第11营养物质代谢

第十一章

非营养物质代谢主讲教师关亚群教授教学要求掌握

生物转化的概念、反应类型及生理意义；胆汁酸的分类及胆红素代谢。掌握

血浆蛋白质分类；成熟红细胞的糖代谢特点（2，3-BPG支路）及血红素的生物合成原料和限速酶。熟悉

生物转化的特点，游离胆红素和结合胆红素，血清胆红素与黄疸。熟悉

非蛋白质类含氮化合物及非蛋白氮；血浆蛋白质的来源；2，3-BPG的功能了解

胆汁酸代谢；肝功检查原则以及血红素的生物合成过程。Biotransformation第一节生物转化作用一、生物转化的概念生物转化的定义机体对内源性、外源性非营养性物质进行化学转变,增加其极性或水溶性，使其容易排出体外的过程。生物转化的对象内源性：如激素、胺类等外源性：如药物、毒物等非营养物质男性乳房发育；蜘蛛痣、肝掌；激素灭活功能雌激素

钠、水潴留。严重肝脏疾病

肝是激素灭活的重要场所抗利尿激素醛固酮

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。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。肝的生物转化作用≠解毒作用二、肝的生物转化作用不等于解毒作用三、肝的生物转化作用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，才最终排出。（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(混合功能氧化酶)。存在部位：微粒体内(滑面内质网)组成：CytP450，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(monoamineoxidase,MAO)

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RCH2NH2+O2+H2ORCHO+NH3+H2O

3.醇脱氢酶及醛脱氢酶系(胞液)

存在部位：胞液中

催化的反应醇脱氢酶(alcoholdehydrogenase,ADH)催化醇类氧化成醛。醛脱氢酶(aldehydedehydrogenase,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NO2NONHOHNH22HH2O硝基还原酶2H硝基还原酶2HH2O硝基还原酶苯胺

硝基苯亚硝基苯羟氨基苯（三）水解反应

------多种水解酶类+H2O胆碱脂酶（快）+H2O酰胺酶（慢）NH2COO(CH2)2N(C2H5)2+HO(CH2)2N(C2H5)2NH2CONH(CH2)2N(C2H5)2NH2COOHNH2COOH+H2N-(CH2)2N(C2H5)2（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。葡萄糖醛酸基的直接供体

尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA)

1.葡萄糖醛酸结合反应

——最多见的结合反应2NAD+2NADH+2H+UDPG脱氢酶催化酶：葡萄糖醛酸基转移酶(UDP-glucuronyltransferases,

UGT)+UDPGA苯酚硫酸供体

3´－磷酸腺苷5´－磷酸硫酸(PAPS)催化酶硫酸转移酶(sulfatetransferase

)PAPS雌酮2.硫酸结合反应3.酰基化反应异烟肼乙酰辅酶A乙酰异烟肼辅酶A4.谷胱甘肽结合反应环氧萘谷胱甘肽S-二氢萘醇谷胱甘肽生物转化反应的特点生物转化反应的连续性生物转化反应类型的多样性解毒致毒的双重性四、生物转化作用受许多因素影响生物转化受年龄、性别、疾病、营养、遗传等多种因素的影响。诱导物、抑制物等因素(药物)的影响新生儿易发生氯霉素中毒（葡萄糖醛酸转移酶少）；老人生物转化能力下降，用药需谨慎。女性的转化能力一般高于男性;长期服用某一药物会出现耐药性。Metabolismofbileandbileacid第二节胆汁与胆汁酸代谢一、胆汁的主要固体成分是胆汁酸盐胆道系统肝分泌胆囊浓缩(肝胆汁)(胆囊胆汁)

胆汁中主要的固体成分是胆汁酸盐（50%），其余还有胆色素、胆固醇、磷脂、糖蛋白，此外还有酶类包括脂肪酶、磷脂酶、淀粉酶、磷酸酶系，除胆汁酸盐和某些酶类与脂类物质的消化有关外，其余多属排泄物。二、胆汁酸的代谢（一）胆汁酸的分类游离胆汁酸(freebileacid)结合胆汁酸(conjugatedbileacid)按结构分游离胆汁酸：胆酸、鹅脱氧胆酸、脱氧胆酸和石胆酸；结合胆汁酸：甘氨和牛磺酸与上述游离胆汁酸的结合产物。如甘氨胆酸、牛磺胆酸按来源分初级胆汁酸(primarybileacid)次级胆汁酸(secondarybileacid)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7α-羟基脱氧后生成的胆汁酸，包括脱氧胆酸及石胆酸。（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：7α-羟化酶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肠菌水解脱羟小结初级游离胆汁酸胆固醇初级结合胆汁酸进入肠道促进脂类的消化与吸收脱去甘氨酸和牛磺酸初级游离胆汁酸次级游离胆汁酸进入肝细胞次级结合胆汁酸甘氨酸牛磺酸肠道细菌细菌7-脱羟反应肠肝循环甘氨酸牛磺酸7-羟化酶羟化、氧化、异构、水解（三）胆汁酸肠肝循环胆汁酸随胆汁排入肠腔后，通过重吸收（97%

）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。意义：胆汁酸反复利用，促进胆汁分泌、补充肝合成胆汁酸能力的不足、防止胆固醇结石的形成和人体对胆汁酸的生理需要。胆固醇结合胆汁酸（合成0.4~0.6g/d代谢池3~5g/d）胆汁酸肠肝循环的过程四、胆汁酸的主要生理功能1.促进脂类的消化与吸收(乳化剂)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≥10︰1；若比值下降，易引起胆固醇析出，沉淀，形成胆石。甘氨胆酸的立体构型疏水侧亲水侧第三节血红素的生物合成（1）原料：Fe2+，Gly，琥珀酰辅酶A

（2）辅助因子：磷酸吡哆醛，Mg2+

（3）场所：线粒体，细胞浆

（有核，网织RBC）

一、血红素的生物合成过程一、血红素的生物合成过程过程：四个阶段

①δ-氨基-γ-酮基戊酸的生成（线粒体）

（δ-aminolevulinicacid,ALA）

关键酶—ALA合成酶

②胆色素原的生成（细胞浆）

③尿卜林原Ⅲ及粪卜林原Ⅲ的生成（细胞浆）

④血红素的生成（线粒体）

血红素进入细胞浆+珠蛋白Hb（一）δ-氨基-γ-酮基戊酸的生成反应部位：线粒体HSCoA

+CO2

ALA合酶（磷酸吡哆醛）（二）胆色素原的生成ALA生成后从线粒体进入胞液ALA脱水酶2H2O反应部位：胞液（三）尿卟啉原Ⅲ与粪卟啉原Ⅲ的生成4x胆色素原线状四吡咯尿卟啉原Ⅲ粪卟啉原Ⅲ尿卟啉原Ⅰ同合酶尿卟啉原Ⅲ同合酶尿卟啉原Ⅲ脱羧酶反应部位：胞液（四）血红素的生成胞液中的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体反应部位：线粒体粪卟啉原Ⅲ原卟啉原Ⅸ原卟啉Ⅸ血红素粪卟啉原Ⅲ氧化脱羧酶亚铁螯合酶原卟啉原Ⅸ氧化酶二、血红素合成的调节（一）ALA合酶是血红素合成途径的关键酶血红素

红细胞生成素（erythropoitein，EPO）

雄激素直接负反馈抑制ALA合成酶和阻抑蛋白结合，活化阻抑蛋白抑制ALA合成酶红细胞生成的主要调节剂肾脏生成受机体对氧的需要及氧供应情况影响在骨髓作用（JAK-STAT）诱导ALA合成酶的合成（一）ALA合酶是血红素合成途径的关键酶血红素直接负反馈抑制ALA合成酶；和阻抑蛋白结合，活化阻抑蛋白抑制ALA合酶。

血红素的氧化产物高铁血红素能抑制血红蛋白的合成：高铁血红素能抑制cAMP激活蛋白激酶A的作用，使eIF-2保持磷酸化的活性状态而失活。类固醇激素（雄激素）：

诱导ALA合成酶的合成。（二）重金属可敏感抑制ALA脱水酶与亚铁螯合酶（三）EPO是红细胞生成的主要调节剂

促红细胞生成素（erythropoitein，EPO）红细胞生成的主要调节剂肾脏生成受机体对氧的需要及氧供应情况影响在骨髓作用（JAK-STAT）。血液非蛋白含氮化合物1.概念

血液中除蛋白质以外的含氮物质，称血液非蛋白含氮化合物

2.NPN的概念

非蛋白含氮化合物所含的氮量称之为非蛋白氮（non-proteinnitrogen,NPN）

3.种类

尿素（urea）、尿酸（uricacid）、肌酸（creatine）、肌酐（creatinine）、氨基酸、氨、多肽、胆红素（bilirubin）4.临床意义：（1）蛋白质、核酸分解代谢的终产物，经血液运输至肾脏尿排，反映肾功能。（2）氮质血症血液非蛋白含氮化合物尿素尿酸肌酸*肌酐*反映肾功能蛋白质体内代谢状况嘌啉代谢终产物痛风症肝功能障碍肌萎缩肌酸代谢终产物全部由肾脏排泄反映肾功能血浆蛋白质一、含量与分类

1.含量：60-70g/L(Totalprotein,TP)

2.分类：

（1）按分离方法

A.盐析法清蛋白（albumin）

球蛋白(globulin)

纤维蛋白原(fibrinogen)B.电泳法

清蛋白、α1、α2、β、γ球蛋白、纤维蛋白原

正常人血浆中清蛋白的浓度：40-55g/L

正常人血浆中球蛋白的浓度：20-30g/L

A/G比1.5-2.5/1

（2）按功能α1β-+α2γAlb血浆蛋白质的主要功能（一）维持血浆胶体渗透压和pH

1.维持血浆胶体渗透压清蛋白

血浆胶体渗透压清蛋白水肿2.pH:7.35—7.45弱酸-弱酸盐(Na-Pr/HPr)(pI:4—6)血浆蛋白质的主要功能清蛋白1.清蛋白合成的器官—

肝脏

2.清蛋白含量下降的原因及其后果来源减少去路增加血浆蛋白质的主要功能低清蛋白血症的原因来源减少去路增加合成原料不足营养不良合成能力降低严重肝病丢失过多肾病、大面积烧伤分解过多甲亢、发热血浆蛋白质的主要功能（二）运输功能

血浆蛋白质是一亲水胶体，可结合运输多种物质

1.运输难溶于血浆的化合物

TBG，CBG，Apo等

2.运输药物,具有对此解毒与促排泄作用

（以清蛋白为主）

3.调节组织细胞摄取血中运输物质，如T3，T4血浆蛋白质的主要功能（三）免疫功能

主要由免疫球蛋白承担

（immunoglobulin,Ig）

补体（complement）

（四）凝血，抗凝血功能

（五）营养作用血浆酶类血液凝固/纤溶相关酶LPLLCAT细胞酶:ALT/AST/LPL外分泌酶:淀粉酶/ALP血浆功能性酶血浆非功能性酶急性时相蛋白（APP）：组织损伤、急性炎症时，某些血浆蛋白质的含量会升高。（C-反应蛋白）血浆蛋白质的主要功能血浆功能酶：在血浆内发挥催化功能的酶。大多由肝脏合成并分泌，如：凝血因子、LCAT、LPL等。外分泌酶：外分泌腺合成并分泌，正常情况下，仅少量逸入血浆，包括淀粉酶、胰淀粉酶，转氨酶(ALT、AST）等；细胞酶：存在于细胞和组织内，属于参与物质代谢的酶类。正常时血浆中含量甚少，如GPT、GOT等，部分表现器官特异性。成熟RBC的代谢特点糖酵解和2,3-二磷酸甘油酸(2,3-BPG)旁路磷酸戊糖途径,主要功能是产生NADPH+H+

红细胞中的葡萄糖90%-95%进行糖的无氧氧化，并存在2,3-BPG旁路(2,3-BPGshuntpathway)。

葡萄糖1,3-BPG3-磷酸甘油酸2,3-BPG2,3-BPG磷酸酶

二磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油酸激酶

乳酸

2,3-BPG是调节血红蛋白(Hb)运氧的重要因素，可降低Hb与氧的亲和力。第四节胆色素代谢与黄疸胆色素的概念胆色素(bilepigment)是体内铁卟啉化合物分解代谢产物的总称，主要包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素等。一、胆红素是铁卟啉类化合物的降解产物（一）胆红素的生成胆红素(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。血红蛋白珠蛋白血红素胆绿素微粒体血红素加氧酶2O2NADPHFeCO+H2O+NADP+胆绿素还原酶NADPH胆红素衰老的红细胞肝、脾、骨髓网状内皮系统生成过程二、血液中的胆红素的运输运输形式：胆红素是脂溶性有毒物质，在血液中以胆红素-清蛋白(未结合胆红素)形式运输（小部分α1球蛋白）。意义：增加胆红素的水溶性，利于运输；限制胆红素自由透过生物膜，避免其对细胞的毒性(如胆红素脑病或核黄疸)。竞争结合剂磺胺类、FA、胆汁酸、水杨酸可与胆红素竞争结合清蛋白，使胆红素部分游离，与脑基底核脂类结合，造成核黄疸（胆红素脑病）。新生儿高胆红素血症，慎用阴离子药物。正常人尿中无未结合胆红素,Why?三、胆红素在肝中的转变未结合胆红素清蛋白胆红素肝胞膜特异受体摄取Y蛋白Z蛋白复合物肝血窦滑面内质网UDP葡萄糖醛酸基转移酶双葡萄糖醛酸胆红素（结合胆红素）毛细胆管水溶性增加随胆汁排入肠道两种胆红素理化性质的比较理化性质

未结合胆红素（间接胆红素）

结合胆红素（直接胆红素）

水溶性小大

脂溶性大小

与清蛋白亲和力对细胞膜的通透性及毒性大小能否通过肾小球不能能

大小与重氮试剂反应间接阳性直接阳性四、胆红素在肠道内转化为胆素原和胆素结合胆红素肠道细菌葡萄糖醛酸基,逐步加氢还原胆素原氧化胆素无色(粪胆素原、尿胆素原等)黄褐色（尿胆素,粪胆素等）（10~20%进入肠肝循环）随粪排出少量随肾入尿成尿胆素＊胆素原的肠肝循环

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(bilinogenenterohepaticcirculation)。第四节胆色素的代谢胆素原肠肝循环的过程五、血清胆红素含量增高与黄疸正常人血清胆红素浓度为3.4～17.1

μmol/L（0.2～1mg/dl）。未结合（游离）胆红素占80%结合胆红素占20%黄疸：体内胆红素生成过多，或肝摄取、转化、排泄过程发生障碍引起血浆胆红素浓度升高并向组织（巩膜和皮肤）扩散,造成组织黄染的临床体征。黄疸的分类隐性黄疸:17.2～34μmol/L,肉眼难于觉察

显性黄疸:＞34.2μmol/L(2mg/dl)种类(按血清胆红素的来源)溶血性黄疸(hemolyticjaundice)肝细胞性黄疸(hepatocellularjaundice)阻塞性