肝脏生化生物化学培训课件.ppt
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- 肝脏 生化 生物化学 培训 课件
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1、目目 录录肝脏生化生物化学目目 录录2肝脏生化生物化学目目 录录肝的重要性肝的重要性v肝,是人体内物质代谢的肝,是人体内物质代谢的枢纽枢纽,生命活动重要的器,生命活动重要的器官之一。官之一。v在人体生命活动中肝无论在糖、脂类、蛋白质三大在人体生命活动中肝无论在糖、脂类、蛋白质三大物质的消化、吸收、排泄等方面都发挥着重要作用物质的消化、吸收、排泄等方面都发挥着重要作用v还与还与非营养物质非营养物质的生物转化、胆汁酸的代谢、胆色的生物转化、胆汁酸的代谢、胆色素的代谢密切相关,此外肝还是机体储存铁最多的素的代谢密切相关,此外肝还是机体储存铁最多的器官。器官。v本章主要阐述肝在本章主要阐述肝在生物转化
2、、胆汁酸和胆色素代谢生物转化、胆汁酸和胆色素代谢中的作用中的作用.3肝脏生化生物化学目目 录录第第 一一 节节肝脏的解剖结构特点及其生肝脏的解剖结构特点及其生物化学功能物化学功能4肝脏生化生物化学目目 录录一、一、肝的结构和组成与功能的关系肝的结构和组成与功能的关系1肝具有双重血液供应肝具有双重血液供应 2.肝具有丰富的血窦肝具有丰富的血窦 3.肝细胞的亚细胞结构和酶含量丰富肝细胞的亚细胞结构和酶含量丰富 4.肝具有两条输出通路肝具有两条输出通路 肝动脉:肝动脉:O2,门静脉:提供丰富的营养物质,门静脉:提供丰富的营养物质血液在肝内流速缓慢血液在肝内流速缓慢,保证充分的物质交换,保证充分的物质
3、交换一条是肝静脉,与体循环相连;(一条是肝静脉,与体循环相连;(代谢产物供组织利用)代谢产物供组织利用)另一条是肝胆道系统,肝通过胆道系统与肠道沟通。另一条是肝胆道系统,肝通过胆道系统与肠道沟通。5肝脏生化生物化学目目 录录二、肝在糖代谢中的作用二、肝在糖代谢中的作用作用:作用:维持维持血糖浓度恒定血糖浓度恒定,保障全身各组织,保障全身各组织,尤其是大脑,尤其是大脑和红细胞的能量供应。和红细胞的能量供应。糖异生、糖异生、肝糖原的合成与分解、肝糖原的合成与分解、糖酵解途径糖酵解途径 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径其他糖:果糖、半乳糖等其他糖:果糖、半乳糖等回顾:肝内进行那些糖代谢途径?回顾:肝内进行那
4、些糖代谢途径?6肝脏生化生物化学目目 录录糖代谢在肝中的作用糖代谢在肝中的作用作用:作用:保证肝细胞内核酸和蛋白质代谢,促保证肝细胞内核酸和蛋白质代谢,促进肝细胞再生,维持肝功能进肝细胞再生,维持肝功能1.通过磷酸戊糖途径生成通过磷酸戊糖途径生成磷酸核糖磷酸核糖,为核酸合成提供原料。,为核酸合成提供原料。同时还为肝细胞合成脂肪酸、胆固醇提供同时还为肝细胞合成脂肪酸、胆固醇提供NADPH。2.利用糖加强糖原合成,利用糖加强糖原合成,减少糖异生,避免过多消耗氨基减少糖异生,避免过多消耗氨基酸酸,保证足够的氨基酸参与蛋白质合成,或转变成其它含,保证足够的氨基酸参与蛋白质合成,或转变成其它含氮生理活性
5、物质。氮生理活性物质。3.通过糖醛酸途径生成通过糖醛酸途径生成UDP-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸,参与肝生物转化,参与肝生物转化的结合反应,处理体内的非营养物质。的结合反应,处理体内的非营养物质。主要体现在三方面:主要体现在三方面:7肝脏生化生物化学目目 录录不同营养状态下肝内如何进行糖代谢?不同营养状态下肝内如何进行糖代谢?v饱食状态饱食状态肝糖原合成肝糖原合成过多糖则转化为脂肪,以过多糖则转化为脂肪,以VLDL形式输出形式输出v空腹状态空腹状态肝糖原分解肝糖原分解v饥饿状态饥饿状态以糖异生为主以糖异生为主脂肪动员脂肪动员酮体合成酮体合成 节省葡萄糖节省葡萄糖8肝脏生化生物化学目目 录录二、肝在脂
6、类代谢中的作用二、肝在脂类代谢中的作用 回顾:肝内进行的脂类代谢主要有哪些?回顾:肝内进行的脂类代谢主要有哪些?脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、酮体脂肪酸的氧化、脂肪酸的合成及酯化、酮体的生成、胆固醇的合成与转变、脂蛋白与载的生成、胆固醇的合成与转变、脂蛋白与载脂蛋白的合成脂蛋白的合成(VLDL、HDL、apo C)、脂蛋白的降解脂蛋白的降解(LDL)作用:作用:在脂类的消化、吸收、合成、分解与运在脂类的消化、吸收、合成、分解与运输均具有重要作用。输均具有重要作用。9肝脏生化生物化学目目 录录肝在脂类代谢各过程中的作用肝在脂类代谢各过程中的作用v消化吸收消化吸收分泌胆汁,其中分泌胆汁,其中胆
7、汁酸胆汁酸为脂类消化吸收所为脂类消化吸收所必需必需v合成合成脂肪酸、甘油三酯、酮体、脂肪酸、甘油三酯、酮体、胆固醇胆固醇、磷脂、磷脂 v分解分解脂肪酸的脂肪酸的氧化、氧化、胆固醇的降解与排泄、胆固醇的降解与排泄、LDL 的降解的降解v运输运输合成与分泌合成与分泌 VLDL;HDL;apo C;LCAT10肝脏生化生物化学目目 录录三、肝在蛋白质代谢中的代谢三、肝在蛋白质代谢中的代谢v在在血浆蛋白质血浆蛋白质代谢中的作用代谢中的作用合成与分泌血浆蛋白质(合成与分泌血浆蛋白质(球蛋白除外)球蛋白除外)清除血浆蛋白质(清蛋白除外)清除血浆蛋白质(清蛋白除外)v在在氨基酸代谢氨基酸代谢中的作用中的作用
8、氨基酸的脱氨基、脱羧基、脱硫、转甲基氨基酸的脱氨基、脱羧基、脱硫、转甲基等(支链氨基酸除外)。等(支链氨基酸除外)。清除血氨及胺类,合成尿素。清除血氨及胺类,合成尿素。11肝脏生化生物化学目目 录录四、肝在维生素代谢中的作用四、肝在维生素代谢中的作用v脂溶性维生素的吸收脂溶性维生素的吸收v维生素的储存维生素的储存是是Vit A、E、K和和B12的的主要储存场所主要储存场所v维生素的运输维生素的运输视黄醇结合蛋白的合成,视黄醇结合蛋白的合成,Vit D结合蛋白的合成结合蛋白的合成v维生素的转化维生素的转化Vit D3 25-(OH)-Vit D3水溶性维生素水溶性维生素辅酶的组成成分辅酶的组成成
9、分12肝脏生化生物化学目目 录录五、肝在激素代谢中的作用五、肝在激素代谢中的作用v激素的灭活激素的灭活(inactivation of hormone)激素主要在肝中激素主要在肝中转化,降解或失去活转化,降解或失去活性性的过程称为激素的灭活。的过程称为激素的灭活。*主要方式:生物转化主要方式:生物转化13肝脏生化生物化学目目 录录第第 二二 节节 肝的生物转化作用肝的生物转化作用Biotransformation Function of Liver14肝脏生化生物化学目目 录录非营养物质非营养物质v 定义:除了糖、脂类、蛋白质、维生素、微量定义:除了糖、脂类、蛋白质、维生素、微量元素外的物质统
10、称为非营养物质。元素外的物质统称为非营养物质。v 类型类型 v 特点:特点:这些物质疏水性强,水溶性低,在体这些物质疏水性强,水溶性低,在体内不能彻底氧化分解,也不能转变为构成细胞内不能彻底氧化分解,也不能转变为构成细胞 或组织器官的成分或原料或组织器官的成分或原料外源性外源性:环境中的有毒物质、药品、污染物、:环境中的有毒物质、药品、污染物、食品中的添加剂食品中的添加剂内源性内源性:神经递质、激素、胆红素、氨基酸神经递质、激素、胆红素、氨基酸代谢产物胺类代谢产物胺类15肝脏生化生物化学目目 录录生物转化生物转化非营养物质的代谢非营养物质的代谢:生物转化:生物转化生物转化的定义生物转化的定义
11、体内进行一系列的体内进行一系列的酶促酶促反应,使这些物质的反应,使这些物质的亲水性、亲水性、水溶性增强水溶性增强,从而,从而排出体外排出体外的过程。的过程。简言之:简言之:非营养物质在体内的代谢转变过非营养物质在体内的代谢转变过程就称为生物转化程就称为生物转化(biotransformation)生物转化的对象生物转化的对象:非营养物质:非营养物质16肝脏生化生物化学目目 录录生物转化的意义生物转化的意义对体内的非营养物质进行转化,使其对体内的非营养物质进行转化,使其灭活灭活(inactivate),或,或解毒解毒(detoxicate);更为重要的是;更为重要的是可使这些物质的可使这些物质的
12、溶解度增加,易于排出体外溶解度增加,易于排出体外。生物转化的主要场所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也有一定生物转化功能。肝的生物转化作用肝的生物转化作用解毒作用解毒作用生物转化生物转化=解毒?解毒?17肝脏生化生物化学目目 录录生物转化生物转化=解毒?解毒?经由生物转化后的这些代谢产物的生物学活性会发经由生物转化后的这些代谢产物的生物学活性会发生改变,生改变,大部分大部分情况下是情况下是减弱减弱或或消失消失的,但也有些的,但也有些情况下是增强,情况下是增强,比如比如硝基化合物硝基化合物以及一些以及一些偶氮化合物
13、偶氮化合物代谢产生的羟代谢产生的羟胺就可能会有毒性,甚至具有致癌性。胺就可能会有毒性,甚至具有致癌性。又比如,目前药物设计中,就通常利用药物进入体又比如,目前药物设计中,就通常利用药物进入体内生物转化的水解反应机制,把药物制成酯类或酰内生物转化的水解反应机制,把药物制成酯类或酰胺类前体。进入体内水解后才起作用。比如把水扬胺类前体。进入体内水解后才起作用。比如把水扬酸制成乙酰水扬酸。再将酸制成乙酰水扬酸。再将乙酰水杨酸乙酰水杨酸进一步与进一步与氯霉氯霉素素制成制成乙酰水杨酸氯霉素酯乙酰水杨酸氯霉素酯,就可以无苦味。而在,就可以无苦味。而在体内水解后,又可以杀菌,又可以解热。体内水解后,又可以杀菌
14、,又可以解热。所以说,生物转化并不完全等于解毒作用。所以说,生物转化并不完全等于解毒作用。18肝脏生化生物化学目目 录录生物转化的类型19肝脏生化生物化学目目 录录第一相反应本质第一相反应本质:在非营养物质上加上或使原有的极性基团在非营养物质上加上或使原有的极性基团暴露出来,使水溶性增强,从而可直接排出体暴露出来,使水溶性增强,从而可直接排出体外或在极性基团上发生其它转化反应。外或在极性基团上发生其它转化反应。第二相反应本质:第二相反应本质:与葡萄糖醛酸、与葡萄糖醛酸、Gly、硫酸、硫酸、GSH等发生等发生共共价结合反应价结合反应生成结合物,这些结合物的水溶性生成结合物,这些结合物的水溶性大大
15、增强,有利于从体内排出。大大增强,有利于从体内排出。总之:将非营养物质排出体外的前提是增加水溶性!总之:将非营养物质排出体外的前提是增加水溶性!20肝脏生化生物化学目目 录录*有些物质经过第一相反应即可顺利排出体外。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不大,必须与某些极性更强的物质结合,即第即第二相反应,才最终排出。二相反应,才最终排出。21肝脏生化生物化学目目 录录22肝脏生化生物化学目目 录录23肝脏生化生物化学目目 录录氧化反应氧化反应依赖于依赖于CYP450的加单氧酶
16、系的加单氧酶系 u 名称:微粒体加单氧酶,羟化酶或混合功能氧化酶u 部位:微粒体内(滑面内质网上)u 组成:CYP450、NADPH+H+、NADPH-细胞色 素P450还原酶。u 辅酶:NADPHu 催化的反应:24肝脏生化生物化学目目 录录依赖于依赖于CYP450的加单氧酶系的加单氧酶系v 特点:能够直接激活氧分子,其中一个氧原子加入到底物分子中去,一个氧被还原为水,所以又称混合功能氧化酶。v 功能:肝中非常重要的代谢药物与毒物的酶系统,进入人体的外来化合物约一半以上经此系统氧化25肝脏生化生物化学目目 录录u 产物:产物:羟化物或环氧化物羟化物或环氧化物u 举例:举例:NH2NH2HO苯
17、胺苯胺对氨基苯酚对氨基苯酚26肝脏生化生物化学目目 录录线粒体单胺氧化酶系v 存在部位:线粒体 v 辅酶:FADv 催化的反应:RCH2NH2+O2+H2O RCHO+NH3+H2O2 RCHO RCOOH H2O2 H2O+O2催化催化胺类胺类氧化脱氨基生成相应的氧化脱氨基生成相应的醛醛27肝脏生化生物化学目目 录录醇脱氢酶及醛脱氢酶系 u存在部位:胞液u辅酶:NAD+u催化的反应:醇脱氢酶使醇变成醛 (RCH2OH RCHO)醛脱氢酶使醛变成酸 (RCHO RCOOH)28肝脏生化生物化学目目 录录还原反应(一)还原反应(一)还原反应v 底物:硝基化合物和偶氮化合物 v 反应酶类:硝基还原
18、酶和偶氮还原酶v 辅酶:NADPHv 产物:胺类及一些醇类(有些有毒,甚至致癌)29肝脏生化生物化学目目 录录30肝脏生化生物化学目目 录录水解反应水解反应 31肝脏生化生物化学目目 录录第二相反应第二相反应概述:概述:又称结合反应,通常发生在亲脂的、非营又称结合反应,通常发生在亲脂的、非营养物质上的养物质上的-COOH、-OH、-NH2、-SH上。有的上。有的非营养物质本身就具有这些基团,所以可以直接非营养物质本身就具有这些基团,所以可以直接进行结合反应,但有的却必须先经过第一相反应进行结合反应,但有的却必须先经过第一相反应后才具有这类极性自由小基团。后才具有这类极性自由小基团。结合剂有结合
19、剂有:UDPGA、PAPS、GSH及甘氨酸、乙及甘氨酸、乙酰基、甲基等物质或基团酰基、甲基等物质或基团 32肝脏生化生物化学目目 录录类型:葡萄糖醛酸结合反应葡萄糖醛酸结合反应 硫酸结合反应硫酸结合反应 酰基化反应酰基化反应 谷胱甘肽结合反应谷胱甘肽结合反应 甘氨酸结合反应甘氨酸结合反应 甲基化反应甲基化反应33肝脏生化生物化学目目 录录1.葡萄糖醛酸结合反应葡萄糖醛酸结合反应最多见的结合反应最多见的结合反应*葡萄糖醛酸基的直接供体葡萄糖醛酸基的直接供体尿苷二磷酸葡萄糖醛酸尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA)2NAD+2NADH+2H+UDPG脱氢酶脱氢酶目目 录录34肝脏生化生物化学目目 录录
20、*催化酶催化酶葡萄糖醛酸基转移酶葡萄糖醛酸基转移酶(UDP-glucuronyl transferases,UGT)举例:举例:+UDPGAOH苯酚苯酚CCOCCCOHOHOHHHHHHOCOOH+UDP苯苯葡糖醛酸苷葡糖醛酸苷35肝脏生化生物化学目目 录录雌酮雌酮OOH2.硫酸结合反应硫酸结合反应*硫酸供体硫酸供体3 磷酸腺苷磷酸腺苷5 磷酸硫酸磷酸硫酸(PAPS)*催化酶催化酶硫酸转移酶硫酸转移酶(sulfate transferase)举例举例PAPS+PAP雌酮硫酸酯雌酮硫酸酯OHO3SO 雌激素在肝中与硫酸结合而失活。雌激素在肝中与硫酸结合而失活。36肝脏生化生物化学目目 录录3.酰
21、基化反应酰基化反应4.谷胱甘肽结合反应谷胱甘肽结合反应NOCNHNH2+CH3COCoANOCNHNHCOCH3+HS-CoA异烟肼异烟肼 乙酰辅酶乙酰辅酶A 乙酰异烟肼乙酰异烟肼 辅酶辅酶A环氧萘环氧萘 谷胱甘肽谷胱甘肽 S-二氢萘醇谷胱甘肽二氢萘醇谷胱甘肽目目 录录37肝脏生化生物化学目目 录录6.甲基化反应甲基化反应5.甘氨酸结合反应甘氨酸结合反应胆酸胆酸 甘氨酸甘氨酸 甘氨胆酸甘氨胆酸NCONH2+S-腺苷甲硫氨酸甲基转移酶NCONH2CH3+S-腺苷同型半胱氨酸尼克酰胺尼克酰胺 N-甲基尼克酰胺甲基尼克酰胺甲基的供体:甲基的供体:S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)38肝脏生化生物
22、化学目目 录录生物转化的特点生物转化的特点 虽然非营养物质种类繁多,不胜枚举,但都有些共同特点:反应的连续性 途径和相应产物的多样性 灭活和活化、解毒与致毒的双重性 非营养物质的代谢是连续的,一般是先进行第一相的氧化还原水解反应,再进行第二相反应,直到其排出体外。39肝脏生化生物化学目目 录录40肝脏生化生物化学目目 录录41肝脏生化生物化学目目 录录42肝脏生化生物化学目目 录录影响生物转化的因素影响生物转化的因素(一)(一)年龄年龄对生物转化作用的影响对生物转化作用的影响(二)(二)疾病疾病对生物转化作用的影响对生物转化作用的影响 (三)(三)药物药物对生物转化作用的影响对生物转化作用的影
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