钙磷代谢(精)参考课件.ppt

1、钙 磷 代 谢,生物化学与分子生物学教研室,1,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。,2,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。,3,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。,4,人体内钙的存在状态见下图所示。,5,钙磷代谢概貌,6,一、血钙和血磷, 血钙 血浆中所含的钙，

2、正常成人血钙为 2.45mmol/L。 分为：可扩散钙(diffusible calcium) 非扩散钙(nondiffusible calcium)。,7, 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 。,8, 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。,9, 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,10, 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

3、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。,11,血浆中钙、磷浓度关系 （cap) =3040mg/dl,12, 当cap40，则钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织； 若(cap)回肠。,15,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。,16, 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。,17,(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

4、10g，95%以上被肾小管重吸收，0.5-5%随尿排出。 粪便排出(约20%) 。,18,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%,19,三、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),20,2.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。,21,(1)骨的组成,骨由无机盐又称骨盐(bo

5、ny 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。,22,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。,23,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。,24,骨基质： 胶原和非胶原化合物 胶原约占90

6、%以上。非胶原蛋白中含量较多的是骨钙素(osteocalcin)和骨连接素(osteonectin)。,25,(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)。,26,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)。,成骨过程，,27,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。,28,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

7、加，有利于成骨作用。,29,(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)。,30,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。,31,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

8、为可溶性钙盐。,32,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)。,33,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。,34,(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,35,四、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(pa

9、rathormone,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。,36,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。,37,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PT

10、H只引起血钙升高；,38,2.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。,39,(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。,40,41,1，25-(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

11、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。,42,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。,43,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。,44,(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 。,45,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。,46,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