2024年臨床執業醫師考試輔導講義《生物化學》第十五章血液生化血液的化學成分正常人血液含水約81%-86%，固體成分約占14%-19%。固體成分包括有機物和無機物。有機物包括蛋白質、非蛋白質類含氮化合物、糖類、脂類等；無機物以電解質為主，主要有Na?、K?、Ca2?等陽離子和Cl?、HCO??、HPO?2?等陰離子。血液中除蛋白質以外的含氮化合物總稱為非蛋白含氮化合物（NPN），主要包括尿素、尿酸、肌酸、肌酐、氨和膽紅素等。它們中的氮總稱為非蛋白氮（NPN），正常人血中NPN含量為14.28-24.99mmol/L。血中NPN是蛋白質和核酸代謝的終產物，主要通過腎臟排出。當腎功能嚴重障礙時，血中NPN含量升高。血漿蛋白質血漿蛋白質的分類血漿蛋白質是血漿中多種蛋白質的總稱。按電泳法可將血漿蛋白質分為清蛋白、α?-球蛋白、α?-球蛋白、β-球蛋白和γ-球蛋白等5種；按超速離心法可將血漿脂蛋白分為乳糜微粒（CM）、極低密度脂蛋白（VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）等，它們分別與不同的載脂蛋白結合。血漿蛋白質的功能1.維持血漿膠體滲透壓：清蛋白分子量小，數量多，在維持血漿膠體滲透壓中起主要作用。血漿膠體滲透壓對調節血管內外水的分布、維持血容量具有重要意義。2.運輸作用：血漿蛋白質可作為載體運輸許多物質，如清蛋白能運輸脂肪酸、膽紅素等；結合珠蛋白能結合血紅蛋白，防止血紅蛋白從腎小球濾過而丟失。3.免疫作用：γ-球蛋白（即免疫球蛋白，包括IgG、IgA、IgM、IgD和IgE）和補體參與機體的免疫反應，能識別和清除外來的病原體和異物。4.催化作用：血漿中有許多酶類，如凝血酶原、纖溶酶原等，它們在血液凝固和纖維蛋白溶解等生理過程中發揮重要的催化作用。5.營養作用：血漿蛋白質可被組織細胞攝取，分解后產生氨基酸，用于合成組織蛋白質或氧化供能。6.緩沖作用：血漿蛋白質構成緩沖對，如蛋白質鈉鹽/蛋白質，參與維持血漿pH的相對穩定。紅細胞的代謝糖代謝紅細胞沒有線粒體，其能量主要來源于糖酵解和磷酸戊糖途徑。1.糖酵解：是紅細胞獲得能量的主要途徑。1分子葡萄糖經糖酵解可凈生成2分子ATP，這些ATP主要用于維持紅細胞膜上鈉泵和鈣泵的活性，以保持紅細胞的正常形態和功能。此外，糖酵解還產生2,3-二磷酸甘油酸（2,3-BPG），它可調節血紅蛋白的運氧功能。2.磷酸戊糖途徑：紅細胞內磷酸戊糖途徑的主要功能是生成NADPH。NADPH具有抗氧化作用，可維持谷胱甘肽的還原狀態，使紅細胞膜上的含硫基的膜蛋白和酶免受氧化劑的損害。同時，NADPH也是合成脂肪酸、膽固醇等物質的供氫體。脂代謝紅細胞不能從頭合成脂肪酸，其膜脂的更新靠血漿中的脂蛋白提供。紅細胞通過主動參入和被動交換不斷地與血漿進行脂質交換，以維持其膜脂的組成和結構的穩定。血紅蛋白的合成與調節1.合成過程：血紅蛋白（Hb）是紅細胞內運輸氧的特殊蛋白質，由珠蛋白和血紅素組成。血紅素的合成原料是甘氨酸、琥珀酰CoA和Fe2?，合成過程主要在骨髓和肝臟的線粒體及胞液中進行。首先，甘氨酸和琥珀酰CoA在δ-氨基-γ-酮戊酸（ALA）合酶的催化下合成ALA，這是血紅素合成的關鍵步驟。然后，ALA經過一系列反應生成膽色素原，再進一步合成尿卟啉原Ⅲ，最后生成血紅素。珠蛋白的合成與一般蛋白質的合成相同，在核糖體上進行。血紅素與珠蛋白結合形成血紅蛋白。2.調節：ALA合酶是血紅素合成的限速酶，其活性受血紅素的反饋抑制。當血紅素合成過多時，血紅素可與阻遏蛋白結合，使阻遏蛋白活性增強，從而抑制ALA合酶的合成，減少血紅素的合成。此外，某些藥物（如巴比妥類）可誘導ALA合酶的合成，使血紅素合成增加。白細胞的代謝糖代謝白細胞的代謝較為活躍，其糖代謝途徑包括糖酵解、有氧氧化和磷酸戊糖途徑。糖酵解是白細胞在無氧或缺氧條件下獲得能量的主要方式；有氧氧化則在白細胞吞噬細菌等異物時提供大量的能量。磷酸戊糖途徑產生的NADPH參與白細胞的殺菌作用。脂代謝白細胞能合成花生四烯酸，它是合成前列腺素、白三烯等生物活性物質的前體。這些生物活性物質在炎癥反應和免疫調節中發揮重要作用。氨基酸和蛋白質代謝白細胞能合成多種蛋白質，如細胞因子、溶菌酶等。細胞因子是一類由免疫細胞和某些非免疫細胞分泌的具有廣泛生物學活性的小分子蛋白質，它們在調節免疫細胞的生長、分化和功能，以及介導炎癥反應等方面具有重要作用。血液凝固與纖維蛋白溶解血液凝固1.凝血因子：參與血液凝固的物質稱為凝血因子，包括凝血因子Ⅰ-ⅩⅢ（其中因子Ⅵ是因子Ⅴ的活化形式，已不再視為獨立的凝血因子），此外，還有前激肽釋放酶、高分子激肽原等。除因子Ⅳ是Ca2?外，其余凝血因子均為蛋白質。2.凝血過程：血液凝固是一個復雜的酶促反應過程，可分為三個基本步驟：-凝血酶原酶復合物的形成：可通過內源性凝血途徑和外源性凝血途徑形成。內源性凝血途徑是指參與凝血的因子全部來自血液，當血管內皮受損時，膠原纖維暴露，激活因子Ⅻ，啟動內源性凝血途徑。外源性凝血途徑是指由來自血液之外的組織因子（TF）暴露于血液而啟動的凝血過程。兩條途徑最后都生成凝血酶原酶復合物（即Ⅹa-Ⅴa-Ca2?-磷脂復合物）。-凝血酶的形成：在凝血酶原酶復合物的作用下，凝血酶原（因子Ⅱ）被激活為凝血酶（因子Ⅱa）。-纖維蛋白的形成：凝血酶能催化纖維蛋白原（因子Ⅰ）轉變為纖維蛋白單體，然后在因子ⅩⅢa的作用下，纖維蛋白單體相互交聯形成穩定的纖維蛋白多聚體，網羅血細胞形成血凝塊。3.抗凝系統：正常情況下，血液在血管內不會發生凝固，這是因為體內存在著抗凝系統。主要的抗凝物質有抗凝血酶Ⅲ、蛋白質C系統、組織因子途徑抑制物（TFPI）和肝素等。抗凝血酶Ⅲ能與凝血酶及凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa等分子活性中心的絲氨酸殘基結合，從而“封閉”這些酶的活性中心而使之失活。蛋白質C系統包括蛋白質C、蛋白質S、血栓調節蛋白（TM）等，蛋白質C被激活后可水解滅活因子Ⅴa和Ⅷa，抑制因子Ⅹa與血小板膜上磷脂的結合，從而發揮抗凝作用。TFPI是一種糖蛋白，能抑制Ⅹa和Ⅶa-TF復合物的活性。肝素主要由肥大細胞和嗜堿性粒細胞產生，它能與抗凝血酶Ⅲ結合，使抗凝血酶Ⅲ與凝血酶的親和力增強100倍，加速凝血酶的失活。纖維蛋白溶解1.纖溶系統的組成：纖溶系統主要由纖溶酶原、纖溶酶、纖溶酶原激活物和纖溶抑制物組成。纖溶酶原是一種單鏈糖蛋白，在纖溶酶原激活物的作用下，轉變為纖溶酶。2.纖溶過程：纖溶過程可分為兩個階段：-纖溶酶原的激活：纖溶酶原激活物有組織型纖溶酶原激活物（t-PA）和尿激酶型纖溶酶原激活物（u-PA）等。t-PA主要由血管內皮細胞合成和釋放，在纖維蛋白存在的情況下，能特異性地激活纖溶酶原。u-PA可將纖溶酶原激活為纖溶酶。-纖維蛋白的降解：纖溶酶是一種活性很強的蛋白水解酶，能水解纖維蛋白和纖維蛋白原，使之降解為小分子的肽段，稱為纖維蛋白降解產物（FDP）。FDP具有抗凝血作用。3.纖溶抑制物：主要有纖溶酶原激活抑制物-1（PAI-1）和α?-抗纖溶酶（α?-AP）等。PAI-1能抑制t-PA和u-PA的活性，α?-AP能與纖溶酶結合，形成復合物，使纖溶酶失活。血漿脂蛋白代謝血漿脂蛋白的分類、組成和結構1.分類：根據血漿脂蛋白的密度不同，用超速離心法可將其分為CM、VLDL、LDL和HDL；根據其電泳遷移率不同，用電泳法可將其分為乳糜微粒、β-脂蛋白、前β-脂蛋白和α-脂蛋白，分別對應于CM、LDL、VLDL和HDL。2.組成：血漿脂蛋白主要由蛋白質、甘油三酯（TG）、磷脂（PL）、膽固醇（Ch）及其酯（CE）等組成。CM含TG最多，可達80%-95%，蛋白質最少；VLDL含TG約50%-70%；LDL含Ch及其酯最多，可達40%-50%；HDL含蛋白質最多，可達50%。3.結構：血漿脂蛋白具有類似的基本結構，都是以甘油三酯和膽固醇酯為內核，周圍包繞著磷脂、游離膽固醇和載脂蛋白。載脂蛋白（apo）是血漿脂蛋白中的蛋白質部分，目前已發現有20多種，如apoA、apoB、apoC、apoD和apoE等。不同的載脂蛋白具有不同的功能，如apoAⅠ能激活卵磷脂-膽固醇酰基轉移酶（LCAT），促進膽固醇的酯化；apoB???能識別LDL受體，介導LDL的代謝。代謝過程1.CM的代謝：CM是由小腸黏膜細胞合成的，主要功能是運輸外源性甘油三酯和膽固醇。CM進入血液后，在脂蛋白脂肪酶（LPL）的作用下，TG逐步水解，釋放出脂肪酸供組織細胞攝取利用。CM殘余顆粒被肝臟攝取代謝。2.VLDL的代謝：VLDL主要由肝臟合成，主要功能是運輸內源性甘油三酯。VLDL進入血液后，在LPL的作用下，TG不斷水解，其顆粒逐漸變小，轉變為中間密度脂蛋白（IDL），部分IDL被肝臟攝取代謝，另一部分IDL繼續代謝，最終生成LDL。3.LDL的代謝：LDL是由VLDL代謝轉變而來，主要功能是將肝臟合成的膽固醇運輸到外周組織。LDL通過與細胞膜上的LDL受體結合，被細胞攝取并降解，釋放出膽固醇供細胞利用。當血漿中LDL水平升高時，可導致膽固醇在血管壁沉積，形成動脈粥樣硬化斑塊。4.HDL的代謝：HDL主要由肝臟和小腸合成，其主要功能是將外周組織中的膽固醇轉運到肝臟進行代謝，這一過程稱為膽固醇的逆向轉運。HDL首先與細胞膜上的ATP結合盒轉運體A1（ABCA1）結合，攝取細胞內的游離膽固醇，然后在LCAT的作用下，膽固醇被酯化，形成CE進入HDL內核。HDL不斷從外周組織攝取膽固醇并酯化，最后將膽固醇轉運到肝臟，通過膽汁排出體外。HDL具有抗動脈粥樣硬化的作用。黃疸膽紅素的代謝1.膽紅素的生成：膽紅素主要來源于衰老紅細胞的破壞。當紅細胞在單核-吞噬細胞系統被破壞后，血紅蛋白分解為珠蛋白和血紅素，血紅素在血紅素加氧酶的作用下，生成膽綠素，再在膽綠素還原酶的作用下，還原為膽紅素。這種膽紅素未與葡萄糖醛酸結合，稱為游離膽紅素或未結合膽紅素，它難溶于水，易透過生物膜，對腦組織有較強的毒性。2.膽紅素在血液中的運輸：游離膽紅素在血液中主要與清蛋白結合形成復合物進行運輸，這種結合不僅增加了膽紅素的水溶性，而且限制了它透過生物膜，從而降低了其毒性。3.膽紅素在肝臟中的代謝：當膽紅素-清蛋白復合物運輸到肝臟時，膽紅素與清蛋白分離，被肝細胞攝取。在肝細胞內，膽紅素與Y蛋白或Z蛋白結合，轉運至內質網，在葡萄糖醛酸基轉移酶的催化下，與葡萄糖醛酸結合，形成膽紅素葡萄糖醛酸酯，稱為結合膽紅素。結合膽紅素水溶性強，易隨膽汁排出。4.膽紅素在腸道中的變化：結合膽紅素隨膽汁排入腸道后，在腸道細菌的作用下，先被水解脫去葡萄糖醛酸，再逐步還原為膽素原。大部分膽素原在腸道下段被空氣氧化為膽素，隨糞便排出，稱為糞膽素，它是糞便的主要色素。小部分膽素原可被腸道重吸收，經門靜脈回到肝臟，其中大部分又以原形隨膽汁排入腸道，形成膽素原的腸肝循環，小部分膽素原進入體循環，經腎臟隨尿液排出，稱為尿膽素原，氧化后成為尿膽素，它是尿液的主要色素之一。黃疸的類型及特點黃疸是由于血清中膽紅素濃度升高，致使皮膚、鞏膜、黏膜等組織黃染的現象。根據黃疸的發生原因，可將其分為以下三種類型：1.溶血性黃疸：又稱肝前性黃疸，是由于各種原因導致紅細胞大量破壞，使未結合膽紅素生成過多，超過了肝臟的處理能力，導致血清中未結合膽紅素升高。其特點是血清未結合膽紅素升高，結合膽紅素基本正常，尿膽紅素陰性，尿膽素原和尿膽素增多，糞便顏色加深。2.肝細胞性黃疸：又稱肝原性黃疸，是由于肝細胞受損，導致其攝取、結合和排泄膽紅