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目目 录录 第第 十十 一一 章章血液生物化学血液生物化学Hemal Biochemistry目目 录录v血液血液(blood)的组成的组成 （流动、红色、不透明、黏性）（流动、红色、不透明、黏性）血浆血浆(plasma)血细胞血细胞:红细胞，白细胞，血小板红细胞，白细胞，血小板v血浆血浆:加了抗凝剂后离心得到的淡黄色上清夜加了抗凝剂后离心得到的淡黄色上清夜v血清血清(serum)-血液凝固后析出的淡黄色透明液体血液凝固后析出的淡黄色透明液体(不含纤维蛋不含纤维蛋白原）白原）v血液的固体成分血液的固体成分无机物：以电解质为主无机物：以电解质为主(以无机离子的形式存在）以无机离子的形式存在）有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖类和脂类等有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖类和脂类等 血血 液液 概概 况况目目 录录v血浆、组织间液和其他细胞外液构成机体的内环境，是血浆、组织间液和其他细胞外液构成机体的内环境，是体内细胞直接生活的环境。体内细胞直接生活的环境。组织间液组织间液:存在于各种组织细胞间隙的液体，可以与存在于各种组织细胞间隙的液体，可以与血浆交换物质，也可以与组织细胞交换物质。血浆交换物质，也可以与组织细胞交换物质。v血浆在沟通血浆在沟通内外环境内外环境、维持、维持内环境的相对稳定内环境的相对稳定（如（如pHpH、渗透压、各种化学成份的浓度等）、渗透压、各种化学成份的浓度等）、物质的运输物质的运输（营养（营养物、代谢调节物、代谢中间物、代谢末产物等）、物、代谢调节物、代谢中间物、代谢末产物等）、异物异物的防御的防御（免疫）以及（免疫）以及出血的防止出血的防止（血液凝固）等方面都（血液凝固）等方面都起着重要作用。起着重要作用。目目 录录正常人正常人v血液比重为1.0501.060，v血浆比重为1.0251.030，v血清比重为1.0241.029，v红细胞的比重约为1.090。v全血和血浆pH值为7.400.05（H+35.544.7nmol/L），v静脉血pH值比动脉血稍低；v血浆渗透压在37时相当于7.6个大气压，即7.7105Pa，或约300mOsm/L。目目 录录第第 一一 节节 血血 液液 的的 化化 学学 成成 分分目目 录录一、水和电解质目目 录录正常人正常人v血浆含水量约93%-95%；v红细胞含水量65%-68%；v全细胞含水量81%-86%。v血液含水量是维持体液平衡的重要因素v血液含水量在一定范围内的变动，反映了人体进水量与排水量之间的动态平衡关系。v水是血浆和血细胞内所含各种物质的溶剂，参与血液与其它体液间的物质交换。v水的比热大，可以吸热、散热，有助于调节体温。目目 录录血液中的电解质则大部分为以离子状态存在的无血液中的电解质则大部分为以离子状态存在的无机盐机盐v正离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+；v负离子有：Cl-、HCO-、HPO42-和SO42-；v血浆中Na+、Cl-的含量最多；细胞内则含K+、HPO42-最多。v体液的电中性是由于各种体液内的正、负离子荷电总量相等v在血浆中，Na+是维持血浆量和渗透压的主要离子；v在红细胞中，K+是维持细胞内液量和渗透压的主要离子。v血浆中Na+、K+、Ca2+保持适当比例，维持着神经肌肉的正常兴奋性。目目 录录目目 录录二、血二、血 浆浆 蛋蛋 白白等电聚焦电泳（等电聚焦电泳（IEF)SDS-PAGE电电泳泳目目 录录（一）、血浆蛋白的分类与性质（一）、血浆蛋白的分类与性质 血浆蛋白总含量：血浆蛋白总含量：6070g/Lv血血浆浆蛋蛋白白是是指指血血浆浆含含有有的的蛋蛋白白质质，是是血血浆浆中中的主要的固体成分。的主要的固体成分。v血血浆浆蛋蛋白白的的种种类类很很多多，含含量量也也极极不不相相同同，有有多多种种分分类类方方法法，现现介介绍绍几几种种最最常常用用的的分分类类方方法。法。目目 录录根据盐析法分为清蛋白（又称白蛋白）、球蛋白根据盐析法分为清蛋白（又称白蛋白）、球蛋白依据依据CAM电泳电泳(electrophoresis)结果分类结果分类血浆蛋白的分类血浆蛋白的分类清蛋白清蛋白 、1球蛋白、球蛋白、2球球 蛋蛋 白、白、球蛋白、球蛋白、球蛋白球蛋白目目 录录 A 清蛋白清蛋白 1 2 清蛋白清蛋白 1 2 B血血 清清 蛋蛋 白白 电电 泳泳 图图 谱谱目目 录录目目 录录3.依据生理功能分类依据生理功能分类 目目 录录 1.绝大多数血浆蛋白在绝大多数血浆蛋白在肝肝合成。合成。2.血浆蛋白的合成场所一般位于血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白膜结合的多核蛋白体体上。上。3.除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白糖蛋白。4.许多血浆蛋白呈现多态性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在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。衰期。6.在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某些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，它们被称为血浆蛋白的水平会增高，它们被称为急性时相蛋急性时相蛋白质白质(acute phase protein APP)。血浆蛋白的性质血浆蛋白的性质目目 录录v 维持血浆胶体渗透压维持血浆胶体渗透压v 维持血浆正常的维持血浆正常的pHv营养作用营养作用v 运输作用运输作用v 免疫作用免疫作用v 催化作用催化作用v凝血、抗凝血和纤溶作用凝血、抗凝血和纤溶作用（二）、血浆蛋白的功能（二）、血浆蛋白的功能目目 录录三、非三、非 蛋蛋 白白 含含 氮氮 化化 合合 物物v除蛋白质以外的含氮物质称为非蛋白含氮化合物v在血液中主要是尿素，还有尿酸、肌酸、肌酐、氨基酸、胆红素、氨等，临床上称非蛋白氮（non protein nitrogen，NPN）v正常人血中NPN含量为14.3 25.0mmol/L（2035mg/dl），v这些含氮化合物中绝大多数是蛋白质和核酸的分解代谢终产物，它们由血液运输到肾而排出体外，当肾功能严重损害时，因排出受阻而使血中NPN升高。v临床上常通过测定血中NPN含量以了解肾的排泄功能。目目 录录v尿素：3.27.1 mmol/L，占NPN的一半。v尿酸：男性0.150.38 mmol/L，女性0.100.30 mmol/Lv肌酸：228.8533.8mol/L v肌酐：88.4176.8mol/L v血氨：5.935.2mol/L（1060g/dl）肌酐全部由肾排出，因血中肌酐含量不受食物蛋白质多少的影响，故临床检测肌酐含量较NPN更能正确地了解到肾脏的排泄功能。目目 录录四、气体和其他有机化合物四、气体和其他有机化合物v主要为主要为O2和和CO2vO2 和和CO2通过血液运输，将细胞呼吸与肺呼通过血液运输，将细胞呼吸与肺呼吸联系起来。吸联系起来。目目 录录第第 二二 节节 红红 细细 胞胞 代代 谢谢Metabolism of Blood Cells目目 录录一、血红素的合成一、血红素的合成珠蛋白，血红素珠蛋白，血红素(heme)*血红素的合成血红素的合成*珠蛋白的合成珠蛋白的合成*血红蛋白的合成血红蛋白的合成血红蛋白的组成血红蛋白的组成血红蛋白的合成血红蛋白的合成目目 录录（一）血红素的化学血红素为含铁血红素为含铁卟啉卟啉 化合物，化合物，而而卟啉卟啉 可视为四吡咯化合物可视为四吡咯化合物-卟吩卟吩 的衍生物的衍生物目目 录录目目 录录目目 录录（二）（二）目目 录录 合成过程合成过程 -氨基氨基-酮戊酸酮戊酸(-aminolevulinic acid,ALA)的生成：由的生成：由ALA合酶合酶(ALA synthase)催化，是催化，是血红素合成的血红素合成的关键酶关键酶+HSCoA+CO2 ALA合酶合酶（磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛）反应部位：线粒体反应部位：线粒体目目 录录胆色素原的生成胆色素原的生成ALA生成后从线粒体进入胞液生成后从线粒体进入胞液ALA脱水酶脱水酶2H2O反应部位：胞液反应部位：胞液卟胆原卟胆原目目 录录 尿卟啉原与粪卟啉原的生成尿卟啉原与粪卟啉原的生成4x 胆色素原胆色素原线状四吡咯线状四吡咯尿卟啉原尿卟啉原粪卟啉原粪卟啉原尿卟啉原尿卟啉原同合酶同合酶尿卟啉原尿卟啉原同合酶同合酶尿卟啉原尿卟啉原脱羧酶脱羧酶反应部位：胞液反应部位：胞液目目 录录目目 录录 血红素的生成血红素的生成胞液中的粪卟啉原胞液中的粪卟啉原再进入再进入线粒体线粒体反应部位：线粒体反应部位：线粒体粪卟啉原粪卟啉原原卟啉原原卟啉原原卟啉原卟啉血红素血红素粪卟啉原粪卟啉原氧化脱羧酶氧化脱羧酶亚铁螯合酶亚铁螯合酶原卟啉原原卟啉原氧化酶氧化酶目目 录录目目 录录目目 录录 合成的主要部位是骨髓和肝脏，但合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细成熟红细胞胞不能合成；不能合成；合成的原料简单：琥珀酰合成的原料简单：琥珀酰CoA、甘氨酸甘氨酸Fe2+等小分子物质；等小分子物质；合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间过程在胞液。过程在胞液。关键酶：关键酶：ALAALA合酶，辅助因子：磷酸吡哆醛合酶，辅助因子：磷酸吡哆醛血红素合成的特点血红素合成的特点目目 录录血红素合成的调节目目 录录铁是人体铁是人体Hb的重要组成成份，也是肌红蛋白、的重要组成成份，也是肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶和过氧化氢酶等的组成成份。细胞色素、过氧化物酶和过氧化氢酶等的组成成份。正常成年男子体内含铁总量约正常成年男子体内含铁总量约34g，女子稍低。，女子稍低。其中其中Hb铁约占铁约占6070%，肌红蛋白铁约占，肌红蛋白铁约占4%人体内贮存铁主要以铁蛋白和含铁血黄素形式存在。人体内贮存铁主要以铁蛋白和含铁血黄素形式存在。（三）（三）.铁的来源铁的来源目目 录录表表11-1 人体内铁的分布及含量（以人体内铁的分布及含量（以70体重计算）体重计算）目目 录录1 1、铁的摄取与排泄铁的摄取与排泄食物中的铁 红细胞破坏释放出的Hb铁 目目 录录2.2.胃肠道内铁的吸收（十二指肠及空场上段）胃肠道内铁的吸收（十二指肠及空场上段）影响铁吸收的因素是影响铁吸收的因素是溶解度溶解度。增加溶解度的因素有：增加溶解度的因素有：1、酸性环境：有机酸、胃酸等、酸性环境：有机酸、胃酸等 2、Fe2+:还原性物质，如还原性物质，如VitC、GSH、Cys等等 3、铁可溶性螯合剂：柠檬酸、氨基酸、胆汁酸等。铁可溶性螯合剂：柠檬酸、氨基酸、胆汁酸等。降低溶解度的因素有：降低溶解度的因素有：1、碱性环境、碱性环境 2、Fe3+3、形成铁难溶性复合物：磷酸、植酸、草酸、鞣酸等、形成铁难溶性复合物：磷酸、植酸、草酸、鞣酸等 血红素可直接被粘膜细胞吸收血红素可直接被粘膜细胞吸收目目 录录3.3.铁的运输铁的运输 食物中摄取铁为食物中摄取铁为Fe2+要能够运输必须转变成要能够运输必须转变成Fe3+游离的铁有毒，必须以铁蛋白形式存在游离的铁有毒，必须以铁蛋白形式存在 运铁蛋白只有运铁蛋白只有1/3与与Fe3+结合结合 血液结合铁含量为血液结合铁含量为3mg/L目目 录录3.3.铁的储存铁的储存 储存形式为：铁蛋白（储存形式为：铁蛋白（90%90%）和铁血黄素）和铁血黄素 储存部位：肝（星形细胞）、脾、骨髓储存部位：肝（星形细胞）、脾、骨髓目目 录录血红素合成后与珠蛋白结合成血红素合成后与珠蛋白结合成 血红蛋白。血红蛋白。珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受血红素调控。血红素调控。（四）（四）.血红蛋白的合成血红蛋白的合成目目 录录二、成熟红细胞的代谢特点二、成熟红细胞的代谢特点v红红细细胞胞是是血血液液中中最最主主要要的的细细胞胞，它它是是在在骨骨髓髓中中由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。由造血干细胞定向分化而成的红系细胞。v在在成成熟熟过过程程中中，红红细细胞胞发发生生一一系系列列形形态态和和代代谢谢的改变。的改变。目目 录录红细胞成熟过程中的代谢变化红细胞成熟过程中的代谢变化 代谢能力代谢能力 有核有核红细胞红细胞 网织网织红细胞红细胞 成熟成熟红细胞红细胞分裂增殖能力分裂增殖能力DNA 合合 成成RNA 合合 成成RNA 存存 在在蛋白质合成蛋白质合成血红素合成血红素合成脂类合成脂类合成三羧缩酸循环三羧缩酸循环氧化磷酸化氧化磷酸化糖酵解糖酵解磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 *注：注：“+”，“-”分别表示该途分别表示该途径有或无径有或无*晚幼红细胞晚幼红细胞为为“-”目目 录录（一）糖代谢（一）糖代谢1.糖酵解和糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路旁路2.磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径,主要功能是产生主要功能是产生NADPH+H+目目 录录 葡萄糖葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2,3-BPG2,3-BPG 磷酸酶磷酸酶 二磷酸甘油酸变位酶二磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘磷酸甘 油酸激酶油酸激酶 乳酸乳酸 2,3-BPG 旁旁 路路该酶活性低，从而合成大该酶活性低，从而合成大于分解，致使红细胞内于分解，致使红细胞内2，3-BPG含量高，能增加含量高，能增加Hb与氧的亲和力与氧的亲和力目目 录录目目 录录3.红细胞内糖代谢的生理意义红细胞内糖代谢的生理意义 ATP的功能的功能v维维持持红红细细胞胞膜膜上上钠钠泵泵(Na+-K+-ATPase)的的正正常常运运转转v维持红细胞膜上钙泵维持红细胞膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运转的正常运转v维维持持红红细细胞胞膜膜上上脂脂质质与与血血浆浆脂脂蛋蛋白白中中的的脂脂质质进进行交换行交换v少量少量ATP用于谷胱甘肽、用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成的生物合成v ATP用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程目目 录录v2,3-BPG是是调节血红蛋白调节血红蛋白(Hb)运氧的重运氧的重要因素，可降低要因素，可降低Hb与氧的亲和力。与氧的亲和力。2,3-BPG的功能的功能目目 录录v 对抗氧化剂，保护细胞膜蛋白、血红蛋对抗氧化剂，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。持红细胞的正常功能。NADH和和NADPH的功能的功能葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸NADP+NADP+H+2GSHGSSGH2O22H2O6磷酸葡萄磷酸葡萄糖脱氢酶糖脱氢酶谷胱甘肽谷胱甘肽还原酶还原酶谷胱甘肽过谷胱甘肽过氧化物酶氧化物酶目目 录录v 成成熟熟红红细细胞胞不不能能从从头头合合成成脂脂肪肪酸酸，通通过过主主动动参参入入和和被被动动交交换换不不断断的的与与血血浆浆进进行行脂脂质质交交换换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。维持其正常的脂类组成、结构和功能。（二）脂（二）脂 代代 谢谢目目 录录v糖代谢：糖代谢：以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途径产生的以糖酵解为主，提供能量；磷酸戊糖途径产生的NADPH经氧化酶的电子体系使经氧化酶的电子体系使O2 还原产生超氧阴离子、还原产生超氧阴离子、H2O2、OH等自由基，起杀菌作用。等自由基，起杀菌作用。v脂代谢：脂代谢：不能从头合成脂肪酸；可将花生四烯酸转变成血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。栓素、前列腺素、白三烯等活性物。v氨基酸和蛋白质代谢：氨基酸和蛋白质代谢：组胺组胺 （三）（三）、白细胞代谢、白细胞代谢目目 录录第第 三三 节节 血红蛋白的结构和功能血红蛋白的结构和功能目目 录录血红蛋白结构目目 录录血红蛋白的亚基组成目目 录录珠蛋白的一级结构链：141个aa，、和等：146个aa、和链较为近似，和非链之间差异较大。目目 录录珠蛋白的空间结构75%为为-helix目目 录录珠蛋白与血红素的结合血红素口袋血红素口袋极性丙酸基侧链伸向表面，珠蛋白F8组氨酸在血红素平面的一侧与铁原子配价结合，称近心组氨酸，目目 录录血红蛋白的四级结构目目 录录血红蛋白的功能vHb的功能：运输O2 运输CO2 参与H+代谢的调节 Hb对O2的结合受到H+、CO2和2，3-BPG等的调节，这些调节物通过改变Hb分子的构象来调节Hb结合O2的能力，这就是Hb表现的别构效应。目目 录录（一）血红蛋白的运氧功能目目 录录Hb蛋白携氧功能具有协同效应，从而导致其蛋白携氧功能具有协同效应，从而导致其氧结合曲线为氧结合曲线为S形曲线。形曲线。目目 录录（二）波尔效应Hb结合O2、CO2和H+的相互影响 vH+和Hb的结合影响Hb的构象，使Hb对O2的亲和力降低，氧结合曲线向右下方移动（右移），故在同样的O2分压下，pH越低，Hb对氧的亲和力越小，O2 饱和度也越小。vCO2分压对Hb结合O2的影响基本上和H+浓度相似，能使Hb对O2的亲和力和O2饱和度下降，氧结合曲线右移。因CO2形成的H2CO3，解离后使H+浓度增高，故CO2对O2饱和度的影响在很大程度上是通过H+浓度的改变而实现的。CO2和Hb结合成氨基甲酸血红蛋白时，也能解离出H+以影响Hb对O2的亲和力。目目 录录波尔效应组组织织肺肺泡泡目目 录录v（三）Hb的运CO2功能 v（四）Hb对体液H+浓度的调节v（五）2，3-BPG对Hb功能的调节 目目 录录目目 录录 2，3-BPG对Hb功能的调节 目目 录录生理意义vHb对O2的亲和力能被2，3-BPG降低这一现象也有重要的生理意义.v血液通过肺部时，O2分压高，受2，3-BPG影响不大；v当血液通过组织时，红细胞中2，3-BPG的存在就能显著增加O2的释放以供组织的需要，人体可通过红细胞中2，3-BPG浓度的改变来调节组织的获O2量，这对人体在某些缺O2情况下的代偿有重要意义。