生物化学与分子生物学/血浆蛋白质

血液的生物化学 - 血浆蛋白质 - 血红素的合成 - 血细胞物质代谢
入血浆中蛋白质总浓度为70～75g/L，它们是血浆主要的固体成分。血浆蛋白质种类很多，目前已知的血浆蛋白质有200多种，其中既有单纯蛋白质又有结合蛋白质，如糖蛋白和脂蛋白，血浆中还有几千种抗体。血浆内各种蛋白质的含量差异很大，多者每升达数十克，少的仅为毫克水平。

血浆蛋白质的分类与性质

人血浆中蛋白质总浓度为70～75g/L, 它们是血浆主要的固体成分。血浆蛋白质种类很多，目前已知的血浆蛋白质有200多种，其中既有单纯蛋白质又有结合蛋白质，如糖蛋白和脂蛋白，血浆中还有几千种抗体。血浆内各种蛋白质的含量差异很大，多者每升达数十克，少的仅为毫克水平。

血浆蛋白质的分类

目前尚有多种血浆中的蛋白质的结构和功能尚不明确，故难以对血浆的全部蛋白质作出十分恰当的分类。通常按来源、分离方法和生理功能将血浆蛋白质进行分类。
血浆蛋白质依据功能，可分为以下8类：
①凝血系统蛋白质，包括12种凝血因子（除Ca²⁺外）； ②纤溶系统蛋白质，包括纤溶酶原、纤溶酶、激活剂及抑制剂等； ③补体系统蛋白质； ④免疫球蛋白； ⑤脂蛋白； ⑥血浆蛋白酶抑制剂，包括酶原激活抑制剂、血液凝固抑制剂、纤溶酶抑制剂、激肽释放抑制剂、内源性蛋白酶及其他蛋白酶抑制剂； ⑦载体蛋白； ⑧未知功能的血浆蛋白质。
电泳是最常用的分离蛋白质的方法。以pH8.6的巴比妥溶液作缓冲液，可将血浆蛋白质分成5条区带：清蛋白(albumin，又称白蛋白）、α1球蛋白(globulin)、α2球蛋白、β球蛋白和γ球蛋白。清蛋白是人体血浆中最主要的蛋白质，浓度达38～48g/L, 约占血浆总蛋白的50%。肝每天约合成12g清蛋白。清蛋白以前清蛋白的形式合成，成熟的清蛋白是含585个氨基酸残基的单一多肽链，分子形状呈椭圆形。球蛋白的浓度为15～30g/L。正常的清蛋白与球蛋白的比例(A/G)为1.5 ～2.5。血浆蛋白质电泳是临床常用的辅助诊断方法。
聚丙烯酰胺凝胶电泳是分辨率更高的电泳方法，可将血清中的蛋白质分成数十条区带。
超速离心法则是根据蛋白质的密度将其分离，例如血浆脂蛋白的分离。

血浆蛋白质的性质

尽管血浆蛋白质的种类繁多，但由于血浆蛋白质较易获得，且许多编码血浆蛋白质的基因序列已知，故对这些蛋白质的结构、功能、合成和更新等已有较深入的了解，现将血浆蛋白质的性质归纳如下：

绝大多数血浆蛋白质在肝合成 如清蛋白、纤维蛋白原和纤维粘连蛋白等血浆蛋白质都是在肝合成，还有少量的蛋白质是由其他组织细胞合成，如γ球蛋白是由浆细胞合成。
血浆蛋白质的合成场所一般位于膜结合的多核糖体上 血浆蛋白质在进入血浆前，在肝细胞内经历了从粗面内质网到高尔基复合体再抵达质膜而分泌入血液的途径。即合成的蛋白质转移入内质网池，然后被酶切去信号肽，蛋白质前体成为成熟蛋白质。血浆蛋白质自肝细胞内合成部位到血浆的时间为30分钟至数小时不等。
除清蛋白外，几乎所有的血浆蛋白质均为糖蛋白 这些糖蛋白含有N-或O-连接的寡糖链。这些寡糖链包含了许多生物信息，发挥重要的作用。血浆蛋白质合成后需要定向输送，此过程需要寡糖链。寡糖链中包含的生物信息具有识别作用。例如，红细胞的血型物质含糖达80%～90%，ABO系统中血型物质A、B均是在血型物质O的糖链非还原端各加上N-乙酰氨基半乳糖(N-acetylgalactosamine, GalNAc)或半乳糖(galactose, Gal)。正是一个糖基的差别，使红细胞能识别不同的抗体。再如用唾液酸酶(neuraminidase)切除霖糖链末端唾液酸残基，常可使一些血浆蛋白质的半衰期缩短。
许多血浆蛋白质呈现多态性 多态性是孟德尔式或单基因遗传的性状。在人群中，如果某一蛋白质具有多态性说明它至少有两种表型，每一种表型的发生率不少于1%～2%。ABO血型是广为人知的多态性，另外α₁抗胰蛋白酶、结合珠蛋白、运铁蛋白(transferrin, TRF）、铜蓝蛋白和免疫球蛋白等均具有多态性。研究血浆蛋白质的多态性对遗传学、人类学和临床医学均有重要意义。
每种血浆蛋白质均有自己特异的半衰期 各种血浆蛋白质具有差异较大的半衰期，如正常成人的清蛋白和结合珠蛋白的半衰期分别为20天和5天左右。
血浆蛋白质水平的改变往往与疾病紧密相关 在急性炎症或某种类型组织损伤等情况下，某些血浆蛋白质的水平会增高，它们被称为急性期蛋白(acutephase protein, APP)。增高的蛋白质包括C反应蛋白(C-reactive protein, CRP)、α₁抗胰蛋白酶、结合珠蛋白、α₁酸性蛋白和纤维蛋白原等。这些蛋白质水平的增高，少则增加50%，多则可增加上于倍。患慢性炎症或肿瘤时，也会出现这种升高，提示急性期蛋白在人体炎症反应中起一定作用。例如，α₁抗胰蛋白酶能使急性炎症期释放的某些蛋白酶失效；白细胞介素1 (IL-1)是单核巨噬细胞释放的一种多肽，它能刺激肝细胞合成许多急性期反应物(acute phase reactant, APR)。急性期，亦有些蛋白质浓度出现降低，如清蛋白和运铁蛋白等。

血浆蛋白质的功能

血浆蛋白质种类繁多，虽然其中不少蛋白质的功能尚未完全阐明，但对血浆蛋白质的一些重要功能已有较深入的了解，现概述如下。

维持血浆胶体渗透压

虽然血浆胶体渗透压仅占血浆总渗透压的极小部分(1/230), 但它对水在血管内外的分布具有决定性的作用。正常人血浆胶体渗透压的大小，取决于血浆蛋白质的摩尔浓度。由于清蛋白的分子量小(69kD), 在血浆内的总含量大、摩尔浓度高，加之在生理pH条件下，其电负性高，能使水分子聚集其分子表面，故清蛋白能最有效地维持胶体渗透压。清蛋白所产生的胶体渗透压占血浆胶体总渗透压的75%～80%。当血浆蛋白质浓度，尤其是清蛋白浓度过低时，血浆胶体渗透压下降，导致水分在组织间隙潴留，出现水肿。

维持血浆正常的pH

正常血浆的pH为7.40±0.05。蛋白质是两性电解质，血浆蛋白质的等电点大部分在pH4.0～7.3之间，血浆蛋白盐与相应蛋白质形成缓冲对，参与维持血浆正常的pH,如蛋白质钠盐／蛋白质是血浆中的主要缓冲对之一。

运输作用

血浆蛋白质分子的表面上分布有众多的亲脂性结合位点，脂溶性物质可与其结合而被运输。血浆蛋白质还能与易被细胞摄取和易随尿液排出的一些小分子物质结合，防止它们从肾丢失。例如，脂溶性维生素A以视黄醇形式存在于血浆中，它先与视黄醇结合蛋白形成复合物，再与前清蛋白以非共价键缔合成视黄醇-视黄醇结合蛋白-前清蛋白复合物。这种复合物一方面可防止视黄醇的氧化，另一方面防止小分子量的视黄醇-视黄醇结合蛋白复合物从肾丢失。血浆中的清蛋白能与脂肪酸、Ca²⁺、胆红素、磺胺等多种物质结合。此外血浆中还有皮质激素传递蛋白、运铁蛋白、铜蓝蛋白等。这些载体蛋白除结合运输血浆中某种物质外，还具有调节被运输物质代谢的作用。

免疫作用

血浆中的免疫球蛋白，lgG、lgA、lgM、IgD和 lgE, 又称为抗体，在体液免疫中起至关重要的作用。此外，血浆中还有一组协助抗体完成免疫功能的蛋白酶——补体。免疫球蛋白能识别特异性抗原并与之结合，形成的抗原抗体复合物能激活补体系统，产生溶菌和溶细胞现象。

催化作用

血浆中的酶称作血清酶。根据血清酶的来源和功能，可分为以下三类：

血浆功能酶 这类酶主要在血浆发挥催化功能，如凝血及纤溶系统的多种蛋白水解酶，它们都以酶原的形式存在于血浆内，在一定条件下被激活后发挥作用。此外血浆中还有生理性抗凝物质、假胆碱酯酶、卵磷脂：胆固醇酰基转移酶、脂蛋白脂肪酶和肾素等。血浆功能酶绝大多数由肝合成后分泌入血，并在血浆中发挥催化作用。
外分泌酶 外分泌腺分泌的酶类包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶和唾液淀粉酶等。在生理条件下这些酶少量逸入血浆，它们的催化活性与血浆的正常生理功能无直接的关系。但当这些脏器受损时，逸入血浆的酶量增加，血浆内相关酶的活性增高，在临床上有诊断价值。
细胞酶 细胞酶存在于细胞和组织内，参与物质代谢。随着细胞的不断更新，这些酶可释放至血。正常时它们在血浆中含量甚微。这类酶大部分无器官特异性；小部分来源于特定的组织，表现为器官特异性。当特定的器官有病变时，血浆内相应的酶活性增高，可用于临床酶学检验。如肝功能严重受损时，血浆中谷丙转氨酶与谷草转氨酶的活性会显著升高。

营养作用

每个成人3L左右的血浆中约有200g蛋白质。体内的某些细胞，如单核-吞噬细胞系统，吞噬血浆蛋白质，然后由细胞内的酶类将吞入细胞的蛋白质分解为氨基酸参入氨基酸池，用于组织蛋白质的合成，或转变成其他含氮化合物。此外，蛋白质还能分解供能。

凝血、抗凝血和纤溶作用

血浆中存在众多的凝血因子、抗溶血及纤溶物质，它们在血液中相互作用、相互制约，保持循环血流通畅。但当血管损伤、血液流出血管时，即发生血液凝固，以防止血液的大量流失。

血浆蛋白质异常与临床疾病

血浆蛋白质在维持入体正常代谢中有重要功能，血浆蛋白质异常可见于多种临床疾病，如风湿病、肝疾病和多发性骨髓瘤等。

风湿病 风湿病血浆蛋白质的异常改变主要包括急性炎症反应和由于抗原刺激引起的免疫系统增强的反应。其特征为：①免疫球蛋白升高，特别是IgA, 并可有IgG及IgM的升高；②炎症活动期可有α1AG、Hp、C3成分升高。
肝疾病 急性肝炎时，出现非典型的急性时相反应，前清蛋白(prealbumin, PAB)是肝功能损害的敏感指标。肝硬化时，血浆蛋白质含量呈现特征性改变，如清蛋白减少、球蛋白增加，清蛋白/球蛋白(A/G)倒置等。
多发性骨髓瘤 多发性骨髓瘤是由浆细胞恶性增生所致的一种肿瘤。总的蛋白质电泳图谱表现为：①在原γ区带外出现一特征性的M蛋白峰；②清蛋白区带下降。