第18章 血液生化 课件.ppt

第 十 八 章,血 液 生 化,Hemal Biochemistry,主要内容: 1. 血液的基本组成和血浆蛋白质; 2. 血液凝固与纤维蛋白溶解; 3. 血细胞 血红素合成 铁代谢,第 一 节 血液的组成及其化学成分和功能,一、血液的组成,有形成分：红细胞、白细胞、血小板等,液态的血浆,血液的化学性质,含水量：80左右PH：7.357.45 比重：1.050 1.060渗透压：37度时为6.8个大气压,*全血、血浆、血清的制备,全血血浆 + 有形成分（制备时需加抗凝剂）血浆全血 - 有形成分（制备时需加抗凝剂，全血样品离心后吸取上层清液）血清全血 有形成分 纤维蛋白原血浆 纤维蛋白原（制备时无需加抗凝剂）血浆与血清成分的最主要区别：是否含有纤维蛋白原,血清,二、血液的化学成分,*化学成分的改变可了解体内的异常情况,三、血液非蛋白含氮化合物,定义：血液中除蛋白质以外的含氮物质种类：尿素(urea)、尿酸(uric acid)、肌酸(creatine)、肌酐(creatinine)、氨基酸、氨、多肽、胆红素(bilirubin)等,来源：绝大多数为蛋白质和核酸分解代 谢的终产物去路：经血液运输到肾脏随尿排出体外,NPN：non-protein-nitrogen 血液非蛋白含氮化合物所含的氮量BUN：blood-urea-nitrogen NPN的 1/2 1/3*NPN、BUN反映肾的排泄功能和 蛋白质在体内的代谢,* 现在可通过直接测定血中尿素的含量来反应肾脏的排泄功能及蛋白质在体内的代谢状况-更为方便和准确,氮质血症,+,肌酐,肌酐(creatinine)：肌酸代谢的终产物,* 不受摄入蛋白质的影响, 更正确的反映肾功能,尿酸（uric acid): 体内嘌呤化合物分解代谢的终产物尿酸 肾排泄障碍 嘌呤分解过多血氨 合成尿素；肝功能障碍时，血氨 ，血尿素,第 二 节 血 浆 蛋 白 质,Plasma Protein,一、血浆蛋白的含量与分类,血浆蛋白总浓度：6080g/L,血浆蛋白是指血浆含有的蛋白质，是血浆中主要的固体成分。,血浆蛋白的种类很多，含量也极不相同，有多种分类方法，现介绍几种最常用的分类方法。,1、盐析法分类: (NH4)2SO4 25% 纤维蛋白原(fibrinogen, 34g/L) 50% 球蛋白(globulin, G, 20 30g/L) 100% 白蛋白 (albumin, A, 35 55g/L),*A/G(1.5 2.5),2. 依据电泳(electrophoresis)结果分类,2球 蛋 白,清蛋白 (albumin),1球蛋白(globulin),球蛋白,球蛋白,B,血 清 蛋 白 电 泳 图 谱,3、血浆功能性蛋白质与 血浆非功能性蛋白质,组织合成后分泌入血浆中发挥生理功能包括：抗体、补体、凝血酶原、生长调节因子、转运蛋白等反映机体代谢方面的变化, 血浆功能性蛋白质,1、合成：多数肝细胞， -G 浆细胞 少数内皮细胞2、分泌性蛋白质：粗面内质网上的核糖体合成 蛋白质前体 修饰加工 成熟蛋白3、几乎都是糖蛋白，含有寡糖链、使蛋白质的半衰期延长4、许多具有多态性，如运铁蛋白、铜蓝蛋白和结合珠蛋白5、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)，如C反应蛋白、1抗胰蛋白酶等。,血浆功能性蛋白质的特点, 血浆非功能性蛋白质,细胞更新、被破坏和细胞通透性改变时溢入血浆包括：血红蛋白、淀粉酶、转氨酶等反映组织的更新、破坏 或细胞通透性的改变,人类血浆蛋白质的分类,种类 血浆蛋白质,1、结合蛋白或载体 清蛋白、载脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等2、免疫防御系统蛋白 IgG、IgM、IgA、IgD、IgE和补体C2C9等3、凝血和纤溶蛋白 凝血因子、凝血酶原、纤溶酶原等4、酶 卵磷脂：胆固醇酰基转移酶等5、蛋白酶抑制剂 1抗胰蛋白酶、 2巨球蛋白等6、激素 促红细胞生成素、胰岛素等7、参与炎症应答的蛋白 C-反应蛋白、 2酸性糖蛋白等,二、血浆蛋白质的功能,*清蛋白：浓度最高、分子量最低、 pI最低, 调节血浆胶体渗透压和PH值,血浆白蛋白含量,合成原料不足（营养不良等）,合成能力降低（严重肝病等）,丢失过多（大面积烧伤等）,分解过多（甲亢等）,水肿, 运输功能：结合运输下列物质,容易通过肾脏流失者 (运铁蛋白-Fe 3+ 、HP-Hb、铜蓝蛋白)容易被酶破坏或被细胞摄取者(T3、T4)难溶于水的物质(类固醇、脂类)某些药物,* HP.Hb（血浆结合珠蛋白.血红蛋白复合物）* 运铁蛋白 1 球蛋白 运输Fe3+ 减少游离Fe3+的毒性* 铜蓝蛋白 一种亚铁螯合酶 金属蛋白(Cu2+) Fe2+ Fe3+,免疫功能 免疫球蛋白(immunoglobulin) 分类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE 补体(complement) Ag-Ab 补体系统靶细胞、病原体, 凝血与抗凝血功能, 营养功能,见第三节,三、血浆酶类, 血浆功能性酶, 血浆非功能性酶,肝或血管内皮细胞合成后分泌入血浆凝血与纤溶有关的酶、肾素、脂蛋白脂肪酶等,在细胞内合成并存在于细胞中细胞酶和外分泌酶细胞膜通透性、细胞受损、腺体病变酶,第 三 节,血 液 凝 固,止血的过程 1) 受伤血管收缩 2) 形成疏松血小板栓塞-白色血栓形成 3) 血液凝固-红色血栓形成 4) 血栓溶解,瀑布样学说 cascade酶促级联反应,血液凝固是血液由液态转变为固态的过程，是一系列凝血因子被其前因子激活最终生成凝血酶，凝血酶则使纤维蛋白原转变为纤维蛋白凝块的一系列酶促反应过程。,* 凝血,一、 凝血因子,凝血因子 化学本质 合成场所及 参与凝 主要功能 是否依赖VK 血途径纤维蛋白原 糖蛋白 肝 共同 形成纤维蛋白凝胶凝血酶原 糖蛋白 肝，是 共同 丝氨酸蛋白酶，催化纤维 蛋白原转化为纤维蛋白组织因子 脂蛋白 组织内皮细胞 外源 的辅因子 单核细胞钙离子 内源 外源 共同 多种因子的辅因子前加速素 糖蛋白 肝 共同 X的辅因子血清凝血酶原 糖蛋白 肝，是 外源 丝氨酸蛋白酶，激活X转变加速素(SPCA),凝血因子 化学本质 合成场所及 参与凝 主要功能 是否依赖VK 血途径抗血友病A球蛋白 糖蛋白 肝 内源 的辅因子 加速X的生成抗血友病B因子 糖蛋白 肝，是 内源 丝氨酸蛋白酶激活XStuart Prower因子 糖蛋白 肝，是 共同 丝氨酸蛋白酶激活 抗丙种血友病因子 糖蛋白 肝 内源 丝氨酸蛋白酶激活 接触因子 糖蛋白 肝 内源 丝氨酸蛋白酶 激活、PK 纤维蛋白稳 糖蛋白 肝、血小板 共同纤维蛋白交联稳定 定因子 转谷氨酰胺酶前激肽释放酶(PK) 糖蛋白 肝 内源丝氨酸蛋白酶激活高分子量激肽原 糖蛋白 肝 内源 辅因子激活、PK,肝细胞合成：除、因子糖蛋白：除、因子存在于血浆中：除因子纤维蛋白原是凝血过程的中心蛋白5种辅因子：、HMWK8种酶原：、PK、 其中7种为丝氨酸蛋白酶原依赖VK的凝血因子：、,依赖VK的凝血因子, 结构：氨基末端含有-羧基谷氨酸残基(Gla) 羧化作用由-谷氨酰羧化酶催化 辅酶为VK机制：-碳原子上的羧基与Ca 2+螯合 通过Ca 2+与血小板或因子的磷脂表 面结合加速凝血反应,双香豆素类抗凝药物华法林钠的抗凝机制： 结构与维生素K相类似 抑制-谷氨酰羧化酶的活性维生素K缺乏： 因子合成受影响，导致无活性异常凝血因子的出现，引起皮下、肌肉、胃肠道等出血症状，可给与补充维生素K而得到治疗。,具有丝氨酸蛋白水解酶作用的凝血因子, PK,活性中心附近肽段的氨基酸顺序： 以SER为酶的活性中心基团 周围Gly-Asp-SER-Gly-Gly-Pro的序列 能水解蛋白质通过PK 、 形成信号的级联放大 反应需要Ca 2+ 、磷脂、蛋白质辅因子参加,辅因子： 、 、 、HMWK和Ca2+,：TF(tissue factor) 的辅因子，启动外源性凝血过程 脂蛋白，多种组织细胞合成，分布广泛 组织损伤、感染、肿瘤等时，释放入血：X的辅因子：的辅因子,促使反应加速,：曾被称为抗血友病因子 因编码因子或因子的基因突变或缺失 所导致的血浆中因子或因子缺乏，称 为血友病； 缺乏因子称为血友病A； 缺乏因子称为血友病B。 X性染色体连锁性遗传病，大多为皮肤粘膜出血，重症患者有关节、肌肉等深部出血症状，严重者危及生命。,HMWK：a、PK的辅因子 参与内源性凝血途径的接触活化：Ca 2+ ，多种因子的辅因子 介导凝血因子与磷脂表面形成复合物 加速凝血因子的激活,因子 纤维蛋白原, 内源性凝血途径启动方式：血管内膜受损或血液与带负电荷 的异物表面接触，使因子活化参与因子： PK HMWK 人为分成三个阶段：1）接触活化阶段；2）因子的激活；3）因子的激活, 外源性凝血途径启动方式：组织损伤释放组织因子 因子参与因子： 凝血的共同途径一旦形成a 参与因子： ,激肽释放酶 HMWK a 前激肽释放酶 a,胶原等带负电荷的物质,接触活化, 内源性凝血途径(intrinsic coagulation pathway),Arg-Val, a a a-Ca 2+ - X Xa,Ca 2+ ，,调速步骤 液相,Ca 2+, 内源性凝血途径(intrinsic coagulation pathway),血友病甲： 血友病乙： ,Arg145-Ala146Arg180-Val181,磷脂膜 表面,激肽释放酶 HMWK a 前激肽释放酶原 a a a-Ca 2+ - X Xa,心内膜受损,Ca 2+ ，,接触活化,调速步骤,Ca 2+,内源性凝血途径,血友病A：因子缺乏血友病B：因子缺乏,Arg-Val,Arg145-Ala146Arg180-Val181,磷脂膜 表面,组织损伤 a-Ca 2+ - X Xa,Ca 2+,Ca 2+ ，, 外源性凝血途径 (extrinsic coagulation pathway),组织因子的释放,-Ca 2+ -复合物的生成,因子的磷脂部分提供凝血反应的催化表面,Xa Xa-Ca 2+ - a 纤维蛋白原(A-B-)2 纤维蛋白单体(、)2 可溶性纤维蛋白多聚体(-)2n 稳定的纤维蛋白多聚体,凝血酶原激活物,Ca 2+， ,Ca 2+ a , 凝血的共同途径(common pathway),磷脂膜表面,S,S,S,S,-NH2,H2N-,-NH2,-NH2,H2N-,H2N-,COOH,COOH,COOH,HOOC,HOOC,HOOC,S,S,S,S,-NH2,H2N-,-NH2,-NH2,H2N-,H2N-,COOH,COOH,COOH,HOOC,HOOC,HOOC,A,B,纤维蛋白原结构及凝血酶作用示意图,凝血酶thrombine,纤维蛋白单体的形成与交联,激肽释放酶 前激肽释放酶原 HMWK a a 组织损伤 a a-Ca 2+ - a-Ca 2+ - X Xa Xa-Ca 2+ - a 纤维蛋白原(A-B- )2 纤维蛋白单体(、 )2 可溶性纤维蛋白多聚体(- )2 稳定的纤维蛋白多聚体,凝血酶原激活物,胶原等带负电荷的物质,Ca 2+,Ca 2+ ，,Ca 2+,Ca 2+， ,Ca 2+,a ,内源性凝血,外源性凝血,凝血的共同途径,接触活化,调速步骤, 磷脂的作用 血液凝固的调节,心血管内膜光滑完整凝血因子处于非活性状态血液的冲刷与稀释肝脏清除活化的凝血因子血中的抗凝物质,AT-：antithrombin 肝脏合成， 2-G，活性最强 与 PK形成复合物肝素：(heparin) 肥大细胞合成，酸性蛋白聚糖 硫酸根带的负电荷与AT-的Lys残基的正电荷 结合； 抑制血小板粘聚。肝素辅因子-：单链糖蛋白，肝素作用, 血中的抗凝物质,PC：肝脏合成，依赖VK糖蛋白，Gla APC 灭活凝血辅因子、促进纤溶 阻碍 a与Bpc磷脂结合,PS：肝脏合成，依赖VK含Gla的糖蛋白， 加速APC对、的灭活 阻断补体系统的激活,TFPI：tissue factor pathway inhibitor Bpc、血管内皮细胞、单核细胞、肝细胞 a-Ca 2+ -活性 a活性* 肝素、柠檬酸钠、草酸盐(Ca 2+), 纤维蛋白溶解 纤维蛋白溶解系统 (fibrinolytic system) 纤溶酶的生成,纤溶酶原 纤溶酶(plasminogen) (plasmin),内激活 外激活 药物激活,aPK ,组织损伤应激、休克等t-PA u-PA,链激酶尿激酶重组t-PA等,PAI,纤溶酶原：肝、嗜酸性细胞、肾脏 790个a.a的单链糖蛋白、561Arg-Val562t-PA：血管内皮细胞合成 应激、休克、组织损伤u-PA：泌尿生殖系统上皮细胞纤溶酶的作用：降解纤维蛋白原和纤维蛋白 水解凝血因子 水解补体系统,纤维蛋白(原) 片断X 片断Y 片断E 片断A、B、C 片断D 片断D,纤维蛋白的溶解：纤溶酶,FDP：fibrindegradation products X、Y阻止纤维蛋白聚合、交联， D、E竞争性抑制凝血酶,纤溶抑制物纤溶酶原激活物的抑制物PAI 与t-PA、 u-PA 形成复合物纤溶酶的抑制剂：2- 抗纤溶酶 与纤溶酶形成复合物，与纤维蛋白共价结合*止血酸、对羧基苄胺（PAMBA）、6-氨基己酸 抑制纤溶酶原的激活,纤溶酶原 纤溶酶,内激活 外激活 药物激活,aPK,组织损伤应激、休克等t-PA u-PA,链激酶、尿激酶重组t-PA等,纤维蛋白(原) 片断X 片断Y 片断E 片断A、B、C 片断D 片断D,肝脏、肾脏嗜酸性细胞单链糖蛋白790个a.a561Arg-Val562,FDP,PAI,纤溶酶抑制物,水解凝血因子 水解补体系统,纤维蛋白的溶解及抗纤溶过程,第 四 节 血细胞代谢与铁代谢,一、红细胞的代谢,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。,红细胞成熟过程中的代谢变化,注：“+”，“-”分别表示该途径有或无*晚幼红细胞为“-”,珠蛋白和血红素(heme),* 血红素的合成* 珠蛋白的合成* 血红蛋白的合成,血红蛋白的组成,血红蛋白的合成,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,甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+, 合成过程, -氨基-酮戊酸(- aminolevulinic acid , ALA)的生成：由ALA合酶(ALA synthase)催化，是血红素合成的关键酶,+,反应部位：线粒体,胆色素原的生成ALA生成后从线粒体进入胞液,反应部位：胞液, 尿卟啉原与粪卟啉原的生成,4x 胆色素原,线状四吡咯,尿卟啉原,粪卟啉原,反应部位：胞液, 血红素的生成胞液中的粪卟啉原再进入线粒体,反应部位：线粒体,粪卟啉原,原卟啉原,原卟啉,血红素, 合成的主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细胞不能合成； 合成的原料简单：琥珀酰CoA、甘氨酸Fe2+等小分子物质； 合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间过程在胞液。,血红素合成的特点, 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, 合成的调节, 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血红蛋白的合成，促使原始红细胞的繁殖和分化。, 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)。,卟啉症,铁卟啉合成代谢异常而导致卟啉或其中间代谢产物排出增多，称为卟啉症。可分为先天性和后天性两大类。症状：光敏感性皮炎，欧洲人多发，亚洲人少见。,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。,2. 血红蛋白的合成,高铁血红素,cAMP +,2C+cAMP-2R,eIF-2激酶（无活性）,eIF-2（有活性）,高铁血红素对起始因子2的调节,R2C2(PKA),3.叶酸、VitB12对红细胞成熟的影响 a. 叶酸: 一碳单位载体 DNA合成中必需辅助因子 b. VitB12:,VitB12,N5甲基四氢叶酸,四氢叶酸,同型半胱氨酸,甲硫氨酸,N5甲基四氢叶酸转甲基酶,c. 叶酸缺乏 VitB12缺乏:内因子 *结果：巨幼细胞性贫血,4、成熟红细胞的代谢特点,(1) 能量代谢 糖酵解: 产生ATP 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 磷酸戊糖途径, 主要功能是产生NADPH+H+,COOPO3H2HCOH CH2OPO3H2,COOHHCOPO3H2 CH2OPO3H2,COOHHCOH CH2OPO3H2,BPG变位酶,2,3-BPG 磷酸酶,1,3-BPG 2,3-BPG 3-PG,(2) 2, 3-二磷酸甘油酸支路,G F-1,6-BP3-磷酸甘油酸 磷酸二羟丙酮1,3-BPG 3-BPG激酶 2,3-BPG 3-PG丙酮酸 乳酸,BPG变位酶，4.18kJ15% 30%,2,3-BPG磷酸酶，16.72kJ,Hb对氧的亲和力 HbO2放出O2糖酵解产生能量,2,3-BPG支路,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。,2, 3-BPG的功能,（3）红细胞中的氧化还原系统：,葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖,葡萄糖醛酸 UDP-葡萄糖醛酸 UDP-葡萄糖,5-磷酸木酮糖 磷酸戊糖途径,UTP,PPi,2NAD+,2NADH,NAD+/ NADH：糖酵解、糖醛酸途经NADP+/ NADPH：磷酸戊糖旁路,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。,成熟红细胞不能从头合成脂肪酸，通过主动参入和被动交换不断的与血浆进行脂质交换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。,（4）脂 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： 组胺,二、白细胞代谢,生理功能：合成各种含铁蛋白质来源：食物（日常饮食含10mg 铁，吸收率为 10%）、RBC衰老破坏需要量：1mg/day吸收部位：十二指肠、空肠上段,三、铁代谢, Fe吸收的有利因素 a. Fe2+形式:VitC, Cys等还原剂 b. 酸性条件:胃酸, Vit C ,柠檬酸 c. 形成可溶复合物：果酸，氨基酸,吸收影响因素： 酸性条件（PH4）VitC、Cys Hb、铁卟啉蛋白分解释放的血红素 植酸、草酸、磷酸、鞣酸, Fe吸收的不利因素 a.Fe3+形式 b.碱性条件：胰腺分泌物, 碱性药物 c.形成难溶沉淀物 ：植酸，鞣酸，磷酸 储存和运输 a. 储存: 铁蛋白 含血铁黄素 肝、脾、骨髓、骨骼肌 b. 运输: 运铁蛋白,缺铁性贫血：小细胞低色素性贫血,