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文档简介

钙 磷 代 谢,生物化学与分子生物学教研室,人体所需的营养素中包括部分无机盐。许多离子,主要是金属离子,在酶促反应过程中发挥作用;维护渗透压,主要为钠、钾、氯等;钙磷是骨骼的重要组成成分;此外,无机离子还参与信息传递,凝血过程等多种生理功能。,第一节, 钙和磷含量 钙约占体重1.5-2.2%,总量约为700-1400g。 磷占体重0.8-1.2%,总量约400-800g。,形式存在,99%的钙和86%的磷以羟磷灰石的形式存在于骨和牙齿当中。 其余分布于体液和软组织中,以溶解状态存在。,人体内钙的存在状态见下图所示。,钙磷代谢概貌,一、血钙和血磷, 血钙 血浆中所含的钙,正常成人血钙为 2.45mmol/L。 分为:可扩散钙(diffusible calcium) 非扩散钙(nondiffusible calcium)。, 非扩散钙:指与血浆蛋白(主要为白蛋白)结合的钙。不易透过毛细血管壁。 可扩散钙:主要为游离ca2及少量与柠檬酸或其它酸结合的可溶性钙盐 。, 血浆中发挥生理作用的主要为游离ca2 ,而血浆中ca2一蛋白结合钙和小分子游离钙之间呈动态平衡关系。, 此平衡受血浆ph影响: 血液偏酸时游离 ca2浓度 血液偏碱时蛋白结合钙 游离ca2浓度, 血磷 血浆中的磷以无机磷盐的形式存在,正常人血磷的浓度为1.2mmol/L。 血磷不如血钙稳定,可受生理因素影响而变动,如糖代谢增强时,血中无机磷进入细胞,使无机磷下降。,血浆中钙、磷浓度关系 (cap) =3040mg/dl, 当cap40,则钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织; 若(cap)35则妨碍骨的钙化,甚至可使骨盐溶解,影响成骨作用。,二、钙、磷的吸收与排泄,(一)钙、磷的吸收 体内钙和磷均由食物供给。正常成人每日摄取钙约0.5-1克、磷约0.8克。儿童及妊娠、哺乳期妇女1.0-1.5克.,钙的吸收 游离ca2被肠道吸收 ph值空肠回肠。,吸收机理: 跨膜转运、细胞内转运、主动吸收、被动扩散、易化转运。 钙结合蛋白(calnium binding protein):与ca2,有较强亲和力,可促进钙的吸收。, 磷的吸收 肠道主要吸收无机磷,有机含磷物则经水解释放出无机磷而被吸收。 吸收部位:遍及小肠,以空肠吸收率最高。,(二)钙和磷的排泄,钙主要有两条途径 肾排出(约20%):肾小球每日滤出钙约10g,95%以上被肾小管重吸收,0.5-5%随尿排出。 粪便排出(约20%) 。,磷主要有两条途径,肾脏排泄:以肾脏排泄为主。尿磷排出量占总排出量的60%-80% 。尿磷排出量取决于肾小球滤过率和肾小管重吸收功能,并随肠道摄入量的变化而变化。 肠道排出:占总排出量的20%-40%,三、钙、磷的生理作用,(一)钙的生理作用 1. 第二信使的作用 受体+激素(因子) 磷脂酶C PIP2 IP3 +DAG 内质网释放Ca2+ (第二 信使),2.成骨作用,骨是一种特殊的结缔组织,不仅作为人体的支架组织,而且是人体中钙、磷的最大储库。,(1)骨的组成,骨由无机盐又称骨盐(bony salts)、有机基质和骨细胞等组成。骨盐增加骨的硬度,基质决定骨的形状及韧性,骨细胞在代谢中起主导作用。,骨盐:占骨干重的6570% 主要成分为磷酸钙(占84%),其它还有碳酸钙、柠檬酸钙、磷酸镁、磷酸氢钠等 骨盐约有60%以结晶的羟磷灰石形式存在,其余40%为无定形的磷酸氢钙。,羟磷灰石Ca10(PO4) 6(OH) 2 是微细的结晶,亦称骨晶(bone crystal)。每克骨盐含有约1016个结晶,总的表面积可达100m2,体液中其他离子如Ca2、Mg2、Na、Cl、HCO 3 、柠檬酸根等可吸附在羟磷灰石的晶格之间。,骨基质: 胶原和非胶原化合物 胶原约占90%以上。非胶原蛋白中含量较多的是骨钙素(osteocalcin)和骨连接素(osteonectin)。,(2)成骨作用与钙化,骨的生长、修复或重建过程,称为成骨作用(osteogenesis)。,2019/4/19,27,可编辑,成骨过程,,成骨细胞先合成胶原和糖白多糖等细胞间质成分,形成所谓“骨样质”(osteoid),继后骨盐沉积于骨样质中,此过程称为钙化(calcification)。,骨的钙化: 是一个复杂的过程:磷酸钙盐沉积于胶原纤维表面,然后随钙沉积增加转变为羟磷灰石的结晶。,骨基质中的骨连接素可促进羟磷灰石结晶的形成。 碱性磷酸酶水解磷酸酯类,包括能抑制骨钙化的焦磷酸盐,使局部磷酸盐浓度增加,有利于成骨作用。,(3)溶骨作用与脱钙,骨在不断的新旧更替之中,原有旧骨的溶解和消失称为骨的吸收(bone resorption)或溶骨作用(osteolysis)。,溶骨作用包括基质的水解和骨盐 的溶解,后者又称为脱钙(decalcification)。 溶骨作用主要由破骨细胞引起。,破骨细胞的作用 通过细胞内溶酶体释放出多种水解酶类:如胶原酶可水解胶原纤维,糖苷酶水解氨基多糖。 通过糖元分解代谢产生大量乳酸,丙酮酸等酸性物质扩散到溶骨区,使局部酸性增加,促使羟磷灰石从解聚的胶原中释出。 分解产物经胞饮作用进入破骨细胞,经溶酶体酶类作用最终将肽水解为氨基酸、羟磷灰石转变为可溶性钙盐。,正常成人,成骨与溶骨作用维持动态平衡,每年骨的更新率约1 % -4%。骨骼发育生长时期,成骨作用大于溶骨作用。而老年人则骨的吸收明显大于骨的生成,骨质减少而易发生骨质疏松症(osteoporosis)。,骨盐在骨中沉积或释放,直接影响血钙、血磷水平,在平时骨中约有1%的骨盐与血中的钙经常进行交换维持平衡,因此血钙浓度与骨代谢密切相关。,(二)磷的生理作用,与钙共同构成骨盐参与成骨作用 是核酸、磷酸、高能磷酸化合物及辅酶的重要组成成分,四、钙磷代谢的调节,体内钙、磷代谢的平衡主要由甲状旁腺素、1,25-(OH)2D3和降钙素来调节。 (一)甲状旁腺素(parathormone,PTH) 甲状旁腺素是由甲状旁腺主细胞合成和分泌的一种单链多肽激素,成熟PTH含84个氨基酸残基,分子量约为9500。是维持血钙恒定的主要激素。,PTH作用的靶器官是肾脏,骨骼和小肠。PTH作用于靶细胞膜上腺苷酸环化酶系统,增加胞浆内cAMP及焦磷酸盐(ppi)的水平。 1.对骨的作用:具有促进成骨和溶骨的双重作用。 PTH可刺激骨细胞分泌胰岛素样生长因子I,从而促进骨胶原和基质的合成,利于成骨作用。,另一方面PTH能使骨组织中破骨细胞的数量和活性增加,破骨细胞分泌各种水解酶,并且产生大量乳酸和柠檬酸等酸性物质,使骨基质及骨盐溶解,释放钙和磷到细胞外液。但PTH只引起血钙升高;,2.对肾脏的作用,主要是增加肾远曲小管对ca2的重吸收,降低肾磷排泄阈并抑制肾小管对磷的重吸收。最终使血钙升高,血磷降低。,(二) 1,25-(OH)2D3,1,25-(OH)2D3是一种激素,由维生素D3在体内代谢生成,是维生素D3在体内的主要生理活性形式。维生素D3及其前体在皮肤、肝、肾等经过一系列的酶促反应生成1,25-(OH)2D3 ,再经血液运输到小肠、骨及肾等靶器官发挥生理作用。,1,25-(OH)2D3的生理作用,对小肠的作用: 1,25-(OH)2D3能促进小肠对钙、磷的吸收,这是其最主要的生理功能。 1,25-(OH)2D3与小肠粘膜细胞内的特异胞浆受体结合,进入细胞核内,促进DNA转录生成mRNA,从而使钙结合蛋白(calcium binding protein,cabp和 Ca2Mg2ATP酶)合成增高。从而促进ca2 的吸收转运。,对骨的作用: 1,25-(OH)2D3对骨亦有溶骨和成骨的双重作用。 1,25-(OH)2D3能刺激破骨细胞活性和加速破骨细胞的生成,从而促进溶骨作用。另一方面,它增加小肠对钙、磷的吸收,提高血钙、血磷,又促进钙化。同时,它还刺激成骨细胞分泌胶原等,促进骨的生成。,对肾的作用: 1,25-(OH)2D3可促进肾小管对钙、磷的重吸收。但此作用较弱,处于次要地位。 1,25-(OH)2D3总的调节效果是使血钙、血磷增高。,(三)降钙素(calcitonin CT),降钙素是由甲状腺滤泡旁细胞(又称c细胞)所分泌的一种单链多肽类激素,由32个氨基酸组成,分子量为3500 。,CT作用的靶器官也主要为骨和肾,其作用与PTH相反,其作用是抑制破骨作用,抑制钙、磷的重吸收,降低血钙和血磷。 目前已发现在骨、肾、肠粘膜、精子等细胞上有CT受体, CT与受体结合激活腺苷酸环化酶,通过camp发挥生物效应。,对骨的作用: CT直接抑制破骨细胞的生成,又可加速破骨细胞转化为成骨细胞,因而增强成骨作用,抑制骨盐溶解、降低

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