第 十 六 章
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第 十 六 章. 血液的生物化学. Hemal Biochemistry. The biochemistry and molecular biology department of CMU. 血 液 概 况. 血液 (blood) 的组成 血浆 (plasma) 红细胞,白细胞,血小板 血清 (serum) : 血液凝固后析出的淡黄色透明液体 血液的固体成分 无机物:以电解质为主 有机物:蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖类和脂类等. 第 一 节 血 浆 蛋 白. Plasma Protein. 一、血浆蛋白的分类与性质.

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第 十 六 章

血液的生物化学

Hemal Biochemistry

The biochemistry and molecular biology department of CMU


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血 液 概 况

  • 血液(blood)的组成

    • 血浆(plasma)

    • 红细胞,白细胞,血小板

  • 血清(serum) :血液凝固后析出的淡黄色透明液体

  • 血液的固体成分

    • 无机物:以电解质为主

    • 有机物:蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖类和脂类等


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第 一 节

血 浆 蛋 白

Plasma Protein


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一、血浆蛋白的分类与性质

  • 血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质,是血浆中的主要的固体成分。

血浆蛋白总浓度:70~75g/L


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(一)血浆蛋白的分类

1. 依据电泳结果分类

清蛋白 (albumin)

1球蛋白(globulin)

2球 蛋 白

球蛋白

球蛋白


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A

清蛋白1 2  

清蛋白1 2  

B

血 清 蛋 白 电 泳 图 谱


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2. 依据生理功能分类


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(二)血浆蛋白的性质

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(acute phase protein APP)。


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二、血浆蛋白的功能

  • 维持血浆胶体渗透压

  • 维持血浆正常的pH

  • 运输作用

  • 免疫作用

  • 催化作用

  • 营养作用

  • 凝血、抗凝血和纤溶作用


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第 二 节血 细 胞 代 谢

Metabolism of Blood Cells


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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。


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红细胞成熟过程中的代谢变化


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(一)糖代谢

1. 糖酵解和2, 3-二磷酸甘油酸(2, 3-BPG)旁路

2. 磷酸戊糖途径, 主要功能是产生NADPH +H+


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2,3-BPG 旁 路

葡萄糖

二磷酸甘油酸变位酶

1, 3-BPG

3-磷酸甘 油酸激酶

2, 3-BPG

2, 3-BPG 磷酸酶

3-磷酸甘油酸

乳酸


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3. 红细胞内糖代谢的生理意义

⑴ 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


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⑵ 2, 3-BPG的功能

   增加Hb与氧的亲和力。


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⑶ NADH和NADPH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。

6-磷酸葡萄糖

NADP+

2GSH

H2O2

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

6-磷酸

葡萄糖酸

2H2O

NADP++H+

GSSG


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(二)脂 代 谢

  • 成熟红细胞不能从头合成脂肪酸,通过主动参入和被动交换不断的与血浆进行脂质交换,维持其正常的脂类组成、结构和功能。


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(三)血红蛋白的合成与调节

血红蛋白的组成

珠蛋白,血红素(heme)

含血红素的蛋白:

血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶


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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+


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HSCoA + CO2

ALA合酶

(磷酸吡哆醛)

⑴ 合成过程

① -氨基--酮戊酸(- aminolevulinic acid,ALA)的生成:

+

反应部位:线粒体


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ALA脱水酶

2H2O

  • 胆色素原的生成

反应部位:胞液


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尿卟啉原Ⅰ

同合酶

尿卟啉原Ⅲ

同合酶

尿卟啉原Ⅲ

脱羧酶

③ 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

反应部位:胞液


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粪卟啉原Ⅲ

氧化脱羧酶

原卟啉原Ⅸ

氧化酶

亚铁螯合酶

④ 血红素的生成

原卟啉原Ⅸ

粪卟啉原Ⅲ

原卟啉Ⅸ

血红素

反应部位:线粒体


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血红素合成的特点

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。


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⑵ 合成的调节

  • ① ALA合酶

    • 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


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  • 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)。

  • ③ 促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)

    • 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。


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2. 血红蛋白的合成

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。


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+

eIF-2激酶—

(有活性)

P

ATP

ADP

+

eIF-2— (无活性)

P

ATP

ADP

高铁血红素对起始因子2的调节

高铁血红素

cAMP +

2C+cAMP-2R

R2C2

(PKA)

eIF-2激酶

(无活性)

eIF-2

(有活性)


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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。

氨基酸和蛋白质代谢: 组胺

二、白细胞代谢


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