眼的生物化学.ppt

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1、 眼的生物化学眼的生物化学生物化学：用化学的原理及方法研究生物。眼的生物化学：物质组织结构异常及代谢异常与眼病的关系。泪膜泪膜角膜、角膜、房水房水晶状体晶状体玻璃体玻璃体视网膜视网膜脉络脉络膜膜巩膜巩膜第一节 泪液泪液与泪膜泪液与泪膜传统泪膜观点与新泪膜观点传统泪膜观点与新泪膜观点泪膜形成的生物化学机制泪膜形成的生物化学机制泪液由主副泪腺分泌的水样液体泪液分泌部包括l泪腺：反射性分泌腺（受到刺激时大量分泌受到刺激时大量分泌）l副泪腺：基础分泌腺（少量）泪液物理特性：pH值 7.37.8 渗透压 318mOsm/L 屈光指数 1.3361.337 温度：32泪液的化学组成泪液的化学组成98%99

2、% H2O蛋白质（为血浆的血浆的1/10） 球蛋白：、球蛋白、免疫球蛋白（IgA) 溶菌酶：含量与多种因素有关 白蛋白：特殊泪液白蛋白特殊泪液白蛋白、血清白蛋白 转铁蛋白：与细菌竞争铁而产生抑菌作用 泪液的化学组成泪液的化学组成氨基酸：含量高于血液，高于血液，17种以上种以上酶：乳酸脱氢酶、溶酶体酶等20余种无机盐葡萄糖、尿素等有机物脂质 基础泪液基础泪液和和反射性泪液中的泪液成分及反射性泪液中的泪液成分及含量有改变。含量有改变。传统泪膜概念传统泪膜概念脂质层浆液层粘液层角膜表面覆盖的一层泪液膜称为泪膜。厚710um脂质层脂质层由由 MeibomianMeibomians s 腺、腺、Zeis

3、Zeis腺、腺、MollMoll腺分泌腺分泌由蜡质、胆固醇等脂质构成由蜡质、胆固醇等脂质构成0.0.05050.5um0.5um减少泪液蒸发；防止泪液外溢减少泪液蒸发；防止泪液外溢浆液层浆液层由泪腺、副泪腺分泌由泪腺、副泪腺分泌由水、无机盐、可溶性有机物组成由水、无机盐、可溶性有机物组成6 67um7um湿润角膜表面；营养结角膜上皮；湿润角膜表面；营养结角膜上皮；屏障功能屏障功能粘液层粘液层眼表上皮细胞分泌眼表上皮细胞分泌粘液构成，具有高度亲水性粘液构成，具有高度亲水性0.020.020.050.05umum构成亲水界面，稳定泪膜附着；构成亲水界面，稳定泪膜附着； 粘着和粘着和清除异物；阻止外

4、来抗原清除异物；阻止外来抗原泪膜新概念泪膜新概念泪膜是一块胶体，其中粘蛋白是主体，泪膜是一块胶体，其中粘蛋白是主体，被泪液所水化，含蛋白、电解质、有机被泪液所水化，含蛋白、电解质、有机物等，外层覆盖脂质层。物等，外层覆盖脂质层。泪膜泪膜泪膜形成的生化机制泪膜形成的生化机制 （1）结膜杯状细胞分泌的粘液和角膜上皮细胞分泌的糖蛋结膜杯状细胞分泌的粘液和角膜上皮细胞分泌的糖蛋白在角膜上皮前表面形成一层多糖白在角膜上皮前表面形成一层多糖- -蛋白复合物蛋白复合物粘液的主要成分为糖蛋白，以蛋白质链为基础，链上粘液的主要成分为糖蛋白，以蛋白质链为基础，链上有大量丝、苏氨酸残基，可与疏水的脂类、亲水的蛋有大

5、量丝、苏氨酸残基，可与疏水的脂类、亲水的蛋白质及带电分子相互作用白质及带电分子相互作用使疏水的角膜上皮细胞膜磷脂层表面张力降低使疏水的角膜上皮细胞膜磷脂层表面张力降低角膜前表面被泪液覆盖，形成一稳定、完整的泪膜角膜前表面被泪液覆盖，形成一稳定、完整的泪膜 角膜上皮表面异常、粘液层或糖蛋白异常可影响泪膜角膜上皮表面异常、粘液层或糖蛋白异常可影响泪膜稳定性稳定性泪膜形成的生化机制（泪膜形成的生化机制（2 2）泪膜有助于保持角膜基质脱水状态泪膜有助于保持角膜基质脱水状态泪膜脂质层由极性和中性脂质组成泪膜脂质层由极性和中性脂质组成极性脂质和泪膜水层接触，形成稳定的泪膜极性脂质和泪膜水层接触，形成稳定的

6、泪膜中性脂质和空气接触，提供屏障保护中性脂质和空气接触，提供屏障保护 干眼症第二节第二节 角角 膜膜角膜的化学成分 水：7282 蛋白质：18%-20% 胶原 15 其他 5 粘多糖：4% 硫酸角质素 软骨素 硫酸软骨素A 酶：磷酸脂酶、淀粉酶、三磷酸腺苷酶等 无机盐 其他 二、角膜的营养和代谢二、角膜的营养和代谢糖代谢维生素A代谢角膜的营养角膜的营养角膜的葡萄糖来自于房水、角膜缘血管网和泪膜。角膜的葡萄糖可以糖原形式储存。角膜的氧气来自于泪膜、房水、角膜缘血管网和结膜毛细血管。1、角膜的糖代谢角膜的糖代谢无氧酵解：8588 生成乳酸和丙酮酸。 1mol 葡萄糖产生2mol ATP。 缺氧时，

7、乳酸堆积，造成角膜水肿。有氧氧化：1215 经Krebe循环产生二氧化碳和水。 1mol 葡萄糖产生36mol ATP。 是角膜供能的主要途经。 主要发生在角膜上皮和内皮层。1、角膜的糖代谢角膜的糖代谢磷酸戊糖旁路： 主要在上皮层。 生成磷酸核糖（合成核酸）和NADPH（合成脂类）。多元醇途经： 生成山梨醇和果糖。2、角膜的维生素角膜的维生素A A代谢代谢维生素A来源于食物。与视黄醇结合蛋白结合后再与血浆前白蛋白结合，转运至角膜组织。作用（1）参与角膜糖蛋白的合成、基质DNA的合成 （2）维持结角膜上皮细胞的分化和完整性 （3）促进角膜内皮EGF受体，创伤修复角膜软化症3、维生素维生素C C和

8、谷光苷肽代谢和谷光苷肽代谢维生素C的作用： 防止光氧化损伤 参与胶原合成谷光苷肽的作用： 维持角膜内皮正常功能三、角膜基质的构成角膜基质的构成型胶原纤维：纤维状，为角膜基质中的主要纤维型胶原纤维：纤维状，直径可调节型胶原纤维：非纤维状胶原，可调节细胞基质的相互作用胶原纤维的合成和分解受内源性生长因子的调节。四、角膜的相对脱水性四、角膜的相对脱水性角膜上皮的屏障功能角膜基质层的作用 基质内粘多糖的相对脱水状态是保持角膜透明的重要保证。 粘多糖与水结合后肿胀，使角膜增厚，并破坏胶原纤维的规则排列。四、角膜的相对脱水性四、角膜的相对脱水性角膜内皮的功能 角膜内皮的屏障作用：细胞间的连接 影响因素：C

9、a2+、谷胱甘肽的浓 度，灌注液成分及PH值等。 角膜内皮的泵功能： 影响因素：ATP酶功能、HCO3- 浓度等。第三节 巩膜一、巩膜的化学成分 水：65.575.5 蛋白质：胶原蛋白（干重的 75） 弹性蛋白 粘多糖：1% 硫酸软骨素 硫酸肤质素 透明质酸 脂类 其他：无机盐等二、巩膜的代谢及不透明性巩膜代谢与角膜相似，但相对缓慢。巩膜不透明的主要原因： 含水量 粘多糖含量 胶原纤维的不规则排列第四节 房水 房水是睫状体无色素上皮分泌的、从后房到前房持房水是睫状体无色素上皮分泌的、从后房到前房持续循环着的无色透明液体。续循环着的无色透明液体。作用：屈光、眼压的形成与维持、角膜营养供应作用：屈

10、光、眼压的形成与维持、角膜营养供应房水源自血液，基本成分与血浆相似，但并非血浆房水源自血液，基本成分与血浆相似，但并非血浆的过滤液。化学成分复杂。的过滤液。化学成分复杂。后房与前房的化学成分有所不同后房与前房的化学成分有所不同一、房水的物理特性 渗透压比血浆高渗透压比血浆高 pHpH值值 7.37.37.57.5 比重比重 1.002 1.0021.0211.021 屈光指数屈光指数1.3331.3331.3371.337二、房水的化学组成蛋白质：虹睫炎、青光眼时明显升高。 免疫球蛋白含量少。二、房水的化学组成电解质： Na+来自扩散、超滤和主动运输，维持渗透压。 K+来自扩散和超滤。 Cl在

11、Na+主动运输时被动跟入。 HCO3在Na+主动运输时被动跟入，中和乳酸和丙酮酸。二、房水的化学组成维生素维生素C C： 含量为含量为血浆浓度的血浆浓度的15153030倍倍。 以还原型为主。以还原型为主。 由饱和的特定转运机制主动分泌到房水。由饱和的特定转运机制主动分泌到房水。 在白内障或无晶体眼浓度低于正常在白内障或无晶体眼浓度低于正常。二、房水的化学组成葡萄糖：为血浆浓度的葡萄糖：为血浆浓度的8080，被晶体、，被晶体、角膜、玻璃体、和视网膜利用。角膜、玻璃体、和视网膜利用。乳酸等：为周围组织的代谢产物。乳酸等：为周围组织的代谢产物。谷光苷肽：是细胞抗氧化作用的重要物谷光苷肽：是细胞抗氧

12、化作用的重要物质，白内障时增高，青光眼时降低。质，白内障时增高，青光眼时降低。二、房水的化学组成氧：氧：303040mmHg40mmHg，角膜接触镜、肾上腺，角膜接触镜、肾上腺素可使房水氧分压降低。素可使房水氧分压降低。氨基酸氨基酸酶类：酶类：LDH1000uLDH1000u提示恶性病变提示恶性病变微量元素微量元素房水和血浆成分比较成分成分房水房水血浆血浆进入房水方式进入房水方式葡萄糖2.73.95.66.4扩散乳酸盐4.50.50.8代谢产物Vit C1.10.04主动分泌白蛋白5.56.53400Na+142130145主动运输K+43.55.5扩散、超滤Cl-13192125HCO3-2

13、02430主动分泌三、房水的形成过程扩散扩散透析或超滤透析或超滤分泌分泌水、电解质通过睫状体上皮细胞膜和虹水、电解质通过睫状体上皮细胞膜和虹膜毛细血管壁自由扩散与超滤过形成膜毛细血管壁自由扩散与超滤过形成维生素维生素C C、乳酸、蛋白质和部分氨基酸由、乳酸、蛋白质和部分氨基酸由睫状上皮主动分泌睫状上皮主动分泌 房水的形成主要是细胞主动分泌过程房水的形成主要是细胞主动分泌过程三、影响房水成分的因素血液成分：血液成分： 以扩散和超滤方式出入房水的物质，浓度随血以扩散和超滤方式出入房水的物质，浓度随血浓度的增高而增高；浓度的增高而增高； 血浆中大分子物质浓度增高，房水量减少。血浆中大分子物质浓度增高

14、，房水量减少。睫状体功能：睫状体功能： 睫状体血流量影响房水生成量；睫状体血流量影响房水生成量； 物质的主动运输依赖睫状体的正常代谢。物质的主动运输依赖睫状体的正常代谢。血血- -房水屏障：房水屏障： 损伤后大分子物质增加，高浓度物质减少。损伤后大分子物质增加，高浓度物质减少。药物作用药物作用第五节 晶状体是一个双凸透镜状的透明体。位于虹膜、瞳孔之后，玻璃体之前，借晶体悬韧带与睫状体联系。是重要的屈光间质之一。晶状体组织结构： 晶体囊膜 前囊膜下有上皮细胞 晶体纤维 晶体皮质 晶状体核 晶体悬韧带一、晶状体的化学组成晶状体的蛋白质晶体的蛋白质包括： 晶状体蛋白：晶体特有的蛋白质。 晶体蛋白 晶

15、体蛋白 晶体蛋白 膜蛋白：与细胞功能密切相关。 内在膜蛋白 外部膜蛋白 细胞骨架蛋白：提供细胞支持、参与细胞运动、 决定晶体细胞纤维形状、分化和细胞内成分。 肌动蛋白 波纹蛋白 微管蛋白晶状体的蛋白质晶体的蛋白质： 可溶性蛋白质：晶状体蛋白 不容性蛋白质：膜蛋白 细胞骨架蛋白 聚合的晶状体蛋白晶体蛋白的年龄变化晶体蛋白 不溶性蛋白从皮质到核，不溶性蛋白渐增多随年龄增大，不溶性蛋白增多白内障时，不溶性蛋白增多晶状体蛋白的免疫特性晶状体蛋白被包绕在晶状体囊袋内，不为机体所认识。晶状体囊袋破损时，机体被自身晶状体蛋白致敏，产生抗体。二、晶状体的代谢晶状体的糖代谢无氧酵解： 葡萄糖 己糖激酶 6磷酸葡

16、萄糖 1，6 二磷酸果糖 丙酮酸 乳酸有氧氧化 (3%) 葡萄糖丙酮酸 Krebs循环 二氧化碳水磷酸戊糖旁路（1020） 葡萄糖6磷酸葡萄糖戊糖 产生NADPH山梨醇途经（5） 葡萄糖 醛糖还原酶 山梨醇果糖 晶状体的蛋白质和氨基酸代谢晶状体疾病的生化机制糖代谢与白内障血浆中还原糖增多房水中还原糖增多醛糖还原酶激活产生山梨醇山梨醇在细胞内积聚细胞内渗透压增高 水份进入细胞内晶体细胞肿胀、变性白内障水合作用增加 膜通透性改变 蛋白合成停止，酶失活 晶状体混浊 晶状体蛋白质变性与ARC肽链降解 晶状体水溶性蛋白质降解成短肽链，不溶性晶状体蛋白增多。二硫键交联聚合 晶状体蛋白中的巯基被氧化，巯基减少，二硫键增多，蛋白质交联聚合形成高分子聚合物。晶状体蛋白质变性与ARC自由基引起的氧化损伤 超氧阴离子自由基、羟基自由基等氧化破坏蛋白质。药物的作用 某些药物如氰酸盐、糖皮质激素能与晶状体蛋白质反应，导致蛋白质大分子聚合。晶状体的抗氧化防护系统酶防护系统 过氧化物歧化酶 过氧化氢酶 谷胱甘肽还原酶 谷胱甘肽过氧化物酶谷光苷肽谷光苷肽能在晶体中合成，上皮细胞中含量最高。谷光苷肽的作用： 保护含巯基