生物化学与分子生物学课件：血液生化（王涵多）(4学时）.ppt

1、1 2【掌握掌握】1 1血液的化学成分；血液的化学成分；2 2血浆蛋白的分类、来源和功能；血浆蛋白的分类、来源和功能；3 3成熟红细胞的代谢特点；成熟红细胞的代谢特点；4 4血红素的合成。血红素的合成。 具有黏滞性，循环于心血管系统中的具有黏滞性，循环于心血管系统中的流动组织流动组织。与淋巴液、组织间液一起组成。与淋巴液、组织间液一起组成细胞外液，是体液的重要部分。细胞外液，是体液的重要部分。4 568l血清缺乏纤维蛋白原和少量参与凝血的凝血因血清缺乏纤维蛋白原和少量参与凝血的凝血因子，增添了少量血凝时由内皮细胞和血小板释子，增添了少量血凝时由内皮细胞和血小板释放的化学物质。放的化学物质。l血

2、清（血清（serum）是血液凝固后析出的淡黄色透是血液凝固后析出的淡黄色透明液体。明液体。9 非蛋白氮非蛋白氮(non-protein nitrogen, NPN): 尿素、肌酸、肌酐、尿酸、胆红素和氨中尿素、肌酸、肌酐、尿酸、胆红素和氨中的氮的总称。正常人血中的氮的总称。正常人血中NPN为为14.28 24.99 mmol/L ，其中血尿素氮，其中血尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)约占约占50%11 1213分离方法分离方法 1. 电泳电泳(electrophoresis)l 2球蛋白球蛋白l 清蛋白清蛋白 (albumin)l 1球蛋白球蛋白(globulin)l

3、 球蛋白球蛋白l 球蛋白球蛋白定义定义：带电粒子在电场中移动的现象称：带电粒子在电场中移动的现象称 为为电泳电泳。 PrPr分子在溶液中可带净的负电荷或分子在溶液中可带净的负电荷或带净的正电荷，故可在电场中发生移动。带净的正电荷，故可在电场中发生移动。不同的不同的PrPr分子所带分子所带电荷量电荷量不同，且不同，且分子分子大小大小也不同，故在电场中的泳动速度也也不同，故在电场中的泳动速度也不同，由此可彼此分离。不同，由此可彼此分离。15 A 清蛋白清蛋白 1 2 清蛋白清蛋白 1 2 B16l清蛋白是血浆中最主要的蛋白质，占清蛋白是血浆中最主要的蛋白质，占50。l正常清蛋白与球蛋白的比例正常清

4、蛋白与球蛋白的比例（A/G）为）为1.5 2.5。2. 超速离心超速离心（ultra-centrifuge) 根据蛋白质密度分离。根据蛋白质密度分离。 如：血浆脂蛋白的分离如：血浆脂蛋白的分离乳糜微粒（乳糜微粒（chylomicrons）、极低密度脂蛋白（）、极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）、）、低密度脂蛋白（低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）和高密度脂蛋白（）和高密度脂蛋白（highdensity lipoprotein，HDL）定义定义：加入大量中性盐以破坏加入大量中性盐以破坏PrPr的稳定因的稳定因素

5、并使从溶液中沉淀析出的现象。素并使从溶液中沉淀析出的现象。 原理原理: :破坏破坏PrPr两个稳定因素：水化膜和电两个稳定因素：水化膜和电 荷层。荷层。中性盐中性盐：(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4;Na;Na2 2SOSO4;4;NaClNaCl等。等。半饱和硫酸铵沉淀球半饱和硫酸铵沉淀球PrPr 饱和硫酸铵沉淀清饱和硫酸铵沉淀清PrPr优点：优点：PrPr不变性，常用不变性，常用18 种种 类类 血血 浆浆 蛋蛋 白白1.载体蛋白载体蛋白2.免疫防御系统蛋白免疫防御系统蛋白3.凝血和纤溶蛋白凝血和纤溶蛋白4.酶酶5.蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂6.激素激素7.参与炎症应答的蛋白参与

6、炎症应答的蛋白清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等IgG, IgM, IgA, IgD, IgE 和补体和补体C1-9 等等凝血因子凝血因子、凝血酶原、纤溶酶原等、凝血酶原、纤溶酶原等卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等 1抗胰蛋白酶、抗胰蛋白酶、 2巨球蛋白等巨球蛋白等促红细胞生成素、胰岛素等促红细胞生成素、胰岛素等C-反应蛋白、反应蛋白、 2酸性糖蛋白等酸性糖蛋白等 1920l血型物质的化学本质是指构成血血型物质的化学本质是指构成血型抗原的糖蛋白或糖脂，而血型型抗原的糖蛋白或糖脂，而血型的特异性主要取决于血型抗原糖的特异性主要取决于血型抗

7、原糖链的组成。链的组成。lA、B、H 3种血型抗原化学结构种血型抗原化学结构的差异，仅在于糖链末端的的差异，仅在于糖链末端的1个单个单糖。糖。A抗原糖链末端为抗原糖链末端为N-乙酰半乳乙酰半乳糖，而糖，而B抗原糖链末端为半乳糖，抗原糖链末端为半乳糖，H抗原和抗原和A、B抗原相比则糖链末抗原相比则糖链末端少端少1个半乳糖或个半乳糖或N-乙酰半乳糖。乙酰半乳糖。l1981年已有人用绿咖啡豆酶（半乳糖苷酶）作用于年已有人用绿咖啡豆酶（半乳糖苷酶）作用于B型红细胞，切去型红细胞，切去B抗原上的半乳糖，从而使抗原上的半乳糖，从而使B型转变成型转变成O型获得成功。型获得成功。212. 维持血浆正常的维持血

8、浆正常的pH22 l是人血浆含量最多的是人血浆含量最多的Pr，约，约45g/L，占血浆总蛋白的，占血浆总蛋白的60%。l肝实质细胞合成，肝实质细胞合成，占肝脏分泌蛋白的占肝脏分泌蛋白的50%，半寿期半寿期15-1915-19天。天。l成熟的白蛋白由成熟的白蛋白由585个个AA组成的一条多肽链，含组成的一条多肽链，含17个二硫键，个二硫键，Mw约为约为6.9万。万。l等电点为等电点为pH4.7，比血浆蛋白其他组分的，比血浆蛋白其他组分的pI低，在弱碱性电泳低，在弱碱性电泳缓冲液中带负电荷多，又由于分子量小，故电泳迁移速度快。缓冲液中带负电荷多，又由于分子量小，故电泳迁移速度快。 24252627

9、血浆酶血浆酶血浆功能酶：如凝血酶类血浆功能酶：如凝血酶类血浆非功能酶血浆非功能酶细胞酶：如转氨酶类细胞酶：如转氨酶类外分泌酶：如胰淀粉酶外分泌酶：如胰淀粉酶肝脏病变可引起血清中转氨酶活性升高肝脏病变可引起血清中转氨酶活性升高急性胰腺炎时胰淀粉酶升高急性胰腺炎时胰淀粉酶升高2829肝功能障碍肝功能障碍血浆清蛋白合成减少血浆清蛋白合成减少营养不良营养不良 血浆蛋白减少血浆蛋白减少肾功能障碍肾功能障碍血浆清蛋白丢失增多血浆清蛋白丢失增多水肿水肿l急性炎症或某些组织损伤时急性时相蛋白（急性炎症或某些组织损伤时急性时相蛋白（acute phase protein，APP）会增加。）会增加。 l高脂蛋白血

10、症时，血浆脂蛋白升高。高脂蛋白血症时，血浆脂蛋白升高。 30风湿病风湿病肝疾病肝疾病多发性骨髓瘤多发性骨髓瘤多发性骨髓瘤血浆蛋白电泳图谱多发性骨髓瘤血浆蛋白电泳图谱31 32骨髓骨髓网织红网织红 成熟红细胞成熟红细胞血红蛋白血红蛋白 铁代谢池铁代谢池 铁铁 氨基酸代谢池氨基酸代谢池 珠蛋白肽链珠蛋白肽链 粪、尿排出体外粪、尿排出体外 胆色素胆色素 363738( Glycolysis )4041 葡萄糖葡萄糖1, 3-BPG3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2, 3-BPG 乳酸乳酸 424344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+NADPH+H+2GSHGSSGH2O22H2

11、O6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽还原酶谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶 45l谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键缩合谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键缩合而成的三肽化合物而成的三肽化合物;l谷胱甘肽有谷胱甘肽有还原型（还原型（G-SH）和和氧化型（氧化型（G-S-S-G）两种两种形式，在生理条件下以还原型谷胱甘肽占绝大多数。谷形式，在生理条件下以还原型谷胱甘肽占绝大多数。谷胱甘肽还原酶催化两型间的互变。胱甘肽还原酶催化两型间的互变。该酶的辅酶为磷酸糖该酶的辅酶为磷酸糖旁路代谢提供的旁路代谢提供的NADPH。 46l人体红细胞中谷胱甘肽的含量很

12、多，这对人体红细胞中谷胱甘肽的含量很多，这对保护红细胞膜保护红细胞膜上蛋白质的巯基处于还原状态上蛋白质的巯基处于还原状态，防止溶血具有重要意义，防止溶血具有重要意义，而且还可以而且还可以保护血红蛋白不受过氧化氢氧化、自由基等保护血红蛋白不受过氧化氢氧化、自由基等氧化从而使它持续正常在发挥运输氧的能力氧化从而使它持续正常在发挥运输氧的能力。l红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作用下，红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作用下，其中二价铁氧化为三价铁，使血红蛋白转变为高铁血红其中二价铁氧化为三价铁，使血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而失去了带氧能力。还原型谷胱甘肽既能直接蛋白，从而失去了带

13、氧能力。还原型谷胱甘肽既能直接与过氧化氢等氧化剂结合，生成水和氧化型谷胱甘肽，与过氧化氢等氧化剂结合，生成水和氧化型谷胱甘肽，也能够将也能够将高铁血红蛋白还原为血红蛋白高铁血红蛋白还原为血红蛋白。 47高铁血红蛋白（高铁血红蛋白（MHb) 还原系统：还原系统：lNADH-高铁血红蛋白还原酶高铁血红蛋白还原酶lNADPH-高铁血红蛋白还原酶高铁血红蛋白还原酶484950甘氨酸、琥珀酰甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+52+HSCoA + CO2 ALA合酶合酶（磷酸吡哆醛）（磷酸吡哆醛）COOHH2CCH2CSCoAOCH2NH2COOHCOOHH2CCH2CCH2NH2O -氨基氨基- -酮戊酸酮

14、戊酸(ALA)的生成：由的生成：由ALA合酶合酶 (ALA synthase)催化，是血红素合成的关键酶。催化，是血红素合成的关键酶。反应部位：线粒体反应部位：线粒体53ALA脱水酶脱水酶2H2ONHOHOOHONH2COOHCH2CH2CCNOHHHH544 x 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反应部位：胞液反应部位：胞液55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5657 合成的主要部位是骨髓和肝

15、脏，但成熟红合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细胞不能合成；细胞不能合成； 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，中合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间过程在胞液。间过程在胞液。58 59与膜受体结合，促使原始红细胞的繁殖和与膜受体结合，促使原始红细胞的繁殖和分化，加速有核红细胞的成熟以及血红素和分化，加速有核红细胞的成熟以及血红素和Hb（hemoglobin）的合成。的合成。对重金属的抑制非常敏感（对重金属的抑制非常敏感（铅中毒铅中毒），亚），亚铁螯合酶还需要还原剂铁螯合酶还需要还原剂(

16、如谷胱甘肽如谷胱甘肽)。 6061类型类型 遗传方式遗传方式酶缺陷酶缺陷光敏性光敏性皮炎皮炎排泄途径排泄途径代谢异常代谢异常部位部位迟发性皮肤迟发性皮肤型卟啉病型卟啉病常显常显UPG-DUPG-D尿尿肝细胞肝细胞肝性红细胞生肝性红细胞生成型卟啉病成型卟啉病常隐常隐UPG-DUPG-D尿尿红细胞及红细胞及肝细胞肝细胞先天性红细胞先天性红细胞生成型卟啉病生成型卟啉病常隐常隐UPG-SUPG-S+ +尿尿红细胞红细胞红细胞生成型红细胞生成型原卟啉病原卟啉病常显常显亚铁螯合酶亚铁螯合酶+ +粪粪红细胞及红细胞及肝细胞肝细胞6265l迟发性皮肤卟啉症迟发性皮肤卟啉症为成人卟啉症为成人卟啉症中最常见的一种

17、，又名获得性卟中最常见的一种，又名获得性卟啉症。其临床特征是光敏感性皮啉症。其临床特征是光敏感性皮炎、皮肤色素增多、肝脏病变和炎、皮肤色素增多、肝脏病变和多毛症。多毛症。 l最严重的卟啉症是最严重的卟啉症是先天红血球生先天红血球生成性卟啉症成性卟啉症。l吸血鬼故事的起源。吸血鬼故事的起源。67 l珠蛋白珠蛋白链和链和链分别由两簇基因编码链分别由两簇基因编码每条每条1616号染色体上有两个号染色体上有两个GeneGene 缺失程度不同，缺失程度不同，链合成部分或完链合成部分或完全受到抑制，导致不同类型的地贫。全受到抑制，导致不同类型的地贫。 l若一条染色体上缺失一个若一条染色体上缺失一个基因基因

18、（）为为+ +地贫地贫，链合成减少。链合成减少。l若一条染色体上两个若一条染色体上两个基因均缺失（）基因均缺失（）为为0 0地贫地贫，链不能合成。链不能合成。临床类型临床类型类类 型型症症 状状正常人正常人静止型静止型 + +地贫杂合子地贫杂合子无症状无症状轻轻 型型（标准型）（标准型） 0 0地贫杂合子地贫杂合子轻度贫血轻度贫血 + +地贫纯合子地贫纯合子血红蛋白血红蛋白H H病病 0 0地贫和地贫和 + +地地贫双重杂合子贫双重杂合子溶血性贫血溶血性贫血HbHb Bart Barts s胎儿胎儿水肿综合征水肿综合征 0 0地贫纯合子地贫纯合子胎儿水肿胎儿水肿 珠蛋白珠蛋白Gene Gene

19、 突变或缺失突变或缺失珠蛋白链珠蛋白链合成速率下降合成速率下降溶血性贫血溶血性贫血 0 0 地贫地贫：链完全不能合成链完全不能合成 + + 地贫地贫：链可部分合成链可部分合成临临 床床 类类 型型基基 因因 型型基基 因因 产产 物物临临 床床 表表 现现重型重型 地贫地贫 + +/ / + +、 0 0/ / 0 0 0 0/ /0 0、 + +/ / 0 0 链几乎不能合成链几乎不能合成 链合成相对增加链合成相对增加Hb FHb F和和Hb AHb A2 2增高增高地中海贫血面容地中海贫血面容溶血性贫血（需溶血性贫血（需输血）输血）轻型轻型 地贫地贫 + +/ / A A、 0 0/ /

20、A A0 0/ / A A能合成适量的能合成适量的 链链贫血不明显或轻贫血不明显或轻度贫血度贫血中间型中间型 地贫地贫 + +/ /+ + 链部分合成链部分合成介于重型和轻型介于重型和轻型之间（不需输血）之间（不需输血）遗传性胎儿遗传性胎儿 血红蛋白持续血红蛋白持续增多症增多症缺失或突变缺失或突变 链和链和 链合成受抑制链合成受抑制 链合成明显增加链合成明显增加成人成人Hb FHb F持续增持续增加，无症状加，无症状l 珠蛋白与血红素结合形成血红蛋白珠蛋白与血红素结合形成血红蛋白l 珠蛋白的合成受血红素的调控。珠蛋白的合成受血红素的调控。 血红素的氧化产物高铁血红素能促进血红血红素的氧化产物高

21、铁血红素能促进血红蛋白的合成，机制为高铁血红素能抑制蛋白的合成，机制为高铁血红素能抑制cAMP激活蛋白激酶激活蛋白激酶A的作用，使的作用，使eIF-2保持保持去磷酸化的活性状态。去磷酸化的活性状态。糖代谢：糖代谢：l 白细胞代谢特点白细胞代谢特点: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栓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、白三烯等活性物质。素、前列腺素、白三烯等活性物质。氨基酸和蛋白质代谢：氨基酸和蛋白质代谢： 粒细胞氨基酸浓度高，但蛋白质合成较少粒细胞氨基酸浓度高，但蛋白质合成较少 单核单核-吞噬细胞的蛋白质代谢较活跃吞噬细胞的蛋白质代谢较活跃l

22、白细胞代谢特点白细胞代谢特点:85l血红素合成后与珠蛋白结合成血红蛋白。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。2. 2. 血红蛋白的合成血红蛋白的合成86 87 l粒细胞粒细胞l淋巴细胞淋巴细胞l单核吞噬细胞单核吞噬细胞l主要功能是对外来入侵起抵抗作用。主要功能是对外来入侵起抵抗作用。8889lNADPH氧化酶递电子体系氧化酶递电子体系:2O2 + NADPH2O2_ + NADP+ + H+90l吞噬作用是生物体最古老的，也是最基本的防吞噬作用是生物体最古老的，也是最基本的防卫机制之一。对

23、于其要消灭的对象无特异性，卫机制之一。对于其要消灭的对象无特异性，在免疫学中称之为非特异性免疫作用。白细胞在免疫学中称之为非特异性免疫作用。白细胞吞噬侵入的细菌、病毒、寄生虫等病原体和一吞噬侵入的细菌、病毒、寄生虫等病原体和一些坏死的组织碎片。一般认为，白细胞能向异些坏死的组织碎片。一般认为，白细胞能向异物处聚集，并将其吞噬，这是因为白细胞有趋物处聚集，并将其吞噬，这是因为白细胞有趋化性。由于细菌体或死亡的细胞所产生的化学化性。由于细菌体或死亡的细胞所产生的化学刺激，诱发白细胞向该处移动。组织发炎时产刺激，诱发白细胞向该处移动。组织发炎时产生一种活性多肽，也是白细胞游动的诱发物质生一种活性多肽，也是白细胞游动的诱发物质之一。之一。 l（吞噬（吞噬5-25个细菌后死亡）个细菌后死亡）9192 94