第十六章-血液的生物化学

第十六章血液的生物化学
正常成人体的血液约占体重的8%，比重1.050~1.060，pH为7.40±0.05,渗透压在37℃约770Kpa（310mOsm/L）。

血液由液态的血浆（plasma）与混悬于其中的红细胞、白细胞和血小板组成。

血浆约占全血容积的55—60%，血液凝固后析出的淡黄色透明液体称血清（serum），血清中不含纤维蛋白原。

血液的固体成份可分为无机物和有机物；无机物以电解质为主，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+及C1-、HC03-和HPO42-，它们在维持血浆晶体渗透压，酸碱平衡及神经肌肉的正常兴奋性方面起重要作用。

有机物包括蛋白质、非蛋白质含氮化合物、糖及脂类等，非蛋白含氮化合物包括尿素、胆酸、肝酐、尿酸、胆红素和氨等，这类物质中的氮总量称非蛋白质氮（non-蛋白质otein nitrogen，NPN），中血尿素氮约占NPN的1/2。

血浆中蛋白质是血浆的主要固体成份，浓度约60—80%/L ，种类繁多，其中即有单纯蛋白质如清蛋白质，又有结合蛋白，如糖蛋白、脂蛋白。

通常按来源、分离方法和生理功能将血浆蛋白质分类。

分离蛋白质的方法包括电泳（electrophoresis）和超速离心（ultra —certrifuge），电泳是最常用方法；用醋酸纤维素薄膜在pH8.6巴比妥冲液电泳可将血清蛋白质分成五条区带：清蛋白（albumin）、α1球蛋白（globulin）、α2球蛋白、β球蛋白和γ球蛋白。

其中清蛋白是人体血浆中最主要的蛋白质，占血浆总蛋白的50%。

肝脏每天合成12g清蛋白，以前清蛋白形式合成。

正常清蛋白与球蛋白的浓度比值为(A/G) 1.5~2.5∶1。

按生理功能可将血浆蛋白分为载体蛋白、免疫防御系统蛋白、凝血和纤溶蛋白、蛋白酶抑制剂、激素和参与炎症应答的蛋白。

血浆蛋白质的性质如下：
1、绝大多数血浆蛋白质在肝合成，如清蛋白纤维蛋白原，少量蛋白质由其他组织细胞合成。

2、血浆蛋白质的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。

进入血浆前，在肝细胞内经历从粗面内质网到高尔基复合体，再抵达质膜分泌入血的途径。

3、除清蛋白外，几乎所有血浆蛋白均为糖蛋白。

它们含有N—或0-连接的糖链，发挥重要作用。

4、许多血浆蛋白呈现多态性（poly morphism），如ABO血型及运铁蛋白、免疫球蛋白等均具有多态性。

5、循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。

在急性炎症或一些类型的组织损伤时，某些血浆蛋白水平会增量，称为急性时相蛋白质（acute phase, protein APP），包括C反应蛋白（CRP），α1抗胰蛋白酶等，提示CRP 在人体炎症反应中起一定作用。

此外，急性时相期，血中清蛋白、转铁蛋白等浓度降低。

血浆蛋白的功能如下：
1、维持胶体渗透压。

正常人血浆胶体渗透压大小，取决于血浆蛋白质
的摩尔浓度，其中清蛋白能最有效地维持血浆胶体渗透压，当血浆蛋白浓度（尤
其清蛋白）过低时，血浆胶体渗透压下降，导致组织水肿。

2、维持血浆正常的pH。

血浆蛋白盐与相应蛋白蛋形成缓冲对，参与维持正常血浆PH。

3、运输作用：血浆蛋白质分子表面分布着众多的亲脂性结合位点，脂溶性物质可与
其结合而被运输。

血浆蛋白还能与易被细胞摄取和易随尿液排出的一些小分子物质结合，防止它们从肾脏丢失，
4、免疫作用。

血浆中的免疫球蛋白IgG 、IgA 、IgM 、IgD和IgE又称抗体，在体
液免疫中起至关重要的作用。

血浆中还有一组协助抗体完成免疫功能的蛋白酶一补体。

5、催化作用。

血浆酶根据的来源和功能分三类：
（1）血浆功能酶。

主要在血浆发挥催化功能。

这类酶绝大多数由肝脏合成后分泌入血，如凝血及纤溶系统的多种蛋白水解酶等。

（2）外分泌酶：包括胃蛋白酶、胰蛋白酶等；在生理条件下少量逸入血浆，它们的催化活性与血浆正常生理功能无直接关系，但当脏器受损时，血浆中相应的酶含量增加、活性增高，具有临床诊断价值。

（3）细胞酶：存在于细胞和组织内参与物质代谢的酶。

正常时，血浆中含量甚微，随着细胞的不断更新，这些酶可释放入血，大部分无器官特异性，小部分具有器官特异性，可用于临床酶学检验。

6、营养作用。

血浆蛋白分解为氨基酸参入氨基酸池，用于组织蛋白质的合成或转变
成其它含氮化合物，此外，还可分解供能。

7、凝血、抗凝血和纤溶作用。

血浆中的众多凝血因子，抗凝血及纤溶物质在血液中相互作用、相互制约，保持循环通畅。

当血管损伤、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变为凝胶状态，称为血液凝固（blood coagulatin），是止血的重要环节。

第三节血细胞代谢
1、红细胞代谢
红细胞是血液中的最主要的细胞，成熟的红细胞除质膜、胞浆外，无其它细胞器，不能进行蛋白质和脂类的合成。

葡萄糖是成熟红细胞的主要能量物质。

糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径。

红细胞的糖酵解途径还存在2.3—二磷酸甘油酸（2.3——BPG）旁路，产生的2.3—BPG降低Hb与O2的亲合力，是调节血红蛋白（Hb）运氧功能的重要因素；也能氧化供能。

红细胞内的磷酸戊糖途径与其它细胞相同，主要功能是产生NAPPH+H+。

NADH和NADPH 是红细胞内重要的还原当量，磷酸戊糖途径是红细胞产生NADPH的唯一途径，红细胞中的
NADPH维持细胞内还原型谷胱甘肽（GSH）的含量。

使红细胞免遭外源性和内源性氧化剂的损害。

成熟红细胞的脂类都存在于细胞膜，红细胞通过主动渗入和被动交换不断与血浆进行脂质交换，维持正常膜上指类组成结构功能。

红细胞内糖代谢的意义在于产生的ATP用于①维持红细胞上钠泵（Na+-K+-ATPase）的正常运转。

②维持红细胞膜上钙泵（Ca2+—ATPase）的正常运行，将红细胞中的Ca2+泵入血浆中维持红细胞内低Ca2+状态。

③维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中脂质进行交换所需ATP。

④少量的ATP用于谷胱甘肽NAD+的生物合成。

⑤ATP用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程。

血红蛋白是红细胞中最主要成份，是血液运输O2的重要物质，由珠蛋白和血红素（heme）组成。

血红素不但是Hb的辅基，也是肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶等的辅基，具有重要的生理功能。

合成血红素的基本原料是甘氨酸，琥珀酰CoA和Fe2+。

合成的起始和终末在线粒体内，中间阶段在胞液内进行，合成过程可分为四步：（1）δ—氨基—r—酮戊酸（ALA）的生成；线粒体内由琥珀酰CoA与甘氨酸缩合生成ALA，此反应由ALA合酶催化，辅酶是磷酸吡哆醛，此酶是血红素合成的限速酶（2）胆色素原的生成；ALA生成后由线粒体进入胞液，在ALA脱水酶催化下，2分子ALA脱水缩合成1分子胆色素原（PBG）。

ALA脱水酶对铅等重金属抑制作用敏感。

（3）尿卟啉原与粪叶啉原的生成；胞液中，4分子PBG经一系列酶催化，生成尿卟啉原Ⅲ，最终在尿卟啉原脱羧酶作用下生成粪卟啉原Ⅲ。

（4）血红素生成，胞液中生成的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体，由亚铁螯合酶（血红素合成酶）催化生成原卟啉Ⅸ，。

原卟啉Ⅸ与Fe2+结合，生成血红素。

铅等重金属对亚铁螯合酶有抑制作用。

血红素生成后从线粒体转运到胞液，在骨髓的有核红细胞及网织红细胞中与珠蛋白结合成为血红蛋白。

血红素的合成特点可归结如下：
1、红细胞外（红细胞不含线粒体），体内大多数组织均能合成血红素，但主要
合成部位是骨髓与肝。

2、血红素合成中间产物转变主要是吡咯环侧链的脱羧和脱氢反应。

合成的起始
和最终过程在线粒体，中间步骤在胞液中进行，这对产物血红素的反馈调节具
有重要意义。

血红素合成受多因素调节，其中最主要调节步骤是ALA生成，ALA合成酶是血红素合成体系的限速酶，受血红素反馈抑制作用。

磷酸吡哆醛是该酶的辅酶，因此，维生素B6缺乏将减少血红素生成，某些类固醇激素诱导ALA合成酶的生成，许多肝内进行生物转化的物质：如致癌剂、药物、杀虫剂等可导致肝脏ALA合成酶显著增加。

肾脏合成的促红细胞生成素（EPO）可促进ALA合成酶的生成，此外，ALA脱水酶和亚铁螯合酶对铅等重金属抑制非常敏感，故铅中毒时血红素合成受抑制。

卟啉症是铁卟啉合成代谢异常导致卟啉或其中间代谢物排出增多，分为先天性和后天性两类，先天性卟啉症是由某种血红素合成酶系的遗传缺陷所致，后天性卟啉症主要由于铅中毒或某些药物中毒引起的铁卟啉合成障碍。

2、白细胞代谢
人体白细胞由粒细胞、淋巴和单核吞噬细胞三大系统组成，粒线胞内含线粒体很少，故糖酵解是主要的糖代谢途径，为吞噬作用提供能量，具有吞噬功能的白细胞磷酸戊糖途径很活跃，产生大量的NADPH。

中性粒细胞不能从头合成脂肪酸，单核吞噬细胞可将花生四烯酸转变成血栓素和前列腺素，粒细胞及单核吞噬细胞可将花生四烯酸转变为白三烯，白三烯是速发型过敏反应中产生的慢反应物质。

粒细胞中含较高的组胺，释放后参与变态反应，单核吞噬细胞能合成多种酶、补体和各种细胞因子。

复习题
1.血浆蛋白质主要生理功能有哪些？
2.红细胞中ATP的生理功用有那些？
3.人们常用哪些方法来分离血浆蛋白质？
4.血红素生物合成的调节是如何实现的？
5.何谓2,3－二磷酸甘油酸支路？该支路在红细胞中作用及生理意义。