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第十四章 血液的生物化学

第十四章 血液的生物化学. Hemal Biochemistry. 血液的组成. 血液. 血液. 血浆 (plasma). 血清 (serum). 正常血液占体重的 8%. 红细胞. 有形 成分. 白细胞. 血液. 血小板. 无形 的液体成分 ----- 血浆. 加 抗凝剂静置 ( 离心 ) 后的浅黄色上清. 有 纤维蛋白原. 不加 抗凝剂凝固后析出的淡黄色透明液体. 无 纤维蛋白原. 蛋白质. 血液的化学成分. 尿素. 糖类. 尿酸. 肌酸酐. 脂类. 血液的固体成分. 有机物. 肌酸. 非蛋白含氮化合物. 氨基酸. …….

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第十四章 血液的生物化学

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  1. 第十四章 血液的生物化学 Hemal Biochemistry

  2. 血液的组成 血液 血液 血浆(plasma) 血清(serum) 正常血液占体重的8% 红细胞 有形成分 白细胞 血液 血小板 无形的液体成分-----血浆 加抗凝剂静置(离心)后的浅黄色上清 有纤维蛋白原 不加抗凝剂凝固后析出的淡黄色透明液体 无纤维蛋白原

  3. 蛋白质 血液的化学成分 尿素 糖类 尿酸 肌酸酐 脂类 血液的固体成分 有机物 肌酸 非蛋白含氮化合物 氨基酸 …… 胆红素 氨 …… Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+ 无机物 Cl_、HCO3_、HPO42 _…… 水：77%～81%

  4. 非蛋白氮：非蛋白质类含氮化合物中的氮总称为非蛋白氮(non-protein nitrogen, NPN) 正常人血中NPN含量为14.28～24.99mmol/L 血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN) 约占NPN的50%。 测定BUN和NPN通常都能反映肾的排泄功能

  5. 第十七章 血液的生物化学 第一节 血浆蛋白 第二节 血液凝固 第三节 血细胞代谢

  6. 第一节 血浆蛋白 一、血浆蛋白的分类与性质 （一）血浆蛋白的分类 • 正常人血浆蛋白质含量为60～80g/L • 通常按来源，分离方法和生理功能将其分类 • 电泳是最常用的分离蛋白质的方法。 • 临床常用-----醋酸纤维素薄膜电泳。 • 科研---聚丙烯酰胺凝胶电泳或免疫电泳 • ------可将血浆蛋白质分为30多个组分

  7. a1 a2 g A b a1 a2 g A b 血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳 (a)染色后的图谱 点样端 A 62％～71％ a1 3％～4％ a2 6％～10％ b 7％～11％ g 9％～18％ 光密度计扫描后的电泳峰 (b) 正常A/G：1.5～2.5；A/G倒置：＜1

  8. +GalNAc +Gal （二）血浆蛋白质的性质 • 多数血浆蛋白质在肝脏合成(g 球蛋白例外) • 血浆蛋白的合成场所一般位于与膜结合的多核蛋白体上。信号肽 • 除清蛋白外，几乎所有血浆蛋白质均为糖蛋白，它们含有N-或O-连接的寡糖链。 ABO系统 血型物质A 血型物质O的糖链非还原端 血型物质B

  9. （二）血浆蛋白质的性质 • 许多血浆蛋白呈现多态性(polymorphism)， 如ABO血型、α1-抗胰蛋白酶，Ig等。 研究血浆蛋白的多态性对遗传学、人类学和临床医学有重要意义。 5. 每种血浆蛋白有自己特异的半衰期。A为20天。 • 急性时相蛋白(acute phase protein，APP): 在急性炎症或一些类型的组织损伤时，某些血浆蛋白水平增高。 如C反应蛋白, α1-抗胰蛋白酶, α1-酸性蛋白和纤维蛋白原。

  10. 二、血浆蛋白的功能 • 维持血浆胶体渗透压 主要为清蛋白作用 • 维持血浆正常的pH(7.35～7.45) • 运输作用：与脂溶性物质结合增加水溶性 • 免疫作用：Ig和补体 • 催化作用（酶） 分类：血浆功能酶，外分泌酶，细胞酶 6. 营养作用：分解为AA，合成Pr或供能 7. 凝血、抗凝血和纤溶作用（第二节）

  11. 根据来源和功能可将血浆酶分三类 血浆酶：存在于血浆中的酶，而非血浆特异 产生的酶 血浆特异酶 （血浆功能酶） 与凝血、纤溶有关的酶， 以酶原形式存在，此外如CHE，LCAT、铜氧化酶，LPL、肾素等 外分泌酶： AMY，LPS，ALP 非血浆特异酶 占绝大多数，大部分无器官特异酶 细胞酶(代谢酶)：

  12. 第二节 血液凝固 • 定义：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，使血液由液体状态转为凝胶状态，称为血液凝固(blood coagulation)。 • 止血过程可分为四个阶段： • 血管收缩 • 形成白色血栓 • 形成红色血栓 • 纤溶酶部分或完全水解血栓 凝血因子、抗凝血因子、纤溶系统

  13. 血管壁损伤 内皮下胶原 组织因子暴露 vWF 内源性途径 外源性途径 凝血被激活 血小板粘附、聚集、释放ADP、TXA2 凝血酶 血小板与纤维蛋白原聚集 白色血栓形成 红色血栓形成 血管收缩 止血过程中各种因素的作用及相互间关系图解

  14. 一、凝血因子与抗凝血成分 （一）凝血因子(coagulation factor) 凝血因子：参与血液凝固的因子，有14种 命名原则：发现先后顺序用罗马字表示 VI是活化的V，不再视为独立的凝血因子，故无VI,另外有两个尚未用罗马字命名。

  15. 凝血因子的某些特性 • 除Ⅲ，Ⅳ外，均为糖蛋白。 • 因子III是唯一不存在于正常人血浆的凝血因子

  16. 需依赖VitK的凝血因子

  17. γ α 凝血因子中的 谷氨酸(Glu) Vit K (γ-羧化酶辅酶) γ 负离子 凝血因子中的γ-羧基谷氨酸(Gla)

  18. Ⅹa Ⅴa Ⅱ Gla 盐键 Ca2+ （搭桥） 血小板磷脂表面 Ca2+、与凝血因子(Gla)、血小板磷脂作用模型 形成的多酶复合物是凝血反应的基础

  19. 参与接触活化，启动血液凝固

  20. (二) 抗凝血成分 抗凝血酶- Ⅲ : 最主要的生理性抗凝物质。 能持久灭活凝血酶, 抑制凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa、纤溶酶、胰蛋白酶和激肽释放酶,引起抗凝。 抗凝机制：AT-Ⅲ是丝氨酸蛋白酶抑制剂，与凝血酶1：1结合， AT-Ⅲ分子上的精氨酸残基，可与酶活性中心的丝氨酸残基结合，这样就“封闭”了这些酶的活性中心使之失活。

  21. 蛋白C系统: • PC(protein C)，PS(protein S)和PC抑制物 • PC、 PS: 肝合成的依赖VitK的糖蛋白。 • PC抑制物是单链蛋白质。 • APC(activated protein C)对Ⅴa和Ⅷa的灭活是酶解性的，需磷脂和 Ca2+存在，实际是水解它们的重链，使其与磷脂结合力↓。

  22. 高浓度Ⅴa Ⅱa 胰蛋白酶 激活 灭活 APC PC抑制物 PC 促进 PS 灭活 fibrin溶解 Ⅷa Ⅴa Ⅹa Ⅹa 蛋白C系统作用机制

  23. 组织因子途经抑制物（tissue factor pathway inhibitor, TFPI) 直接抑制凝血因子Ⅹa。 可能机制：TFPI与Ⅹa活性部位结合， 形成TFPI-Ⅹa复合物，而后在Ca2+、Mg2+、PL存在条件下，TFPI-Ⅹa与Ⅶa-Ⅲ形成复合物，从而抑制Ⅶa -Ⅲ活性。

  24. X Xa 凝血酶原激活的关键步骤： 二、两条凝血途径 （一）内源性途径 血液在血管内膜受损或在血管外与异物表面接触时触发的凝血过程。 分为三个阶段： 1. 接触活化阶段：Ⅻ、Ⅺ因子活化 2. 因子Ⅸ激活 3. 因子Ⅹ激活

  25. 内源性凝血系统 外源性凝血系统 凝血酶原激活的关键步骤 共同通路 内源性和外源性凝血系统的级联酶促过程

  26. （二）外源性途径 组织因子暴露于血液而启动的凝血过程。 组织因子与Ⅶ形成Ⅶ -组织因子复合物，被血液中痕量的Ⅹa激活而成为Ⅶa -组织因子复合物，能快速激活因子Ⅹ。

  27. 内源性凝血系统 HMWK (高分子量激肽原) ① ② 外源性凝血系统 ③

  28. 共同通路

  29. 纤维蛋白的生成及聚合

  30. 纤维蛋白的生成及聚合 暴露了粘合位点

  31. NH2 CO CO + CCH2CH2CH HC CH2CH2CH2CH2NH2 O NH NH Gln残基 Lys残基 因子XⅢa (转Gln酶) Ca2+ NH3 CO O CO HC-CH2CH2CH2CH2NHC-CH2CH2CH NH NH 因子XⅢa催化纤维蛋白交联

  32. 凝血过程小结： • 血液凝固是多因素参加的复杂的酶促级联 • 反应，总的反应结果是生成交联纤维蛋白凝块。 2 凝血过程具放大效应。 • 凝血过程可分为内源性途径和外源性途 • 径，二者之间存在交叉激活。 血液凝固须适度，凝血与抗凝处于动态平衡

  33. 纤溶激活物 纤溶酶 片段X 片段Y 片段D 片段A，B，C 纤溶酶 片段D 三、血凝块的溶解 纤溶酶 纤溶酶原 • 纤维蛋白和 • 纤维蛋白原 片段E

  34. 第三节 血细胞代谢

  35. 一、红细胞的代谢特点 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、无，带*号表示晚幼红细胞为“－”

  36. （一）糖代谢 红细胞保留的代谢通路 糖酵解 90%～95% 2,3-BPG旁路 磷酸戊糖途径 5%～10%

  37. （一）糖代谢 1 糖酵解和2，3-二磷酸甘油酸旁路 （bisphosphoglycerate BPG) 糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径。 1mol葡萄糖经酵解生成 2 mol乳酸的过程中，产生2mol ATP和 2mol NADH + H+ 2，3-BPG旁路是糖酵解的侧支循环 分支点： 1，3-BPG 此支路产生高浓度的中间产物2，3-BPG

  38. O CO~PO3H2 CHO COOH COOH 3-磷酸甘油酸激酶 HCOH HCOH CHOH CH2OPO3H2 CH2OPO3H2 CH2OPO3H2 CH2OPO3H2 二磷酸甘油酸 变位酶 2,3-二磷酸 甘油酸磷酸酶 HCO— PO3H2 ADP ATP 50%～85% 3-磷酸甘油酸 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 15%～50% 增加HbO2释放氧,适应组织细胞对氧的需求 H2O H3PO4 2，3-二磷酸甘油酸 2,3-二磷酸甘油酸旁路

  39. 2, 3-BPG旁路的特点 （1）酵解途径大于支路 （2）放能反应，不可逆 （3）2，3-BPG的生成大于分解

  40. 2, 3-BPG旁路的意义 • 消耗糖酵解过程中部分能量使ATP、1,3-BPG不致堆积，ADP、Pi不致过少，从而调节糖酵解能不断进行。 (2) 更主要的意义是降低Hb对O2的亲和力，调节Hb的运氧功能。 (3) 缺O2，红细胞内2，3-BPG增加，有利于 机体获得较多的O2。

  41. 2 磷酸戊糖途径：产生NADPH+H+ 3 红细胞内糖代谢的生理意义 （1）ATP的功能 ①维持红细胞膜上钠泵的正常运转。 ②维持红细胞膜上钙泵的正常运行。 ③维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换。 ④少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的合成。 ⑤ATP用于葡萄糖活化，启动糖酵解过程。

  42. 2,3-BPG结合位点

  43. （2）2，3-BPG的功能： 脱氧Hb分子中，2，3-BPG与β亚基正电荷形成盐键，使Hb分子的T构象更趋稳定，降低Hb与O2的亲和力。 Hb氧合时，2个β亚基互相靠近，空隙变小， 2，3-BPG被排挤出来，氧亲和力则随之增加。 血流经PO2较高的肺部时，2，3-BPG影响不大，而当血流经过PO2较低的组织时，2，3-BPG的存在则显著增加O2释放，以供组织需要。

  44. （3） NADPH 和NADH的功能： 1) GSH与NADPH 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 NADP+ 2GSH H2O2 6-磷酸 葡萄糖 6-磷酸 葡萄糖酸 GSSG 2H2O NADPH+H+ 谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢

  45. NADH-MHb还原酶 NADPH-MHb还原酶 2）高铁血红蛋白的还原 红细胞内MHb的还原系统 还原方式 总还原能力的百分比(％) 酶促还原系统 NADH+MHb Hb+NAD+ 67 NADPH+MHb Hb+NADP+ 5 非酶促还原系统 Hb+脱氢抗坏血酸+2H+ 16 抗坏血酸+MHb 2Hb+GSSG+2H+ 12 2GSH+2MHb

  46. （二）脂代谢 （三）血红蛋白的生物合成与调节 珠蛋白(globin, a2b2) 1 血红素的生物合成 • 主要部位: 骨髓的幼红细胞和网织红细胞 • 基本原料: 琥珀酰CoA, Gly, Fe2+ • 过程: 起始、终末在线粒体；中间阶段在胞液 • 关键酶：ALA合酶 血红蛋白(Hb) 亚铁血红素(heme)

  47. CH2 CH CH3 H3C CH=CH2 N N Fe Fe N N H3C CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH COOH 卟啉环平面 血红素结构

  48. COOH COOH CH2 CH2NH2 CH2 CH2 COOH CH2 C O C~ SCoA CH2NH2 O g d （1）血红素生物合成过程(四步) 1) δ -氨基-γ-酮戊酸(ALA)的生成(在线粒体内) 辅酶A +CO2 + ALA合酶 （磷酸吡哆醛） 限速酶 Gly 琥珀酰CoA ALA

  49. COOH COOH COOH CH2 COOH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C C C O O C C C CH2 H CH N H2N CH2 H H NH H2N 2) 胆色素原(PBG)的生成(在胞液内) 2H2O ALA脱水酶 胆色素原(PBG) 2 ALA

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