第16章 血液生化

甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+
合成部位： 合成的起始和终末阶段均在线粒体内进行，
而中间阶段在胞浆内进行。
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血红素合成过程：
① -氨基--酮戊酸(-aminolevulinic acid, ALA)的 合成：
COOH
H 2C CH 2
+ CH 2 NH 2
C～ SCoA
COOH
O
HSCoA + CO2
进行脂质交换，维持其正常的脂类组成、结构 和功能。
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（三）血红蛋白的合成与调节
血红蛋白的组成: 珠蛋白，血红素(heme)
血红蛋白的合成包括: ❖ 血红素的合成 ❖ 珠蛋白的合成 ❖ 血红蛋白的合成
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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：
❖ 此外，血浆中还有一组协助抗体完成免疫功能的 蛋白酶——补体。
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（五）催化作用
❖ 血浆中的酶称作血清酶。 ❖ 根据血清酶的来源和功能，可分为以下三类：
1. 血浆功能酶 2. 外分泌酶 3. 细胞酶
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（六）营养作用
❖ 每个成人3L左右的血浆中约有200g蛋白质。 ❖ 体内的某些细胞，如单核吞噬细胞系统，吞饮
糖类和脂类等。
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本章讲述内容： ❖ 血浆蛋白 ❖ 血细胞的代谢
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第一节
血浆蛋白是维持 体内代谢的重要 MPalainstmaianPinrgottehien物sMae质rteabImolpisomrtainntvfiovro
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一、血浆蛋白的分类与性质
（一）血浆蛋白的分类
❖ 血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中 的主要的固体成分。血浆蛋白总浓度：70～ 75g/L。
第16章 血液生化
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❖ 正常人体的血液总量约占体重的8%。 ❖ 血液由液态的血浆与混悬在其中的红细胞、白细
胞和血小板组成。 ❖ 正常人血液的含水量约为77%～81%，比重为
1.050～1.060，它主要取决于血液内的血细胞数 和蛋白质的浓度。 ❖ 血液的固体成分可分为无机物和有机物两大类。
无机物：以电解质为主； 有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、
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二、血浆蛋白的功能
（一）维持百度文库浆胶体渗透压
❖ 正常人血浆胶体渗透压的大小，取决于血浆蛋 白质的摩尔浓度。
❖ 由于清蛋白的分子量小（69kDa），在血浆内 的总含量大、摩尔浓度高，加之在生理pH条件 下，其电负性高，能使水分子聚集其分子表面， 故清蛋白能最有效地维持胶体渗透压。清蛋白 所产生的胶体渗透压大约占血浆胶体总渗透压 的75%～80%。
有核红细胞 ＋ ＋＊ ＋ ＋ ＋
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
网织红细胞 － － － ＋ ＋
＋ ＋ ＋ ＋ ＋
成熟红细胞 － － － － －
－ － － ＋ ＋
注：“+”，“-”分别表示该途径有或无；*晚幼红细胞为“-”。
（一）糖代谢
❖ 血循环中的红细胞每天大约从血浆摄取30g 葡 萄 糖 ， 其 中 90% ～ 95% 经 糖 酵 解 通 路 和 2,3-二磷酸甘油酸旁路进行代谢，5%～10% 通过磷酸戊糖途径进行代谢。
尿卟啉原Ⅲ
❖ 反应部位：胞液 ❖ 反应生成的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体。
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④ 血红素的生成：
粪卟啉原Ⅲ 血红素
粪卟啉原Ⅲ 氧化脱羧酶
亚铁螯合酶
原卟啉原Ⅸ
原卟啉原Ⅸ 氧化酶
原卟啉Ⅸ
❖ 反应部位：线粒体
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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。
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血清蛋白电泳图谱：
A
B
清蛋白 1 2
清蛋白 1 2
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依据生理功能将血浆蛋白质分类：
种类 1.载体蛋白 2.免疫防御系统蛋 3.凝血和纤溶蛋白 4.酶 5.蛋白酶抑制剂 6.激素 7.参与炎症应答的蛋白
血浆蛋白 清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等 IgG ,IgM ,IgA ,IgD ,IgE 和补体C1-9 等 凝血因子Ⅶ、Ⅷ、凝血酶原、纤溶酶原等 卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等 1抗胰蛋白酶、 2巨球蛋白等 促红细胞生成素、胰岛素等 C-反应蛋白、 2酸性糖蛋白等
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2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路：
葡萄糖
二磷酸甘油酸变位酶
1, 3-BPG
3-磷酸甘 油酸激酶
3-磷酸甘油酸
2, 3-BPG
2, 3-BPG 磷酸酶
乳酸
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❖ 正常情况下，2,3-BPG对二磷酸甘油酸变位酶的 负反馈作用大于对3-磷酸甘油酸激酶的抑制作用， 所 以 2,3- 二 磷 酸 甘 油 酸 支 路 仅 占 糖 酵 解 的 15% ～ 50%，但是由于2,3-BPG磷酸酶的活性较低，2,3BPG的生成大于分解，造成红细胞内2,3-BPG升 高。
❖ 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 常 用 方 法 包 括 电 泳 (electrophoresis)和超速离心(ultra centrifuge)。
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通过电泳将血浆蛋白质分为：
清蛋白 (albumin) 1球蛋白(globulin) 2球蛋白 球蛋白 球蛋白
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高铁血红素对起始因子2的调节：
高铁血红素
－
PKA cAMP PKA
+
eIF-2激酶
eIF-2激酶— P
（无活性）ATP ADP（有活性）
+
eIF-2
eIF-2— P
（有活性）ATP ADP （无活性）
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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。
❖ 红细胞内2,3-BPG虽然也能供能，但主要功能是 调节血红蛋白的运氧功能。
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2. 磷酸戊糖途径 ❖ 红细胞内磷酸戊糖途径的代谢过程与其他细胞 相同，主要功能是产生NADPH+H+。
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3. 红细胞内糖代谢的生理意义
（1）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。
❖ 血浆蛋白还能与易被细胞摄取和易随尿液排除的 一些小分子物质结合，防止它们从肾丢失。
❖ 此外血浆中还有皮质激素传递蛋白、运铁蛋白、 铜蓝蛋白等。
❖ 这些载体蛋白除结合运输血浆中某种物质外，还 具有调节被运输物质代谢的作用。
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（四）免疫作用
❖ 血浆中的免疫球蛋白，IgG、IgA、IgM、IgD和 IgE，又称为抗体，在体液免疫中起至关重要的 作用。
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谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢:
葡萄糖 6-磷酸
6－磷酸葡萄 糖脱氢酶
6-磷酸葡 萄糖酸
NADP+
谷胱甘肽 还原酶 NADP++H+
2GSH
H2O2
谷胱甘肽过 氧化物酶
GSSG
2H2O
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（二）脂代谢
❖ 成熟红细胞的脂类几乎都存在于细胞膜。 ❖ 成熟红细胞已不能从头合成脂肪酸，但膜脂的
不断更新却是红细胞生存的必要条件。 ❖ 红细胞通过主动参入和被动交换不断地与血浆
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1. 糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路 ❖ 红细胞中存在催化糖酵解所需要的所有的酶和中
间代谢物，糖酵解的基本反应和其他组织相同。 ❖ 糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径，每摩尔葡
萄 糖 经 酵 解 生 成 2mol 乳 酸 的 过 程 中 ， 产 生 2mol ATP和2mol NADH+H+，通过这一途径可使红细 胞内ATP的浓度维持在1.85×103mol/L水平。
（二）血浆蛋白的性质
1. 绝大多数血浆蛋白在肝合成。
2. 血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋 白体上。
3. 除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白。
4. 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 半衰期。
6. 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，它们被称为急性时 相蛋白质(acute phase protein，APP)。
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（八）血浆蛋白质异常与临床疾病
❖ 血浆蛋白质在维持人体正常代谢中有重要功能， 血浆蛋白质异常可见于多种临床疾病： • 风湿病 • 肝疾病 • 多发性骨髓瘤
多发性骨髓瘤血浆蛋白电泳图谱
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第三节
血细胞物质代谢特 点是维持血液生物
功能的基础
Metabolism of Blood Cells is the Base of Blood Biological Functions
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（２）2, 3-BPG的功能 ❖ 2, 3-BPG是调节血红蛋白(Hb)运氧的重要因素， 可增加Hb与氧的亲和力。
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（３）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。 ❖ 红细胞中的NADPH能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。
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二、白细胞代谢
❖ 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：粒细胞中,氨基酸的浓度较 高，由于成熟粒细胞缺乏内质网，故蛋白质合成 量很少。而单核吞噬细胞的蛋白质代谢很活跃,能 合成多种酶、补体和各种细胞因子。
血浆蛋白质，然后由细胞内的酶类将吞入细胞 的蛋白质分解为氨基酸参入氨基酸池，用于组 织蛋白质的合成，或转变成其他含氮化合物。 ❖ 此外，蛋白质还能分解供能。
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（七）凝血、抗凝血和纤溶作用
❖ 血浆中存在众多的凝血因子、抗溶血及纤溶物 质，它们在血液中相互作用、相互制约，保持 循环血流通畅。
❖ 但当血管损伤、血液流出血管时，即发生血液 凝固，以防止血液的大量流失。
ALA合酶 （磷酸吡哆醛）
COOH H 2C
CH 2 CO CH 2 NH 2
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❖ 反应部位在线粒体内； ❖ 催化此反应的酶是ALA合酶(ALA synthase)，
其辅酶是磷酸吡哆醛。此酶是血红素合成的限 速酶，受血红素的反馈调节。 ❖ ALA生成后从线粒体进入胞液。
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② 胆色素原(prophobilinogen，PBG)的生成：
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血红素合成的调节： 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。
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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。
COOH
CH 2
CH 2
HO
OC
O
H C H ALA脱水酶
O OH
H NH
2H2O
N
H 2N
H
❖ 在ALA脱水酶(ALA dehydrase)催化下，二分子
ALA 脱水缩合生成一分子PBG。
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③ 尿卟啉原与粪卟啉原的生成：
4x 胆色素原
尿卟啉原Ⅰ 同合酶
线状四吡咯
粪卟啉原Ⅲ
尿卟啉原Ⅲ 脱羧酶
尿卟啉原Ⅲ 同合酶
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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。
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红细胞成熟过程中的代谢变化
代谢能力 成熟红细胞 DNA 合 成 RNA 合 成 蛋白质 合 成 血红素合成
脂类合成 三羧缩酸循环 氧化磷酸化 糖酵解 磷酸戊糖途径
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（二）维持血浆正常的pH
❖ 正常血浆的pH为7.40±0.05。 ❖ 蛋白质是两性电解质，血浆蛋白质的等电点大部
分在pH 4.0～7.3之间，血浆蛋白盐与相应蛋白形 成缓冲对，参与维持血浆正常的pH。
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（三）运输作用
❖ 血浆蛋白质分子的表面上分布有众多的亲脂性结 合位点，脂溶性物质可与其结合而被运输。