第十四章 血液的生物化学 Hemal Biochemistry.

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1 第十四章 血液的生物化学 Hemal Biochemistry

2 血液的组成 正常血液占体重的8% 红细胞 有形成分 白细胞 血液 血小板 无形的液体成分-----血浆 血液 血浆(plasma)
加抗凝剂静置(离心)后的浅黄色上清 血液 血浆(plasma) 有纤维蛋白原 不加抗凝剂凝固后析出的淡黄色透明液体 血液 血清(serum) 无纤维蛋白原

3 血液的固体成分 水：77%～81% 蛋白质 血液的化学成分 糖类 脂类 有机物 …… …… Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+ 无机物
尿素 糖类 尿酸 肌酸酐 脂类 血液的固体成分 有机物 肌酸 非蛋白含氮化合物 氨基酸 …… 胆红素 氨 …… Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+ 无机物 Cl_、HCO3_、HPO42 _ …… 水：77%～81%

4 非蛋白氮：非蛋白质类含氮化合物中的氮总称为非蛋白氮(non-protein nitrogen, NPN)
正常人血中NPN含量为14.28～24.99mmol/L 血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN) 约占NPN的50%。 测定BUN和NPN通常都能反映肾的排泄功能

5 第十七章 血液的生物化学 第一节 血浆蛋白 第二节 血液凝固 第三节 血细胞代谢

6 第一节 血浆蛋白 一、血浆蛋白的分类与性质 （一）血浆蛋白的分类 正常人血浆蛋白质含量为60～80g/L 电泳是最常用的分离蛋白质的方法。
通常按来源，分离方法和生理功能将其分类 电泳是最常用的分离蛋白质的方法。 临床常用-----醋酸纤维素薄膜电泳。 科研---聚丙烯酰胺凝胶电泳或免疫电泳 ------可将血浆蛋白质分为30多个组分

7 血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳 (a)染色后的图谱 点样端 正常A/G：1.5～2.5；A/G倒置：＜1 A a1 a2 b g A a1 a2
光密度计扫描后的电泳峰 (b) 正常A/G：1.5～2.5；A/G倒置：＜1

8 （二）血浆蛋白质的性质 多数血浆蛋白质在肝脏合成(g 球蛋白例外) 血浆蛋白的合成场所一般位于与膜结合的多核蛋白体上。信号肽
除清蛋白外，几乎所有血浆蛋白质均为糖蛋白，它们含有N-或O-连接的寡糖链。 ABO系统 血型物质A +GalNAc 血型物质O的糖链非还原端 +Gal 血型物质B

9 （二）血浆蛋白质的性质 许多血浆蛋白呈现多态性(polymorphism)， 如ABO血型、α1-抗胰蛋白酶，Ig等。
研究血浆蛋白的多态性对遗传学、人类学和临床医学有重要意义。 5. 每种血浆蛋白有自己特异的半衰期。A为20天。 急性时相蛋白(acute phase protein，APP): 在急性炎症或一些类型的组织损伤时，某些血浆蛋白水平增高。 如C反应蛋白, α1-抗胰蛋白酶, α1-酸性蛋白和纤维蛋白原。

10 二、血浆蛋白的功能 维持血浆胶体渗透压 主要为清蛋白作用 维持血浆正常的pH(7.35～7.45) 运输作用：与脂溶性物质结合增加水溶性
维持血浆胶体渗透压 主要为清蛋白作用 维持血浆正常的pH(7.35～7.45) 运输作用：与脂溶性物质结合增加水溶性 免疫作用：Ig和补体 催化作用（酶） 分类：血浆功能酶，外分泌酶，细胞酶 6. 营养作用：分解为AA，合成Pr或供能 7. 凝血、抗凝血和纤溶作用（第二节）

11 根据来源和功能可将血浆酶分三类 血浆酶：存在于血浆中的酶，而非血浆特异 产生的酶
与凝血、纤溶有关的酶， 以酶原形式存在，此外如CHE，LCAT、铜氧化酶，LPL、肾素等 血浆特异酶 （血浆功能酶） 外分泌酶： AMY，LPS，ALP 非血浆特异酶 细胞酶(代谢酶)： 占绝大多数，大部分无器官特异酶

12 第二节 血液凝固 凝血因子、抗凝血因子、纤溶系统
第二节 血液凝固 定义：血管内皮损伤、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为凝胶状态，称为血液凝固(blood coagulation)。 止血过程可分为四个阶段： 血管收缩 形成白色血栓 形成红色血栓 纤溶酶部分或完全水解血栓 凝血因子、抗凝血因子、纤溶系统

13 止血过程中各种因素的作用及相互间关系图解
血管壁损伤 内皮下胶原 组织因子暴露 内源性途径 外源性途径 血小板粘附、聚集、释放ADP、TXA2 vWF 凝血被激活 血管收缩 白色血栓形成 凝血酶 血小板与纤维蛋白原聚集 红色血栓形成 止血过程中各种因素的作用及相互间关系图解

14 （一）凝血因子(coagulation factor)
一、凝血因子与抗凝血成分 （一）凝血因子(coagulation factor) 凝血因子：参与血液凝固的因子，有14种 命名原则：发现先后顺序用罗马字表示 VI是活化的V，不再视为独立的凝血因子，故无VI,另外有两个尚未用罗马字命名。

15 凝血因子的某些特性 除Ⅲ，Ⅳ外，均为糖蛋白。 因子III是唯一不存在于正常人血浆的凝血因子 Ⅶa的辅因子，加速Ⅹa的生成 因子 别名 化学
本质 生成部位 (是否需Vitk) 主 要 功 能 Ⅲ 组织 脂蛋白 组织、内皮、单核细胞（否） Ⅶa的辅因子，加速Ⅹa的生成 Ⅳ Ca2+ 许多因子的辅因子 除Ⅲ，Ⅳ外，均为糖蛋白。 因子III是唯一不存在于正常人血浆的凝血因子

16 需依赖VitK的凝血因子 凝血酶原 Ⅶ 稳定因子 Ⅸ Chrismas因子、血浆凝血活酶成分 Ⅹ 因子 别 名 化学本质 生成部位
别 名 化学本质 生成部位 (是否需Vitk) 主 要 功 能 Ⅱ 凝血酶原 糖蛋白 肝（需） 催化纤维蛋白原成 纤维蛋白 （蛋白酶原） Ⅶ 稳定因子 激活Ⅹ Ⅸ Chrismas因子、血浆凝血活酶成分 Ⅹ Stuart-Prower因子 激活凝血酶原

17 凝血因子中的 谷氨酸(Glu) 凝血因子中的γ-羧基谷氨酸(Gla)
α 凝血因子中的 谷氨酸(Glu) Vit K (γ-羧化酶辅酶) γ 凝血因子中的γ-羧基谷氨酸(Gla) 负离子

18 Ca2+、与凝血因子(Gla)、血小板磷脂作用模型
Ⅱ Gla 盐键 Ca2+ （搭桥） 血小板磷脂表面 Ca2+、与凝血因子(Gla)、血小板磷脂作用模型 形成的多酶复合物是凝血反应的基础

19 参与接触活化，启动血液凝固 Ⅻ Ⅺ （蛋白酶原） 前激肽释放酶 接触活化阶段的 辅因子 因子 别名 化学 本质 生成部位 (是否需Vitk)
主 要 功 能 Ⅻ Hageman 因子 糖蛋白 肝（否） 激活Ⅺ及前激肽释放酶（蛋白酶原） Ⅺ 血浆凝血活酶前体 激活Ⅸ （蛋白酶原） 前激肽释放酶 激活Ⅻ 高分子量激肽原 （HMWK） 接触活化阶段的 辅因子

20 因子 别名 化学 本质 生成部位 (是否需Vitk) 主 要 功 能 Ⅰ 纤维蛋白原 糖蛋白 肝（否） 形成纤维蛋白凝胶 （结构蛋白） Ⅴ 易变因子 (前加速因子） Ⅹa的辅因子， 加速凝血酶的生成 Ⅷ 抗血友病 球蛋白 肝、内皮细胞（否） Ⅸa的辅因子， 加速Ⅹa的生成 XⅢ 纤维蛋白 稳定因子 骨髓（否） 催化纤维蛋白 交联稳定 （转谷氨酰胺酶原）

21 (二) 抗凝血成分 抗凝血酶- Ⅲ : 最主要的生理性抗凝物质。
(二) 抗凝血成分 抗凝血酶- Ⅲ : 最主要的生理性抗凝物质。 能持久灭活凝血酶, 抑制凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa、纤溶酶、胰蛋白酶和激肽释放酶,引起抗凝。 抗凝机制： AT-Ⅲ是丝氨酸蛋白酶抑制剂，与凝血酶1：1结合， AT-Ⅲ分子上的精氨酸残基，可与酶活性中心的丝氨酸残基结合，这样就“封闭”了这些酶的活性中心使之失活。

22 PC(protein C)，PS(protein S)和PC抑制物
PC、 PS: 肝合成的依赖VitK的糖蛋白。 PC抑制物是单链蛋白质。 APC(activated protein C)对Ⅴa和Ⅷa的灭活是酶解性的，需磷脂和 Ca2+存在，实际是水解它们的重链，使其与磷脂结合力↓。

23 激活 PC APC PC抑制物 PS fibrin溶解 蛋白C系统作用机制 Ⅱa 高浓度Ⅴa 胰蛋白酶 灭活 促进 灭活 Ⅷa Ⅴa Ⅹa

24 组织因子途经抑制物（tissue factor pathway inhibitor, TFPI)
可能机制：TFPI与Ⅹa活性部位结合， 形成TFPI-Ⅹa复合物，而后在Ca2+、Mg2+、PL存在条件下，TFPI-Ⅹa与Ⅶa-Ⅲ形成复合物，从而抑制Ⅶa -Ⅲ活性。

25 （一）内源性途径 血液在血管内膜受损或在血管外与异物表面接触时触发的凝血过程。
二、两条凝血途径 凝血酶原激活的关键步骤： X Xa （一）内源性途径 血液在血管内膜受损或在血管外与异物表面接触时触发的凝血过程。 分为三个阶段： 1. 接触活化阶段：Ⅻ、Ⅺ因子活化 2. 因子Ⅸ激活 3. 因子Ⅹ激活

26 内源性凝血系统 外源性凝血系统 凝血酶原激活的关键步骤 共同通路 内源性和外源性凝血系统的级联酶促过程

27 （二）外源性途径 组织因子暴露于血液而启动的凝血过程。 组织因子与Ⅶ形成Ⅶ -组织因子复合物，被血液中痕量的Ⅹa激活而成为Ⅶa -组织因子复合物，能快速激活因子Ⅹ。

28 内源性凝血系统 HMWK (高分子量激肽原) ① ② 外源性凝血系统 ③

29 共同通路

30 纤维蛋白的生成及聚合

31 暴露了粘合位点 纤维蛋白的生成及聚合

32 HC-CH2CH2CH2CH2NH C-CH2CH2CH
CO CO + HC CH2CH2CH2CH2NH2 CCH2CH2CH O NH NH Gln残基 Lys残基 因子XⅢa (转Gln酶) Ca2+ NH3 CO O CO HC-CH2CH2CH2CH2NH C-CH2CH2CH NH NH 因子XⅢa催化纤维蛋白交联

33 反应，总的反应结果是生成交联纤维蛋白凝块。
凝血过程小结： 血液凝固是多因素参加的复杂的酶促级联 反应，总的反应结果是生成交联纤维蛋白凝块。 2 凝血过程具放大效应。 凝血过程可分为内源性途径和外源性途 径，二者之间存在交叉激活。 血液凝固须适度，凝血与抗凝处于动态平衡

34 三、血凝块的溶解 纤维蛋白和 纤维蛋白原 片段Y 片段X 片段A，B，C 片段D 片段D 片段E 纤溶酶原 纤溶酶 纤溶酶 纤溶酶
纤溶激活物 纤溶酶原 纤溶酶 纤维蛋白和 纤维蛋白原 纤溶酶 片段Y 片段X 片段A，B，C 片段D 纤溶酶 片段D 片段E

35 第三节 血细胞代谢

36 一、红细胞的代谢特点 红细胞成熟过程中的代谢变化 代谢能力 有核红细胞 网织红细胞 成熟红细胞 分裂增殖能力 + — —
代谢能力 有核红细胞 网织红细胞 成熟红细胞 分裂增殖能力 — — DNA合成 * — — RNA合成 — — RNA存在 — 蛋白质合成 — 血红素合成 — 脂类合成 — 三羧酸循环 — 氧化磷酸化 — 糖酵解 磷酸戊糖途径 注：“＋”、“－”分别表示该途径有、无，带*号表示晚幼红细胞为“－”

37 （一）糖代谢 红细胞保留的代谢通路 糖酵解 90%～95% 2,3-BPG旁路 磷酸戊糖途径 5%～10%

38 （一）糖代谢 1 糖酵解和2，3-二磷酸甘油酸旁路 （bisphosphoglycerate BPG) 糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径。
1mol葡萄糖经酵解生成 2 mol乳酸的过程中，产生2mol ATP和 2mol NADH + H+ 2，3-BPG旁路是糖酵解的侧支循环 分支点： 1，3-BPG 此支路产生高浓度的中间产物2，3-BPG

39 2,3-二磷酸甘油酸旁路 ADP ATP 50%～85% 增加HbO2释放氧,适应组织细胞对氧的需求 HCOH CO~PO3H2
CH2OPO3H2 O ADP ATP CHOH COOH CH2OPO3H2 HCOH CHO CH2OPO3H2 3-磷酸甘油酸激酶 50%～85% 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2,3-二磷酸 甘油酸磷酸酶 二磷酸甘油酸 变位酶 15%～50% HCO— PO3H2 COOH CH2OPO3H2 增加HbO2释放氧,适应组织细胞对氧的需求 H2O H3PO4 2，3-二磷酸甘油酸 2,3-二磷酸甘油酸旁路

40 2, 3-BPG旁路的特点 （1）酵解途径大于支路 （2）放能反应，不可逆 （3）2，3-BPG的生成大于分解

41 2, 3-BPG旁路的意义 消耗糖酵解过程中部分能量使ATP、1,3-BPG不致堆积，ADP、Pi不致过少，从而调节糖酵解能不断进行。
(2) 更主要的意义是降低Hb对O2的亲和力，调节Hb的运氧功能。 (3) 缺O2，红细胞内2，3-BPG增加，有利于 机体获得较多的O2。

42 2 磷酸戊糖途径：产生NADPH+H+ 3 红细胞内糖代谢的生理意义 （1）ATP的功能 ①维持红细胞膜上钠泵的正常运转。 ②维持红细胞膜上钙泵的正常运行。 ③维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换。 ④少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的合成。 ⑤ATP用于葡萄糖活化，启动糖酵解过程。

43 2,3-BPG结合位点

44 （2）2，3-BPG的功能： 脱氧Hb分子中，2，3-BPG与β亚基正电荷形成盐键，使Hb分子的T构象更趋稳定，降低Hb与O2的亲和力。
血流经PO2较高的肺部时，2，3-BPG影响不大，而当血流经过PO2较低的组织时，2，3-BPG的存在则显著增加O2释放，以供组织需要。

45 （3） NADPH 和NADH的功能： 1) GSH与NADPH 谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢 NADP+ 2GSH H2O2
6-磷酸 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 脱氢酶 谷胱甘肽 还原酶 谷胱甘肽 过氧化物酶 6-磷酸 葡萄糖酸 NADPH+H+ GSSG 2H2O 谷胱甘肽的氧化与还原及其有关代谢

46 2）高铁血红蛋白的还原 红细胞内MHb的还原系统 还原方式 总还原能力的百分比(％) 酶促还原系统 非酶促还原系统 NADH+MHb
还原方式 总还原能力的百分比(％) 酶促还原系统 NADH-MHb还原酶 NADH+MHb Hb+NAD NADPH-MHb还原酶 NADPH+MHb Hb+NADP 非酶促还原系统 抗坏血酸+MHb Hb+脱氢抗坏血酸+2H+ 16 2GSH+2MHb 2Hb+GSSG+2H

47 （二）脂代谢 （三）血红蛋白的生物合成与调节 珠蛋白(globin, a2b2) 血红蛋白(Hb) 亚铁血红素(heme)
1 血红素的生物合成 主要部位: 骨髓的幼红细胞和网织红细胞 基本原料: 琥珀酰CoA, Gly, Fe2+ 过程: 起始、终末在线粒体；中间阶段在胞液 关键酶：ALA合酶

48 N Fe CH2 COOH CH3 CH=CH2 H3C CH Fe 血红素结构 卟啉环平面

49 + （1）血红素生物合成过程(四步) 限速酶 g d 1) δ -氨基-γ-酮戊酸(ALA)的生成(在线粒体内) 琥珀酰CoA Gly
CH2 COOH C CH2NH2 O CH2 COOH C~ SCoA O 辅酶A +CO2 CH2NH2 COOH + ALA合酶 （磷酸吡哆醛） g 限速酶 d 琥珀酰CoA Gly ALA

50 2) 胆色素原(PBG)的生成(在胞液内) ALA脱水酶 胆色素原(PBG) 2 ALA C N CH2 H2N COOH H CH2
NH C H C CH2 COOH O H2N 2H2O ALA脱水酶 胆色素原(PBG) 2 ALA

51 3) 尿卟啉原与粪卟啉原的生成 胆色素原 4分子 胆色素原脱氨酶 (尿卟啉I同合酶) 线性四吡咯 A P CH2 COOH N H2N H
A: -CH2COOH 胆色素原脱氨酶 (尿卟啉I同合酶) P: -CH2CH2COOH 3NH3 N H A P CH2 H2N 线性四吡咯

52 N H A P CH2 H2N 尿卟啉原Ⅲ同合酶 NH3 1 2 3 4 6 5 8 7 尿卟啉原Ⅲ

53 4) 血红素的生成 4 CO2 尿卟啉原Ⅲ 粪卟啉原Ⅲ A: -CH2COOH M: -CH3 尿卟啉原Ⅲ脱羧酶 M 1 2 3 4 6 5
4) 血红素的生成 A: -CH2COOH M: -CH3 1 2 3 4 6 5 8 7 M 1 2 3 4 6 5 8 7 尿卟啉原Ⅲ脱羧酶 尿卟啉原Ⅲ 粪卟啉原Ⅲ 4 CO2

54 4) 血红素的生成 进入线粒体 粪卟啉原Ⅲ 原卟啉原Ⅸ P: -CH2CH2COOH V: -CH=CH2 粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶
4) 血红素的生成 P: -CH2CH2COOH V: -CH=CH2 1 2 3 4 6 5 8 7 M 1 2 3 4 6 5 8 7 M V 粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶 粪卟啉原Ⅲ 原卟啉原Ⅸ 4H， 2CO2 进入线粒体

55 4) 血红素的生成 原卟啉原Ⅸ 原卟啉Ⅸ M: -CH3 V: -CH=CH2 P: -CH2CH2COOH 原卟啉原Ⅸ氧化酶 6H N
4) 血红素的生成 1 2 3 4 6 5 8 7 M V N NH HN V P M 原卟啉原Ⅸ氧化酶 原卟啉原Ⅸ 原卟啉Ⅸ 6H

56 4) 血红素的生成 原卟啉Ⅸ 血红素 M: -CH3 V: -CH=CH2 P: -CH2CH2COOH 亚铁螯合酶 + Fe2+ N NH
4) 血红素的生成 M: -CH3 V: -CH=CH2 P: -CH2CH2COOH N NH HN V P M N V P M Fe 亚铁螯合酶 + Fe2+ 原卟啉Ⅸ 血红素

57 （2）血红素合成的调节 1) ALA合酶(限速酶，最主要） A 、受血红素的反馈抑制调节。
血红素生成过多时，可自发氧化成高铁血红素， 后者不仅阻遏ALA合酶的合成，还能直接抑制ALA合酶的活性，从而减少血红素的生成。 B 、ALA合酶易受到其它化合物的诱导和阻遏作用。 5β-二氢睾丸酮诱导ALA合酶的生成。许多在肝脏中进行生物转化的物质---致癌剂、药物、杀虫剂。

58 2) 促红细胞生成素(EPO) 3）铅和重金属、还原剂的影响 ALA脱水酶、亚铁螯合酶对铅和重金属的抑制非常敏感。
EPO是红细胞生成的主要调节剂。EPO可同原始红细胞的膜受体结合，刺激有丝分裂，促进DNA和RNA的合成，加速有核红细胞的成熟以及血红素和Hb的合成(EPO 可以诱导ALA合酶的生成促进血红素的生成），促使原始红细胞的增殖和分化。 3）铅和重金属、还原剂的影响 ALA脱水酶、亚铁螯合酶对铅和重金属的抑制非常敏感。 亚铁螯合酶还需要有还原剂存在时才有活性。

59 2 血红蛋白(Hb)的合成 (a) (b) (a) 珠蛋白立体结构(a)及血红蛋白的形成(b) ab稳定的 二聚体 a2b2四聚体
（血红蛋白） 珠蛋白立体结构(a)及血红蛋白的形成(b)

60 高铁血红素 cAMP + R2C2 2C + cAMP-2R eIF-2激酶 （无活性） eIF-2激酶 -P （有活性） eIF-2
ATP ADP eIF-2 （有活性） eIF-2-P (无活性） ATP ADP 高铁血红素对起始因子2的调节

61 二、白细胞的代谢 （一）糖代谢 成熟粒细胞糖代谢特点： 1. 利用外源性单糖或内源性糖原进行旺盛 的糖酵解。 2. 酵解为吞噬作用提供能量。
3. 磷酸戊糖途径受吞噬作用激活，产生大 量的NADPH。 + NADP+ + H+ 2O2 . 2O2 + NADPH

62 单核吞噬细胞 1. 有线粒体，能进行有氧氧化和糖酵解，但糖酵解仍占很大比重。 2. 酵解为吞噬作用提供能量。
1. 有线粒体，能进行有氧氧化和糖酵解，但糖酵解仍占很大比重。 2. 酵解为吞噬作用提供能量。 3. 单核吞噬细胞被趋化因子激活后，细胞内磷酸戊糖途径被激活，产生大量的NADPH。 + NADP+ + H+ 2O2 . 2O2 + NADPH

63 （二）脂代谢 中性粒细胞不能从头合成脂肪酸，但却可进行脂肪酸链的延长。 单核吞噬细胞可将花生四烯酸转变成血栓素、前列腺素、白三烯。
粒细胞可将花生四烯酸转变成白三烯，它是速发型过敏反应中产生的慢反应物质。

64 （三） 氨基酸和蛋白质代谢 成熟粒细胞缺乏内质网，蛋白质合成量很少；细胞内含较高的组胺, 组胺参与变态反应。
（三） 氨基酸和蛋白质代谢 成熟粒细胞缺乏内质网，蛋白质合成量很少；细胞内含较高的组胺, 组胺参与变态反应。 单核吞噬细胞蛋白质代谢活跃，能合成多种酶、补体和各种细胞因子。