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1、石河子大学医学院生化系,第 十一章非营养物质代谢,石河子大学医学院生化系,第十一章 非营养物质代谢,第一节 肝在物质代谢中的作用第二节 肝的生物转化作用第三节 胆汁与胆汁酸代谢第四节 血红蛋白的合成与调节第五节 胆色素代谢与黄疸,石河子大学医学院生化系,第一节 肝在物质代谢中的作用第二节 肝的生物转化作用第三节 胆汁与胆汁酸代谢 第四节 血红蛋白的合成与调节第五节 胆色素代谢与黄疸,第十一章 非营养物质代谢,作用：维持血糖浓度恒定，保障全身各组织，尤其是大脑和红细胞的能量供应。,糖异生、肝糖原的合成与分解、糖酵解途径,回顾：肝内进行那些糖代谢途径？,一、肝在糖代谢中的作用,回顾：肝内进行的脂类
2、代谢主要有哪些？脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、酮体的生成、胆固醇的合成与转变、脂蛋白与载脂蛋白的合成(VLDL、HDL、apo C)、脂蛋白的降解(LDL),作用：在脂类的消化、吸收、合成、分解与运输均具有重要作用。,二、肝在脂类代谢中的作用,在血浆蛋白质代谢中的作用合成与分泌血浆蛋白质（球蛋白除外）清除血浆蛋白质（清蛋白除外）在氨基酸代谢中的作用氨基酸的脱氨基、脱羧基、脱硫、转甲基等（支链氨基酸除外）。清除血氨及胺类，合成尿素。,三、肝在蛋白质类代谢中的作用,脂溶性维生素的吸收维生素的储存是Vit A、E、K和B12的主要储存场所维生素的运输视黄醇结合蛋白的合成，Vit D结合蛋白的合成
3、维生素的转化Vit D3 25-(OH)-Vit D3水溶性维生素辅酶的组成成分,四、肝在纤维素代谢中的作用,激素的灭活(inactivation of hormone)激素主要在肝中转化，降解或失去活性的过程称为激素的灭活。,*主要方式：生物转化,五、肝在激素代谢中的作用,石河子大学医学院生化系,第一节 肝在物质代谢中的作用第二节 肝的生物转化作用第三节 胆汁与胆汁酸代谢 第四节 血红蛋白的合成与调节第五节 胆色素代谢与黄疸,第十一章 非营养物质代谢,生物转化的概念机体对内、外源性的非营养物质进行代谢转变，使其水溶性提高，极性增强，易于通过胆汁或尿液排出体外的过程称为生物转化(biotran
4、sformation)。,一、生物转化的概念,非营养物质:既不作为构建组织细胞的成分，又不作为能源物质。,非营养物质,生物转化的对象,生物转化的意义对体内的非营养物质进行转化，使其灭活(inactivate)，或解毒(detoxicate)；更为重要的是可使这些物质的溶解度增加，易于排出体外。,生物转化的主要场所肝是主要器官，但在肺、肾、胃肠道和皮肤也有一定生物转化功能。,肝的生物转化作用解毒作用,概 述第一相反应：氧化、还原、水解反应第二相反应：结合反应,*有些物质经过第一相反应即可顺利排出体外。,*物质即使经过第一相反应后，极性改变仍不大，必须与某些极性更强的物质结合,即第二相反应，才最终
5、排出。,二、生物转化反应的主要类型,（一）氧化反应最多见的生物转化反应,1.微粒体依赖P450的加单氧酶系：其中最重要的是依赖P450的加单氧酶。存在部位：微粒体内(滑面内质网)组成：Cyt P450，NADPH+H+，NADPH-细胞色素 P450还原酶 催化的基本反应RH+O2+NADPH+H+ROH+NADP+H2O,基本特点能直接激活氧分子，其中一个氧原子加入底物分子中，另一氧原子被还原为水，故又称为混合功能氧化酶。,产物：羟化物或环氧化物 举例：,苯胺,对氨基苯酚,2.线粒体单胺氧化酶系单胺氧化酶(monoamine oxidase,MAO),存在部位：线粒体内,催化的反应催化胺类氧
6、化脱氨基生成相应的醛,3.醇脱氢酶及醛脱氢酶系,存在部位：胞液中,催化的反应醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)催化醇类氧化成醛。醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase,ALDH)催化醛类生成酸。,（二）还原反应硝基还原酶类(nitroreductase)偶氮还原酶类(azoreductase)还原产物：相应胺类,（三）水解反应多种水解酶类,结合对象：凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物或激素均可发生结合反应,结合剂：葡萄糖醛酸、硫酸、谷胱甘肽、甘氨酸、乙酰基、甲基等物质或基团,（四）结合反应,1.葡萄糖醛酸结合反应最多见的结合反应,*葡萄糖醛酸基的直接
7、供体尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA),目 录,*催化酶葡萄糖醛酸基转移酶(UDP-glucuronyl transferases,UGT),举例：,苯酚,+UDP,苯葡糖醛酸苷,雌酮,2.硫酸结合反应,*硫酸供体3磷酸腺苷5磷酸硫酸(PAPS),*催化酶硫酸转移酶(sulfate transferase),举例,+PAP,雌酮硫酸酯,3.酰基化反应,4.谷胱甘肽结合反应,异烟肼 乙酰辅酶A 乙酰异烟肼 辅酶A,环氧萘 谷胱甘肽 S-二氢萘醇谷胱甘肽,6.甲基化反应,5.甘氨酸结合反应,尼克酰胺 N-甲基尼克酰胺,甲基的供体：S-腺苷甲硫氨酸(SAM),影响因素：年龄、性别、疾病、诱导物、抑制
8、物等意义：指导用药,三、影响生物转化作用的因素,Bile acids are produced in the liver by the oxidation of cholesterol.They are conjugated with taurine or the amino acid glycine,or with a sulfate or a glucuronide,and are then stored in the gallbladder.Bile acid also serves the purpose of breaking down fats.Upon eating a meal
9、 containing fat,the contents of the gallbladder are secreted into the intestine.In humans,the rate limiting step is the addition of a hydroxyl group on position 7 of the steroid nucleus by the enzyme cholesterol 7 alpha-hydroxylase.,石河子大学医学院生化系,第一节 肝在物质代谢中的作用第二节 肝的生物转化作用第三节 胆汁与胆汁酸代谢 第四节 血红蛋白的合成与调节第五
10、节 胆色素代谢与黄疸,第十一章 非营养物质代谢,主要有机成分胆汁酸盐(含量最高)、多种酶类等,一、胆汁,胆汁酸(bile acids)的概念胆汁酸是存在于胆汁中一大类胆烷酸的总称，以钠盐或钾盐的形式存在，即胆汁酸盐，简称胆盐(bile salts)。,（一）胆汁酸的分类 按结构分,二、胆汁酸的代谢,游离胆汁酸,例：胆酸,结合胆汁酸,初级胆汁酸是肝细胞以胆固醇为原料直接合成的胆汁酸，包括胆酸、鹅脱氧胆酸及相应结合型胆汁酸。,次级胆汁酸在肠道细菌作用下初级胆汁酸 7-羟基脱氧后生成的胆汁酸，包括脱氧胆酸及石胆酸。,胆酸,脱氧胆酸,初级胆汁酸,次级胆汁酸,鹅脱氧胆酸,石胆酸,次级胆汁酸,初级胆汁酸,
11、（二）胆汁酸的代谢,1.初级胆汁酸的生成部位：肝细胞的胞液和微粒体中原料：胆固醇,胆固醇转化成胆汁酸是其在体内代谢的主要去路限速酶：胆固醇7-羟化酶,胆固醇(27C),7-羟化胆固醇,初级胆汁酸(24C),结合型初级胆汁酸,过程,2.次级胆汁酸的生成与肠肝循环,部位：小肠下段和大肠过程,初级胆汁酸,次级胆汁酸,胆汁酸肠肝循环胆汁酸肠肝循环概念,胆汁酸随胆汁排入肠腔后，通过重吸收经门静脉又回到肝，在肝内转变为结合型胆汁酸，经胆道再次排入肠腔的过程。,胆汁酸肠肝循环的过程,胆汁酸肠肝循环的生理意义将有限的胆汁酸反复利用以满足人体对胆汁酸的生理需要。,（三）胆汁酸的功能,1.促进脂类的消化与吸收立体
12、构型亲水与疏水两个侧面,2.抑制胆汁中胆固醇的析出胆汁中胆汁酸、卵磷脂与胆固醇的正常比值 101,疏水侧,亲水侧,甘氨胆酸的立体构型,Bilirubin consists of an open chain of four pyrrole-like rings(tetrapyrrole).In heme,by contrast,these four rings are connected into a larger ring,called a porphyrin ring.Bilirubin is very similar to the pigment phycobilin used by ce
13、rtain algae to capture light energy,and to the pigment phytochrome used by plants to sense light.All of these contain an open chain of four pyrrolic rings.,石河子大学医学院生化系,第一节 肝在物质代谢中的作用第二节 肝的生物转化作用第三节 胆汁与胆汁酸代谢第四节 血红蛋白的合成与调节第五节 胆色素代谢与黄疸,第十一章 非营养物质代谢,珠蛋白，血红素(heme),*血红素的合成*珠蛋白的合成*血红蛋白的合成,血红蛋白的组成,血红蛋白的合成,血
14、红蛋白的合成与调节,1.血红素的生物合成,合成的组织和亚细胞定位,参与血红蛋白组成的血红素主要在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。,合成原料,甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+,合成过程,-氨基-酮戊酸(-aminolevulinic acid,ALA)的生成：由ALA合酶(ALA synthase)催化，是血红素合成的关键酶,+,反应部位：线粒体,胆色素原的生成ALA生成后从线粒体进入胞液,反应部位：胞液,尿卟啉原与粪卟啉原的生成,4x 胆色素原,线状四吡咯,尿卟啉原,粪卟啉原,反应部位：胞液,血红素的生成胞液中的粪卟啉原再进入线粒体,反应部位：线粒体,粪卟啉原,原卟啉原,原卟啉,血红素,合成的
15、主要部位是骨髓和肝脏，但成熟红细胞不能合成；合成的原料简单：琥珀酰CoA、甘氨酸Fe2+等小分子物质；合成过程的起始与最终过程在线粒体，中间过程在胞液。,血红素合成的特点,合成的调节,ALA合酶,血红素,高铁血红素,睾酮,促红细胞生成素,_,_,+,+,药物、杀虫剂,+,血红素合成后与珠蛋白结合成 血红蛋白。珠蛋白的合成同一般蛋白质的合成，其合成受血红素调控。,2.血红蛋白的合成,石河子大学医学院生化系,第一节 肝在物质代谢中的作用第二节 肝的生物转化作用第三节 胆汁与胆汁酸代谢 第四节 血红蛋白的合成与调节第五节 胆色素代谢与黄疸,第十一章 非营养物质代谢,胆色素(bile pigment)
16、是体内铁卟啉化合物的主要分解代谢产物，包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素等。,胆色素的概念,胆红素(bilirubin)来源体内的铁卟啉化合物血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶及过氧化物酶。,约80来自衰老红细胞中血红蛋白的分解。,一、胆红素的生成与转运,生成过程,部位肝、脾、骨髓单核巨噬细胞系统细胞微粒体与胞液中,过程,氨基酸,胆红素,胆红素的性质亲脂疏水，对大脑具有毒性作用,胆红素的生成过程,意义增加胆红素在血浆中的溶解度，限制胆红素自由通过生物膜产生毒性作用。,竞争结合剂如磺胺药，水杨酸，胆汁酸等,运输形式胆红素清蛋白复合体,二、胆红素的转运,摄取胆红素可以自由双向通透肝血窦肝细胞膜
17、表面进入肝细胞,转运,三、胆红素在肝中的转变,葡糖醛酸胆红素的生成,胆红素葡糖醛酸二酯的结构,目 录,结合胆红素,胆素原,胆素,过程,胆素原：中胆素原，粪胆素原，d-尿胆素原,胆 素：i-尿胆素，粪胆素，d-尿胆素,游离胆红素,四、胆红素在肠道中的变化和胆色素的肠肝循环,胆素原的肠肝循环,胆素原肠肝循环的概念肠道中有少量的胆素原可被肠粘膜细胞重吸收，经门静脉入肝，其中大部分再随胆汁排入肠道，形成胆素原的肠肝循环(bilinogen enterohepatic circulation)。,胆素原肠肝循环的过程,目 录,正常血清胆红素浓度116mol/l(0.1 1mg/dl)4/5为游离胆红素，
18、其余为结合胆红素,五、血清胆红素与黄疸,两种胆红素的区别,概念高胆红素血症黄疸隐形黄疸种类(按血清胆红素的来源)溶血性黄疸(hemolytic jaundice)肝细胞性黄疸(hepatocellular jaundice)阻塞性黄疸(obstructive jaundice),五、黄疸(jaundice),由于肝细胞破坏，其摄取转化和排泄胆红素能力降低所致。,（二）肝细胞性黄疸,各种黄疸时血、尿、粪中某些指标的改变,肝脏的生化,物质代谢,胆汁酸代谢,生物转化,胆红素代谢,小 结,一、名词解释生物转化（biotransformation)初级胆汁酸(primary bile acid)次级胆汁酸(secondary bile acid)直接胆红素(direct bilirubin)二、问答题1、叙述肝脏在糖代谢中的作用。2、简述胆汁酸的代谢过程。3、简述生物转化过程中的结合反应。4、简述血红素合成的原料及合成的调节。5、叙述胆色素代谢的过程。,思 考 题,
