血液的生物化学血液概况血液(blood)的组成 (占体重的8%)血浆(plasma) (占全血容积的55-60%)红细胞，白细胞，血小板血清(serum) ---血液凝固后析出的淡黄色透明液体非蛋白质类含氮化合物：尿素、肌酸、肌酸酐、尿酸、胆红素、氨基酸和氨非蛋白氮（non-protein nitrogen）：血液中的有机物的非蛋白类含氮化合物主要有尿素、肌酸、肌酸酐、尿酸、胆红素和氨等，它们中的氮总称为非蛋白氮。

第一节血浆蛋白一、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：70～75g/L清蛋白浓度：38～48g/L；球蛋白浓度：15～30g/LA/G=1.5-2.5（一）血浆蛋白的分类1. 依据电泳(electrophoresis)结果分类清蛋白、α1球蛋白、α2球蛋白、β球蛋白、γ球蛋白2. 依据生理功能分类1）.载体蛋白2）.免疫防御系统蛋白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（二）血浆蛋白质的性质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)。

如：ABO血型。

5. 在循环过程中，每种血浆蛋白均有自己特异的半衰期（清蛋白：20天）。

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)。

二、血浆蛋白质的功能（一）维持血浆胶体渗透压（二）维持血浆正常的pH（三）运输作用（四）免疫作用（五）催化作用（六）营养作用（七）凝血。

抗凝血和纤溶作用第二节血细胞代谢一、红细胞的代谢特点成熟红细胞除质膜和胞浆外，无其他细胞器，其代谢比一般细胞单纯。

葡萄糖是成熟红细胞的主要能量物质。

（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。

1．糖酵解是红细胞获得能量的唯一途径红细胞中存在催化糖酵解所需要的全部酶和中间代谢物，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mol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。

2．2，3-二磷酸甘油酸旁路调节血红蛋白的运氧功能糖酵解途径还存在侧支循环-2，3-二磷酸甘油酸旁路（图16-6）。

2，3-二磷酸甘油酸旁路的分支点是1，3-二磷酸甘油酸（1，3-BPG）。

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2，3-二磷酸甘油酸旁路仅占糖酵解的15％～50％，但是由于2，3-BPG 磷酸酶的活性较低，2，3—BPG的生成大于分解，造成红细胞内2，3-BPG升高。

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。

3．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+。

4．红细胞内糖代谢的生理意义（1）ATP的功能：红细胞中的ATP主要用于维持以下几方面的生理活动：1）维持红细胞膜上钠泵(Na+-K+-ATPase)的正常运转。

Na+和K+一般不易通过细脑膜，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）维持红细胞膜上钙泵(Ca2+-ATPase)的正常运行,将红细胞内的Ca2+泵人血浆以维持红细胞内的低钙状态。

正常情况下，红细胞内的Ca2+浓度很低(20μmol/L)，而血浆的Ca2+浓度为2～3mmol/L。

血浆内的钙离子会被动扩散进入红细胞。

缺乏ATP时，钙泵不能正常运行，钙将聚集并沉积于红细胞膜，使膜失去柔韧性而趋于僵硬，红细胞流经狭窄的脾窦时易被破坏。

3）维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换。

红细胞膜的脂质处于不断的更新中，此过程需消耗ATP。

缺乏ATP时，脂质更新受阻，红细胞的可塑性降低，易于破坏。

4）少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成。

5）ATP用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程。

（2）2，3-BPG的功能：是调节血红蛋白(Hb)运氧功能2，3-BPG是一个负电性很高的分子，可与血红蛋白结合，结合部位在Hb分子4个亚基的对称中心孔穴内。

2，3-BPG的负电基团与组成孔穴侧壁的2个β亚基的带正电基团形成盐键，从而使血红蛋白分子的T构象更趋稳定，降低血红蛋白与O2的亲和力。

当血流经过PO2较高的肺部时，2，3-BPG的影响不大，而当血流经过PO2较低的组织时，红细胞中2，3-BPG的存在则显著增加O2释放，以供组织需要。

在PO2相同条件下，随2，3-BPG浓度增大，HbO2释放的O2增多。

人体能通过改变红细胞内2，3-BPG的浓度来调节对组织的供氧。

（3）NADH和NADPH的功能：NADH和NADPH是红细胞内重要的还原当量，它们具有对抗氧化剂，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。

磷酸戊糖途径是红细胞产生NADPH的唯一途径。

红细胞中的NADPH能维持细胞内还原型谷胱甘肽（GSH）的含量（图16-8），使红细胞免遭氧化剂的损害。

（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进行脂质交换，维持其正常的脂类组成、结构和功能。

（三）血红蛋白的合成与调节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。

血红素不但是它的辅基，也是肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶等的辅基。

血红素可在体内多种细胞内合成，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。

1．血红素的生物合成（1）合成血红素的基本原料、部位和关键酶甘氨酸、琥珀酰CoA和Fe2+。

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。

血红素的生物合成的关键酶是ALA合酶，可受多种因素的调节。

（2）合成过程：血红素的生物合成可分为四个步骤1）δ-氨基－γ－酮戊酸（AIA）的生成：在线粒体内，由琥珀酰辅酶A与甘氨酸缩合生成δ-氨基-γ-酮戊酸(ALA)(图16-9)。

催化此反应的酶是ALA合酶(ALA synthase)，其辅酶是磷酸毗哆醛。

此酶是血红素合成的限速酶，受血红素的反馈调节。

2）胆色素原的生成：ALA生成后从线粒体进入胞液，在ALA脱水酶催化下，2分子ALA脱水缩合生成1分子胆色素原 (图16-10)。

ALA脱水酶含有琉基，对铅等重金属的抑制作用十分敏感。

3）尿卟啉原与粪卟啉原的生成：在胞液中，4分子胆色素原由尿叶琳原I同合酶、尿叶琳原Ⅲ同合酶、尿卟琳原Ⅲ脱羧酶依次催化，经线状四吡咯、尿卟啉原Ⅲ，最终生成粪卟啉原Ⅲ。

4)血红素的生成：胞液中生成的粪卟啉原Ⅲ再进人线粒体，经粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶和原卟啉原Ⅸ氧化酶催化，使粪卟琳原Ⅲ的侧链氧化生成原卟啉Ⅸ。

通过亚铁整合酶，又称血红素合成酶的催化，原卟啉Ⅸ和Fe2+结合，生成血红素。

铅等重金属对亚铁整合酶有抑制作用。

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。

血红素合成的全过程总结于图16-11。

（3）血红素合成的特点①体内大多数组织均具有合成血红素的能力，但合成的主要部位是骨髓与肝，成熟红细胞不含线粒体，故不能合成血红素；②血红素合成的原料是琥珀酰辅酶A、甘氨酸及Fe等简单小分子物质。

其中间产物的转变主要是吡咯环侧链的脱羧和脱氢反应。

③血红素合成的起始和最终过程均在线粒体中进行，而其他中间步骤则在胞液中进行。

这种定位对终产物血红素的反馈调节作用具有重要意义。

关于中间产物进出线粒体的机制，目前尚不清楚。

（4）合成的调节：血红素的合成受多种因素的调节，其中最主要的调节步骤是ALA的生成。

1）ALA合酶：它是血红素合成体系的限速酶，受血红素的别构抑制调节。

此外，缺乏血红素还可以阻抑ALA合酶的合成。

磷酸吡哆醛是该酶的辅基，维生素B6将减少血红素的合成。

正常情况下，血红素合成后迅速与珠蛋白结合成血红蛋白，对ALA合酶不再有反馈抑制作用。

如果血红素的合成速度大于珠蛋白的合成速度，过多的血红素可以氧化成高铁血红素，后者对ALA合酶也具有强烈抑制作用。

某些固醇类激素，例如睾丸酮在体内的5-β还原物，能诱导AIA合酶，从而促进血红素的生成。

许多在肝中进行生物转化的物质--致癌剂、药物、杀虫剂等，均可导致肝AIA合酶显著增加，因为这些物质的生物转化作用需要细胞色素，后者的辅基是铁卟啉化合物。

由此，通过肝ALA合酶的增加，以适应生物P450转化的要求。

AIA脱水酶和亚铁整合酶虽并非血红素合成的关键酶，但它们对铅和重金属的抑制非常敏感。

因此铅中毒时，此两种酶的活性明显减低。

此外，亚铁螯合酶还需要有还原剂(如还原型谷肮甘肽)存在时才有活性，还原剂的缺如会抑制血红素的合成。

2）促红细胞生成素（EPO）：EPO主要在肾合成，缺氧时即释放入血。

EPO是细胞生长因子，加速有核红细胞的成熟以及血红素和Hb的合成，促使原始红细胞的繁殖和分化。

EPO是红细胞生成的主要调节剂。

2．血红蛋白的合成血红蛋白中珠蛋白的合成与一般蛋白质相同。

珠蛋白的合成受血红素的调控。

血红素的氧化产物高铁血红素能促进血红蛋白的合成。

cAMP激活蛋白激酶A后，蛋白激酶A能使无活性的eF-2激酶磷酸化。

后者再催化eIF-2磷酸化而使之失活。

高铁血红素有抑制cAMP激活蛋白激酶A的作用，从而使eIF-2保持于去磷酸化的活性状态，有利于珠蛋白合成。