细胞膜钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转维持红细胞膜脂质与血浆脂蛋白脂质的交换少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成（1）糖酵解的功能：唯一供能途径（2）酵解支路：生成2,3-BPG成熟红细胞代谢特点2,3-二磷酸甘油酸促进氧的释放2.磷酸戊糖途径的重要性：产生NADPH+H+成熟红细胞代谢特点成熟红细胞代谢特点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。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不能从头合成脂肪酸，通过主动和被动交换，不断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）脂代谢二、成熟红细胞的代谢特点1、成熟的红细胞没有细胞核，也没有线粒体和核蛋白体等亚细胞结构，因此，不能进行DNA、RNA、蛋白质合成，不能进行有氧氧化。2、糖酵解是成熟红细胞获得能量的唯一途径（1）酵解供能：钙泵、钠泵、谷胱甘肽及NAD＋的生物合成、膜脂与血浆脂蛋白的脂质交换（2）酵解支路生成2,3-二磷酸甘油酸：在低氧压的组织中促进氧的释放；贮存能量小结3、磷酸戊糖途径提供NADPH，用于维持谷胱甘肽还原系统和高铁血红蛋白的还原4、膜脂与血浆脂蛋白的脂质交换第四节白细胞代谢白细胞的类型与功能白细胞的代谢特点组成功能粒细胞淋巴细胞单核吞噬细胞抵抗外来病原体的入侵一、白细胞的类型与功能糖代谢：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、白三烯等活性物质。氨基酸和蛋白质代谢：组胺二、白细胞的代谢特点第五节铁的代谢铁的主要生理功能、含量和分布铁的来源与需求铁的吸收铁的运输、贮存和利用铁的排泄生理功能:含铁蛋白质(Hb)的原料总铁3~4g1、Hb-Fe65%（20~24mg重新被利用）2、Mb-Fe10%3、Cyt-Fe1%4、铁蛋白10%5、血铁黄素9%6、运铁蛋白7、过氧化物酶少量8、铁硫蛋白一、铁的功能、含量和分布铁的分布1、来源:（1）食物（2）衰老的红细胞二、铁的来源与需求2、需求最低限度需要量(成年男子和绝经期女子)0.5~1.0mg/d额外需要量生长期0~1岁0.7~0.81~11岁0.3青春期男性0.5青春期女性1.0~2.1生育年龄妇女（月经量30~80ml/次）0.5~1.6哺乳期妇女0.51、铁的排泄与吸收（1）排泄•胃肠粘膜脱落0.6mg/天•皮肤脱屑0.2mg/天~1mg/天•泌尿道0.1mg/天（2）吸收•吸收率10%•需要量10~15mg/天三、铁的代谢2、铁的运输与存储•运铁蛋白：Fe3+铁蛋白：肠粘膜细胞，骨髓，肝主要存在形式：血红蛋白运输形式：铁转运蛋白储存形式：铁蛋白、血铁黄蛋白（含铁血黄素）小结重要内容：1、重要名词：non-proteinnitrogen(NPN)2、血浆蛋白质的功能。3、血红素生物合成的特点。4、成熟红细胞的代谢特点。