谷胱甘肽(GSH)课件.ppt

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谷胱甘肽(glutathione)是一种由3个氨基酸组成的短肽,存在于几乎身体的每一个细胞中,但是谷胱甘肽必须在有产生的细胞及其前体(Vc和α-硫辛酸)的条件下才可以有效地在人体内工作,谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系统的功能,在细胞中,谷胱甘肽主要发挥抗氧化剂的作用。
谷胱甘肽由谷氨酸,半胱氨酸和甘氨酸组成,分子中半胱氨酸的-SH是主要的功能性基团。
谷胱甘肽的氧化与还原
谷胱甘肽存在于所有动物细胞中,在正常情况下,以其硫醇还原性存在,是细胞内主要的非蛋白质巯基化合物,在许多生命活动中,起着直接或间接的作用包括基因表达调控、酶活性和代谢调节、对细胞的保护、氨基酸转运、免疫功能调节等。氧化应激或亲电化合物攻击可使细胞内的GSH含量降低,或使其转变为双硫氧化型(GSSG)。谷胱甘肽除具有抗氧化和调节机体巯基平衡的作用外,在中枢神经系统中也有神经递质或神经调质样作用。
GSH是机体主要的抗氧化剂之一,主要作用有:维护红细胞内含巯基的膜蛋白和酶蛋白的完整性及其正常代谢功能:它与谷胱甘肽过氧化酶共同作用,使双氧水还原成水。通过上述作用维持红细胞膜的完整性和保护红细胞免受氧化剂的损害。GSH水平的高低主要取决于糖代谢中的己糖磷酸旁路的红细胞酶(G6PD)及GSH生物合成酶。GSH合成酶缺乏可导致GSH水平极度低下,而缺乏G6PD时,红细胞NADPH生成减少,致使GSSG还原为GSH减少,导致红细胞GSH含量降低及GSSG含量升高。
谷胱甘肽的代谢
谷胱甘肽是由两个依赖ATP的连续反应合成的。首先一分子的L-谷氨酸和一分子的L-半胱氨酸在γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSHI))的作用下合成二肽—谷氨酰半胱氨酸(γ-GC)。然后在谷氨酰胺合成酶(GSHII)的催化下,一分子的甘氨酸被添加到γ-GC的C-末端形成GSH。一般来说,GSHI的活性受到GSH的反馈抑制从而避免谷胱甘肽的过量积累。同时,细胞中的谷胱甘肽会被γ-谷氨酰转肽酶(γ-GTP)降解形成γ-谷氨酰成分化合物,它对氨基酸的转运很重要。因此要使谷胱甘肽在体内大量积累就要使GSHI在反馈抑制的条件下能够释放出来,或使γ-GTP失活或缺失。下图显示了谷胱甘肽的生物合成途径和代谢途径。
G6PDH:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,GPx:谷胱甘肽过氧化物酶,GR:谷胱甘肽还原酶,GRX:谷氧还蛋白,GSHI:γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶,GSHII:谷氨酰胺合成酶,GTP:谷氨酰转肽酶。
酿酒酵母中谷胱甘肽的代谢途径
谷胱甘肽与红细胞溶血
红细胞中部分血红蛋白在过氧化氢等氧化剂的作用下,其中二价铁氧化为三价铁,使血红蛋白转变为高铁血红蛋白,从而失去了带氧能力。还原型谷胱甘肽既能直接与过氧化氢等氧化剂结合,生成水和氧化型谷胱甘肽,也能够将高铁血红蛋白还原为血红蛋白。谷胱甘肽可保护血红蛋白不受过氧化氢、自由基等氧化转变为高铁血红蛋白,从而使它持续正常发挥运输氧的能力。
GSH,GSSH,PSSG(蛋白结合谷胱甘肽))是反应氧化溶血的指标。
谷胱甘肽与糖尿病
GSH参与葡萄糖诱导的胰岛素分泌,血浆中GSH/GSSG的比率可影响细胞对葡萄糖的反应性,此比率的增加可改善糖尿病患者外周胰岛素的作用提高血液中GSH的水平,减少氧化损伤的程度和增加胰岛素的敏感性。
谷胱甘肽与自由基
谷胱甘肽是人体细胞内的重要代谢物质,对细胞具有多种生化作用,能够清除体内的超氧离子及其他自由基,保护细胞膜的完整性,具有抗脂质氧化作用,从而维持此报的正常代谢。
生物体内自由基的产生和积累会导致核酸、脂质等生物大分子的讲解或失活,对机体产生危害,现知糖尿病、动脉粥样硬化、衰老、癌变等均与脂质过氧化有关,自由基对细胞的损伤是多方面的,可影响细胞的抗氧化防御系统,使细胞内抗氧化酶的活性降低,造成活性氧的浓度增加,催进肿瘤的发生。谷胱甘肽是细胞内含量最多的低分子多肽,是组织中主要的非蛋白质的巯基化合物,它是一种低分子清除剂,可清除体内的超氧离子及其他自由基,防御过氧化物与自由基对细胞膜的损害,能稳定含巯基的酶,防止血红蛋白及其他辅因子受氧化损伤,具有细胞解毒作用。