临床生物化学（也称为化学病理学或临床化学）是病理学的一个领域，通常与体液分析有关。

该学科起源于 19 世纪后期，当时人们开始使用简单的化学测试来检测血液和尿液中各种成分。随后，人们应用了其他技术，包括使用和测量酶活性、分光光度法、电泳和免疫分析。

大多数现代实验室现在都是高度自动化的，并使用经过严格监控和质量控制的检测方法。

需要检查和测量血液细胞的测试以及血液凝固研究不包括在内，因为这些通常归类为血液学.

工作类型

生化测试也被称为“化学病理学”。这些测试在任何类型的体液上进行，但主要在血清或血浆上进行。血清是血液凝固后，所有血细胞都被去除后留下的黄色水样部分。最容易通过离心实现，离心将密度更大的血细胞和血小板压缩到离心管的底部，留下液体血清部分位于压缩细胞的上方。血浆本质上与血清相同，但通过离心不凝固的血液获得。因此，血浆包含所有凝血因子，包括纤维蛋白原。生物化学家检测样品中的不同生化成分。

免疫学测试抗体。
DNA 分析也在大型医疗实验室进行。
激素
矿物质
维生素
代谢产物
酶

一个大型实验室将接受多达 700 种不同测试的样品。即使是最大的实验室也很少自己进行所有这些测试，有些需要转介到其他实验室。这大量测试可以进一步细分为以下亚专业

普通或常规化学
内分泌学 - 研究激素
免疫学 - 研究免疫系统和抗体
药理学或毒理学 - 研究药物

化学病理学测试

常见的化学病理学测试包括

w:钠;
w:钾;
w:氯;
w:碳酸氢盐;
w:尿素;
w:肌酐;
w:钙;
w:磷酸盐;
白蛋白;
w:胆红素;
AST;
ALT;
w:GGT;
w:碱性磷酸酶;
w:镁;
w:渗透压;
w:尿酸;
w:铁;
w:转铁蛋白;
w:总蛋白;
w:球蛋白;
w:葡萄糖;
w:C 反应蛋白;
w:HbA1c.
w:血气 ( $[H^{+}],P_{{\mathrm {CO} }_{2}},P_{{\mathrm {O} }_{2}}$ )

自动化

生物化学科比其他科室使用更多的自动化分析。这是由于

测试程序的可靠性和有效性。
所需的样本量。
一天内测试的样本数量。

凝胶电泳

凝胶电泳是一组技术，科学家使用这些技术根据物理特性（例如大小、形状或等电点）分离分子。凝胶电泳通常用于分析目的，但也可用作制备技术，在使用其他方法（例如质谱、PCR、克隆、DNA 测序或蛋白质印迹）进行进一步表征之前，部分纯化分子。

分离

“凝胶”是指用于分离分子的基质。在大多数情况下，凝胶是交联的聚合物，其成分和孔隙率的选择基于分析目标的重量和成分。在分离蛋白质或小核酸（DNA、RNA 或寡核苷酸）时，凝胶通常用不同浓度的丙烯酰胺和交联剂制成，产生不同大小的聚丙烯酰胺网状网络。在分离更大的核酸（大于几百个碱基）时，首选的基质是纯化的琼脂糖（琼脂的组成部分，琼脂是一种红色海藻提取物）。在这两种情况下，凝胶形成一种固体但多孔的基质，看起来和感觉起来像透明的果冻。丙烯酰胺与聚丙烯酰胺相反，是一种神经毒素，需要使用良好实验室规范 (GLP) 处理，以避免中毒。

“电泳”是指用于推动或拉动分子穿过凝胶基质的电动势 (EMF)；通过将分子放置在凝胶中的孔中并施加电流，分子将以不同的速度穿过基质，如果带负电荷则朝阳极移动，如果带正电荷则朝阴极移动（请注意，凝胶电泳作为电解池运行；阳极是正极，阴极是负极）。

可视化

电泳结束后，当最小的分子几乎到达阳极时，凝胶中的分子可以通过染色使其可见。可以使用溴化乙锭、银或考马斯亮蓝染料。还可以使用其他方法来可视化混合物组分在凝胶上的分离情况。如果分析物分子在紫外光下发光，可以在紫外光下对凝胶拍照。如果待分离的分子含有放射性原子，可以记录凝胶的放射自显影图（如这里所示的示例）。

如果最初将几种混合物彼此相邻注入，它们将在各自的泳道中平行运行。根据不同分子的数量，每个泳道显示出原始混合物中组分的分离，表现为一个或多个不同的条带，每个组分对应一个条带。组分分离不完全会导致条带重叠，或者形成代表多个未解析组分的难以区分的弥散带。

在不同泳道中，最终与顶端距离相同的条带包含以相同速度穿过凝胶的分子，这通常意味着它们的大小大致相同。有特殊的标记物——梯子——包含已知大小的分子混合物。如果在凝胶中将这种标记物与未知样品平行地运行在一个泳道中，可以将观察到的条带与未知条带进行比较，以确定其大小。条带迁移的距离与分子大小的对数成反比。

应用

凝胶电泳应用于分子生物学、遗传学、微生物学和生物化学。结果可以通过用紫外光可视化凝胶或通过染色分离的分子来定量分析。凝胶成像装置使用计算机控制的摄像头记录图像，并测量感兴趣的条带或斑点的强度，并与加载在同一凝胶上的标准品或标记物进行比较。测量和分析主要使用专门的软件进行。

核酸

在核酸的情况下，从负极到正极的迁移方向是由于它们糖磷酸骨架上天然的负电荷。双链 DNA 片段自然表现为长杆，因此它们在凝胶中的迁移与它们的回转半径有关，或者对于非环状片段，大致与大小有关。单链 DNA 或 RNA 往往会折叠成具有复杂形状的分子，并根据其三级结构以复杂的方式迁移穿过凝胶。因此，会使用破坏氢键的试剂，例如氢氧化钠或甲酰胺，来使核酸复性，使其再次表现为长杆。

大型 DNA 或 RNA 分子的凝胶电泳通常通过琼脂糖凝胶电泳进行。有关聚丙烯酰胺 DNA 测序凝胶的示例，请参见“w:链终止法”页面。

蛋白质

另一方面，蛋白质可能具有不同的电荷和复杂的形状，因此当在样品上施加负到正的 EMF 时，它们可能不会以相似的速率迁移，甚至根本不会迁移。因此，蛋白质通常在十二烷基硫酸钠/十二烷基磷酸钠 (SDS/SDP) 等去污剂的存在下变性，该去污剂会将蛋白质包覆负电荷。通常，结合的 SDS 数量与蛋白质的大小有关（通常每克蛋白质 1.4 克 SDS），因此所得的变性蛋白质具有整体负电荷，并且所有蛋白质都具有相似的电荷与质量比。由于变性蛋白质表现得像长杆而不是具有复杂的三级结构，因此所得 SDS 包覆蛋白质在凝胶中迁移的速率仅与其大小有关，而不是与其电荷或形状有关。

蛋白质通常通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS-PAGE)、天然凝胶电泳、定量制备性天然连续聚丙烯酰胺凝胶电泳 (QPNC-PAGE) 或二维电泳进行分析。

课堂实验

使用简单的临床试纸，可以分析模拟尿液样本。可以确定葡萄糖、酮体和蛋白质水平，以识别可能的疾病。

碳水化合物、蛋白质和氨基酸或脂类的薄层色谱分离易于进行，并向考生介绍分子分离与化学性质相关的概念。

如果无法使用电泳设备，教师可以联系医院生物化学科或当地大学生物科学系，请求示范日，或安排人员访问，该人员可以使用从考生那里收集的样本演示该技术。蛋白质电泳设备可从多家公司获得，国家生物技术教育中心提供一系列电泳的实践活动和资源。

纸色谱

'纸色谱是一种分析技术，用于分离和鉴定有颜色或可以着色的化合物，尤其是色素。这种方法已被薄层色谱法取代，但它仍然是一种强大的教学工具。双向纸色谱，也称为二维色谱，涉及使用两种溶剂，并在两者之间将纸旋转 90°。这对于分离复杂相似化合物混合物很有用，例如氨基酸。

技术

在距离纸张底部约 1 厘米的位置，在纸张条上涂抹少量含有样品的溶液。该样品被吸附到纸上，并可能与纸形成相互作用。任何与纸张发生反应或结合的物质都无法使用此技术进行测量。然后将纸浸入合适的溶剂中，例如乙醇或水，并放置在密封容器中。

溶剂通过毛细管作用向上移动纸张，毛细管作用是由于溶剂分子对纸张和彼此之间的吸引力而发生的。当溶剂通过纸张上升时，它会遇到并溶解样品混合物，然后样品混合物会随溶剂一起向上移动纸张。样品混合物中的不同化合物由于溶解度在溶剂中的差异以及它们对纸张中纤维的吸引力不同，因此迁移速率不同。纸色谱法需要几分钟到几个小时的时间。

在某些情况下，纸色谱法无法完全分离色素；当两种物质在特定溶剂中似乎具有相同的 R_f 值时，就会发生这种情况。在这些情况下，使用双向色谱法分离多色素斑点。将色谱图旋转 90 度，并像以前一样放置在不同的溶剂中；一些斑点会分离成多个斑点，表明存在不止一种色素。像以前一样，计算 R_f 值，并识别两种色素。

薄层色谱

薄层色谱 (TLC) 是一种广泛使用的色谱技术，用于分离化学化合物。它涉及一个固定相，该固定相由一层薄薄的吸附剂材料组成，通常是二氧化硅凝胶、氧化铝或固定在扁平惰性载体片上的纤维素。一个液相，包含待分离的溶液，溶解在溶剂中，通过毛细管作用被拉过板，从而分离实验溶液。它可以用于确定植物中包含的色素，检测食品中的农药或杀虫剂，在法医学中分析纤维的染料成分，或识别给定物质中存在的化合物，以及其他用途。

板制备

TLC 板通过将吸附剂（例如二氧化硅凝胶）与少量惰性粘合剂（例如硫酸钙（石膏））和水混合制成。将这种混合物作为浓浆均匀涂抹在惰性载体片上，通常是玻璃、厚铝箔或塑料，然后将所得的板干燥并在烘箱中加热以活化。吸附剂层的厚度通常为分析目的为 0.1–0.25 毫米，制备性 TLC 为 1–2 毫米。

技术

该过程类似于纸色谱法，但具有运行速度更快、分离效果更好以及可以选择不同固定相的优势。由于 TLC 的简单性和速度，它通常用于监测化学反应以及反应产物的定性分析。

将含有样品的少量溶液滴在板上，距离板底大约一厘米。然后将板浸入适当的溶剂中，如乙醇或水，并放入密闭容器中。溶剂通过毛细作用向上移动，遇到样品混合物，样品混合物溶解并被溶剂携带向上移动。样品混合物中不同的化合物由于在溶剂中的溶解度不同，以及它们对固定相的吸引力不同，而以不同的速率移动。

色谱图分析

显色后，可以通过颜色、紫外光、茚三酮或用碘蒸汽处理来定位对应于不同化合物的斑点。最终的色谱图可以与其他已知混合物的色谱图进行比较，使用R_f值来识别样品混合物。

与大多数其他形式的色谱法一样，纸层析法使用R_f值来帮助识别化合物。R_f值通过将色素在纸上移动的距离除以溶剂移动的距离（溶剂前沿）来计算。因为R_f值对于给定化合物是标准的，所以已知的R_f值可用于帮助识别实验中的未知物质。

由于被分离的化学物质可能是无色的，因此存在几种方法来使斑点可视化。

通常，会在吸附剂中添加少量荧光化合物，通常是锰活化的硅酸锌，这使得在黑光（UV₂₅₄）下能够可视化斑点。吸附剂层本身会发出淡绿色的荧光，但分析物的斑点会抑制这种荧光。
碘蒸汽是一种通用的非特异性显色试剂。
存在特定的显色试剂，将TLC板浸入其中或喷洒在板子上。

一旦可见，每个斑点的R_f值可以通过将产物移动的距离除以溶剂移动的总距离（溶剂前沿）来确定。这些值取决于使用的溶剂和TLC板的类型，不是物理常数。

另见

参考文献

外部链接

来源