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1、,第十四章 红细胞代谢紊乱,下一页,,第一节,第二节,第三节,第四节,第五节,第六节,红细胞结构与功能概述,成熟红细胞的代谢,血红蛋白代谢紊乱,溶血机制,自由基与红细胞老化,红细胞代谢的异常检测,,成熟红细胞是血液中的主要细胞，约占全血的40-45,红细胞呈独特的“双凹面圆盘” 形状, 不含有一般细胞所具有的细胞器，如细胞质、内质网、线粒体、高尔基体、核糖体等。红细胞中的蛋白质约有95是血红蛋白，由此决定了红细胞具有独特的生物学功能和代谢特征。,下一页,,第一节 红细胞结构与功能概述,一、红细胞的生成,二、成熟红细胞,三、红细胞胞质,四、红细胞膜的组成与结构,返回,,造血干细胞的生物化学,返回
2、,下一页,,红细胞系统分类,原始红细胞,早幼红细胞,中幼红细胞,晚幼红细胞,网织红细胞,成熟红细胞,含有细胞核、内质网和线粒体等，可以合成核酸和蛋白质，并可通过有氧氧化获得能量,没有细胞核和DNA，不能合成核酸，仅有少量线粒体和RNA 可以合成蛋白质和进行有氧氧化,返回,,表面积与体积的比值较大. 细胞膜起着维持红细胞的特有形态的作用. 细胞质电子密度较高，含有大量的血红蛋白.,返回,,,人红细胞在成熟的过程中的代谢特点,返回,,红细胞膜的组成,膜脂质类,膜蛋白质,膜酶蛋白,膜糖,返回,下一页,,磷脂,磷脂酰胆碱（外层）,神经鞘磷脂（外层）,磷脂酰乙醇胺（内层）,磷脂酰丝氨酸（内层）,胆固醇
3、（外层）,游离脂肪酸,糖脂 （外层）,返回,,主体蛋白(integral proteins)又称为内在蛋白(intrinsic proteins),在脂质双层中，占膜蛋白总量的70%80%，当细胞膜经过水抽提后，不会被溶解， 外周蛋白(peripheral proteins)又称为非主体蛋白或外源性蛋白,在细胞膜经过水抽提后,就被溶解而从 RBC膜上分离出来。在细胞膜脂质双层的胞浆面形成纤维状的网状支架,以维持细胞膜和细胞形态的稳定，故外周蛋白可称为骨架蛋白。,下一页,返回,,十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)可将红细胞膜蛋白质分成7条主带，按Fairbanks命名为1、2、3
4、、4、5、6、7，另有一些小带称为2.1、2.2、4.1等,返回,,分类： 仅位于膜上，胞浆内不存在，如ATP酶，核苷酸代谢酶类等； 在膜和胞浆中同时存在，如葡萄糖代谢中的一些酶和某些磷酸酶类。 NaK转膜泵： 即为NaK ATP酶（NaKATPase），是一个横贯红细胞膜的四聚体，由二对亚基和亚基组成，独立的 ATPase可执行Ca泵机能，可被一种称为钙调素或钙调蛋白（calmodulin）的胞内蛋白激活。,返回,,主要为半乳糖、甘露醇、岩藻糖、葡萄糖、唾液酸等。红细胞的抗原性、受体反应、信息传递等均与糖蛋白的糖链有关。,返回,,返回,上一页,下一页,红细胞膜结构,,红细胞膜结构符合“流动镶
5、嵌模型”理论其特点有： 1.红细胞膜的不对称性：脂质组成和分布不均，物理性质不同，蛋白质分布及功能也不同。 2.红细胞膜的特殊骨架：骨架蛋白联结形成膜骨架，具有很强的柔韧性、变形性和可塑性。,上一页,返回,,第二节 成熟红细胞的代谢,返回,一、红细胞代谢特点,二、红细胞代谢途径,三、红细胞的氧化还原体系,,红细胞代谢特点,成熟RBC内缺乏红细胞核、内质网、线粒体以及高尔基体，不能进行核酸和蛋白质的生物合成，也不能进行三羧酸循环，不能利用脂肪酸,在成熟红细胞中保留有糖酵解途径、磷酸戊糖旁路、Touster通路、2，3DPG支路和谷胱甘肽代谢等途径所必需的一套完整的酶类，其代谢过程中释放能量，终产
6、物为乳酸，以维持其形态、结构和组成的稳定，并发挥其独特的生理功能。,返回,,红细胞代谢途径,返回,糖酵解途径,磷酸戊糖旁路代谢,2,3二磷酸甘油酸支路代谢途径,Touster通路代谢途径,,糖酵解途径： 是红细胞糖分解代谢的主要途径和能量来源。,RBC,无氧酵解,NADH+H+,Hb,返回,,具有保护膜蛋白、血红蛋白及酶蛋白的巯基不被氧化，还原高铁血红蛋白等多种功能。参与谷胱甘肽循环，保护细胞不受各种氧化物的侵袭，保护血红蛋白，并破坏有害的氧化物。,返回,NADPH,GSSG,GSH,C3、C4、C5、C7磷酸糖,参与EMP代谢途径,,2,3二磷酸甘油酸（2,3DPG或BPG）支路代谢途径又称
7、(LeuberingRappaport循环,LRC),此过程没有ATP产生。 生理意义： 作为能量的贮存库，在红细胞中虽然没有糖原贮存，大量的2,3DPG可以应急； 参与血液氧的运输，可调节血红蛋白对氧的运输，是血红蛋白氧亲和力的重要调节因子。,返回,,Touster通路又称为Uronate循环，约占人体糖代谢的5%，在此通路中, 经过葡萄糖生成五碳糖后，进入磷酸戊糖途径，并消耗2克分子NADPH，产生 4克分子的NADH ，以维持红细胞强大的还原作用。,返回,,红细胞内谷胱甘肽合成与代谢,返回,下一页,,氧化还原机制,返回,上一页,,第三节 血红蛋白代谢紊乱,一、血红蛋白结构及其代谢,二、血
8、红蛋白运氧机制,三、血红蛋白代谢异常及其相关疾病,返回,,血红蛋白（Hb）是人和动物体内含量最多的蛋白质之一，集中存在于红细胞中，是第一个被纯化和确定有特殊生理功能的蛋白质。人类血红蛋白具有种族特异性。成熟红细胞中，Hb占红细胞内蛋白质总量的 95，是血液运输和CO的重要物质 。,下一页,,血红蛋白结构及其代谢,正常血红蛋白的结构与类型,珠蛋白基因结构,血红蛋白的功能,血红蛋白的降解,血红蛋白的代谢,返回,,血红蛋白属于色蛋白中的血红素蛋白类,是一种球状的结合蛋白,分子量 64456。 蛋白：珠蛋白(、和六种亚基） 辅基：亚铁血红素（由亚铁和原卟啉络IX合而成）,返回,下一页,,在人体发育的不
9、同阶段，血红蛋白的组成各不相同，呈现严格的消长过程。,返回,,1.珠蛋白基因簇:包含有珠蛋白和珠蛋白基因。其基因结构为5-1-1-2-1-2-1-1-3。,返回,下一页,,2. 珠蛋白基因簇：其结构为5-G-A-3,返回,上一页,,1.可与氧可逆结合； 2.血红素一血红素相互作用； 3.血红蛋白与H+、CO2、DPG相互作用。,返回,,1、血管外的红细胞降解：,吞噬老化细胞,打开血红素环形成胆绿蛋白,除去铁和蛋白质,胆红素,四吡咯链,Hb,氨基酸池,AA,返回,下一页,,2、血管内的红细胞降解：,血浆游离Hb,+,触珠蛋白/结合珠蛋白,血红蛋白,触珠蛋白复合物,清除,肝细胞,尿（巧克力棕色）,
10、血红素,+血红素结合蛋白,血红素-结合蛋白,+清蛋白,清蛋白,血红素复合物（高铁清蛋白）,返回,上一页,,血红蛋白的生物合成,下一页,返回,,l. 血红素的生物合成 血红素也是其他一些蛋白质，如肌红蛋白(myoglobln)、过氧化氢酶(catalase，Cat)、过氧化物酶(Peroxidase)等的辅基。因而，一般细胞均可合成血红素，且合成通路相同。在人红细胞中，血红素的合成从早幼红细胞开始，直到网织红细胞阶段仍可合成，但在成熟红细胞中不再有血红素的合成。 2.基本原料 甘氨酸、琥珀酰辅酶A及Fe2+,返回,下一页,上一页,,3.部位 起始和终末过程均在线粒体，而中间阶段在胞液中进行。 4
11、.过程 一氨基乙酰丙酸（ALA）的生成； 卟胆原（卟吩胆色素原）的生成； 尿卟啉原和粪卟啉原的生成； 血红素的生成。 5.去向 从线粒体转到细胞液中，与珠蛋白结合而成为血红蛋白。,返回,下一页,上一页,,1.主要调节因素： ALA合成酶； ALA脱水酶与亚铁螯合酶； 造血生长因子 2.铁对血红素的合成有促进作用。而血红素又对珠蛋白的合成有促进作用。,血红素的合成调节,返回,下一页,上一页,,胆红素代谢,返回,下一页,上一页,,1.来源： 8085来自循环中衰老红细胞 又称旁路性胆红素来源于骨髓和肝脏 2.非结合胆红素：对中枢神经系统有特殊亲和力， 能透过血脑屏障而引起黄疸，具有毒性。 3.结合
12、性胆红素：又称直接胆红素对神经系统无毒性 ，无水溶性。黄疸是高胆红素血症的临床表现，多见于肝脏、胆系和胰腺疾病。如果红细胞死亡过多过快，胆红素的产量超出了肝脏的处理能力，就沉积在血中，出现黄疸，称为溶血性黄疸。,上一页,返回,,血红蛋白的运氧机制,氧的运输,影响O2运输的因素,CO2的运输,返回,,肺PO2高 O2 CO2,组织 PCO2高 O2 CO2,Hb,返回,,影响O2运输的主要因素有:pH值、PCO2、温度、2,3DPG 。其中，2,3DPG可与去氧血红蛋白特异结合 ，是调节血红蛋白与氧的亲和力的主要小分子物质 。其浓度高低直接导致Hb的构象变化，从而影响Hb对O2亲和性。,血液pH
13、高,DPGM受抑制,而DPGP活性强,红细胞内2,3 DPG浓度下降,有利于Hb与O2结合,血液pH下降2,3DPG浓度上升，利于HbO2释放氧,调节氧的运输和利用,肺泡毛细血管,外周组织毛细血管,返回,下一页,,HHb,+O2,HbO2+CO2+2,3DPG+h+,上式表明，H+、2，3DPG或CO2 等物质浓度的变化对Hb氧合作用有相同的影响, 其中任一物质浓度的变化都将影响Hb的R型与T型之间的平衡 从而改变Hb与O2的亲和力，反应式如下：,Hb(T型),+,2,3DPG,HbDPG(T型),Hb(R型),O2,+,HbO2(R型),返回,,三种形式： 物理溶解； HCO3结合； 与Hb结合成氨基甲酸血红蛋白(HbNHCOO3),返回,,（一）血红素代谢障碍与卟啉病 由于血红素合成代谢的调控发生异常而引起代谢途径中某些卟啉化合物或其前体的堆积，称为卟啉症。 1.原发性： 可根据临床表现的不同分为四类：神经型（急性发作型）、皮肤型（光敏型）、混合型和无症群型。 2.继发性： 类卟啉症和原卟啉血症。,返回,下一页,,（二）异常血红蛋白与血红蛋白病 1. 异常血红蛋白 (1)病因：珠蛋白基因突变或核酸、蛋白质的生物合成缺陷而引起的血红蛋白分子
