生物化学第11章非营养物质代谢

Putian University,12级临本,1,非营养物质代谢,Metabolism of the Nonnutritive Substance,第11章,Putian University,12级临本,2,第一节 生物转化作用,Biotransformation,Putian University,12级临本,3,外源性：人体接触到的外来化学物质，如食品添加 剂、色素和药物等，及肠道细菌腐败产物。,内源性：对机体具有强烈生物学活性的物质如激素、 神经递质等，以及对机体有毒性的物质如 氨、胆红素,体内非营养物质有内源性和外源性两类,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,Putian University,12级临本,4,生物转化的概念(Biotransformation):,机体将内源性和外源性等非营养物质进行代谢转变，使其极性增强，水溶性提高，易随胆汁或尿液排出体外的过程称生物转化。,肝脏是生物转化的主要器官。, 解毒作用：使有毒物质的毒性降低或消除。, 易于非营养物质排出体外：生物转化作用使非营 养物质的溶解性增加，易于从胆汁或尿液中排出体外。, 灭活作用：通过对非营养物质的生物转化，使 其生物学活性降低或消除。,二、生物转化的意义,肝的生物转化作用解毒作用（detoxification）,Putian University,12级临本,5,第二相反应 结合反应,三、生物转化反应的主要类型：,有些物质经过第一相反应即可顺利排出体外。,第一相反应,第二相反应,氧化,还原,水解,某些具有较弱极性基团或经过第一相反应后，极性改变仍不大的物质，还必须与某些极性更强的物质结合, 即进行第二相反应，才能最终排出。,Putian University,12级临本,6,催化的基本反应：,（一）氧化反应（最多见）,氧化反应是生物转化作用中最重要的一种化学反应类型。包括加单氧酶系、胺氧化酶系和脱氢酶系等。,1、加单氧酶系,又称混合功能氧化酶或羟化酶。,存在部位：肝细胞微粒体内(滑面内质网),组成：CytP450，NADPH+H+，NADPH-细胞色素P450还原酶,特点：能直接激活分子氧，其中一个氧原子加入底物使底物羟化，另一个氧原子被NADPH还原为水。,Putian University,12级临本,7,产物：羟化物或环氧化物,举例：,Putian University,12级临本,8,2、单胺氧化酶系(MAO),单胺氧化酶是一种黄素蛋白酶，催化胺类（肠道吸 收的腐败产物如尸胺、腐胺、组胺、酪胺）氧化脱氨 基生成相应的醛，后者进一步在胞液中氧化成酸。,Putian University,12级临本,9,3、脱氢酶系,主要有醇脱氢酶（ADH）和醛脱氢酶（ALDH）两种，催化醇类氧化成醛，再经醛脱氢酶催化成酸。,上述脱氢酶的辅因子均为NAD+ 。进入体内的乙醇90%98%在肝内代谢。,大量饮酒还可诱导微粒体乙醇氧化系统即乙醇-P450加单氧酶，产物是乙醛，导致O2和NADPH消耗。,Putian University,12级临本,10,（二）、还原反应：（肝微粒体）,催化还原反应的酶主要有硝基还原酶和偶氮还 原酶两类。分别催化硝基化合物与偶氮化合物从NADPH接受氢，还原成相应的胺类。如:,Putian University,12级临本,11,（三）、水解反应（胞液、微粒体）,可水解脂类、酰胺类和糖苷类化合物。如普鲁卡因、阿司匹林在体内水解失活，水解产物常需进一步反应。,Putian University,12级临本,12,具有羟基、羧基或氨基的药物、毒物或 激素等均可发生结合反应。,葡萄糖醛酸、活性硫酸、乙酰辅酶A、谷胱甘肽、甲基、甘氨酸等物质或基团。,（四）结合反应（第二相反应）,结合对象：,可供结合的物质：,结合反应：是指具有弱极性基团或经第一相反应后具有弱极性基团（如羟基、羧基、氨基等）的药物或其他非营养物质与葡萄糖醛酸、谷胱甘肽、乙酰基、硫酸以及甘氨酸等物质的结合反应。,Putian University,12级临本,13,1、葡糖醛酸结合反应,（1）反应部位：肝微粒体,（2）葡糖醛酸供体：UDPGA(尿苷二磷酸葡糖醛酸),葡糖醛酸的结合反应是体内最为重要和普遍的结合方式。,Putian University,12级临本,14,（3）结合物质：醇、酚、胺、羧基化合物。,（4）结合方式：成苷反应,由葡糖醛酸基转移酶催化。,2.硫酸结合也是常见的结合反应,3.谷胱甘肽结合反应,4.乙酰基结合反应,5.甘氨酸结合反应,6.甲基结合反应,Putian University,12级临本,15,结合反应的主要类型总结,Putian University,12级临本,16,反应类型的多样性: 同一种或同一类物质在体内也可进行多种不同反应。,解毒与致毒的双重性: 一种物质经过一定的转化后，其毒性可能减弱（解毒）, 也可能增强（致毒）。,转化反应的连续性: 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。,生物转化反应的特点,转化反应的连续性:,反应类型的多样性:,解毒与致毒的双重性:,Putian University,12级临本,17,生物转化作用常受年龄、性别、营养、疾病、药物及诱导物等多种因素的影响。,四、影响生物转化作用的主要因素,1受年龄影响,如：新生儿易发生氯霉素中毒(葡萄糖醛酸转移酶少)； 老年人的生物转化能力下降，用药需谨慎。,2受性别影响,女性的转化能力一般高于男性,（一）年龄、性别、营养、疾病及遗传等因素对生物转化产生明显影响,Putian University,12级临本,18,4受营养状况影响,如食物中的高蛋白质会使转化酶的活性升高，低蛋白则相反。,“青壮幼虚、老弱病残、阴盛阳衰、药物诱导”,3受疾病影响,肝病病人用药需谨慎,5.受遗传因素的影响,遗传因素亦可显著影响生物转化酶的活性，个体 差异导致生物转化酶结构的差异。,Putian University,12级临本,19,1、葡糖醛酸结合反应,（1）反应部位：肝微粒体,（2）葡糖醛酸供体：UDPGA(尿苷二磷酸葡糖醛酸),葡糖醛酸的结合反应是体内最为重要和普遍的结合方式。,Putian University,12级临本,20,药物之间的相互作用影响药物的生物转化。根据药物相互作用产生结果的不同，分为诱导作用和抑制作用两种。,1药物的影响,（二）许多异源物可诱导生物转化的酶类,诱导作用是指有些药物或毒物可诱导生物转化酶的合成，促进其他药物或自身的生物转化。所以长期服用某一药物会出现耐药性。,药物的诱导作用,如：苯巴比妥可诱导肝微粒体加单氧酶的表达。,Putian University,12级临本,21,抑制作用是指有些药物或毒物可抑制生物转化酶的合成，抑制其他药物的生物转化。另外，药物之间对同一转化酶系也存在竞争性抑制作用，使多种药物的生物转化作用相互抑制，可导致某些药物药理作用强度的改变。所以同时服用几种药物时也应注药物之间的这种协同作用。,药物的抑制作用,食物中亦常含有诱导或抑制生物转化酶的非营养物质。,2食物的影响,Putian University,12级临本,22,第二节 胆汁与胆汁酸的代谢,Metabolism of Bile and Bile Acids,Putian University,12级临本,23,胆汁是肝细胞的分泌液，由肝细胞分泌后经胆道系统流入胆囊储存，再经总胆管流入十二指肠。,胆汁既作为消化液促进脂类的消化吸收，又作为一种排泄液将体内某些代谢产物及生物转化的产物如胆红素，药物、毒物等输送至肠到，随粪便排出。,一、胆汁与胆汁酸,(肝细胞分泌),(肝胆汁经胆囊浓缩),胆汁可分为肝胆汁和胆囊胆汁,胆汁酸是胆汁的主要成分，约50%,Putian University,12级临本,24,根据胆汁酸生成的场所不同，可将胆汁酸分为初级胆汁酸(肝细胞中生成)和次级胆汁酸(肠道中生成)两大类。两者均可与甘氨酸或牛磺酸结合形成结合型胆汁酸，结合之前的胆汁酸称为游离型胆汁酸。,二、胆汁酸的类型,Putian University,12级临本,25,三、胆汁酸的生理功能,3.对胆固醇代谢的调控作用,抑制7-羟化酶和HMG-CoA还原酶,1.促进脂类的消化与吸收,胆汁酸的立体构型亲水与疏水两个侧面，赋予胆汁酸很强的界面活性，成为较强的乳化剂。,2.抑制胆汁中胆固醇的析出,即胆汁中胆汁酸、卵磷脂与胆固醇的正常比值101。,Putian University,12级临本,26,胆汁酸是体内胆固醇代谢的主要终产物。,四、胆汁酸的代谢,Putian University,12级临本,27,胆汁酸肠肝循环的生理意义,生理意义：使有限的胆汁酸反复使用，最大限度地发挥其生理作用。,定义：由肠道重吸收的胆汁酸（包括初级的、次级的以及结合型的和游离型的）经门静脉重回肝，肝细胞将游离型胆汁酸（初级 的和次级的）重新转变为结合型胆汁酸，并同新合成的结合型胆汁酸一起再随 胆汁排入肠道内。,定义：,胆汁酸的肠肝循环,Putian University,12级临本,28,胆汁酸的肠肝循环过程,Putian University,12级临本,29,Biosynthesis of Heme,第三节 血红素的生物合成,Putian University,12级临本,30,血红素(heme):是一种铁卟啉化合物，它是血红蛋 白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶等的辅基。,一、血红素的生物合成过程,合成原料：,甘氨酸、琥珀酰CoA、Fe2+,主要在骨髓的幼红细胞和网织红细胞中合成。合成的起始和终末阶段均在线粒体内进行，而中间阶段在胞浆内进行。,合成部位：,(二)合成过程,可分为四个阶段,Putian University,12级临本,31, ALA的生成,在线粒体中进行，由 ALA合酶催化，该酶是 血红素合成的限速酶， 受血红素反馈调节。,胆色素原的生成, 尿卟啉原与粪 卟啉原的生成, 血红素的生成,在线粒体,Putian University,12级临本,32, 合成的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：,二、血红素生物合成的调节,ALA合酶是血红素合成的限速酶，ALA合酶是血红素合成体系的限速酶，受血红素的反馈抑制。,1、血红素的反馈抑制调节,Putian University,12级临本,33,EPO促进ALA合酶的合成而促进血红素的合成；缺氧可诱导EPO基因的表达而促进血红素和Hb的合成。,2、某些类固醇激素的调节,如性激素诱导ALA合酶的合成而促进血红素的生成。药物巴比妥、灰黄霉素也能诱导ALA合酶的合成。,3、促红细胞生成素(EPO)的调节,如铅可抑制ALA脱水酶和亚铁螯合酶，导致血红素合成受抑制。杀虫剂、致癌物及药物：均可诱导肝ALA合酶的合成而影响血红素的合成。,4、其他因素的调节：,Putian University,12级临本,34,第四节 胆色素代谢与黄疸,Metabolism of Bile Pigment and Jaundice,Putian University,12级临本,35,定义：胆色素是铁卟啉化合物在体内分解代谢的主要产物，包括胆红素（bilirubin）、胆绿素(biliverdin)、胆素原(bilinogens)和胆素(bins)等多种化合物。,定义：,胆色素中以胆红素为主，胆色素代谢主要是胆红 素代谢。正常情况下，主要随胆汁排出。因其具 有一定的颜色，故称胆色素。,肝脏是胆红素代谢的主要器官。,胆色素的概念,Putian University,12级临本,36,正常人每天可生成250350mg胆红素，其中约80%以上来自衰老红细胞破坏所释放的血红蛋白的分解。,肝、脾、骨髓等单核吞噬