非营养物质代谢
肝的代谢功能—肝的生物转化作用(正常人体机能课件)
目录
CONTANTS
01
生物转化 的概念
02
非营养物 质的概念
03
生物转化 的意义
学习目标
1.掌握生物转化的概念
2.熟悉非营养物质肝的的组概织结念构和化学构成特征:
1. 具有肝动脉和门静脉双重血供； 2. 具有丰富的血窦；
3.熟悉生物转化的意3.义有两条输出通道； 4. 亚细胞结构丰富，含有丰富的酶类。
构成组织细胞成分，又不能氧化供能的物质。
肝的组织结构和化学构成特征:
分类：
1. 具有肝动脉和门静脉双重血供； 2. 具有丰富的血窦；
. 有两条输出通道；
内源性：激素4、. 亚神细胞经结构递丰富质，含、有丰胺富的、酶胆类。红素等
外源性：药物、毒物、色素、食品添加剂、环境
污染物等
二、生物转化的意义
①使非营养物质极性增强，溶解度增加，易于 排出体外。 肝的组织结构和化学构成特征:
2. 具有丰富的血窦；
¯ 产物：各种葡萄糖酸苷3. 有两条输出通道；
4. 亚细胞结构丰富，含CO有O丰H富的酶类。
OH
UDPGT
O
O
苯酚
UDPGA
UDP
苯-β-葡萄糖醛酸苷(醚型)
2. 硫酸结合反应
¯酶：硫酸转移酶
¯硫酸供体：3ˊ-磷酸腺苷5ˊ-磷酰硫酸（PAPS）
¯产物：硫酸酯化合肝物的组织结构和化学构成特征:
肝的组织结构和化学构成特征:
5. 其他
1. 具有肝动脉和门静脉双重血供； 2. 具有丰富的血窦；
*谷胱甘肽结合反应4.：亚许细胞多3.结卤有构两丰代条富输，化出含合通 有道丰物；富和的酶环类氧。 化物可在谷胱甘肽
-S-转移酶催化下与之结合，解除它们对机体的毒性作用。
肝的生物化学-【共72张PPT】
➢ 胆汁中的胆汁酸盐与卵磷脂协同作用，使胆固醇分 催化酶：谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)
游离胆汁酸：胆酸、鹅脱氧胆酸、 临床上常根据黄疸发病的原因不同，简单的将黄疸分为三类：
散形成可溶性微团，使之不易结晶沉淀而随胆汁排 通过生物转化作用可增加这些非营养物质的水溶性和极性，从而易于从胆汁或尿液中排出。
胆汁酸的生成是肝降解胆固醇的最重要途径；
肝在氨基酸代谢中的作用
泄。 反应：结合反应(主要结合物为UDP葡糖醛酸, UDPGA)
（二） 次级胆汁酸在肠道由肠菌作用生成
催化酶：硫酸转移酶 (sulfate transferase)
肝胆疾患：脂类消化不良
脂肪泻
脂溶性维生素缺乏
肝在调节机体胆固醇代谢平衡上起中心作用
➢ 肝是合成胆固醇最活跃的器官，是血浆胆固醇的 主要来源；
➢ 胆汁酸的生成是肝降解胆固醇的最重要途径； ➢ 肝也是体内胆固醇的主要排泄器官；
➢ 肝对胆固醇的酯化也具有重要作用。
三、肝的蛋白质合成及分解代谢
均非常活跃
• 合成酮体的唯一器官：“肝内生酮肝外用”；
• 肝是合成胆固醇最主要器官，合成量占全身总 合成量的3/4以上。
➢ 分解
• 脂肪酸的β氧化分解； • 肝是降解LDL 的主要器官；
• 肝合成胆汁酸是肝降解胆固醇的最重要途径；
• 肝是体内胆固醇的重要排泄器官。
➢ 运输
• 合成与分泌 VLDL; HDL; apo CⅡ; LCAT； • apo CⅡ是毛细血管内皮细胞LPL的激活剂； • 肝合成与分泌LCAT将血浆胆固醇酯化。
第十一章非营养物质代谢
第十一章非营养物质代谢一、内容提要肝是人体多种物质代谢的重要器官，它不仅在蛋白质、氨基酸、糖类、脂类、维生素、激素等代谢中起着重要作用，同时还参与体内的分泌、排泄、生物转化等重要过程。
（一）肝的物质代谢特点1．肝的糖、脂类、蛋白质代谢特点（1）糖代谢肝通过肝糖原的合成、分解与糖异生作用来维持血糖浓度的相对恒定。
确保全身各组织，特别是脑和红细胞的能量供应。
（2）脂类代谢肝在脂类的消化、吸收、分解、合成及运输等过程中均起着重要的作用。
肝将胆固醇转化为胆汁酸，以协助脂类物质及脂溶性维生素的消化、吸收；肝是进行脂肪酸β–氧化、脂肪合成、改造及合成酮体的主要场所；肝是合成磷脂、胆固醇、脂肪酸的重要器官，并以脂蛋白的形式转运到脂肪组织储存或其它组织利用。
（3）蛋白质代谢肝在人体蛋白质合成、分解和氨基酸代谢中起着重要作用。
除γ-球蛋白外，几乎所有的血浆蛋白质均来自肝，包括全部的清蛋白、部分球蛋白、大部分凝血因子、纤维蛋白原、多种结合蛋白质和某些激素的前体等；肝含有丰富的氨基酸代谢酶类，氨基酸在肝内进行转氨基作用、脱氨基作用和脱羧基作用；氨基酸代谢产生的氨主要在肝生成尿素。
2．肝在维生素、激素代谢的特点（1）维生素代谢肝在维生素的吸收、储存、运输及代谢中起重要作用，肝是人体内含维生素A、K、B1、B2、B6、B12、泛酸与叶酸最多的器官；肝可将很多B族维生素转化为相应辅酶或辅基。
（2）激素代谢许多激素在发挥其作用后，主要在肝内被分解转化、降低或失去其生物活性，此过程称为激素的灭活。
（二）肝的生物转化1．生物转化的概念非营养物质经过氧化、还原、水解和结合反应，使其毒性降低、水溶性和极性增强或活性改变，易于排出体外的这一过程称为生物转化作用。
2．生物转化的物质①内源性：系体内物质代谢产物，如氨、胺、胆红素等，以及发挥作用后有待灭活的激素、神经递质等；②外源性：系有外界进入体内的各种异物，如药物、毒物、色素、食品添加剂、环境污染物等。
12肝脏的生物转化作用
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医学生物化学
国家开放大学
性体内半衰期约为 13.4 h，而在女性体内半衰期只有 10.3 h。 肝功能低下可降低肝的生物转化能力，故对肝病患者用药要慎重；单加氧酶系特异性较差，
能催化多种物质进行不同类型的氧化反应。例如，长期服用苯巴比妥的病人，对氨基比林等药 物的转化能力也增强，产生耐药性。用药时还应考虑用药配伍对药物生物转化的影响。另外利 用苯巴比妥能诱导葡萄糖醛酸基转移酶的合成，此酶可催化脂溶性的游离胆红素转变为水溶性 的胆红素葡萄糖醛酸酯（结合胆红素），故临床用苯巴比妥治疗新生儿高胆红素血症，以防止发 生“核黄疸”（胆红素脑病）。
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烷基反应、氧化反应等，故有重要的生理意义。 单加氧酶系催化分子氧中的一个氧原子掺入底物，而另一个氧原子被 NADPH 还原为水分
子。由于一个氧分子发挥了两种功能，故又称其为混合功能氧化酶。又由于其氧化产物是羟化 物，故又称其为羟化酶。
单加氧酶系由细胞色素 P450、NADPH-细胞色素 P450 还原酶（其辅酶为 FAD）和细胞色 素 b5 还原酶组成。
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（一）内源性 内源性物质为体内代谢产生的各种生物活性物质，如激素、神经递质和其他胺类物质，还 有一些对机体有毒的代谢产物，如胺和胆红素等。 （二）外源性 外源性物质为外界进入体内的药物、食品添加剂、色素、误服的毒物及蛋白质在肠道的腐 败产物（如胺类物质）等。
二、生物转化作用概述 （一）生物转化作用的概念 非营养物质在肝脏内进行氧化、还原、水解和结合反应后，其极性（水溶性）增强，更易
-4-
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过上述氧化、还原或水解的第一相反应后，还需要进一步进行第二相的结合反应才能完成生物 转化作用。
物质代谢的相互联系
（一）葡萄糖可转变为脂肪酸
1. 摄入的糖量超过能量消耗时：
合成糖原储存（肝、肌肉）
葡
萄
乙酰CoA
2. 脂肪的甘油部分能在体内转变为糖
甘油
甘油激酶
肝、肾、肠
磷酸-甘油
葡 萄
脂
糖
肪
脂酸
乙酰CoA
葡萄糖
3. 脂肪的分解代谢受糖代谢的影响 饥饿、糖供应不足或糖代谢障碍时：
脂肪大量动员
酮体生成增加
糖不足
草酰乙酸 相对不足
高酮血症
氧化受阻
（二）葡萄糖与大部分氨基酸可以相互转变
1. 大部分氨基酸脱氨基后，生成相应的α-酮酸， 可转变为糖 例如： 丙氨酸 脱氨基 丙酮酸 糖异生 葡萄糖
2. 糖代谢的中间产物可氨基化生成某些非必需
氨基酸
丙氨酸
天冬氨酸
糖
丙酮酸
乙酰CoA 草酰乙酸
α-酮戊二酸 谷氨酸
饥饿时： 1~2天
肝糖原分解 ，肌糖原分解 肝糖异生，蛋白质分解
3~4周
以脂酸、酮体分解供能为主 蛋白质分解明显降低
任一供能物质的代谢占优势，常能抑制 和节约其他物质的降解。
例如：
脂肪分解增强
ATP 增多 ATP/ADP 比值增高
糖分解被抑制
磷酸果糖激酶-1被抑制 (糖分解代谢关键酶之一)
甘油及乳酸
糖分解增强
脂酸合成增加， 分解抑制
ATP↑
抑制异柠檬酸脱氢酶
（三羧酸循环关键酶）
柠檬酸堆积， 出现线粒体
激活乙酰CoA羧化酶
（脂酸合成关键酶）
二、糖、脂和蛋白质代谢通过中间 代谢物而相互联系
糖、脂、蛋白质和核酸通过共同的中间代 谢物、柠檬酸循环、生物氧化等彼此联系且相 互转变。一种物质代谢障碍可引起其他物质代 谢的紊乱。
医学肝胆生化PPT课件
合成场所
只在肝内合成 只在肝内合成 只在肝内合成
主要生理功能
维持血浆胶体渗透压 与凝血有关 与凝血有关
1、2球蛋白 主要在肝内合成
球蛋白
大部分在肝内合成
参与形成脂蛋白 参与形成脂蛋白
-球蛋白 只能在肝外、浆细胞内合成 包括多种免疫球蛋白
14
正常人：血浆中
清蛋白量（A） 球蛋白量（G）
4. 肝细胞内有丰富的亚微结构
（丰富的线粒体、粗面内质网、滑面内质网、高尔基体、溶酶体等）
4
两条输出通路
肝静脉
体循环
经肾随尿排出 水溶性代谢废物
获取由肺运来
的氧和其他组
织运来的代谢
肝动脉
物
双重血液供应
经胆管到肠道 门静脉
将脂溶性的代谢废 物随粪便排出体外
获取消化道吸收 而来的营养物
肝脏化学组成的特点
31
生物转化的意义
① 对体内的非营养物质进行转化，使其灭 活 (inactivate)；② 更为重要的是可使这些物 质的溶解度增加，易于排出体外。
※ 肝的生物转化作用≠解毒作用
苯丙芘
二、生物转化反应的主要类型
第一相反应：
氧化、还原、水解反应
排出体外
第二相反应：
结合反应 极性更强的物质结合
排出体外
A/G比值：
35--55g/L 20--30g/L 1.5--2.5
15
严重肝病、慢肝、肝硬化患者：
清蛋白合成↓↓（ < 25g/L以下 ）
-球蛋白合成↑↑
A/G＜1
（A/G比值倒置）
临床意义: A/G比值测定： 帮助诊断慢肝、肝硬化
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肝的生物化学
肝的生物化学1.生物转化作用：来自体内外的非营养物质（药物、毒物、染料、添加剂，以及肠管内细菌的腐败产物）在肝进行氧化、还原、水解和结合反应，这一过程称为肝的生物转化作用。
2．初级胆汁酸：初级胆汁酸是胆固醇在肝细胞内分解生成的具有24碳的胆汁酸，包括胆酸和鹅脱氧胆酸及其与甘氨酸和牛磺酸的结合产物。
3．次级胆汁酸：由初级胆汁酸在肠道中经细菌作用氧化生成的胆汁酸，包括脱氧胆酸和石胆酸及其与甘氨酸和牛磺酸的结合产物。
4．单胺氧化酶（MAO）：单胺氧化酶存在于线粒体中，从肠道吸收来的腐败产物胺类可由此酶氧化脱氨，生成醛与过氧化氢。
5．结合胆红素：胆红素在肝微粒体中与葡糖醛酸结合生成的葡糖醛酸胆红素称为结合胆红素，它水溶性大，易从尿中排出。
6．胆色素：胆色素是体内铁卟啉化合物的分解代谢产物，主要是衰老的红细胞在网状内皮系统中分解产生血红蛋白，血红蛋白进一步分解而来。
包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素。
7．胆素原的肠肝循环生理情况下，肠中产生的胆素原约有10％－20％重吸收，经门静脉入肝，其中大部分又以原形随胆汁再次排入肠道，此过程称为胆素原的肠肝循环。
8．胆汁酸的肠肝循环在肝细胞合成的初级胆汁酸，随胆汁进入肠道，转变为次级胆汁骏。
肠道中约95％胆汁酸经门静脉被重吸收入肝，并同新合成的胆汁酸一起再次被排人肠道，此循环过程称胆汁酸的肠肝循环。
9．黄疸胆红素为金黄色物质，大量的胆红素扩散进人组织，可造成组织黄染，这一体症称为黄疸。
根据胆红素生成的原因可将黄疸分为三种类型。
即溶血性黄疸、肝细胞性黄疸和阻塞性黄疸。
10.胆汁：是肝细胞分泌的一种液体，分为肝胆汁和胆囊胆汁，主要成分是胆汁酸盐，另外还含有多种酶类肝脏在物质代谢中的作用：肝脏在糖代谢中的作用，是通过肝糖原的合成、分解与糖异生作用来维持血糖浓度的恒定，确保全身各组织的能量供应; 肝脏在脂类的消化、吸收、分解、合成及运输等过程中均起重要作用; 肝脏能合成多种血浆蛋白质，并在蛋白质的分解代谢中也起重要作用; 肝脏在维生素的吸收、贮存和转化等方面均有重要作用; 肝脏参与激素的灭活胆汁酸的生理功能：作为较强的乳化剂促进脂类的消化吸收; 抑制胆固醇结石的形成; 维持胆汁的液态胆色素的正常代谢过程：1.衰老的红细胞被网状内皮系统破坏后释出的血红素，在血红素加氧酶催化下，生成胆绿素，再在胆绿素还原酶催化下生成脂溶性的胆红素。
人卫版生物化学 第16章 肝的生物化学
人卫版生物化学第16章肝的生物化学肝脏，这个人体中最大的实质性器官，就像一座超级化工厂，承担着众多至关重要的生物化学功能。
在人卫版生物化学的第 16 章中，我们将深入探究肝脏的神奇化学世界。
肝脏在物质代谢方面发挥着核心作用。
首先是糖代谢，它是调节血糖的关键角色。
当我们进食后，血糖水平升高，肝脏会将多余的葡萄糖合成肝糖原储存起来；而在饥饿或血糖降低时，肝糖原又能分解为葡萄糖释放入血，以维持血糖的稳定。
不仅如此，肝脏还能进行糖异生，将一些非糖物质如乳酸、甘油等转化为葡萄糖，为身体提供能量。
在脂类代谢中，肝脏同样举足轻重。
它能够合成和分泌胆汁酸，促进脂类的消化和吸收。
同时，肝脏也是脂肪酸氧化分解的主要场所，能够产生大量的能量。
此外，肝脏还能合成甘油三酯、磷脂和胆固醇等脂质，并对它们进行代谢调节。
当脂类代谢出现异常时，就可能导致脂肪肝等疾病的发生。
蛋白质代谢也离不开肝脏的参与。
肝脏是合成蛋白质的重要器官，除了白蛋白外，许多凝血因子、纤维蛋白原等血浆蛋白都在肝脏中合成。
肝脏还能对氨基酸进行代谢，通过转氨基、脱氨基等作用，将氨基酸转化为其他物质。
肝脏还是多种维生素储存和代谢的场所。
例如，维生素 A、D、E、K 等都在肝脏中有一定的储存量。
肝脏还参与这些维生素的活化和转化过程。
除了物质代谢，肝脏在生物转化方面也具有重要功能。
我们的身体在新陈代谢过程中会产生一些非营养物质，如胆红素、胺类、激素等。
这些物质有的具有毒性，有的则需要进一步转化才能排出体外。
肝脏通过一系列酶促反应，对这些非营养物质进行化学修饰，使其水溶性增加，易于排出体外。
胆红素的代谢就是一个典型的例子。
胆红素是血红蛋白分解代谢的产物，它在肝脏中经过一系列反应，与葡萄糖醛酸结合形成结合胆红素，然后随胆汁排入肠道。
如果肝脏的胆红素代谢出现障碍，就可能导致黄疸的发生。
肝脏的解毒功能也是不可小觑的。
它能够将进入体内的有毒物质，如药物、酒精、细菌毒素等，转化为无毒或低毒的物质，然后排出体外。
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RH+O2+NADPH+H+ ROH+NADP++H2O
目录
反应特点：
该酶催化氧分子中的一个氧原子加到许多脂溶性底 物中形成羟化物或环氧化物，另一个氧原子则被 NADPH还原成水。故该酶又称羟化酶或混合功能氧化 酶(mixed function oxidase, MFO)。
（与生物氧化区别）
目录
生物转化的对象
➢ 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
内源性：如有待灭活的激素、神经递质、胺类等
外源性：如食品添加剂、药物、毒物、环境
化学污染物等异源物
目录
生物转化的主要场所 ➢ 肝是生物转化的主要器官； ➢ 肾、肺、胃肠道和皮肤也有一定生物转 化功能 。
产物：羟化物或环氧化物 举例：
NH 2
HO
NH 2
苯胺
对氨基苯酚
目录
意义：加单氧酶系的羟化作用不仅增加药物或毒物的水 溶性，有利于排泄，而且还参与体内许多重要物质的羟 化过程。
• 维生素D3羟化成为具有生物学活性的维生素 1, 25,(OH)2D3
• 胆汁酸和类固醇激素合成过程中的羟化作用
• 黄曲霉素B1经加单氧酶作用生成致癌物质
➢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。 ➢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。
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（一）氧化反应是最多见的生物转化
第一相反应
１.单加氧酶系是氧化非营养物质最重要的酶
其中最重要的是依赖P450的单加氧酶（CYP）。 存在部位：微粒体内(滑面内质网) 组成：Cyt P450，NADPH-细胞色素 P450还原酶，
目录
三、肝的生物转化包括两相反应
➢ 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，使其某些基团转化 或分解，理化性质改变，即可顺利排出体外。
• 有些物质即使经过第一相反应后，极性改变不
大，必须与某些极性更强的物质结合, 即第二相
反应，才能最终排出。
生物转化反应的特点
• 黄曲霉素B1经加单氧酶作用生成的黄曲霉素2, 3环氧化物可 与DNA分子中的鸟嘌呤结合，引起DNA突变，成为原发性
肝癌发生的重要危险因素。
目录
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２.单胺氧化酶类氧化脂肪族和芳香族胺类
➢单胺氧化酶( monoamine oxidase, MAO)存在 于线粒体内。
➢催化的反应：催化胺类物质氧化脱氨基生成相 ●应的醛类。
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肝微粒体乙醇氧化系统 （microsomal ethanol oxidizing system, MEOS）
➢ MEOS是乙醇-P450加单氧酶，产物是乙醛，仅在 血中乙醇浓度很高时才被诱导而起作用。
➢ 乙醇诱导MEOS不但不能使乙醇氧化产生ATP， 还可增加对氧和NADPH的消耗，而且还可催化脂 质过氧化产生羟乙基自由基，后者可进一步促进 脂质过氧化，引发肝损伤。
硫酸供体：3´-磷酸腺苷-5´-磷酸硫酸( PAPS)
2NAD+
2NADH + 2H+
UDPG脱氢酶
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催化酶: 葡糖醛酸基转移酶(UDP-glucuronyl transferase, UGT)
举例： 苯酚
COOH
+ UDPGA OH
C H
H C
OH HO
C
H
O O
C H
H C
OH
苯β 葡糖醛酸苷
+ UDP
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2.硫酸结合也是常见的结合反应
RCH2NH2+O2+H2O2
RCHO+NH3+H2O
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３.醇脱氢酶与醛脱氢酶将乙醇最终氧化成乙酸 ➢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
➢ 硝基化合物多见于食品防腐剂、工业试剂等。偶 氮化合物常见于食品色素、化妆品、纺织与印刷 工业等。有些可能是前致癌物。
➢这 些 化 合 物 分 别 在 微 粒 体 硝 基 还 原 酶 (nitroreductase) 和 偶 氮 还 原 酶 (azoreductase) 的 催 化下，从NADH或NADPH接受氢，还原生成相应 的胺类。
乙酰水杨酸的生物转化过程：
目录
目录
（四）结合反应是生物转化第二相反应
结合对象： 凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物
或激素等均可发生结合反应。 结合物：
葡糖醛酸、硫酸、乙酰基、谷胱甘肽、 甲基、甘氨酸等物质或基团。
目录
1.葡糖醛酸结合是最重要、最普遍的结 合反应
葡糖醛酸基的直接供体
——尿苷二磷酸葡糖醛酸(UDPGA)
目录
二、生物转化的意义
➢生物转化可对体内的大部分非营养物质进行代 谢转化，使其生物学活性降低或丧失(灭活)， 或使有毒物质的毒性减低或消除(解毒)。
➢通过生物转化作用可增加这些非营养物质的水 溶性和极性，从而易于从胆汁或尿液中排出。
肝的生物转化作用≠解毒作用（detoxification） （苯丙芘、环磷酰胺、水合氯醛等）
目录
ADH与MEOS之间的比较
ADH
肝细胞内定位
胞液
底物与辅酶
乙醇、NAD+
对乙醇的 Km值 2mmol/L
乙醇的诱导作用 无
与乙醇氧化相关的 氧化磷酸化释能 能量变化
MEOS 微粒体 乙醇、NADPH、O2 8.6mmol/L 有 耗能
目录
（二）硝基还原酶和偶氮还原酶是第一相反应 的主要还原酶
第十一章
非营养物质代谢
Metabolism of the Nonnutritive Substance
目录
第一节 生物转化作用
Biotransformation
目录
一、肝的生物转化作用的概念
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 (biotransformation)。
目录
目录
（三）酯酶、酰胺酶和糖苷酶是生 物转化的主要水解酶
➢ 肝细胞的胞液与内质网中含有多种水解酶类，主 要有酯酶(esterases)、酰胺酶(amidase)和糖苷酶 (glucosidase)，分别水解酯键、酰胺键和糖苷键 类化合物，以减低或消除其生物活性。这些水解 产物通常还需进一步反应，以利排出体外。