生物化学第十八章血液的生物化学
写在前面:
1)血液主要发挥物质运输作用。由血浆(55%~60%)、血细胞、血小板组成。血液凝固后析出的淡黄色透明液体称血清。
2)非蛋白类含氮化合物包括尿素、肌酸、肌酸酐、尿酸、胆红素、氨,它们中的氮总量称为非蛋白质氮(NPN)。血尿素氮占NPN的1/2。
掌握
1、血红素合成代谢
血红蛋白是红细胞中最主要的成分,由珠蛋白和血红素组成。血红素不但是血红蛋白的辅基,也是肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶等的辅基——两红两过一色素
反应部位: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。合成的起始和终末阶段均在线粒体内,中间阶段在细胞质内。
合成原料:甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+
限速酶:ALA合酶,辅酶是磷酸吡哆醛,受血红素反馈调节。
合成过程(了解):
1)δ-氨基-γ-酮戊酸(ALA)的合成
线粒体内
琥珀酰CoA和甘氨酸经ALA合酶催化缩合生成ALA
2)胆色素原的合成
细胞质内
ALA脱水酶催化,2分子ALA脱水缩合生成1分子胆色素原。
Ø ALA脱水酶有巯基,对铅等重金属的抑制作用非常敏感。
3)尿卟啉原与粪卟啉原的合成
细胞质内

UPGⅢ同合酶单独存在时无活性,必须与UPGⅠ同合酶协同作用,反之,无UPGⅢ同合酶,线状四吡咯化合物不稳定自身环化成尿卟啉原Ⅰ。
正常生理情况下,尿卟啉原Ⅲ的合成是主要途径,UPGⅠ的合成极少。
4)血红素的合成
线粒体内

铅等重金属对亚铁螯合酶(血红素合酶)也有抑制作用。
血红素合成后由线粒体入细胞质,在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中结合珠蛋白——血红蛋白。
Ø 血红素合成的特点:
①体内大多数组织均可合成血红素,但合成的主要部位是骨髓和肝,成熟红细胞无线粒体,不可合成血红蛋白。
②血红素合成原料是甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+,中间产物的转变主要是吡咯环侧链的脱羧和脱氢反应。各种卟啉原化合物均对光敏感。
③合成的起始、终末阶段在线粒体,中间阶段在细胞质。
血红素合成的调节
最主要的调节步骤是ALA的合成。
1)ALA合酶
ALA合酶是血红素合成的关键酶,受血红素的反馈调节。
血红素抑制ALA合酶的合成,但结合珠蛋白后不再抑制。
维生素B6缺乏影响血红素的合成。
过多的血红素被氧化为高铁血红素强烈抑制ALA合酶。
某些固醇类激素诱导ALA合酶合成,促进血红素合成。
肝内进行生物转化的物质导致ALA合酶显著增加(生物转化需要的细胞色素P450的辅基是铁卟啉化合物)
2)ALA脱水酶和亚铁螯合酶
ALA脱水酶可被血红素抑制(不明显)。
二者均被铅等重金属抑制,亚铁螯合酶还需要还原剂(如谷胱甘肽)的持续存在。
3)EPO
Ø 铁卟啉合成代谢异常而导致卟啉或其中间产物排出增多称卟啉症。
2、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。
葡萄糖是成熟红细胞的主要能量物质,90%~95%经糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)支路代谢,5%~10%经磷酸戊糖途径代谢。
1)糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径。
用途:
①维持钠泵。
钠泵通过消耗ATP将Na+泵出、K+泵入红细胞以维持红细胞的离子平衡以及细胞容积和双凹盘状形态。
②维持钙泵。
将红细胞内的钙泵入血浆以维持红细胞内的低钙状态。钙沉积细胞膜使膜变脆。
③维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白的脂质进行交换。
消耗ATP
④少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+/NADP+。
⑤ATP用于葡萄糖活化,启动糖酵解。
2)2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路

2,3-BPG占糖酵解的15%~50%。
2,3-二磷酸甘油酸可以供能,但主要功能是调节血红蛋白的运氧功能。
2, 3-BPG是调节血红蛋白运氧的重要因素,可降低Hb与氧的亲和力。人体通过改变红细胞内2, 3-BPG的浓度来调节对组织的供氧。
Ø 2,3-BPG电负性很高,可结合血红蛋白的中心孔穴。
3)红细胞内糖代谢的生理意义
磷酸戊糖途径提供NADPH维持红细胞膜的完整性。
磷酸戊糖途径是红细胞产生NADPH的唯一途径。
由于氧化作用,红细胞内经常产生少量(1%-2 %)的高铁血红蛋白,不能带氧。
MHb的还原:还原性谷胱甘肽,抗坏血酸,NADPH和NADH - MHb还原酶(最重要)
4)红细胞不能合成脂肪酸,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。
成熟红细胞的脂质几乎都位于细胞膜上。
5)高铁血红素促进珠蛋白合成。

3、血浆蛋白质的分类与性质
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:70~75 g/L
血浆蛋白的种类很多,含量也极不相同。
分类
电泳是最常用的分离蛋白质的方法。
电泳将血浆蛋白分成5条区带:清蛋白(白蛋白)、α1球蛋白、α2球蛋白、β球蛋白和γ球蛋白。
清蛋白是人血浆中最主要的蛋白质(占1/2),由肝合成,维持血浆渗透压、运输。
清蛋白/球蛋白(A/G)=1.5~2.5

性质
1)绝大多数血浆蛋白在肝合成。
γ球蛋白由浆细胞合成,参与免疫。
2)血浆蛋白的合成场所一般位于膜结合的多核蛋白体上。
粗面内质网-高尔基复合体-质膜分泌入血
3)除清蛋白外,几乎所有的血浆蛋白均为糖蛋白。
糖蛋白含有寡糖链,寡糖链含有生物信息,如血浆蛋白质的定向输送需要寡糖链。
4)许多血浆蛋白呈现多态性。
如ABO血型、结合珠蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白、免疫球蛋白、α1抗胰蛋白酶。
5)每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期。
6)血浆蛋白质水平的改变往往与疾病紧密相关。
急性炎症或某种组织损伤等情况下,某些血浆蛋白的水平会增高,它们被称为急性期蛋白(APP)。如C反应蛋白、α1抗胰蛋白酶、纤维蛋白原。慢性炎症/肿瘤,APP含量亦升高。
IL-1能刺激肝细胞合成许多急性期反应物。
也有APP浓度下降,如清蛋白、运铁蛋白。
4、血浆蛋白质的功能
1)维持血浆胶体渗透压
清蛋白能最有效的维持胶体渗透压。当清蛋白浓度过低时,血浆胶体渗透压下降,水肿。
2)维持血浆PH
7.35~7.45
蛋白质是两性电解质,参与维持血浆正常的pH。
3)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。
清蛋白可结合脂肪酸、Ca2+、胆红素、磺胺。
4)免疫作用
抗体、补体
5)催化作用
血浆中的酶称作血清酶,包括血浆功能酶、外分泌酶和细胞酶。
6)营养作用
7)凝血、抗凝血和纤溶作用
8)血浆蛋白异常与临床疾病
风湿病、肝疾病、多发性骨髓瘤。