血液的生物化学
重庆医科大学刘先俊《生物化学》第15章.血液的生物化学
当人从海平面上到4500 米高原后两天内， 2,3 BPG的浓度有原来的5mM 增加到8mM，结果对组织 的供氧量又恢复到接近 正常水平（0.38）。
如果BPG仍维持5mM水 平，对组织的供氧量将 减少四分之一，为0.30。
本章总结 血浆蛋白的电泳分类；非蛋白氮的 概念及主要种类。
｛ CO2的运输 （6％） 碳酸氢盐形式
｛ 化合结合
（约2/3 ）
（94％） 氨基甲酸血红蛋白
（约1/4 ）
1. 碳酸氢盐形式的运输
2.氨基甲酸血红蛋白的形式运输
HbNH2+CO2
在组织中
（氨基甲酸血红蛋白）
HbNHCOOH
肺
HbNHCOO－ ＋ H＋
HbH＋
+ HbO2
O2
Bohr效应的总结
CO2＋H2O ＝ H＋＋HCO3－
结果使得细胞内的pH降低。低pH使Hb对氧的亲和 力降低。
波耳效应提高了氧转运系统的效率。在肺部，CO2 水平低，氧很容易被血红蛋白占有，同时释放出质子；
而在代谢的组织中，CO2水平相对来说比较高，pH较低，
O2容易从氧合血红蛋白中卸载。
（三）运输二氧化碳
Байду номын сангаас
物理溶解
运输O2、CO2、H+ （一）运输O2
与Hb结合占98.5％ 氧的运输
物理溶解占1.5％
Hb与O2呈可逆结合
O2分压高（肺）
Hb＋O2
HbO2
O2分压低（组织）
（还原、紫蓝色）
（氧化、红色）
Hb氧饱和曲线呈S型，两端斜率小，中间大； Mb氧饱和曲线呈双曲线型
生理意义：
（二）波尔效应（Bohr effect）
第11章血液生化(生物化学)
注： “+”，“-” 分别表示该途 径有或无 *晚幼红细胞 为“-”
目录
（一）糖代谢 1. 糖酵解和2, 3-二磷酸甘油酸(2, 3-BPG)旁路
2. 磷酸戊糖途径, 主要功能是产生NADPH+H+
目录
葡萄糖
二磷酸甘油酸变位酶
1, 3-BPG
3-磷酸甘 油酸激酶
目录
血液中的电解质则大部分为以离子状态存在的无 机盐
正离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+； 负离子有：Cl-、HCO3-、HPO42-和SO42-； 血浆中Na+、Cl-的含量最多；细胞内则含K+、HPO42最多。 体液的电中性是由于各种体液内的正、负离子荷电总 量相等 在血浆中，Na+是维持血浆量和渗透压的主要离子； 在红细胞中，K+是维持细胞内液量和渗透压的主要离 子。 血浆中Na+、K+、Ca2+保持适当比例，维持着神经肌肉 的正常兴奋性。
因CO2形成的H2CO3，解离后使H+浓度增高，故CO2对O2饱和度 的影响在很大程度上是通过H+浓度的改变而实现的。 CO2和Hb结合成氨基甲酸血红蛋白时，也能解离出H+以影响Hb 对O2的亲和力。
2GSH
谷胱甘肽过 氧化物酶
H2O2
6-磷酸 葡萄糖酸
NADP++H+
GSSG
2H2O
目录
（二）脂 代 谢
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。
目录
人类血液系统的生物化学和免疫学
人类血液系统的生物化学和免疫学人是一个复杂的生物体，拥有众多系统和器官。
其中，血液系统是至关重要的一个系统，负责为全身提供氧气、营养和免疫防御。
而人类血液系统的生物化学和免疫学是保证这个系统正常运转的重要保障。
一、血液系统的组成和功能人类的血液系统由三种主要成分组成：红细胞、白细胞和血小板。
红细胞是传输氧气的主要介质，它们的主要成分是血红蛋白，它可以与氧气结合并将其输送到全身。
白细胞分为多种类型，包括粒细胞，淋巴细胞，单核细胞等，它们是免疫系统的一部分，主要负责抵御病原体和其他有害物质。
血小板则是维持正常的凝血功能所需的血液成分，它们能够促进血液在受损的血管内形成凝块，防止流血。
除此之外，血液系统还负责携带营养物质，将代谢废物和二氧化碳运回肺部排出，并维护体内正常的酸碱平衡。
二、血液组成的分子人类血液系统的生物化学主要研究血液组成的分子。
血浆是血液中最主要的成分，其中含有大量的分子，如蛋白质、糖类、脂类、激素、细胞因子等。
这些分子起到各种功能，如运输营养物质、维持血压、控制免疫反应、促进血小板活化等。
其中最重要的血浆蛋白是白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原。
它们的分解产物可作为血液恢复和修复的原料。
从分子层面上来看，血液系统的运作离不开生物化学反应。
诸如糖代谢、脂代谢和氨基酸代谢等反应需要一系列的酶来参与。
免疫反应也需要依赖受体和信号转导，从而激活免疫细胞进行攻击。
在维持血液功能和生理调节过程中，还离不开酸碱平衡、离子平衡和水分平衡等生物化学过程的参与。
三、免疫的功能和机制人类血液系统的免疫学是研究免疫系统的构成、功能和机制的一门学科。
免疫反应是指生物体对病原物质或其他外来物质的特殊防御反应。
通过免疫反应，免疫细胞能够识别并攻击不同病原体，从而维护机体的免疫防御功能。
血液系统中的免疫细胞包括T细胞、B细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞等。
其中，T细胞和B细胞是具有专一性的适应性免疫细胞，它们通过识别并激活对应的受体来识别外来病原体。
《生物化学》第十四章
凝血酶
Ⅵ（Ⅴa） Ⅶa Ⅷa Ⅸa Ⅹa
血浆凝血活素前质
肝脏？网状内皮系统？
Ⅺa
接因子 纤维蛋白稳定因子
前激肽释放酶 高分子量激肽原
网状内皮系统？ 肝脏？ 肝脏
Ⅻa ⅩⅢa 激肽释放酶 缓激肽
功能
形成凝胶
蛋白酶 辅因子 辅因子 辅因子 蛋白酶 辅因子 蛋白酶 蛋白酶
蛋白酶
- 19 -
第二节 血液凝固
四、凝血作用的调节
凝血过程是一个级联放大的瀑布效应，加之 正反馈作用，可把最初生成的酶活性极大增 强。但血凝可造成心肌梗死、脑血栓等严重 疾病。因此，机体内的凝血作用必须保持适 度。
- 20 -
第二节 血液凝固
四、凝血作用的调节
血浆及血管内皮等处存在着多种抗凝物质，凝血过程中生成的纤维蛋白（抗凝血酶 Ⅰ）有 强烈吸附凝血酶的作用。血浆中抗凝血蛋白（抗凝血酶 Ⅲ）能与具有蛋白酶作用的凝血因 子以 1∶1 分子比结合形成复合物，从而封闭酶的活性中心。肝素能加速复合体的形成，使 抗凝血酶的活性提高数百倍。肝素是由肥大细胞和嗜碱性粒细胞产生的高分子酸性黏多糖， 是一种重要抗凝血物质，除上述作用外，它还能抑制血小板的黏附、集聚，从而影响血小 板磷脂的释放。肝素作为抗凝剂已广泛应用于临床。
内源性凝血的接触活化阶段
- 16 -
第二节 血液凝固
三、血液凝固的过程
（2）磷脂胶粒反应阶段
在 Ca2＋ 的存在下，接触活化阶段产生的 Ⅺa 可使因子Ⅸ发生水解反应产生 Ⅸa。因子 Ⅸa 无酶活性，但可使因子Ⅹ的活化反应速度提 高 1 000 倍。Ⅹa 及凝血酶都有激活因子Ⅷ和Ⅴ 的作用。因子Ⅹa、Ⅴa 和 Ca2＋ 结合在磷脂胶粒 上形成凝血酶原激活物。磷脂胶粒是由血小板提 供的富含丝氨酸磷脂的脂蛋白，对凝血因子和 Ca2＋ 有较强的亲和力，从因子 Ⅺ 的活化到凝血 酶原激活物的生成一系列反应均在磷脂胶粒上进 行，故称为磷脂胶粒反应阶段。
血液的生物化学《生物化学》复习提要
血液的生物化学《生物化学》复习提要血液是人体中至关重要的流体组织，它在维持生命活动、运输物质、调节生理功能等方面发挥着不可或缺的作用。
要深入理解血液的生物化学特性，需要掌握一系列关键的知识点。
一、血液的组成成分血液由血浆和血细胞两部分组成。
血浆是血液中的液体部分，包含水、溶质和蛋白质等。
其中，水占血浆的绝大部分，是各种物质运输的介质。
溶质包括无机物和有机物，无机物如钠离子、氯离子、钾离子等，维持着血浆的渗透压和酸碱平衡；有机物则包括营养物质（如葡萄糖、氨基酸、脂质等）、代谢产物（如尿素、肌酐等）、激素和各种生物活性物质。
血细胞包括红细胞、白细胞和血小板。
红细胞的主要功能是运输氧气和二氧化碳，其内含血红蛋白，血红蛋白能与氧结合形成氧合血红蛋白。
白细胞在免疫防御中起着关键作用，可分为粒细胞（如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞）、淋巴细胞和单核细胞。
血小板参与止血和凝血过程。
二、血液中的蛋白质血浆蛋白质种类繁多，具有多种重要功能。
白蛋白是血浆中含量最多的蛋白质，主要作用是维持血浆胶体渗透压，并作为载体运输各种物质。
球蛋白分为α、β和γ球蛋白，γ球蛋白即免疫球蛋白，参与机体的免疫反应。
纤维蛋白原在凝血过程中转变为纤维蛋白，形成血凝块。
血浆蛋白质的合成场所主要在肝脏，其含量和种类会因生理和病理状态而发生变化。
例如，在炎症或感染时，某些急性期蛋白的浓度会迅速升高。
三、血液的非蛋白含氮化合物血液中的非蛋白含氮化合物包括尿素、尿酸、肌酐、氨等。
其中，尿素是蛋白质代谢的主要终产物，通过肾脏排泄。
尿酸是嘌呤代谢的产物，浓度过高可能导致痛风。
肌酐反映了肌肉代谢和肾功能状况。
这些非蛋白含氮化合物的含量测定在临床上具有重要意义，可用于评估肾功能、诊断某些疾病以及监测治疗效果。
四、血液的缓冲系统血液具有维持酸碱平衡的能力，这主要依靠血液中的缓冲系统。
其中最重要的是碳酸氢盐缓冲系统，它由碳酸和碳酸氢根组成。
当体内酸性物质增多时，碳酸氢根与之结合，减少氢离子浓度；当碱性物质增多时，碳酸分解产生更多的氢离子，从而维持 pH 值的相对稳定。
血液的生物化学
儿茶酚胺、组织胺… 激素：T3、T4、皮质醇、皮质酮、醛固酮、睾
酮、黄体酮、雌二醇…
神经递质：乙酰胆碱、GABA
维生素：Vit B 6
金属离子：Ca2+ Cu2+
Zn2+
Co2+
Hg2+
2+
Pb
…
药物：磺胺、抗菌素、水杨酸盐、洋地黄、阿的平… 血液的生物化学
特异性载体蛋白(球蛋白)
运皮质激素蛋白 甲状腺素结合球蛋白 运铁蛋白 脂蛋白
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血液的生物化学
急性炎症 组织损伤 慢性炎症 癌瘤……
[血浆蛋白] 50－100倍
C-反应蛋白（CRP ） α-1抗胰蛋白酶 触珠蛋白（结合珠蛋白） α-1酸性糖蛋白 纤维蛋白原（凝血因子Ⅰ）……
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血液的生物化学
二、血浆蛋白质的功能
（一）、维持血浆胶体渗透压---清蛋白
血液渗透压
5100mmHg 770Kpa
310 mosm/L
晶体渗透压
(4074.5mmHg)
主要：电解质 小部分：G、尿素等小分子化合物
胶体渗透压：血浆蛋白引起(A约占80％)
(25.5mmHg)
胶体渗透压功能：使组织间液回流入血管。
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血液的生物化学
人血浆清蛋白（albumin,Alb）
正常值：14.3－25mmol/L (20-40mg/100ml) 种类：尿素、尿酸、肌酸、肌酐、氨、胆红素等
其中尿素氮 BUN blood urea nitrgen 占1/2 意义：上述物质大多来自Pr和核酸的分解代谢终产物，
由血液运送至肾脏排泄。临床上，当肾功不全时，血 中NPN明显增高，可协助肾脏功能等疾病的诊断。
血液的生物化学
糖类代谢
葡萄糖摄取与利用
血液中的葡萄糖通过细胞膜进入细胞 内，被细胞代谢利用，为机体提供能 量。
胰岛素与胰高血糖素
糖原合成与分解
当血糖过高时，部分葡萄糖被转化为 糖原储存于肝脏和肌肉中；当血糖过 低时，糖原被分解为葡萄糖释放入血 ，以维持血糖稳定。
这两种激素对糖类代谢起着重要的调 节作用。胰岛素促进细胞摄取和利用 葡萄糖，而胰高血糖素则升高血糖。
04
CATALOGUE
血液的生物化学应用
诊断疾病
血液检查
通过检测血液中的成分，如白细 胞计数、红细胞计数、血红蛋白 浓度等，可以诊断感染、贫血、
白血病等疾病。
生化指标
检测血液中的生化指标，如血糖 、血脂、肝肾功能等，有助于诊 断糖尿病、高血脂、肝肾疾病等
。
免疫学检测
通过检测免疫球蛋白、补体等免 疫学指标，有助于诊断自身免疫
通过特定因子诱导成熟细胞逆转为多能干细胞， 可用于疾病模型建立、药物筛选等。
THANKS
感谢观看
基因载体
02
研究新型基因载体，提高基因转染效率和安全性，降低免疫反
应。
基因表达调控
03
研究基因表达的调控机制，通过调控特定基因的表达来治疗疾
病。
干细胞治疗
胚胎干细胞
具有发育的全能性，可用于修复受损组织或替代 病变细胞。
成体干细胞
存在于人体某些组织中，具有多向分化潜能，可 修复受损组织或器官。
诱导多能干细胞
酶的活性受到多种因素的影响，如温度、pH值、抑制剂和激活剂等。酶反应的速率受酶浓度和底物浓度的影响，同时也受到 酶促反应动力学规律的制约。
氧化还原反应
氧化还原反应是血液中重要的生物化学反应之一，涉及到电子传递和氧化态的变化。这些反应对于维 持机体的正常能量代谢和细胞信号转导具有重要意义。
10.第十八章 血液的生物化学
❖水
全血含水81%--86% 血浆含水93%--95%
❖气体： O2、CO2、N2 ❖可溶性固体
无机物：以电解质为主
尿素、尿酸、 肌酸、肌酐、 胆红素、氨等
有机物：蛋白质、非蛋白质类含氮化合物
(NPN)、糖类和脂类等。
目录
血液的生理功能
❖ 沟通内外环境及机体各部分 ❖ 维持机体内环境的恒定 ❖ 物质运输 ❖ 免疫 ❖ 凝血、抗凝血 ❖ 血液中某些代谢浓度的变化，反映体内代谢
目录
第三节 血细胞物质 代谢
2,3-BPG的功能 2,3-BPG是调节Hb运氧的重要因素
2,3-BPG的负电荷基团与血红蛋白的2个β亚基的
带正电荷基团形成盐键，从而使Hb分子的T构象更
趋稳定，降低血红蛋白与O2的亲和力。
目录
2,3-BPG旁路的主要生理功能是调节血红蛋白 （Hb）运氧
❖ 当血液通过氧分压较高的肺部时，2,3-BPG的影响 不大；而当血液流过氧分压较低的组织时，2,3BPG则显著增加O2释放，以供组织需要。
红细胞和网织红细胞中合成。
2. 亚细胞定位： 起始和终末阶段：线粒体 中间阶段：胞浆
二、合成原料
甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+
目录
三、血红素合成过程
1. -氨基--酮戊酸(-aminolevulinic acid, ALA)的合成：
COOH
H2C CH2
+ CH2NH2
C～ SCoA COOH
O
琥珀酰CoA 甘氨酸
目录
(二)红细胞的糖酵解存在2,3-二磷酸甘油酸旁路
葡萄糖
1, 3-BPG
二磷酸甘油酸变位酶
3-磷酸甘油酸激酶
2, 3-BPG
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胞浆（中间阶段）
原料：甘氨酸、琥珀酰辅酶A、Fe2+
关键酶：ALA合酶 （－氨基－－酮戊酸合酶）
受高铁血红素的强烈抑制
复习题 非蛋白氮 成熟红细胞糖代谢特点
注： “+”，“-” 分别表示该途 径有或无
*晚幼红细胞 为“-” 鸟类红细胞有核等结构，与一般细胞相似，其能量来源于有氧氧化
一、红细胞的代谢特点
（一）糖代谢特点 糖酵解：90~95%
2,3-BPG旁路
磷酸戊糖途径：5~10%
1.糖酵解和2.3－BPG支路
①糖酵解
是成熟红细胞获能的唯一途径，有90-95%的葡萄糖 通过该途径代谢 ATP在红细胞中的作用：
血红蛋白的合成
* 血红素的合成 * 珠蛋白的合成 * 血红蛋白的合成
1. 血红素的生物合成
12
8
7
原卟啉Ⅸ
1）血红素的合成过程
-氨基--酮戊酸(- aminolevulinic acid ,ALA) 的
生成：
COOH H2C CH2
COOH
+
CH2NH2 COOH
HSCoA + CO2
H2C CH2 C O
成熟红细胞糖代谢特点
1、糖酵解是成熟红细胞获得能量的唯一途径 用于钠泵、钙泵等维持红细胞正常形态 2、 2, 3-BPG支路： 产生2, 3-BPG， 在低氧压的 组织中促进氧的释放 3、磷酸戊糖途径提供NADPH 维持谷胱甘肽还原系统和高铁血红蛋白的还原
（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)
第 十 六 章
血液的生物化学
Hemal Biochemistry
生命科学学院
生化教研室 龙苏
血液概述
血液：封闭在血管中的液体组织
水 77-81%
血浆
55－60％
可溶性固体成分：
有机物：Pr、糖、脂、非Pr含氮物
血液组成 （8％体重）
无机物：以电解质为主
少量的气体：O2 CO2
பைடு நூலகம்
有形成分： 40－45％
它们能对抗氧化剂，保护膜蛋白、Hb、巯基酶，维持
红细胞的正常功能
NADPH：来自磷酸戊糖途径
① 谷胱甘肽的抗氧化作用
红细胞可用谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸为原料
合成谷胱甘肽，含量很高（约70mg∕dl 红细胞）
② 高铁血红蛋白（MHb，1~2%）的还原 酶促MHb还原系统
最主要的
非酶促MHb还原系统
C～ SCoA O
ALA合酶 （磷酸吡哆醛）
CH2NH2
甘氨酸
琥珀酰辅酶A
反应部位：线粒体
1.ALA的生成 2.胆色素原的生成
3.尿卟啉原与粪卟
啉原的生成 4.血红素的生成
2）合成的调节
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
血红素的生物合成小结
部位：线粒体（起始和终末阶段）、
维持膜上的钠泵的正常运转
维持膜上钙泵的正常运转
维持膜上脂类的更新
用于合成谷胱甘肽、NAD+
② 2,3-BPG 旁 路
• 2, 3-BPG是调节血红蛋白(Hb)运氧的重 要因素，可降低Hb与氧的亲和力。
2. 磷酸戊糖途径与氧还系统
红细胞中存在着丰富的氧还系统，
NAD+NADH、NADP+NADPH、GSSGGSH、VirC/VitCH2
种类：尿素、尿酸、肌酸、肌酸酐、胆红素、氨等 BUN：尿素氮，占NPN的1/3－1/2
血NPN升高： 肾功能严重障碍（最常见的原因） 体内蛋白质分解加强（高热、糖尿病）
本章主要内容：
第一节. 血浆蛋白
第三节. 血细胞代谢 红细胞的代谢
糖代谢 脂代谢 血红素的生物合成
第一节
血 浆 蛋 白
Plasma Protein
红细胞、白细胞、血小板
常用血样品
全血（blood）、血浆(plasma)、血清(serum)
有形成分 +液态血浆
血液加抗凝剂，离心使 有形成分沉降，得到的 浅黄色上清液
血液自然凝固后 析出清澈、浅黄 的液体
血清和血浆的区别：血清中无纤维蛋白原
非蛋白氮
正常值：
NPN
血中非蛋白含氮物所含的氮
14.28－24.99 mmol/L
Metabolism of Blood Cells
• 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。
促红 细胞 生成 素
骨髓造血 干细胞
原始红 细胞
早幼红 细胞
晚幼红 细胞
网织红细胞
成熟红细胞
红细胞成熟过程中的代谢变化
一、种类及含量
血浆蛋白总浓度70-75g/L
醋酸纤维薄膜电泳法
清蛋白（白蛋白）albumin
1－球蛋白 2－球蛋白 －球蛋白 －球蛋白 1－globulin
盐析法
清蛋白 A 38-48g/L
球蛋白 G
15-30g/L
A/G ＝ 1.5 2.5 : 1
B
清蛋白 1
2
血清蛋白电泳图谱
典型异常血清蛋白电泳图谱
二、功能
维持血浆胶体渗透压------主要是清蛋白
主要：电解质 小部分：G、尿素等小分子化合物
血液渗透压
5100mmHg 770Kpa
晶体渗透压 (主要)
胶体渗透压：血浆蛋白引起(A约占80％) (极少)
胶体渗透压功能：使组织间液回流入血管。
第 三 节
血 细 胞 代 谢
代谢能力
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 三羧缩酸循环 氧化磷酸化 糖酵解 磷酸戊糖途径
有核 红细胞
＋ ＋* ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
网织 红细胞
－ － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
成熟 红细胞
－ － － － － － － － － ＋ ＋