第十七章肝的生物化学ppt课件.ppt
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1、第十七章 肝的生物化学,Biochemistry of Liver,概 述,人体最大的腺体 肝动脉/门静脉双重血液供应 肝静脉/胆道两个输出通道 丰富细胞器和酶系统 细胞膜通透性大,细胞中有丰富的各种亚细胞器 细胞内含酶的种类、数量丰富,新陈代谢最活跃,肝是人体重要的器官,具有多种多样的代谢功能,它在体内糖、脂、蛋白质、维生素、激素等物质的代谢中均起着重要的作用。 同时,肝还有分泌、排泄、生物转化等方面的功能。,目 录,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 胆汁和胆汁酸的代谢 第四节 胆色素的代谢与黄疸,Section 1 Function of Liver in M
2、aterial Metabolism,第一节 肝在物质代谢中的作用,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。,肝糖原的合成与分解; 糖异生; 糖酵解途径。,肝内进行的糖代谢途径:,一、肝在糖代谢中的作用,不同营养状态下肝内的糖代谢,饱食状态 肝糖原合成;过多糖则转化为脂肪,以VLDL形式输出 空腹状态 肝糖原分解 饥饿状态 以糖异生为主; 脂肪动员酮体生成 节省葡萄糖,二、肝在脂类代谢中的作用,作用:在脂类的消化、吸收、合成、分解与运输均具有重要作用。 肝内进行的脂类代谢主要有: 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
3、脂蛋白的合成 (VLDL, HDL, apoC); 脂蛋白的降解等,肝在脂类代谢各过程中的作用,消化吸收 分泌胆汁,其中胆汁酸为脂类消化吸收所必需 合成 脂肪酸、甘油三酯、酮体、 胆固醇 、磷脂 分解 脂肪酸的-氧化、 胆固醇的降解与排泄(胆汁酸)、LDL 的降解 运输 合成与分泌脂蛋白、载脂蛋白,如VLDL,三、肝在蛋白质代谢中的作用,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)。 解氨毒(合成尿素);胺类的生物转化。,四、肝在维生素代谢中的作用,脂溶性维生素的吸收
4、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 合成视黄醇结合蛋白;合成Vit D结合蛋白。 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。,五、肝在激素代谢中的作用,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。,激素的灭活 (inactivation of hormone),Section 2 Biotransformation Function of Liver,第二节 肝的生物转化作用,体内物质代谢产生的各种生物活性物质、代谢终产物如激素、神经递质、胆色素、氨及胺等,以及由外界进入人体的
5、各种异物、毒物,大多不能转变为建造组织细胞的原料,也不能彻底氧化分解供能,故称为非营养物质。非构件成分、非供能物质。,一、生物转化作用的概念,生物转化作用(biotransformation)* 机体对各种非营养物质进行的代谢转变,包括氧化、还原、水解以及各种结合反应,使其水溶性提高、极性增强,易于通过胆汁和尿液排出体外。,主要器官:肝是主要器官,肺、肾、胃肠道和皮肤也有一定生物转化功能 。,内源性:如激素、胺类等,外源性:如药物、毒物等,转化对象: 非营养物,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
6、,易于排出体外。,生物转化的意义,例 外,少数药物需在体内经第一步转化后,才有活性。如抗甲状腺药卡比马唑(甲亢平),在体内需转化成甲巯基咪唑(他巴唑)才有药理活性。,例 外,部分非营养物质经生物转化反而毒性增强。如:黄曲霉素B1经氧化后成为直接致癌物(P414)。, 解毒与致毒的双重性,生物转化反应的主要类型,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; 有些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,才最终排出。,氧化反应是最主要的第一相反应,由肝细胞微粒体中的加单氧酶系、线粒体中的胺氧化
7、酶系或胞液及线粒体中的脱氢酶系催化。,二、生物转化中的化学反应,(一)氧化反应,其中最重要的是依赖P450的单加氧酶 组成:Cyt P450,NADPH+H+,NADPH-细胞色素 P450还原酶 存在部位:肝细胞微粒体内(滑面内质网) 能直接激活氧分子,使一个氧原子加到作用物分子上,生成羟基化合物;另一个氧原子还原为水,因此又称为羟化酶或混合功能氧化酶。,1.单加氧酶系:,单加氧酶催化的基本反应: RH+O2+NADPH+H+ ROH+NADP+H2O 产物:羟化物或环氧化物。 举例:,苯胺,对氨基苯酚,存在部位:线粒体内 催化的反应 催化胺类氧化脱氨基生成相应的醛,2. 单胺氧化酶 ( m
8、onoamine oxidase, MAO),存在部位:胞液中 催化的反应 醇脱氢酶催化醇类氧化成醛。 醛脱氢酶催化醛类生成酸。 将乙醇最终氧化成乙酸,3. 脱氢酶系:,乙醇在体内的代谢,通常人体中都存在醇脱氢酶,且数量基本相等,但缺少醛脱氢酶的人较多。醛脱氢酶的缺少,使酒精不能被完全分解为水和二氧化碳,导致饮酒后体内乙醛堆积。,乙醇,醇脱氢酶,乙醛,醛脱氢酶,乙酸,乙醇在体内的代谢,乙醛的毒性主要表现在对肝脏细胞的损伤及通过血脑屏障对脑神经的刺激。长期酗酒会导致脂肪肝、酒精性肝炎,最后导致酒精性肝硬化及脑神经的损伤。 为什么酒后会“头重脚轻”?“口齿不清” ?“恶心呕吐”? 答:乙醛通过血脑
9、屏障刺激小脑,使负责人体平衡的小脑失调,从而出现酒后的蹒跚步态; 乙醛对舌咽神经的麻痹而导致;乙醛导致胃肠平滑肌痉挛以及“乙醛”进入大脑对呕吐中枢的刺激引起。,硝基还原酶 (nitroreductase)和偶氮还原酶( azoreductase)两类 将硝基化合物和偶氮化合物还原成胺类。这类化合物多见于多见于食品防腐剂、工业试剂、食品色素、化妆品等。,(二)还原反应,多种水解酶类,包括酯酶、酰胺酶及糖苷酶等。 主要分布于胞液,可催化不同类型物质的水解。,(三)水解反应,某些非营养物质,无论是否经过氧化、还原与水解,它们的极性基团可与一些内源性小分子物质结合,使其生物活性、分子大小、溶解度等发生
10、改变,这就是生物转化中的结合反应。,(四)结合反应,结合对象:凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物或激素。 反应场所:多在肝细胞的微粒体、胞液或线粒体内进行。 结合剂:葡萄糖醛酸(GA)、硫酸、乙酰辅酶A、谷胱甘肽、甘氨酸、甲基等物质或基团等。,最多见的结合反应 葡萄糖醛酸基的直接供体:尿苷二磷酸葡萄糖醛酸 (UDPGA) UDPGA来自糖代谢,由1-磷酸葡萄糖和UTP通过糖醛酸循环生成。,1. 葡萄糖醛酸(GA)结合反应:,UDPG脱氢酶,糖醛酸途径生成葡萄糖醛酸,催化酶:葡萄糖醛酸基转移酶 (UDP-glucuronyl transferase, UGT) 。,举例:,苯酚,+ UDP,苯-
11、葡糖醛酸苷,多环芳烃的生物转化反应,反应场所:在胞浆中进行 结合对象:各种醇、酚、芳胺类化合物。 硫酸供体:3-磷酸腺苷-5-磷酰硫酸(PAPS)。 催化酶:硫酸转移酶 (sulfate transferase),2. 硫酸结合反应:,芳胺类化合物(-NH2)主要在胞液乙酰基转移酶作用下与来自糖、脂、蛋白质代谢的乙酰辅酶A的乙酰基结合。 苯甲酸、苯乙酸(-COOH)则可在线粒体酶系作用下,先与辅酶A结合形成酰基辅酶A,再与甘氨酸或谷氨酰胺结合。,3. 酰基结合反应:,异烟肼 乙酰辅酶A 乙酰异烟肼 辅酶A,酰基结合反应,4. 谷胱甘肽结合反应:,环氧萘 谷胱甘肽 S-二氢萘醇谷胱甘肽,5. 甘
12、氨酸结合反应:,苯甲酰CoA,甘氨酸,马尿酸,辅酶A,胆酸 甘氨酸,甘氨胆酸,6. 甲基化反应:,尼克酰胺 N-甲基尼克酰胺,甲基的供体:S - 腺苷甲硫氨酸(SAM),结合反应,1反应的连续性 一种物质在体内的转化往往同时或先后发生多种反应,产生多种产物,一般先氧化再结合。 2反应类型的多样性 同一类或同一种物质在体内也可进行多种不同反应。 3解毒与致毒的双重性,三、生物转化作用的若干特点,肝的生物转化作用解毒作用,影响因素:年龄、性别、疾病、诱导物、抑制物等 意义:指导用药 如:肝细胞损伤时,生物转化能力低下,药物的灭活速度较低。因此,对肝病病人用药应慎重,并注意掌握剂量。 如:新生儿生物
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