Bioteknologi 4 Figurer Tema 8 Blodets kemi Bioteknologi 4 ISBN: 978-87-90363-50-5 Nucleus Forlag ApS Eksemplarfremstilling af papirkopier/prints fra denne hjemmeside til undervisningsbrug på uddannelsesinstitutioner og intern administrativ brug er tilladt med en aftale med opydan Tekst & Node. Eksemplarfremstillingen skal ske inden for de rammer der er nævnt i aftalen.
Første blodtransfusion fra dyr til menneske Første transfusion fra menneske til menneske Den første transfusion fra menneske til menneske i Danmark Landsteiner klassificerer AB0-blodtypesystemet Væsker til opbevaring af blodet udvikles Den første blodbank oprettes Poser af plastik tages i brug 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 1667 1818 1848 1909 1914 1932 1953 Figur 2. Blodtransfusionens historie.
10 cm 9 8 7 Plasma 6 5 4,5 4 3 2 1 3,8 Røde blodlegemer Figur 4. Bestemmelse af hæmatokrit.
Normal hæmatokritværdi Mænd Kvinder 40-45 % 38-43 % Figur 5. Normale hæmatokritværdier.
Viskositet 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Blod Normalværdi Vand 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hæmatokrit Figur 6. Blodets viskositet som funktion af hæmatokrit.
Oxygenmangel Nyrerne producerer epo Knoglemarven producerer flere røde blodlegemer Mere oxygen til vævene Figur 7. Regulering af produktionen af de røde blodlegemer.
Urinprøve Epo Andre proteiner Epo-antistof Vaskebuffer Epo bindes til antistofferne Specifik vaskebuffer opløser epo-antistofbindingerne Andre proteiner løber igennem Ren epo Figur 11. Epo-test på urinprøve.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Absorberende materiale, suger væsken op Epo-antistof Klip Positiv ladet zone, forsinker opsugning af epo Flow Figur 13. Funktionen af en epoteststick.
Plasma Hvide blodceller og blodplader Røde blodlegemer Figur 14. Blodets sammensætning.
Plasmasammensætning Plasmaproteiner 7 % Albumin ca. 60 % Medvirker ved opretholdelsen af det osmotiske tryk i plasma, transporterer fedt og steroidhormoner Globuliner ca. 35 % Transporterer ioner, hormoner, fedt og har en funktion som en del af immunforsvaret Fibrinogen ca. 4 % En vigtig del af blodets evne til at størkne Proteiner med regulerende funktioner < 1 % Enzymer, proenzymer og hormoner Andre opløste stoffer 1 % Elektrolytter Ioner i ekstracellulærvæsken som er væsentlige for cellernes aktivitet. Ionerne bidrager til at opretholde det osmotiske tryk i ekstracellulærvæsken. De vigtigste ioner er Na +, K +, a 2+, Mg 2+, l -, HO 3-, HPO 4 2-, SO 4 2- Organiske næringsstoffer Fedt, glucose og aminosyrer Organiske affaldsstoffer Urinstof, urinsyre, creatin, bilirubin og NH 4 + Vand 92 % Figur 15. Sammensætningen af blodplasma.
δ - δ - δ + δ + 3,5 2,1 2,1 Figur 16. Vandmolekyle.
16 Opløselighed af oxygen mg/l 14 12 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Temperatur Figur 17. Opløselighed af oxygen i vand og temperaturen.
0,45-1,16 µm 2,31-2,85 µm 7,2-8,4 µm Figur 18. Gennemskåret rødt blodlegeme.
Mænd Kvinder Hæmoglobinindhold 14-18 g/100 ml blod 12-16 g/100 ml blod Figur 19. Hæmoglobinindhold i blod.
Hæmgruppe β-kæde H 2 α-kæde H 3 H H H H 3 N N Fe ++ N OO H N 2 H H H 2 H 2 H 3 Hæmgruppe H 2 OO H 3 H H 2 Figur 20. Hæmoglobins opbygning.
Histidin N H 2 H N H H N H H N Fe ++ N N H Hæmgruppe O 2 Figur 21. Fe 2+ har koordinationstallet 6.
a H O H b H H N H Figur 22. Vandmolekyle og ammoniak.
H H H N Ag + N H H H Figur 23. Ammoniaks kompleksbinding til sølvion.
Blodet kommer via lungearterien Alveole po 2 = 133,33 mbar po 2 = 53,39 mbar O 2 po 2 = 53,39 mbar po 2 = 60 mbar O 2 Lungekapillær po 2 = 133,33 mbar po 2 = 53,39 mbar Figur 24. po 2 og po 2 i alveoler og lungekapillærer.
Iltet blod kommer via aorta po 2 = 53,39 mbar po 2 = 60 mbar po 2 = 126,63 mbar po 2 = 53,39 mbar O 2 O 2 Kapillær ude ved et organ po 2 = 53,39 mbar po 2 = 60 mbar Blodet forlader organet via vener Figur 25. po 2 og po 2 i kapillærer og celler.
Blodplasma Rødt blodlegeme Alveole Hb O 4 2 Hb(O 2 ) 4 4 O 2 O 2 Væggen i lungekapillær Figur 26. Transport af oxygen fra alveole til rødt blodlegeme.
Blodplasma Rødt blodlegeme eller i et organ O 2 Hb(O ) 2 4 O 2 4 O 2 O Hb Væggen i kapillær Figur 27. Afgivelse af oxygen fra de røde blodlegemer til aktive celler.
100 90 80 Iltmætning i % 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Ilttryk i mbar Figur 28. po 2 og hæmoglobins mætningsgrad.
1,0 0,8 b a Mætningsgrad 0,6 0,4 c 0,2 0 20 40 60 80 100 120 140 Ilttryk i mbar Figur 29. Hæmoglobins oxygenmætning og hvor mange O 2 der bindes til hæmoglobin.
Iltmætning i % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 ph 7,6 ph 7,4 ph 7,2 0 20 40 60 80 100 120 140 Ilttryk i mbar Figur 30. Hæmoglobins oxygenmætning, ph og po 2.
Iltmætning i % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 20 38 43 0 20 40 60 80 100 120 140 Ilttryk i mbar Figur 31. Hæmoglobins oxygenmætning, blodets temperatur og po 2.
O P i O O O - O O - O O Diphosphoglyceratmutase - HOH + HOH HOH + H O P i H 2 O P i H 2 O P i H 2 O P i H 2 O P i Glycerat-1,3-diphosphat Glycerat-3-phosphat Glycerat-3-phosphat Glycerat-2,3-diphosphat DPG Figur 32. Dannelse af glycerat-2,3-diphosphat.
1,0 Normal oxygenbindingskurve Mætningsgrad 0,8 0,6 0,4 Mangel på hexokinase Mangel på pyruvatkinase 0,2 0 25 50 75 100 125 150 mbar Figur 33. Hæmoglobins oxygenmætning, hexokinase og pyruvatkinase i de røde blodlegemer.
Thalassæmi Seglcelleanæmi Figur 34. Udbredelsen af thalassæmi og seglcelleanæmi.
Tt Tt tt Tt TT Tt Figur 35. Nedarvning af recessiv autosomal sygdom.
β glu erstattet af val i β-kæden α β α α β α β HbA HbS Ved oxygenmangel Normale blodceller Seglcelleformede blodceller Hæmoglobin A:val-his-leu-thr-pro-glu-glu-lys- Hæmoglobin S: val-his-leu-thr-pro-val-glu-lys- Nr. i β-kæden: 1 2 3 4 5 6 7 8 + H H O - 3 N + H 3 N O H 2 H 2 O - Glutamat O H H O H 3 H 3 Valin O - Figur 36. Almindelige røde blodlegemer og røde blodlegemer med seglcelleanæmi.
+ Normal Seglcelletræk Seglcelleanæmi HbA HbS Start - Figur 37. Adskillelse af HbA og HbS ved elektroforese i en basisk opløsning.
a b Figur 38. Opbygningen af HbS-fibrene.
Blod Tarmepithelceller Tarmlumen Faciliteret diffusion Glucose ATP ADP + Pi Na + Na + Na + K + Na + K + Na + /K + -ATPase Gradientdrevet cotransport Mikrovilli Figur 39. Gradientdrevet cotransport.
Bugspytkirtel Langerhansk ø β-celler producerer insulin α-celler producerer glucagon Figur 40. Bugspytkirtlen.
T º pk v K v 0 14,9435 1,13894 10-15 5 14,7338 1,84587 10-15 10 14,5346 2,92012 10-15 15 14,3463 4,50505 10-15 20 14,1669 6,80926 10-15 24 14 1 10-14 25 13,9965 1,00809 10-14 30 13,833 1,46893 10-14 35 13,6801 2,08882 10-14 40 13,5348 2,91877 10-14 45 13,396 4,01791 10-14 50 13,2617 5,47394 10-14 55 13,1369 7,29625 10-14 60 13,0171 9,61391 10-14 Figur 41. K v s afhængighed af temperaturen.
10 9 8 K v 10-14 M 2 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 Temperaturen i Figur 42. K v som funktion af temperaturen.
O 2 (g) O 2 (aq) Figur 43. O 2 s ligevægt i vand og luft.
Figur 44. Transport af O 2 i rødt blodlegeme. Tema 8
Syrestyrke K s pk s pk b K b Basestyrke Stærk K s > 0 pk s < 0 pk b >14 K b < 1 10-14 Uhyre svag Middelstærk 1 10-4 < K s < 0 1< pk s < 4 11 < pk b < 14 1 10-14 < K b <1 10-11 Meget svag Svag 1 10-11 < K s < 1 10-5 5 < pk s < 11 5 < pk b < 11 1 10-11 < K b < 1 10-5 Svag Meget svag 1 10-14 < K s <1 10-11 11 < pk s < 14 1< pk b < 4 1 10-4 < K b < 0 Middelstærk Uhyre svag K s < 1 10-14 pk s > 14 pk b < 0 K b > 0 Stærk Figur 45. Syrer og basers styrke.
16 15 14 ph som funktion af syrebrøken for H 3 PO 4 PO 4 3-13 12 pk s,3 = 12,67 a ph 11 10 HPO 4 2-9 8 7 6 pk s,2 = 7,2 b 5 4 H 2 PO 4-3 2 1 0 pk s,1 = 2,1 H 3 PO 4-1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Syrebrøken x s Figur 46. ph som funktion af syrebrøken.
Syrestyrke K s pk s pk b K b Basestyrke Stærk K s > 0 pk s < 0 pk b >14 K b < 1 10-14 Uhyre svag Middelstærk 1 10-4 < K s < 0 1< pk s < 4 11 < pk b < 14 1 10-14 < K b <1 10-11 Meget svag Svag 1 10-11 < K s < 1 10-5 5 < pk s < 11 5 < pk b < 11 1 10-11 < K b < 1 10-5 Svag Meget svag 1 10-14 < K s <1 10-11 11 < pk s < 14 1< pk b < 4 1 10-4 < K b < 0 Middelstærk Uhyre svag K s < 1 10-14 pk s > 14 pk b < 0 K b > 0 Stærk Figur 47. Syrer og basers styrke.
ph 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ml NaOH Ækvivalenspunkt ph = 7 Figur 48. Titrerkurve for Hl titreret med NaOH.
14 12 10 Ækvivalenspunkt, ph = 8,7 ph 8 6 pk s 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 ml NaOH Figur 49. Titrerkurve for ethansyre titreret med NaOH.
14 pk s3 12 10 ph 8 pk s2 2. ækvivalenspunkt ph = ½(pK s2 + pk s3 ) 6 4 2 pk s1 1. ækvivalenspunkt ph = ½(pK s1 + pk s2 ) 0 0 5 10 15 20 25 30 ml NaOH Figur 50. Titrerkurve for phosphorsyre titreret med NaOH.
Fibrinogen Faktor I Prothrombin Faktor II Koagulationsfaktorer Faktor V Faktor VII Faktor VIII Faktor IX Faktor X Faktor XI Faktor XII Faktor XIII ofaktorer a 2+ Phospholipider Figur 52. Molekyler og ioner der skal være til stede for at blodet kan størkne.
F-XI F-XII F-XI a ofaktor: a 2+ F-IX F-VIII F-XII a ofaktor: a 2+ F-VII VTF F-VIII a eller i vævet F-VII a ofaktorer: VTF a 2+ PL F-X F-X a ofaktorer: a 2+ PL F-V a F-IX a ofaktorer: a 2+ PL Prothrombin Thrombin ofaktor: a 2+ F-XIII F-XIII a F-V Fibrinogen Fibrin Krydsbundet fibrin Figur 53. Blodstørkningsprocessen.
NH 2 -enden S S A 274 arginin 275 threonin 323 arginin 324 isoleucin B OOH-enden Figur 54. Prothrombin.
H 3 N O H O O O - + + H 2 Vitamin K H 2 + O 2 HO O - H 3 N O H O - H 2 H O O - Figur 55. Dannelse af γ-carboxyglutamat.
Fibrinogenkæde Antal aminosyrer Aα 850 Bβ 500 γ 450 Figur 56. Sammensætning af fibrinogenkæde.
Bβ-kæde Aα-kæde Aα-kæde Bβ-kæde E D D γ-kæde γ-kæde Figur 57. Fibrinogens opbygning.
Fibrinopeptid A Hydrolyse Fibrinopeptid B Hydrolyse D E D Figur 58. Thrombins hydrolyse af fibrinogen.
Fibrinogen Fibrinopeptid A og B Thrombin Fibrinmonomer Fibrindimer Fibrinpolymer Faktor XIIIa Krydsbindinger i fibrinpolymer D fragment E fragment D dimer Aα-kæde Figur 59. Dannelse af krydsbindinger mellem fibrinmonomerer ved transaminering.
N H H O N H H O H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 O NH 2 NH 3 + Lysin Glutamin N H H O N H H O H 2 H 2 H 2 H 2 N H H 2 H 2 O + NH 4 + Figur 60. Dannelse af fibrinkomplekset.
Hæmofili A Mangler F-VIII X-bundet recessiv Hæmofili B Mangler F-IX X-bundet recessiv Von Willebrands sygdom Manglende eller defekt von Willebrands faktor Kromosom nr. 12 Figur 61. Årsager til blødersygdomme.