2024年临床执业医师考试辅导讲义《生物化学》第十五章血液生化

2024年临床执业医师考试辅导讲义《生物化学》第十五章血液生化血液的化学成分正常人血液含水约81%-86%，固体成分约占14%-19%。固体成分包括有机物和无机物。有机物包括蛋白质、非蛋白质类含氮化合物、糖类、脂类等；无机物以电解质为主，主要有Na⁺、K⁺、Ca²⁺等阳离子和Cl⁻、HCO₃⁻、HPO₄²⁻等阴离子。血液中除蛋白质以外的含氮化合物总称为非蛋白含氮化合物（NPN），主要包括尿素、尿酸、肌酸、肌酐、氨和胆红素等。它们中的氮总称为非蛋白氮（NPN），正常人血中NPN含量为14.28-24.99mmol/L。血中NPN是蛋白质和核酸代谢的终产物，主要通过肾脏排出。当肾功能严重障碍时，血中NPN含量升高。血浆蛋白质血浆蛋白质的分类血浆蛋白质是血浆中多种蛋白质的总称。按电泳法可将血浆蛋白质分为清蛋白、α₁-球蛋白、α₂-球蛋白、β-球蛋白和γ-球蛋白等5种；按超速离心法可将血浆脂蛋白分为乳糜微粒（CM）、极低密度脂蛋白（VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）等，它们分别与不同的载脂蛋白结合。血浆蛋白质的功能1.维持血浆胶体渗透压：清蛋白分子量小，数量多，在维持血浆胶体渗透压中起主要作用。血浆胶体渗透压对调节血管内外水的分布、维持血容量具有重要意义。2.运输作用：血浆蛋白质可作为载体运输许多物质，如清蛋白能运输脂肪酸、胆红素等；结合珠蛋白能结合血红蛋白，防止血红蛋白从肾小球滤过而丢失。3.免疫作用：γ-球蛋白（即免疫球蛋白，包括IgG、IgA、IgM、IgD和IgE）和补体参与机体的免疫反应，能识别和清除外来的病原体和异物。4.催化作用：血浆中有许多酶类，如凝血酶原、纤溶酶原等，它们在血液凝固和纤维蛋白溶解等生理过程中发挥重要的催化作用。5.营养作用：血浆蛋白质可被组织细胞摄取，分解后产生氨基酸，用于合成组织蛋白质或氧化供能。6.缓冲作用：血浆蛋白质构成缓冲对，如蛋白质钠盐/蛋白质，参与维持血浆pH的相对稳定。红细胞的代谢糖代谢红细胞没有线粒体，其能量主要来源于糖酵解和磷酸戊糖途径。1.糖酵解：是红细胞获得能量的主要途径。1分子葡萄糖经糖酵解可净生成2分子ATP，这些ATP主要用于维持红细胞膜上钠泵和钙泵的活性，以保持红细胞的正常形态和功能。此外，糖酵解还产生2,3-二磷酸甘油酸（2,3-BPG），它可调节血红蛋白的运氧功能。2.磷酸戊糖途径：红细胞内磷酸戊糖途径的主要功能是生成NADPH。NADPH具有抗氧化作用，可维持谷胱甘肽的还原状态，使红细胞膜上的含硫基的膜蛋白和酶免受氧化剂的损害。同时，NADPH也是合成脂肪酸、胆固醇等物质的供氢体。脂代谢红细胞不能从头合成脂肪酸，其膜脂的更新靠血浆中的脂蛋白提供。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，以维持其膜脂的组成和结构的稳定。血红蛋白的合成与调节1.合成过程：血红蛋白（Hb）是红细胞内运输氧的特殊蛋白质，由珠蛋白和血红素组成。血红素的合成原料是甘氨酸、琥珀酰CoA和Fe²⁺，合成过程主要在骨髓和肝脏的线粒体及胞液中进行。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，这是血红素合成的关键步骤。然后，ALA经过一系列反应生成胆色素原，再进一步合成尿卟啉原Ⅲ，最后生成血红素。珠蛋白的合成与一般蛋白质的合成相同，在核糖体上进行。血红素与珠蛋白结合形成血红蛋白。2.调节：ALA合酶是血红素合成的限速酶，其活性受血红素的反馈抑制。当血红素合成过多时，血红素可与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白活性增强，从而抑制ALA合酶的合成，减少血红素的合成。此外，某些药物（如巴比妥类）可诱导ALA合酶的合成，使血红素合成增加。白细胞的代谢糖代谢白细胞的代谢较为活跃，其糖代谢途径包括糖酵解、有氧氧化和磷酸戊糖途径。糖酵解是白细胞在无氧或缺氧条件下获得能量的主要方式；有氧氧化则在白细胞吞噬细菌等异物时提供大量的能量。磷酸戊糖途径产生的NADPH参与白细胞的杀菌作用。脂代谢白细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质的前体。这些生物活性物质在炎症反应和免疫调节中发挥重要作用。氨基酸和蛋白质代谢白细胞能合成多种蛋白质，如细胞因子、溶菌酶等。细胞因子是一类由免疫细胞和某些非免疫细胞分泌的具有广泛生物学活性的小分子蛋白质，它们在调节免疫细胞的生长、分化和功能，以及介导炎症反应等方面具有重要作用。血液凝固与纤维蛋白溶解血液凝固1.凝血因子：参与血液凝固的物质称为凝血因子，包括凝血因子Ⅰ-ⅩⅢ（其中因子Ⅵ是因子Ⅴ的活化形式，已不再视为独立的凝血因子），此外，还有前激肽释放酶、高分子激肽原等。除因子Ⅳ是Ca²⁺外，其余凝血因子均为蛋白质。2.凝血过程：血液凝固是一个复杂的酶促反应过程，可分为三个基本步骤：-凝血酶原酶复合物的形成：可通过内源性凝血途径和外源性凝血途径形成。内源性凝血途径是指参与凝血的因子全部来自血液，当血管内皮受损时，胶原纤维暴露，激活因子Ⅻ，启动内源性凝血途径。外源性凝血途径是指由来自血液之外的组织因子（TF）暴露于血液而启动的凝血过程。两条途径最后都生成凝血酶原酶复合物（即Ⅹa-Ⅴa-Ca²⁺-磷脂复合物）。-凝血酶的形成：在凝血酶原酶复合物的作用下，凝血酶原（因子Ⅱ）被激活为凝血酶（因子Ⅱa）。-纤维蛋白的形成：凝血酶能催化纤维蛋白原（因子Ⅰ）转变为纤维蛋白单体，然后在因子ⅩⅢa的作用下，纤维蛋白单体相互交联形成稳定的纤维蛋白多聚体，网罗血细胞形成血凝块。3.抗凝系统：正常情况下，血液在血管内不会发生凝固，这是因为体内存在着抗凝系统。主要的抗凝物质有抗凝血酶Ⅲ、蛋白质C系统、组织因子途径抑制物（TFPI）和肝素等。抗凝血酶Ⅲ能与凝血酶及凝血因子Ⅸa、Ⅹa、Ⅺa、Ⅻa等分子活性中心的丝氨酸残基结合，从而“封闭”这些酶的活性中心而使之失活。蛋白质C系统包括蛋白质C、蛋白质S、血栓调节蛋白（TM）等，蛋白质C被激活后可水解灭活因子Ⅴa和Ⅷa，抑制因子Ⅹa与血小板膜上磷脂的结合，从而发挥抗凝作用。TFPI是一种糖蛋白，能抑制Ⅹa和Ⅶa-TF复合物的活性。肝素主要由肥大细胞和嗜碱性粒细胞产生，它能与抗凝血酶Ⅲ结合，使抗凝血酶Ⅲ与凝血酶的亲和力增强100倍，加速凝血酶的失活。纤维蛋白溶解1.纤溶系统的组成：纤溶系统主要由纤溶酶原、纤溶酶、纤溶酶原激活物和纤溶抑制物组成。纤溶酶原是一种单链糖蛋白，在纤溶酶原激活物的作用下，转变为纤溶酶。2.纤溶过程：纤溶过程可分为两个阶段：-纤溶酶原的激活：纤溶酶原激活物有组织型纤溶酶原激活物（t-PA）和尿激酶型纤溶酶原激活物（u-PA）等。t-PA主要由血管内皮细胞合成和释放，在纤维蛋白存在的情况下，能特异性地激活纤溶酶原。u-PA可将纤溶酶原激活为纤溶酶。-纤维蛋白的降解：纤溶酶是一种活性很强的蛋白水解酶，能水解纤维蛋白和纤维蛋白原，使之降解为小分子的肽段，称为纤维蛋白降解产物（FDP）。FDP具有抗凝血作用。3.纤溶抑制物：主要有纤溶酶原激活抑制物-1（PAI-1）和α₂-抗纤溶酶（α₂-AP）等。PAI-1能抑制t-PA和u-PA的活性，α₂-AP能与纤溶酶结合，形成复合物，使纤溶酶失活。血浆脂蛋白代谢血浆脂蛋白的分类、组成和结构1.分类：根据血浆脂蛋白的密度不同，用超速离心法可将其分为CM、VLDL、LDL和HDL；根据其电泳迁移率不同，用电泳法可将其分为乳糜微粒、β-脂蛋白、前β-脂蛋白和α-脂蛋白，分别对应于CM、LDL、VLDL和HDL。2.组成：血浆脂蛋白主要由蛋白质、甘油三酯（TG）、磷脂（PL）、胆固醇（Ch）及其酯（CE）等组成。CM含TG最多，可达80%-95%，蛋白质最少；VLDL含TG约50%-70%；LDL含Ch及其酯最多，可达40%-50%；HDL含蛋白质最多，可达50%。3.结构：血浆脂蛋白具有类似的基本结构，都是以甘油三酯和胆固醇酯为内核，周围包绕着磷脂、游离胆固醇和载脂蛋白。载脂蛋白（apo）是血浆脂蛋白中的蛋白质部分，目前已发现有20多种，如apoA、apoB、apoC、apoD和apoE等。不同的载脂蛋白具有不同的功能，如apoAⅠ能激活卵磷脂-胆固醇酰基转移酶（LCAT），促进胆固醇的酯化；apoB₁₀₀能识别LDL受体，介导LDL的代谢。代谢过程1.CM的代谢：CM是由小肠黏膜细胞合成的，主要功能是运输外源性甘油三酯和胆固醇。CM进入血液后，在脂蛋白脂肪酶（LPL）的作用下，TG逐步水解，释放出脂肪酸供组织细胞摄取利用。CM残余颗粒被肝脏摄取代谢。2.VLDL的代谢：VLDL主要由肝脏合成，主要功能是运输内源性甘油三酯。VLDL进入血液后，在LPL的作用下，TG不断水解，其颗粒逐渐变小，转变为中间密度脂蛋白（IDL），部分IDL被肝脏摄取代谢，另一部分IDL继续代谢，最终生成LDL。3.LDL的代谢：LDL是由VLDL代谢转变而来，主要功能是将肝脏合成的胆固醇运输到外周组织。LDL通过与细胞膜上的LDL受体结合，被细胞摄取并降解，释放出胆固醇供细胞利用。当血浆中LDL水平升高时，可导致胆固醇在血管壁沉积，形成动脉粥样硬化斑块。4.HDL的代谢：HDL主要由肝脏和小肠合成，其主要功能是将外周组织中的胆固醇转运到肝脏进行代谢，这一过程称为胆固醇的逆向转运。HDL首先与细胞膜上的ATP结合盒转运体A1（ABCA1）结合，摄取细胞内的游离胆固醇，然后在LCAT的作用下，胆固醇被酯化，形成CE进入HDL内核。HDL不断从外周组织摄取胆固醇并酯化，最后将胆固醇转运到肝脏，通过胆汁排出体外。HDL具有抗动脉粥样硬化的作用。黄疸胆红素的代谢1.胆红素的生成：胆红素主要来源于衰老红细胞的破坏。当红细胞在单核-吞噬细胞系统被破坏后，血红蛋白分解为珠蛋白和血红素，血红素在血红素加氧酶的作用下，生成胆绿素，再在胆绿素还原酶的作用下，还原为胆红素。这种胆红素未与葡萄糖醛酸结合，称为游离胆红素或未结合胆红素，它难溶于水，易透过生物膜，对脑组织有较强的毒性。2.胆红素在血液中的运输：游离胆红素在血液中主要与清蛋白结合形成复合物进行运输，这种结合不仅增加了胆红素的水溶性，而且限制了它透过生物膜，从而降低了其毒性。3.胆红素在肝脏中的代谢：当胆红素-清蛋白复合物运输到肝脏时，胆红素与清蛋白分离，被肝细胞摄取。在肝细胞内，胆红素与Y蛋白或Z蛋白结合，转运至内质网，在葡萄糖醛酸基转移酶的催化下，与葡萄糖醛酸结合，形成胆红素葡萄糖醛酸酯，称为结合胆红素。结合胆红素水溶性强，易随胆汁排出。4.胆红素在肠道中的变化：结合胆红素随胆汁排入肠道后，在肠道细菌的作用下，先被水解脱去葡萄糖醛酸，再逐步还原为胆素原。大部分胆素原在肠道下段被空气氧化为胆素，随粪便排出，称为粪胆素，它是粪便的主要色素。小部分胆素原可被肠道重吸收，经门静脉回到肝脏，其中大部分又以原形随胆汁排入肠道，形成胆素原的肠肝循环，小部分胆素原进入体循环，经肾脏随尿液排出，称为尿胆素原，氧化后成为尿胆素，它是尿液的主要色素之一。黄疸的类型及特点黄疸是由于血清中胆红素浓度升高，致使皮肤、巩膜、黏膜等组织黄染的现象。根据黄疸的发生原因，可将其分为以下三种类型：1.溶血性黄疸：又称肝前性黄疸，是由于各种原因导致红细胞大量破坏，使未结合胆红素生成过多，超过了肝脏的处理能力，导致血清中未结合胆红素升高。其特点是血清未结合胆红素升高，结合胆红素基本正常，尿胆红素阴性，尿胆素原和尿胆素增多，粪便颜色加深。2.肝细胞性黄疸：又称肝原性黄疸，是由于肝细胞受损，导致其摄取、结合和排泄胆红