血液的生物化学
考点：
血液中各成分所占比例，血浆蛋白的分类、性质和功能；
红细胞糖代谢的特点，及其几种代谢产物的生理功能；
血红素合成特点，合成调节，血红素合成步骤。卟啉症。
重点：
血浆蛋白的分类、性质和功能。红细胞糖代谢的特点，及其几种代谢产物的生理功能。血红素的主要合成部位是骨髓与肝，合成原料是甘氨酸、琥珀酰CoA和Fe2+等简单小分子物质。其合成部位的起始和终止阶段在线粒体内进行，中间阶段在胞液进行。ALA合酶是血红素合成的限速酶，受血红素别构抑制调节。铁卟啉合成代谢异常而导致卟啉或其中间代谢物排出增多，成为卟啉症。有先天性和后天性两大类。
难点：
红细胞的代谢特点，及其几种代谢产物的生理功能。血红素合成步骤，合成调节。
一、血浆蛋白质
按血浆蛋白质的来源，可以将血浆蛋白质分为两大类，一类是血浆功能蛋白质，对于血浆的功能必不可少。另一类血浆蛋白是在细胞组织更新或遭到破坏时漏入血浆的。
（一）血浆功能蛋白质具有以下几个共同特点
1．按重量计算，血浆蛋白质大部分是在肝合成的，少数由内皮细胞合成。
2．血浆蛋白质一般在粗面内质网的多核蛋白体上合成，先以蛋白前体形式出现，后经翻译后修饰加工，如去信号肽、糖基化、磷酸化。
3．血浆蛋白质大多是糖蛋白，含有N或O连接的寡聚糖键，清蛋白是主要的例外。
4．各种血浆蛋白质都有其特征性的循环半寿期。
5．许多血浆蛋白质有多态性。最典型的是ABO血型物质。
（二）血浆蛋白的功能
1.维持血浆胶体渗透压。
2.维持血浆正常PH值。
3.运输作用。
4.免疫作用。
5.催化作用。
6.营养作用。
7.凝血、抗凝血和纤溶作用。
(三)血浆蛋白的分类
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种类 |
举例 |
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载体蛋白 |
清蛋白、脂蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白 |
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免疫防御系统蛋白 |
IgG、IgM、IgA、IgD、IgE和补体C１～9等 |
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凝血和纤溶蛋白 |
凝血因子、凝血酶原、纤溶酶原等 |
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酶 |
卵磷脂：胆固醇酰基转移酶 |
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蛋白酶抑制剂 |
α1抗胰蛋白酶、α2巨球蛋白等 |
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激素 |
促红细胞生成素、胰岛素等 |
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参与炎症的蛋白 |
C-反应蛋白、a2酸性糖蛋白等 |
二、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。
（一）糖代谢
1．糖酵解
血循环中的红细胞每天大约从血浆摄取约30g葡萄糖。绝大部分经糖酵解通路和2，3-二磷酸甘油酸旁路进行代谢。糖酵解是红细胞获得能量的惟一途径，每1mol葡萄糖经酵解生成2mol乳酸的过程中，产生2molATP和2mol NADH+H+。
红细胞的糖酵解途径还存在侧支循环——2，3-二磷酸甘油酸旁路。2，3-二磷酸甘油酸旁路仅占糖酵解的15％-50％，由于2，3-二磷酸甘油酸(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。
2．磷酸戊糖途径
红细胞内少量葡萄糖经由磷酸戊糖途径代谢。红细胞内磷酸戊糖途径的代谢过程与其他细胞相同，主要功能是产主NADPH和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（Na+-K+－ATPase）的正常运转。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+泵入血浆以维持红细胞内的低钙状态。③维持红细胞膜上脂质与血浆脂蛋白中的脂质进行交换。缺乏ATP时，脂质更新受阻，红细胞的可塑性降低，易于破坏。④用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成。⑤用于葡萄糖的活化，启动糖酵解过程。
（2）2，3-BPG的功能。2，3-BPG是调节血红蛋白（Hb）运氧功能的重要因素，可与血红蛋白结合。2，3-BPG的负电基团与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能维持红细胞内还原型谷胱甘肽（GSH）的含量，使红细胞免遭外源性和内源性氧化剂的损害。反应方程(见原书）。
由于氧化作用，红细胞内经常产生少量高铁血红蛋白（MHb），MHb中的铁为三价，不能带氧。但红细胞内有NADH—高铁血红蛋白还原酶和NADPH—高铁血红蛋白还原酶，催化MHb还原成Hb。另外，GSH和抗坏血酸也能直接还原MHb。在上述高铁血红蛋白还原系统中，以NADH—高铁血红蛋白还原酶最重要，由于有MHb还原系统的存在，使红细胞内MHBb只占Hb总量的1%～2％。
（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。血红素主要在骨髓的红细胞和网织红细胞中合成。
1．血红素的生物合成
合成血红素的基本原料是甘氨酸、琥珀酰CoA和Fe2+。合成的起始和终止阶段均在线粒体内进行，而中间阶段在胞浆内进行。
（1）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（ALA）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）。催化此反应的酶是ALA合酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。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。
3）尿卟啉原与粪卟啉原的生成：在胞液中，4分子原色素胆由尿卟啉原Ⅰ同合酶、尿卟啉原Ⅲ同合酶、尿卟啉原Ⅲ脱羧酶催化，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再进入线粒体，经粪卟啉原Ⅸ氧化脱羧酶和原卟啉原皿氧化酶催化，使粪卟啉原Ⅲ的侧链氧化生成原卟啉Ⅸ。通过亚铁螫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。
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。血红素合成的特点可归结如下：a．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。b．血红素合成的原料有琥珀酰辅酶 A，甘氨酸及 Fe2+等简单小分子物质。c．血红素合成的起始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。此定位对血红素的反馈调节有重要意义。
（2）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，血红素还可以阻抑ALA合酶的合成。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。
2）某些类固醇激素：能诱导ALA合酶，从而促进血红素的生成。
3）促红细胞生成素：促红细胞生成素主要在肾合成，缺氧时即释放入血。促红细胞生成素是红细胞生成的主要调节剂，可同原始红细胞的膜受体结合，加速有核红细胞的成熟，以及血红素和Hb的合成。
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合成相同。珠蛋白的合成受血红素调控。血红素的氧化产物高铁血红素能促进的血红蛋白的合成。
