【學(xué)習(xí)課件】第11章_非營養(yǎng)物質(zhì)代謝

1、非營養(yǎng)物質(zhì)代謝第11章編輯ppt非營養(yǎng)物質(zhì): 既不作為構(gòu)建組織細(xì)胞的成分，又不作為能源物質(zhì)。內(nèi)源性：如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、胺類等外源性：如食品添加劑、藥物、毒物等非營養(yǎng)物質(zhì)編輯ppt第一節(jié) 肝的生物轉(zhuǎn)化作用Biotransformation Function of Liver編輯ppt一、肝的生物轉(zhuǎn)化作用是機體重要的保護機制（一）生物轉(zhuǎn)化的概念機體對內(nèi)、外源性的非營養(yǎng)物質(zhì)進行代謝轉(zhuǎn)變，使其水溶性提高，極性增強，易于通過膽汁或尿液排出體外的過程稱為生物轉(zhuǎn)化(biotransformation)。編輯ppt肝是生物轉(zhuǎn)化的主要器官；腎、肺、胃腸道和皮膚也有一定生物轉(zhuǎn)化功能 。生物轉(zhuǎn)化的主要場所編輯ppt

2、（二）生物轉(zhuǎn)化的意義生物轉(zhuǎn)化可對體內(nèi)的大部分非營養(yǎng)物質(zhì)進行代謝轉(zhuǎn)化，使其生物學(xué)活性降低或喪失(滅活)，或使有毒物質(zhì)的毒性減低或消除(解毒)。通過生物轉(zhuǎn)化作用可增加這些非營養(yǎng)物質(zhì)的水溶性和極性，從而易于從膽汁或尿液中排出。 肝的生物轉(zhuǎn)化作用解毒作用（detoxification）編輯ppt二、肝的生物轉(zhuǎn)化包括兩相反應(yīng)第一相反應(yīng)：氧化、還原、水解反應(yīng)第二相反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)編輯ppt生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的特點轉(zhuǎn)化反應(yīng)的連續(xù)性: 一種物質(zhì)在體內(nèi)的轉(zhuǎn)化往往同時或先后發(fā)生多種反應(yīng)，產(chǎn)生多種產(chǎn)物。反應(yīng)類型的多樣性: 同一種或同一類物質(zhì)在體內(nèi)也可進行多種不同反應(yīng)。解毒與致毒的雙重性: 一種物質(zhì)經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)化后，其毒性可

3、能減弱（解毒）, 也可能增強（致毒）。編輯ppt（一）氧化反應(yīng)是最多見的生物轉(zhuǎn)化第一相反應(yīng).加單氧酶系是氧化異源物最重要的酶RH + O2 + NADPH + H+ROH + NADP+ + H2O加單氧酶編輯ppt 產(chǎn)物：羥化物或環(huán)氧化物 舉例： 苯胺對氨基苯酚編輯ppt意義：加單氧酶系的羥化作用不僅增加藥物或毒物的水溶性，有利于排泄，而且還參與體內(nèi)許多重要物質(zhì)的羥化過程。 維生素D3羥化成為具有生物學(xué)活性的維生素1, 25,(OH)2D3膽汁酸和類固醇激素合成過程中的羥化作用 黃曲霉素B1經(jīng)加單氧酶作用生成致癌物質(zhì) 編輯ppt黃曲霉素B1經(jīng)加單氧酶作用生成的黃曲霉素2, 3環(huán)氧化物可與DN

4、A分子中的鳥嘌呤結(jié)合，引起DNA突變，成為原發(fā)性肝癌發(fā)生的重要危險因素。編輯ppt多環(huán)芳烴的生物轉(zhuǎn)化過程編輯ppt.單胺氧化酶類氧化脂肪族和芳香族胺類 RCH2NH2+O2+H2O2RCHO+NH3+H2O單胺氧化酶( monoamine oxidase, MAO)存在于線粒體內(nèi)。催化的反應(yīng)：催化胺類物質(zhì)氧化脫氨基生成相應(yīng)的醛類。編輯ppt.醇脫氫酶與醛脫氫酶將乙醇最終氧化成乙酸存在部位：胞液中催化的反應(yīng):醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase, ADH)催化醇類氧化成醛醛脫氫酶(aldehyde dehydrogenase, ALDH)催化醛類生成酸編輯ppt硝基化合物多見于食

5、品防腐劑、工業(yè)試劑等。偶氮化合物常見于食品色素、化妝品、紡織與印刷工業(yè)等。有些可能是前致癌物。這些化合物分別在微粒體硝基還原酶(nitroreductase)和偶氮還原酶(azoreductase)的催化下，從NADH或NADPH接受氫，還原生成相應(yīng)的胺類。（二）硝基還原酶和偶氮還原酶是第一相反應(yīng)的主要還原酶編輯ppt編輯ppt肝細(xì)胞的胞液與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中含有多種水解酶類，主要有酯酶(esterases)、酰胺酶(amidase)和糖苷酶(glucosidase)，分別水解酯鍵、酰胺鍵和糖苷鍵類化合物，以減低或消除其生物活性。這些水解產(chǎn)物通常還需進一步反應(yīng)，以利排出體外。 （三）酯酶、酰胺酶和糖苷酶

6、是生物轉(zhuǎn)化的主要水解酶編輯ppt乙酰水楊酸的生物轉(zhuǎn)化過程：編輯ppt凡含有羥基、羧基或氨基的藥物、毒物或激素等均可發(fā)生結(jié)合反應(yīng)。 葡糖醛酸、硫酸、乙酰基、谷胱甘肽、甲基、甘氨酸等物質(zhì)或基團。 （四）結(jié)合反應(yīng)是生物轉(zhuǎn)化第二相反應(yīng)結(jié)合對象：結(jié)合物：編輯ppt1.葡糖醛酸結(jié)合是最重要、最普遍的結(jié)合反應(yīng)葡糖醛酸基的直接供體2NAD+2NADH+ 2H+UDPG脫氫酶尿苷二磷酸葡糖醛酸(UDPGA)編輯ppt2.硫酸結(jié)合也是常見的結(jié)合反應(yīng) 硫酸供體：3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸( PAPS)催化酶：硫酸轉(zhuǎn)移酶 (sulfate transferase)舉例：雌酮PAPS+PAP雌酮硫酸酯編輯ppt主要轉(zhuǎn)化

7、對象：芳香胺類3.乙?；悄承┖贩菭I養(yǎng)物質(zhì)的重要轉(zhuǎn)化方式催化酶：乙酰基轉(zhuǎn)移酶(acetyltransferase)編輯ppt4.谷胱甘肽結(jié)合是細(xì)胞應(yīng)對親電子性異源物的重要防御反應(yīng)結(jié)合對象：鹵代、環(huán)氧化物催化酶：谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione S-transferase, GST)編輯ppt.甲基化是代謝內(nèi)源化合物的重要反應(yīng)甲基供體：S-腺苷甲硫氨酸(SAM)編輯ppt結(jié)合對象：含羧基化合物6.甘氨酸主要參與含羧基異源物的結(jié)合轉(zhuǎn)化編輯ppt編輯ppt第二節(jié)膽汁與膽汁酸的代謝Metabolism of Bile and Bile Acids編輯ppt膽道系統(tǒng)肝膽汁膽囊膽汁(肝細(xì)胞分

8、泌)(肝膽汁經(jīng)膽囊濃縮)一、膽汁可分為肝膽汁和膽囊膽汁膽汁酸鹽(含量最高)膽固醇膽色素多種酶類等膽汁的主要有機成分：編輯ppt兩種膽汁的百分組成和部分性質(zhì)肝膽汁膽囊膽汁比重 1.0091.013 1.0261.032 pH 7.18.5 5.57.7 水 9697 8086 固體成分 34 1420無機鹽 0.20.9 0.51.1 粘蛋白 0.10.9 14 粘蛋白 0.52 1.510膽色素 0.050.17 0.21.5 總脂類 0.10.5 1.84.7膽固醇 0.050.17 0.20.9 磷脂 0.050.08 0.20.5 編輯ppt膽汁酸(bile acids)是存在于膽汁中一

9、大類膽烷酸的總稱，以鈉鹽或鉀鹽的形式存在，即膽汁酸鹽，簡稱膽鹽 (bile salts)。二、膽汁酸有游離型、結(jié)合型及初級、次級之分編輯ppt游離膽汁酸(free bile acid)結(jié)合膽汁酸(conjugated bile acid)膽汁酸按結(jié)構(gòu)分：編輯ppt游離膽汁酸例：膽酸COOH例：鵝脫氧膽酸編輯ppt結(jié)合膽汁酸CONHCH2CH2SO3H例：?；悄懰崂焊拾蹦懰酑ONHCH2COOH編輯ppt初級膽汁酸(primary bile acid)次級膽汁酸(secondary bile acid)初級膽汁酸：在肝細(xì)胞以膽固醇為原料直接合成的膽汁酸，包括膽酸、鵝脫氧膽酸及其與甘氨酸或牛磺酸

10、的結(jié)合產(chǎn)物。次級膽汁酸：在腸道受細(xì)菌作用，第7位羥基脫氧生成的膽汁酸稱為次級膽汁酸，主要包括脫氧膽酸和石膽酸及其在肝中分別與甘氨酸或牛磺酸的結(jié)合產(chǎn)物。膽汁酸按來源分：編輯ppt7-羥基脫氧膽酸脫氧膽酸初級膽汁酸次級膽汁酸編輯ppt7-羥基脫氧鵝脫氧膽酸石膽酸次級膽汁酸初級膽汁酸編輯ppt三、膽汁酸的生理功能膽汁酸的立體構(gòu)型親水與疏水兩個側(cè)面，賦予膽汁酸很強的界面活性，成為較強的乳化劑。（一）促進脂類的消化與吸收編輯ppt疏水側(cè)親水側(cè)甘氨膽酸的立體構(gòu)型編輯ppt人體內(nèi)約99%的膽固醇隨膽汁經(jīng)腸道排出體外，其中以膽汁酸形式，以直接形式排出體外。膽汁中的膽汁酸鹽與卵磷脂協(xié)同作用，使膽固醇分散形成可溶

11、性微團，使之不易結(jié)晶沉淀而隨膽汁排泄。膽固醇是否從膽汁中沉淀析出主要取決于膽汁中膽汁酸鹽和卵磷脂與膽固醇之間的合適比例（正常比值 101）。（二）維持膽汁中膽固醇的溶解狀態(tài)以抑制膽固醇析出編輯ppt四、膽汁酸的腸肝循環(huán)膽固醇轉(zhuǎn)化成膽汁酸是其在體內(nèi)代謝的主要去路。編輯ppt膽汁酸隨膽汁排入腸腔后，約95%膽汁酸可經(jīng)門靜脈重吸收入肝，在肝內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合膽汁酸,并與肝新合成的膽汁酸一道再次排入腸道，此循環(huán)過程稱膽汁酸的腸肝循環(huán) (enterohepatic circulation of bile acid) 。膽汁酸腸肝循環(huán)的概念:編輯ppt膽汁酸的腸肝循環(huán)過程編輯ppt在于可使有限的膽汁酸庫(bil

12、e acid pool)存(約35克)循環(huán)利用，以滿足機體對膽汁酸的生理需求。膽汁酸腸肝循環(huán)的生理意義編輯ppt第三節(jié)血紅素的生物合成Metabolism of Blood Cells is the Base of Blood Biological Functions編輯ppt一、紅細(xì)胞的代謝特點紅細(xì)胞是血液中最主要的細(xì)胞，它是在骨髓中由造血干細(xì)胞定向分化而成的紅系細(xì)胞。在成熟過程中，紅細(xì)胞發(fā)生一系列形態(tài)和代謝的改變。編輯ppt紅細(xì)胞成熟過程中的代謝變化注：“+”，“-”分別表示該途徑有或無；*晚幼紅細(xì)胞為“-”。代謝能力有核紅細(xì)胞網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟紅細(xì)胞成熟紅細(xì)胞 DNA 合 成 RNA 合 成

13、 蛋白質(zhì) 合 成 血紅素合成 脂類合成 三羧縮酸循環(huán) 氧化磷酸化 糖酵解磷酸戊糖途徑編輯ppt（一）糖代謝血循環(huán)中的紅細(xì)胞每天大約從血漿攝取30g葡萄糖，其中90%95%經(jīng)糖酵解通路和2,3-二磷酸甘油酸旁路進行代謝，5%10%通過磷酸戊糖途徑進行代謝。 編輯ppt2. 紅細(xì)胞內(nèi)糖代謝的生理意義（1）ATP的功能 維持紅細(xì)胞膜上鈉泵（Na+-K+-ATPase）的正常運轉(zhuǎn)；維持紅細(xì)胞膜上鈣泵(Ca2+-ATPase)的正常運轉(zhuǎn)；維持紅細(xì)胞膜上脂質(zhì)與血漿脂蛋白中的脂質(zhì)進行交換；少量ATP用于谷胱甘肽、NAD+的生物合成；ATP用于葡萄糖的活化，啟動糖酵解過程。編輯ppt對抗氧化劑，保護細(xì)胞膜蛋白

14、、血紅蛋白和酶蛋白的巰基等不被氧化，從而維持紅細(xì)胞的正常功能。紅細(xì)胞中的NADPH能維持細(xì)胞內(nèi)還原型谷胱甘肽(GSH)的含量，使紅細(xì)胞免遭外源性和內(nèi)源性氧化劑的損害。 （2）NADH和NADPH的功能編輯ppt（三）血紅素的合成與調(diào)節(jié)珠蛋白，血紅素(heme)血紅蛋白的組成:血紅素不但是Hb的輔基，也是肌紅蛋白、細(xì)胞色素、過氧化物的輔基。編輯ppt1. 血紅素的生物合成合成的組織和亞細(xì)胞定位： 參與血紅蛋白組成的血紅素主要在骨髓的幼紅細(xì)胞和網(wǎng)織紅細(xì)胞中合成。合成原料：甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+合成的起始和終末階段均在線粒體內(nèi)進行，而中間階段在胞漿內(nèi)進行。 合成部位：編輯ppt血紅素合成過程

15、： -氨基-酮戊酸(-aminolevulinic acid, ALA)的合成：+HSCoA + CO2ALA合酶（磷酸吡哆醛）編輯ppt膽色素原(prophobilinogen，PBG)的生成：ALA脫水酶2H2O在ALA脫水酶(ALA dehydrase)催化下，二分子 ALA 脫水縮合生成一分子PBG。編輯ppt 尿卟啉原與糞卟啉原的生成：4x 膽色素原線狀四吡咯尿卟啉原糞卟啉原尿卟啉原同合酶尿卟啉原同合酶尿卟啉原脫羧酶反應(yīng)部位：胞液反應(yīng)生成的糞卟啉原再進入線粒體。編輯ppt 血紅素的生成：反應(yīng)部位：線粒體糞卟啉原原卟啉原原卟啉血紅素糞卟啉原氧化脫羧酶亞鐵螯合酶原卟啉原氧化酶編輯ppt

16、血紅素的生成：反應(yīng)部位：線粒體糞卟啉原原卟啉原原卟啉血紅素糞卟啉原氧化脫羧酶亞鐵螯合酶原卟啉原氧化酶編輯ppt編輯ppt 合成的主要部位是骨髓和肝臟，但成熟紅細(xì)胞不能合成； 合成的原料簡單：琥珀酰CoA、甘氨酸Fe2+等小分子物質(zhì)； 合成過程的起始與最終過程在線粒體，中間過程在胞液。血紅素合成的特點：編輯ppt是血紅素合成的限速酶；受血紅素反饋抑制；高鐵血紅素強烈抑制；某些固醇類激素可誘導(dǎo)其生成。血紅素合成的調(diào)節(jié)： ALA合酶：編輯ppt血紅素合成后與珠蛋白結(jié)合成 血紅蛋白。 珠蛋白的合成同一般蛋白質(zhì)的合成，其合成受血紅素調(diào)控。2. 血紅蛋白的合成：編輯ppt第四節(jié)膽色素的代謝與黃疸Metab

17、olism of Bile Pigment and Jaundice編輯ppt膽色素(bile pigment)是體內(nèi)鐵卟啉類化合物的主要分解代謝產(chǎn)物，包括膽綠素(biliverdin)、膽紅素(bilirubin)、膽素原(bilinogen) 和膽素(bilin)等。膽紅素處于膽色素代謝的中心，是人體膽汁中的主要色素。編輯ppt膽紅素空間結(jié)構(gòu)示意圖膽紅素的特有結(jié)構(gòu)賦予其親脂疏水的性質(zhì), 易自由透過細(xì)胞膜進入血液。編輯ppt體內(nèi)的鐵卟啉化合物包括血紅蛋白、肌紅蛋白、細(xì)胞色素、過氧化氫酶及過氧化物酶。正常人每天可生成250350mg膽紅素，其中約80%以上來自衰老紅細(xì)胞破壞所釋放的血紅蛋白的分

18、解。一、膽紅素主要源于血紅素的降解（一）膽紅素主要源于衰老紅細(xì)胞的破壞編輯ppt(二)膽紅素的生成過程:編輯ppt二、血液中的膽紅素主要與清蛋白結(jié)合而運輸運輸形式：膽紅素-清蛋白復(fù)合體競爭結(jié)合劑：如磺胺藥、水楊酸、膽汁酸等。編輯ppt過多的游離膽紅素則可與腦部基底核的脂類結(jié)合，干擾腦的正常功能，稱為膽紅素腦病(bilirubin encephalopathy)或核黃疸(kernicterus)。 編輯ppt四、膽紅素在肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合膽紅素并泌入膽小管（一）游離膽紅素可滲透肝細(xì)胞膜而被攝取膽紅素可以自由雙向通透肝血竇肝細(xì)胞膜表面進入肝細(xì)胞；膽紅素在胞漿與配體蛋白(蛋白或蛋白)結(jié)合，膽紅素-Y

19、蛋白或膽紅素-Z蛋白形式將膽紅素攜帶至肝細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。編輯ppt（二）膽紅素在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合葡糖醛酸生成水溶性結(jié)合膽紅素 部位：滑面內(nèi)網(wǎng)質(zhì)反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)(主要結(jié)合物為UDP葡糖醛酸, UDPGA) 催化酶：葡糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶產(chǎn)物：主要為雙葡糖醛酸膽紅素，另有少量單葡萄糖醛酸膽紅素、硫酸膽紅素，統(tǒng)稱為結(jié)合膽紅素。意義：膽紅素與葡糖醛酸的結(jié)合是肝對有毒性膽紅素一種根本性的生物轉(zhuǎn)化解毒方式。編輯ppt膽紅素葡糖醛酸一酯 + UDP -葡糖醛酸UDP-葡糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶膽紅素葡糖醛酸二酯 + UDP 膽紅素 + UDP -葡糖醛酸膽紅素葡糖醛酸一酯 + UDPUDP-葡糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶葡糖醛酸膽紅素的生成:編

20、輯ppt膽紅素葡糖醛酸二酯的結(jié)構(gòu):編輯ppt兩種膽紅素理化性質(zhì)的比較理化性質(zhì)未結(jié)合膽紅素結(jié)合膽紅素同義名稱間接膽紅素、游離膽紅素直接膽紅素、肝膽紅素與葡糖醛酸結(jié)合未結(jié)合結(jié)合水溶性小脂溶性大透過細(xì)胞膜的能力及毒性大小能否透過腎小球隨尿排出不能能與重氮試劑反應(yīng)間接陽性直接陽性編輯ppt結(jié)合膽紅素膽素原腸 菌葡糖醛酸還原膽素氧化 膽素原生成過程：游離膽紅素四、膽紅素在腸道內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽素原和膽素編輯ppt膽素原與膽素的生成反應(yīng)編輯ppt（二）少量膽素原可被腸粘膜重吸收，進入膽素原的腸肝循環(huán)腸道中有少量的膽素原可被腸粘膜細(xì)胞重吸收，經(jīng)門靜脈入肝，其中大部分再隨膽汁排入腸道，形成膽素原的腸肝循環(huán)(bilin

21、ogen enterohepatic circulation)。膽素原的腸肝循環(huán)的概念：編輯ppt膽素原腸肝循環(huán)的過程編輯ppt五、高膽紅素血癥及黃疸正常血清膽紅素濃度：3.417.1mol/L（0.21mg/dl)。 4/5為游離膽紅素，其余為結(jié)合膽紅素。高膽紅素血癥（hyperbilirubinemia)：體內(nèi)膽紅素生成過多，或肝細(xì)胞對膽紅素的攝取、轉(zhuǎn)化及排泄能力下降等因素引起血漿膽紅素含量的增多。（一）正常人膽紅素的生成與排泄維持動態(tài)平衡編輯ppt（二）黃疸依據(jù)病因有溶血性、肝細(xì)胞性和阻塞性之分 體內(nèi)膽紅素生成過多，或肝細(xì)胞對膽紅素的攝取、轉(zhuǎn)化及排泄能力下降等因素均可引起血漿膽紅素含量增多，稱為高膽紅素血癥(hyperbilirubinemia)。膽紅素為橙黃色物質(zhì)，過量的膽紅素可擴散進入組織造成組織黃染，這一體征稱為黃疸(jaundice)。編輯ppt當(dāng)血漿膽紅素濃度超過34.2mol/L(2mg/dl)時，肉眼可見皮膚、粘膜及鞏膜等組織黃染，臨床上稱為顯性黃疸。若血漿膽紅素升高不