(血液的生物化學(xué))LQZ課件

1、血液的生物化學(xué)第十二章一、血液的化學(xué)成分 二、血漿蛋白質(zhì) 血漿蛋白質(zhì)的種類和含量纖維蛋白原清蛋白與球蛋白酶血漿蛋白質(zhì)代謝與疾病的關(guān)系 三、紅細(xì)胞及其代謝 紅細(xì)胞的化學(xué)組成紅細(xì)胞的代謝血紅蛋白的性質(zhì)與功能血紅蛋白的分解代謝血液包括多種血細(xì)胞（紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板）及血漿。全血平均含水8186%，其中血細(xì)胞含水較少，而血漿含水較多。一、 血液的化學(xué)成分血液的化學(xué)成分 紅細(xì)胞 血細(xì)胞 白細(xì)胞 血小板 血液 （體重的8） 不含氮 （血糖、酮體、乳酸等 ） 有機物 蛋白質(zhì)（血漿中最主要的固形物） 含氮有機物 血漿 非蛋白氮（氨基酸及多種代謝廢物） （血容積的5560%） 無機鹽 水（血漿中含水較多，達(dá)

2、9093%） 二、 血漿蛋白質(zhì)（一）血漿蛋白的種類及含量人血漿內(nèi)蛋白總濃度大約為70-75gL，它們是血漿主要的固體成分。血漿蛋白質(zhì)種類很多，目前已知血漿蛋白質(zhì)有200多種，其中既有單純蛋白質(zhì)又有結(jié)合蛋白，血漿中還有幾千種抗體。血漿蛋白質(zhì)一般分為清蛋白、球蛋白及纖維蛋白原三種。用醋酸纖維膜電泳法分離時，球蛋白部分可分離為清蛋白（白蛋白）、1球蛋白、2球蛋白、-球蛋白和-球蛋白5條區(qū)帶 ，如圖所示。血漿中的主要蛋白質(zhì)纖維蛋白原清蛋白（或稱白蛋白）球蛋白 （二）纖維蛋白原纖維蛋白原：纖維蛋白原為細(xì)長的纖維狀蛋白，分子量為340 000，由6條肽鏈組成，即A鏈、B鏈及鏈各兩條。肽鏈間以二硫鍵相連 。

3、血漿中的纖維蛋白原完全由肝臟合成。含量僅占血漿總蛋白的4-6%，但有很重要的生理功能。當(dāng)血管損傷流血時，纖維蛋白原可轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄缘睦w維蛋白，從而使血液凝固，起到止血的保護(hù)作用。纖維蛋白原經(jīng)凝血酶的作用后，水解而斷裂下A鏈中的A部分及B鏈中的B部分，生成纖維蛋白單體。許多纖維蛋白單體能自發(fā)地頭尾以直線狀相連接，聚合成為纖維蛋白多聚體，可溶于稀酸及尿素溶液中。它再進(jìn)一步經(jīng)纖維蛋白轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（即凝血因子X）的催化，互相交聯(lián)成為穩(wěn)定的不溶解的纖維蛋白，完成了凝血過程。 纖維蛋白原被凝血酶水解釋放出兩個A肽和兩個B肽，形成可溶性纖維蛋白單體。纖維蛋白單體聚集成纖維蛋白軟凝塊，再由XIIIa催化纖維蛋白

4、單體之間共價交聯(lián)，形成血凝塊。纖維蛋白原形成血凝塊 （三）清蛋白和球蛋白血漿蛋白質(zhì)中數(shù)量最多的就是清蛋白和球蛋白。清蛋白和球蛋白的主要生理功能如下：維持血漿正常膠體滲透壓。清蛋白和球蛋白能同一些物質(zhì)結(jié)合，起到一定的運輸作用。免疫作用：人及動物血液中的抗體大部分是-球蛋白 ，也有部分是-球蛋白。營養(yǎng)作用：血漿蛋白質(zhì)能參加組織蛋白質(zhì)的代謝，并在相當(dāng)程度上與組織蛋白保持平衡。緩沖作用：血漿蛋白質(zhì)與其鹽組成了緩沖對，具有維持血液 pH 恒定的作用。 （四）酶血漿中有多種酶，根據(jù)其來源可分為三類：功能性酶：此類酶在血漿中發(fā)揮重要的催化功能。例如凝血酶原等多種凝血因子，纖維酶原、銅藍(lán)蛋白、脂蛋白脂酶等。外

5、分泌酶：此類酶來自外分泌腺，只有極少數(shù)逸入血液。這些外分泌腺酶在血液中很少發(fā)揮催化作用。細(xì)胞酶：此類酶本來在各種組織細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)細(xì)胞破壞或在一定條件時，可有少量進(jìn)入血液。（五）血漿蛋白質(zhì)代謝與疾病的關(guān)系 1. 血漿蛋白的更新血漿的蛋白質(zhì)是在不斷更新之中，血漿蛋白質(zhì)的來源主要是由肝及網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的漿細(xì)胞不斷地合成。血漿蛋白質(zhì)中以纖維蛋白原的再生速度最快，球蛋白較慢。血漿蛋白的去路已知有下列幾條：（1）進(jìn)入消化道：各種消化液中都含有或多或少的血漿蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在消化道中可消化成氨基酸而被吸收。據(jù)試驗，清蛋白約有70%是進(jìn)入消化道分解的。（2）在腎中分解及排出：正常情況下，分子量大于90 000的

6、血漿蛋白較難通過腎小球，某些能通過腎小球的蛋白約有95%左右可被近曲小管吸收，而后在小管細(xì)胞中分解成氨基酸而進(jìn)入血液。（3）在肝和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中分解：體內(nèi)很多組織都可以通過吞噬或胞飲作用攝取血漿蛋白質(zhì)，并由溶酶體將其分解。其中以肝和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)較為重要。（4）隨排泄性分泌液排出：很少的一部分血漿蛋白質(zhì)可隨排泄性分泌液排出，如支氣管和鼻粘膜分泌液、淚、汗等。 2. 疾病對血漿蛋白的影響正常動物血漿中清蛋白、球蛋白的含量及比例都有一定范圍，這個比例稱為血漿的蛋白質(zhì)系數(shù)（A/G）。有些疾病能使血漿蛋白含量及清/球比值發(fā)生變化，在臨床上可作為診斷的參考。除了脫水引起血漿濃縮外，血漿清蛋白的濃度是不會增

7、加的。在一般疾病中清蛋白的濃度是不變或降低，往往同時也伴隨著球蛋白濃度的上升。血漿清蛋白的降低可預(yù)見于以下幾種情況：（1）合成清蛋白的能力有所降低：肝是合成清蛋白的主要器官，肝的某些疾病或者磷、氯仿等中毒都可使肝合成清蛋白的能力下降，造成清蛋白降低。（2）長期損失蛋白質(zhì)：某些腎的疾病能使腎小球通透性增加，使蛋白質(zhì)分子可以通過而從尿中排出。（3）患感染性疾?。夯几腥拘约膊r，往往清蛋白下降，這可能是由于球蛋白的增加引起的，是機體調(diào)節(jié)的結(jié)果。（4）長期營養(yǎng)不足：在球蛋白中，-球蛋白在一般疾病中不降低，在發(fā)燒、感染、創(chuàng)傷等情況下會升高。-球蛋白的改變往往與脂蛋白代謝不正常有關(guān)。 -球蛋白在感染時會升

8、高，特別是細(xì)菌、原蟲、腸道寄生蟲感染時會升高，這是由于體內(nèi)合成抗體增多的結(jié)果。上述一些疾病情況，往往在清蛋白下降的同時，球蛋白上升。所以蛋白質(zhì)系數(shù)（A/G）明顯下降。急性期蛋白（acrte phase protein, AP蛋白）在感染、炎癥、組織損傷等應(yīng)激原作用于機體后的短時間（數(shù)小時至數(shù)日）內(nèi)，即可出現(xiàn)血清成分的某些變化，稱為急性期反應(yīng)（acute phase reaction）。參與急性期反應(yīng)的物質(zhì)稱為急性期反應(yīng)物（acute phase reactant）。急性期反應(yīng)物大多數(shù)是蛋白質(zhì)，稱為急性期蛋白。肝是 AP 蛋白的主要來源，少數(shù) AP 蛋白來源于巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、多形

9、核白細(xì)胞等。 急性期反應(yīng)時血漿中濃度增加的 AP 蛋白種類繁多，可分為五類：參與抑制蛋白酶作用的 AP 蛋白；參與血凝和纖溶的 AP 蛋白（如凝血因子，纖維蛋白原、纖溶酶原等）；屬于補體成分的 AP 蛋白；參與轉(zhuǎn)運的 AP 蛋白（如血漿銅藍(lán)蛋白等）；其他多種 AP 蛋白（如C-反應(yīng)蛋白、纖維連接蛋白、血清淀粉樣物質(zhì) A 等）。急性期反應(yīng)時血漿蛋白濃度也有減少的，稱為負(fù)性 AP 蛋白（如白蛋白、運鐵蛋白等）。 急性期蛋白的生物學(xué)功能（1）抑制蛋白酶的作用：創(chuàng)傷、感染等引起的應(yīng)激時，體內(nèi)蛋白水解酶增多，過多的蛋白水解酶可引起組織的損害。AP 蛋白中有蛋白酶抑制物，應(yīng)激時這些酶的抑制物消耗增加，同時

10、合成也增加，以保證蛋白酶抑制物能得到必要的補充。（2）凝血和纖溶纖維蛋白原在凝血酶作用下形成的纖維蛋白在炎癥區(qū)組織間隙構(gòu)成網(wǎng)狀物或凝塊，有利于阻止病原體及其毒性產(chǎn)物的擴散；繼而纖溶系統(tǒng)的激活又可在晚些時候溶解這些凝塊而使組織間隙恢復(fù)原狀。然而，凝血和纖溶系統(tǒng)的過度激活卻有可能導(dǎo)致彌散性血管內(nèi)凝血（DIC）而給機體造成嚴(yán)重的后果。（3）清除異物和壞死組織：某些 AP 蛋白具有迅速的非特異性的清除異物和壞死組織的作用。例如C-反應(yīng)蛋白容易與細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)合，又可激活補體,通過經(jīng)典途經(jīng)促進(jìn)大、小吞噬細(xì)胞的功能。這就使得與C-反應(yīng)蛋白結(jié)合的細(xì)菌迅速地被清除。（4）清除自由基：如銅藍(lán)蛋白能活化超氧化物岐化

11、酶，故有清除氧自由基的作用。（5）其他：如血清淀粉樣物質(zhì) A 可能有促進(jìn)損傷細(xì)胞修復(fù)的作用。 三、紅細(xì)胞及其代謝紅細(xì)胞直徑78.5m，呈雙凹圓盤狀，中央較薄（1.0m），周緣較厚（2.0m）。在掃描電鏡下，可清楚地顯示紅細(xì)胞這種形態(tài)特點。紅細(xì)胞的這種形態(tài)使它具有較大的表面積（約140m2），從而能最大限度地適應(yīng)其功能攜O2和CO2。它具有彈性和可塑性，在通過直徑比它還小的毛細(xì)血管時，可以改變形狀，通過后仍恢復(fù)原形。 紅細(xì)胞含水較其他細(xì)胞少，約60%70%。固形物血紅蛋白-約占32%其他蛋白質(zhì)-糖蛋白、脂蛋白、血銅蛋白脂類-膽固醇、卵磷脂和腦磷脂酶-碳酸酐酶、過氧化氫酶、肽酶、膽堿乙?；?、膽堿

12、酯酶、糖酵解酶系以及有關(guān)谷胱甘肽合成的酶系葡萄糖代謝中間產(chǎn)物無機鹽（一）紅細(xì)胞的化學(xué)組成紅細(xì)胞的生理功能 紅細(xì)胞的主要功能是運輸 O2 和 CO2，此外還在酸堿平衡中起一定的緩沖作用。這兩項功能都是通過紅細(xì)胞中的血紅蛋白來實現(xiàn)的。 血紅蛋白（Hb）由珠蛋白和亞鐵血紅素結(jié)合而成。血液呈現(xiàn)紅色就是因為其中含有亞鐵血紅素的緣故。該分子中的 Fe2+ 在氧分壓高時，與氧結(jié)合形成氧合血紅蛋白（HbO2）；在氧分壓低時，又與氧解離，釋放出 O2 ，成為還原血紅蛋白，由此實現(xiàn)運輸氧的功能。 （二）紅細(xì)胞的生理功能紅細(xì)胞的生理特性 1. 滲透脆性正常狀態(tài)下紅細(xì)胞內(nèi)的滲透壓與血漿滲透壓大致相等，這對保持紅細(xì)胞的

13、形態(tài)甚為重要。將機體紅細(xì)胞置于等滲溶液（ 0.9 NaCl）中，它能保持正常的大小和形態(tài)。若將紅細(xì)胞置于低滲NaCl溶液中，水分進(jìn)入細(xì)胞，紅細(xì)胞膨脹變成球形，可至膨脹而破裂，血紅蛋白釋放入溶液中，稱為溶血。如把紅細(xì)胞置于高滲NaCl溶液中，水分將逸出胞外，紅細(xì)胞將因失水而皺縮。A：Human Red blood cells in isotonic solution（0.9% NaCl）B：Human Red blood cells in hypotonic solution（0.65% NaCl）C：Human Red blood cells in hyperosmotic solution（

14、1.01% NaCl） A B C 2懸浮穩(wěn)定性 懸浮穩(wěn)定性是指紅細(xì)胞在血漿中保持懸浮狀態(tài)而不易下沉的特性。將與抗凝劑混勻的血液置于血沉管中，垂直靜置，經(jīng)一定時間后，紅細(xì)胞由于比重大，將逐漸下沉，在單位時間內(nèi)紅細(xì)胞沉降的距離，稱為紅細(xì)胞沉降率（簡稱血沉）。以血沉的快慢作為紅細(xì)胞懸浮穩(wěn)定性的大小。正常男子第1小時末，血沉不超過3mm，女子不超過10mm。在妊娠期、活動性結(jié)核病、風(fēng)濕熱以及患惡性腫瘤時，血沉加快。臨床上檢查血沉，對疾病的診斷及預(yù)后有一定的幫助。紅細(xì)胞的平均壽命約120天。衰老的紅細(xì)胞雖無形態(tài)上的特殊性，但其機能活動和理化性質(zhì)都有變化，如酶活性降低、血紅蛋白變性、細(xì)胞膜脆性增大，以及

15、表面電荷改變等，因而細(xì)胞與氧結(jié)合的能力降低且容易破碎。衰老的紅細(xì)胞多在脾、骨髓、肝等處被巨噬細(xì)胞吞噬，同時由紅骨髓生成和釋放同等數(shù)量紅細(xì)胞進(jìn)入外周血液，維持紅細(xì)胞數(shù)的相對恒定。正常成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核，也沒有高爾基復(fù)合體、線粒體等細(xì)胞器，不能進(jìn)行核酸、蛋白質(zhì)及脂類的合成。它缺乏完整的三羧酸循環(huán)酶系，也沒有細(xì)胞色素的電子傳遞系統(tǒng)，它所需的能量幾乎完全依靠葡萄糖酵解而取得。 鳥類的紅細(xì)胞有核等結(jié)構(gòu)，它與一般細(xì)胞相似，主要通過糖的有氧分解取得能量。 （三）紅細(xì)胞的代謝1. 糖代謝 糖酵解 ：90 95 2，3-DPG途徑（特有） 磷酸戊糖途徑 3 11 糖醛酸循環(huán)糖代謝特點：糖酵解為主，磷酸戊糖途

16、徑為輔。 途徑 紅細(xì)胞內(nèi)利用葡萄糖的311%通過磷酸戊糖通路代謝，為紅細(xì)胞提供另一種還原力（NADPH），NADPH在紅細(xì)胞氧化還原系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，具有保護(hù)膜蛋白、血紅蛋白及酶蛋白的巰基不被氧化，還原高鐵血紅蛋白等多種功能。 （1）磷酸戊糖途徑紅細(xì)胞內(nèi)磷酸戊糖途徑的主要生理意義NADP+NADPH磷酸戊糖途徑GSSGGSSG-R2GSH有害的氧化物無害的物質(zhì)H2O2GSH-P2H2OMHb（Fe3+）MHb（Fe2+） 谷胱甘肽代謝紅細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽含量很高（210 -3mol/L），而且?guī)缀跞沁€原型谷胱甘肽（GSH）。GSH的主要生理功能是對抗氧化劑對巰基的氧化。細(xì)胞內(nèi)可自發(fā)生成少量超氧

17、陰離子（O 2-），同時感染時的白細(xì)胞吞噬作用亦可產(chǎn)生O 2- ，可被超氧化物歧化酶（superoxide dismufase SOD），催化生成過氧化氫（H2O2）。在谷胱甘肽過氧化酶作用下將 H2O2 還原為 H2O，而 GSH 自身被氧化為氧化型谷胱甘肽（GSSG）。后者在谷胱甘肽還原酶催化下，由 NADPH+H+ 供氫重新還原為 GSH。催化 NADPH 生成的關(guān)鍵酶為葡萄糖-6-磷酸脫氫酶。此酶缺陷的病人一般情況下無癥狀，但有外界因素（如進(jìn)食某種蠶豆）影響，即引起溶血。因吃蠶豆可誘導(dǎo)發(fā)病，故這種病又稱蠶豆病。 高鐵血紅蛋白的還原由于各種氧化作用，紅細(xì)胞內(nèi)經(jīng)常有少量高鐵血紅蛋白（MHb

18、）產(chǎn)生，但紅細(xì)胞內(nèi)有一系列酶促及非酶促的 MHb 還原系統(tǒng)，故正常紅細(xì)胞中 MHb 只占12%。催化 MHb 還原的主要是NADH脫氫酶，輔酶為NADH+H+。NADPH脫氫酶（以NADPH+H+為輔酶）也參與MHb還作，但作用較小。除此之外，抗壞血酸和 GSH 可直接還原 MHb，而氧化型抗壞血酸和 GSSG 的還原作用最終需 NADPH+H+ 供氫。 此通路被重視的理由是與NAD+及NADP+有關(guān)的反應(yīng)非常多。1分子葡萄糖變?yōu)?分子5-磷酸-D-木酮糖能有4分子NAD+變?yōu)镹ADH，同時又有2分子NADPH變?yōu)镹ADP+，即通過此途徑可間接使NADPH的氫轉(zhuǎn)給NAD+生成NADH， 它對維

19、持紅細(xì)胞中血紅蛋白的還原狀態(tài)有重要意義。（2）醛糖酸循環(huán)成熟紅細(xì)胞的脂類幾乎都存在于細(xì)胞膜。成熟紅細(xì)胞已不能從頭合成脂肪酸，但膜脂的不斷更新卻是紅細(xì)胞生存的必要條件。紅細(xì)胞通過主動參入和被動交換不斷地與血漿進(jìn)行脂質(zhì)交換，維持其正常的脂類組成、結(jié)構(gòu)和功能。2. 脂代謝（四）血紅蛋白的性質(zhì)與功能一、血紅蛋白的性質(zhì)血紅蛋白的氧飽和曲線1. 與氧結(jié)合 血紅蛋白可被鐵氰化鉀、亞硝酸鹽、鹽酸鹽、大劑量的甲稀藍(lán)、過氧化氫等氧化劑氧化為高鐵血紅蛋白（MHb）。 紅細(xì)胞有使高鐵血紅蛋白緩慢還原為血紅蛋白的能力，所以正常血中只有少量高鐵血紅蛋白。若誤食較多的上述氧化劑，使產(chǎn)生高鐵血紅蛋白的速度超過紅細(xì)胞本身還原它

20、的速度，則可出現(xiàn)高鐵血紅蛋白血癥。Fe3+NN珠蛋白OHNN2. 血紅蛋白的氧化及其恢復(fù)正常紅細(xì)胞把高鐵血紅蛋白還原為血紅蛋白的方式有兩種：酶促反應(yīng) 非酶促反應(yīng) 維生素 C 及還原型谷胱甘肽還原高鐵血紅蛋白是非酶促反應(yīng)抗壞血酸脫氫抗壞血酸MHb（Fe3+）Hb（Fe2+） GSH GSSGMHb（Fe3+）Hb（Fe2+）在酶促反應(yīng)中有兩類高鐵血紅蛋白還原酶一類需 NADH， 稱為NADH-MHb還原酶一類需 NADPH，稱為NADPH-MHb還原酶MHb（Fe3+）NADHNAD+酵解及Touster途徑Hb（Fe2+）NADH-MHb還原酶NADPHNADP+磷酸戊糖途徑Hb（Fe2+）N

21、ADPH-MHb還原酶MHb（Fe3+）血紅蛋白與CO作用能生成碳氧血紅蛋白。Fe2+NN珠蛋白CONN 同一鐵卟啉分子上不能同時結(jié)合 O2 和 CO2。血紅蛋白與 CO 結(jié)合的能力較與 O2 結(jié)合能力強200300倍，若血液中的氧合血紅蛋白與碳氧血紅蛋白數(shù)量大致相等，則血紅蛋白運氧的能力即降低50%，因此氧的運輸受到障礙，這就是 CO 中毒的實質(zhì)。3. 血紅蛋白與一氧化碳結(jié)合 血紅蛋白與二氧化碳作用時，其蛋白質(zhì)部分的游離氨基與二氧化碳結(jié)合成為碳酸血紅蛋白。如以-NH2標(biāo)出血紅蛋白的游離氨基，則反應(yīng)如下：Hb-NH2+CO2 Hb-NH-COOH體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)生的CO2，約18%是通過碳酸血紅蛋白的形式運至肺部排出體外。4. 血紅蛋白與二氧化碳的作用二、血紅蛋白的代謝 血紅蛋白是紅細(xì)胞中最主要的成分，由珠蛋白和血紅素組成。血紅素不但是血紅蛋白的輔基，也是肌紅蛋白、細(xì)胞色素、過氧化物酶等的輔基。血紅素主要在骨髓的紅細(xì)胞和網(wǎng)織紅細(xì)胞中合成。1. 血紅蛋白的合成與調(diào)節(jié) （1）血紅蛋白的分解與膽紅素的生成