第 十 六 章
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第 十 六 章. 血液的生物化学. Hemal Biochemistry. 具有黏滞性的循环于心血管系统中的 流动组织 。与淋巴液、组织间液一起组成细胞外液,是体液的重要部分。. 2 、 总量 占体重的 8% 一次失血 <10% 总量 一次失血 >20% 总量 一次失血 >30% 总量. 70~80ml/Kg 对身体影响不大 严重影响身体健康 危及生命. 3 、功能. 沟通内外环境及机体各部分 维持机体内环境的恒定 物质运输 免疫 凝血、抗凝血 血液中某些代谢浓度的变化,反映体内代谢或功能状况. 概论 血液的组成及其化学成分.

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Presentation Transcript

第 十 六 章

血液的生物化学

Hemal Biochemistry


具有黏滞性的循环于心血管系统中的流动组织。与淋巴液、组织间液一起组成细胞外液,是体液的重要部分。


2、 总量占体重的8%

一次失血<10%总量

一次失血>20%总量

一次失血>30%总量

70~80ml/Kg

对身体影响不大

严重影响身体健康

危及生命


3、功能

  • 沟通内外环境及机体各部分

  • 维持机体内环境的恒定

  • 物质运输

  • 免疫

  • 凝血、抗凝血

  • 血液中某些代谢浓度的变化,反映体内代谢或功能状况


概论 血液的组成及其化学成分

一、血液的组成1.血液 血浆

红细胞、白细胞、血小板等

2.常用血液样品:

全血 血浆 血清

(blood)(plasma) (serum)


全血=血浆+有形成分(加抗凝剂)

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


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

维生素

脂类

无机离子

二、血液的化学成分


1 2 npn
三、血液非蛋白含氮化合物 1、概念 血液 除蛋白质以外的含氮物质,称血液非蛋白含氮化合物2、NPN的概念血液中的有机物的非蛋白类含氮化合物主要有尿素、肌酸、肌酸酐、尿酸、胆红素和氨等,它们中的氮总称为非蛋白氮。


3、 种类尿素(urea)、尿酸(uric acid)、 肌酸(creatine)、肌酐(creatinine)、氨基酸 、氨 、多肽、胆红素(bilirubin)

4、临床意义:

(1)蛋白质、核酸分解代谢的终产物,

经血液运输至肾脏尿排,反映肾功能。

(2)氮质血症


尿素

尿酸

肌酸*

肌酐*

反映肾功能

蛋白质体内代谢状况

嘌啉代谢终产物

痛风症

肝功能障碍

肌萎缩

肌酸代谢终产物

全部由肾脏排泄

反映肾功能


一节 血浆蛋白

一、含量与分类1. 含量: 60-80g/L (Total protein,TP) 2. 分类: (1) 按分离方法A. 盐析法

清蛋白(albumin) 球蛋白(globulin) 纤维蛋白原(fibrinogen)


B 1 2 35 55g l 20 30g l a g 1 5 2 5 1 2
B.电泳法清蛋白、α1、α2、β、γ球蛋白、纤维蛋白原正常人血浆中清蛋白的浓度:35-55g/L正常人血浆中球蛋白的浓度:20-30g/LA/G比 1.5-2.5/1(2)按不同来源

γ

α1

+

α2

β

Alb


A b c d e
血浆功能性蛋白质的共同特点:a. 合成器官: 主要是肝脏b. 合成部位: 粗面内质网结合的核糖体,有信号肽c. 几乎都是糖蛋白d. 有多态性e.抗体、补体、凝血酶原、转运蛋白


. 血浆蛋白质的主要功能

(一)维持血浆胶体渗透压和pH

1.维持血浆胶体渗透压 清蛋白

血浆胶体渗透压 清蛋白 水肿

2. pH:7.35—7.45 弱酸-弱酸盐(Na-Pr/HPr)

(pI:4—6)


清蛋白

1.清蛋白合成的器官—肝脏

2. 清蛋白含量下降大原因及其后果

来源减少

去路增加


来源减少

去路增加

合成原料不足

营养不良

合成能力降低

严重肝病

丢失过多

肾病、大面积烧伤

分解过多

甲亢、发热

低白蛋白血症的原因


(二)运输功能

血浆蛋白质是一亲水胶体,

可结合运输多种物质

1.运输难溶于血浆的化合物 脂溶性VitA

2.运输药物,具有对此解毒与促排泄作用(以清蛋白为主)

3.调节组织细胞摄取血中运输物质


4.运输至作用部位,防止丢失

(1) 血浆结合珠蛋白(haptoglobin,HP)

(2) 运铁蛋白: 运输Fe3+

(3)铜蓝蛋白的作用( 含铜)(亚铁氧化酶)Fe2+ Fe3+ + e,有利于铁的运输


(三)免疫功能 主要由免疫球蛋白承担免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig) 补体(complement)(四)凝血,抗凝血功能(五)营养作用(六) 催化血浆功能酶——蛋白水解酶 外分泌酶 细胞酶


第 三 节血 细 胞 代 谢

Metabolism of Blood Cells


一、红细胞的代谢特点

二、白细胞的代谢


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“-”


(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+


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

2,3-BPG 旁 路


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


⑵ 2, 3-BPG的功能

  • 2, 3-BPG是调节血红蛋白(Hb)运氧的重要因素


葡萄糖6-磷酸

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

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。


(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。


血红蛋白的组成

(三)血红蛋白的合成与调节

珠蛋白,血红素(heme)

血红蛋白的合成

* 血红素的合成

* 珠蛋白的合成

* 血红蛋白的合成


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+


HSCoA + CO2

ALA合酶

(磷酸吡哆醛)

(1)合成过程

① -氨基--酮戊酸(- aminolevulinic acid ,ALA)的生成:由ALA合酶(ALA synthase)催化,是血红素合成的关键酶

+

反应部位:线粒体


ALA脱水酶

2H2O

  • 胆色素原的生成

    • ALA生成后从线粒体进入胞液

反应部位:胞液


尿卟啉原

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


粪卟啉原

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

    • 胞液中的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体

原卟啉原Ⅸ

粪卟啉原Ⅲ

原卟啉Ⅸ

血红素

反应部位:线粒体


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。


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


  • 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的合成促使原始红细胞的繁殖和分化。


先天性卜啉症

后天性卜啉症

遗传缺陷

某血红素合成酶系缺陷

铅中毒/药物引起铁卜啉合成障碍

铅中毒的标志:血红素合成的抑制

卜啉症铁卜啉合成代谢异常而导致卜啉及其代谢物排出增多


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。


珠蛋白的合成

①  合成过程:同一般蛋白质合成相同。

② 调节:受血红素调控。高铁血红素促进珠蛋白及血红蛋白的合成。

血红蛋白:珠蛋白合成后,卷曲成球状立体结构,中间一空穴结构吞纳1分子血红素。



+

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)


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


三、铁的代谢(1) 生理功能:含铁蛋白质(Hb)的原料(2) 来源: 食物 衰老的红细胞


(3) 吸收: ①部位: 十二指肠,空肠上段 ② 有利于吸收的因素: *酸性条件/VC, *直接吸收 *胃酸缺乏:缺铁性贫血 ③ 不有利于吸收的因素:

*碱性环境

*植酸、磷酸、草酸、鞣酸


(4) 运输与储存

表18-3

3

2

1

铜兰蛋白 亚铁氧化酶


四节 血液凝固的化学

血液凝固(blood coagulation)

止血

纤维蛋白原 纤维蛋白

(溶胶) (凝胶)

血管内凝血

(+)

凝血因子(+)

抗凝血因素

纤溶系统(-)

(-)


一、凝血因子(一)特点:1. 14种2. 蛋白质Ⅳ----无机离子钙3. 肝中合成,存在于血浆中的糖蛋白Ⅲ----------存在于组织中的脂蛋白4. 以酶原形式存在Ⅰ----纤维蛋白原Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅷ、HMWK ----辅助因子


18-1


1 vitk 1 2 n glu carboxyglutamate gla
(二) 凝血因子分类:1. 依赖VitK的凝血因子(1)  种类: Ⅱ Ⅶ Ⅸ Ⅹ(2)  结构特点:N末端含有多个γ羧基Glu残基(γ-carboxyglutamate,Gla)


① Gla 的生成:

γ-Glu 酰羧化酶

辅酶---VitK(硫辛酸) 图18-2

图18-2


3 gla 2 ca 2 pt 4 vitk vitk
双香豆素、华法林钠----竞争性抑制剂抗凝作用(3)作用:Gla中2个羧基-- Ca2+ ---因子Ⅲ/PT磷脂表面 加速凝血反应(4)VitK缺乏导致出血VitK---凝血维生素


2 ser 1 pk 2 aa ser 3 arg
2.具Ser蛋白水解酶活性的凝血因子(1)种类:Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ、PK(2)结构特点活性中心:AA顺序与一些蛋白水解酶的相应区域相似,关键活性基团为Ser(3)作用水解Arg残基羧基端所形成的肽键


3.辅因子(1) 种类:Ⅲ、Ca++、Ⅴ、Ⅷ、HMWK(2) 特点:A. 因子Ⅲ( 组织因子, tissue factor,TF)(1)唯一由组织细胞合成(2)组织损伤,感染等TF释放, 作为Ⅶ的辅因子启动外源性凝血


B. 因子Ⅴ/Ⅷ(抗血友病因子)(1)因子Ⅴ/Ⅷ是Ⅹ/Ⅺ的辅因子

(2)因子Ⅷ与vWF因子(因子Ⅷ相

关抗原)形成复合物

(3)因子vWF的作用:

稳定因子Ⅷ

参与PT粘附、凝集功能


C hmwk 1 a pk 2 d ca ca
C. HMWK(1)Ⅻa和PK的辅因子(2)参与内源性凝血过程的启动D. Ca2+凝血因子--- Ca2+--- 磷脂表面 加速凝血因子激活


4.纤维蛋白原------ 凝血的中心蛋白纤维蛋白原 纤维蛋白多聚体

凝血


二、血液凝固过程内源性凝血途径 (intrinsic coagulation pathway)外源性凝血途径(extrinsic coagulation pathway)凝血的共同途径 ( common pathway)内外源性凝血途径既有各自特点又相互联系


磷 脂 表

图18-4


1 contact activation
(一)内源性凝血(1) 接触活化(contact activation)

正反馈

H


2 1 2 3 b
2)因子Ⅸ的激活* 特点:1. 反应主要在液相进行2.激活速度慢3.限速反应* 血浆凝血因子Ⅸ缺乏——血友病B


3)因子Ⅹ的活化 ①因子Ⅷ: 提高激活速度 缺乏------- 血友病A ②因子Ⅹ:体内激活 Ⅸa--Ca2+ --Ⅷ复合物 (内) Ⅲ-- Ca2+ --Ⅶa复合物(外)体外激活 蝰蛇毒液+ Ca2+ ③Ⅹa- Ca2+ -Ⅴ复合物------- 凝血酶原激活物激活因子Ⅱ(凝血系统激活过程中的关键酶)


(二)   外源性凝血途径(1)组织因子的释放TF--- 一种跨膜蛋白N端有Ⅶ受体-------与因子Ⅶ结合C端有磷脂结构----提供凝血的催化场所(2)Ⅲ-- Ca2+ --Ⅶa 复合物 激活因子Ⅹ Xa加速Ⅶ的活化


(三)凝血的共同途径--------Ⅹa生成后的凝血途径1、凝血酶的生成a. 凝血酶原复合物的形成 在PT磷脂表面 (血管内皮细胞、中性粒细胞,淋巴细胞也可提供磷脂表面)b. Ⅱa 的作用① 纤维蛋白原 纤维蛋白单体② 激活: 2个辅因子-------Ⅴ、Ⅷ因子Ⅸ、Ⅻ、ⅫI的活化


2 1 a b 2 2 3 i 4
2. 纤维蛋白的形成与交联(1)纤维蛋白原(Aα、 Bβ、γ)2(2)纤维蛋白单体(3)纤维蛋白多聚体(可溶) 因子ⅫI (4)纤维蛋白多聚体(不溶,稳定)

凝血酶

次级键


纤维蛋白原

纤维蛋白单体

图18-5


部分溶于水

溶解

松软,不稳定

氢键

血小板

ⅫIa/Ca++

纤维蛋白多聚体

(不溶,稳定)


因子ⅫI: 结构:二对不同的多肽链组成的四聚体 作用: 纤维蛋白单体间形成桥键

多聚体中一单体1

多聚体中一单体2

图18-6


三、磷脂在血凝过程中的作用提供磷脂的物质: 因子Ⅲ 血管内皮细胞PT 中性粒细胞 淋巴细胞 磷脂的作用: 带负电荷的磷脂- Ca2+ - 凝血因子 凝血因子局部浓度升高,凝血加速


磷 脂 表

图18-4


1 2 3 4 5
四、血中的抗凝物1. 凝血因子无活性2. 血管内膜光滑3. 血流迅速4. 肝脏清除5. 血中存在抗凝物


血中存在抗凝物⑴抗凝血酶Ⅲ(antithrombin Ⅲ,AT-Ⅲ) 合成:肝合成的α2球蛋白功能: 与Ⅱa、Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa 、PK 等 形成1:1的共价复合物,使之灭活机制:AT-Ⅲ中的Arg 残基与上述因子中的Ser残基结合后,封闭活性中心而失活 特点:活性最强的抗凝物


Heparin 18 7 at
肝素(heparin)与肝素辅因子Ⅱ合成:肥大细胞和嗜碱性细胞生成分泌,酸性糖蛋白(图18-7)功能:是AT-Ⅲ的变构激活剂特点:血中含量低, 抗凝作用小, 肝素辅因子Ⅱ可提高其的抗凝作用


肝素硫酸根带负电荷

+

AT-Ⅲ中Lys残基的正电荷

AT-Ⅲ构象改变,加强对凝血因子的抑制作用

抑制血小板的黏聚

影响血小板磷脂的释放

抗凝

机制:


(3) 蛋白C(PC)和蛋白S(PS)合成:肝合成的依赖VitK的含Gla的糖蛋白功能: PC灭活辅因子Ⅴ、Ⅷ, 抑制凝血酶原复合物的生成, 促进纤溶,PS为PC的加速剂特点:PC的活性受凝血酶的调节


4)组织因子途径抑制物(TFPI)合成:PT、血管内皮细胞、单核细胞、肝 细胞等功能:1、抑制 Ⅲ-- Ca2+ --Ⅶ a复合物活性 (使Ⅹ不能活化)2、直接抑制Ⅹa的活性 (使活化的Ⅹ活性下降)


临床常用抗凝剂

肝素------------------ AT-Ⅲ

柠檬酸盐

草酸盐 ---- Ca2+

EDTA Na2


  • .纤维蛋白溶解:

  • 纤维蛋白溶解系统-----纤溶系统

  • 具有重要的生理病理意义:

  • 维持人体生理功能必需的

  • 1.亢进时:容易出血

  • 2.下降时:血栓形成


18-8


纤维蛋白溶解的过程:1. 纤溶酶的生成:纤溶酶原:血浆中存在的形式,由肝脏合成。纤溶酶原的激活途径:(1)内激活: Pka催化  (2) 药物激活: 链激酶、尿激酶、重组t-PA (3) 外激活 : t-PA(组织型纤溶酶原激活剂)u-PA(尿激酶型纤溶酶原激活剂)


纤溶酶

特点:Ser蛋白水解酶

作用:1、纤维蛋白降解

2、水解Ⅱ、Ⅴ、Ⅷ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ

3、水解补体系统


2.纤维蛋白溶解

纤维蛋白降解产物

(fibrin degradation products,FDP)

(1) 概念:

(2) 作用: FDP-----抗凝作用

(片段X、Y阻止纤维蛋白聚合与交联

片段D、E是凝血酶的竞争性抑制剂)

图18-9


  • 纤溶抑制物

    1、 纤溶酶原激活物的抑制物(plasminogen activation inhibitor,PAI)与t-PA或u-PA结合,

  • 抑制其对纤溶酶原的激活

  • **临床所用止血药的作用机制

  • 2、 纤溶酶的抑制剂

  • α2 抗纤溶酶(α2-antiplasmin, α2-AP) *与纤溶酶形成复合物

  • *α2-AP 纤维蛋白

  • ⅫI



病因

1.肝功能受损、Vit k缺乏、编码凝血因子的基因缺陷

2.心血管内膜受损

3.子宫、肺、甲状腺等手术

4.DIC(弥漫性血管内凝血)

感染、产科意外、肿瘤、外科手术/创伤等

临床表现

凝血障碍

血管内血栓形成

出血多、渗血

(与纤溶亢进有关)

全身性出血的严重危及生命的综合症。

微循环

微血栓

凝血因子大量消耗

继发激活纤溶系统


写出甘油彻底氧化分解的反应步骤(不必写出结构式),并指出脱氢和耗能的步骤、关键酶的名称以及最后生成写出甘油彻底氧化分解的反应步骤(不必写出结构式),并指出脱氢和耗能的步骤、关键酶的名称以及最后生成ATP的数目。


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