氨基酸代谢ppt课件.ppt

氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Amino Acids蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein 第一节第一节一、一、 蛋白质营养的重要性蛋白质营养的重要性1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补维持细胞、组织的生长、更新和修补2. 参与多种重要的生理活动参与多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。血系统）等。3. 氧化供能氧化供能人体每日人体每日18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。 二、蛋白质需要量和营养价值二、蛋白质需要量和营养价值1. 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。量之间的关系。氮总平衡：氮总平衡：摄入氮摄入氮 = = 排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡氮正平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）病患者） 氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。2. 生理需要量生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。3. 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值 必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有基酸，共有8种：种：Val（缬）、（缬）、Ile（异亮）、（异亮）、Leu（亮）、（亮）、Thr（苏）、（苏）、Met（蛋）、（蛋）、Lys（赖）、（赖）、Phe（笨丙）、（笨丙）、Trp（色）。（色）。 三伏天，写一两本淡色书来，拣来精读。三伏天，写一两本淡色书来，拣来精读。蛋氨酸：甲硫氨酸蛋氨酸：甲硫氨酸酸性氨基酸：酸性氨基酸：必须氨基酸：必须氨基酸：碱性氨基酸：碱性氨基酸：谷、天谷、天缬、异亮、亮、笨丙、蛋、色、苏、赖缬、异亮、亮、笨丙、蛋、色、苏、赖赖、精、组赖、精、组 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值(nutrition value)蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。数量、种类、量质比。 蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。 其余其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。 第二节第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins一、一、 蛋白质的消化蛋白质的消化 蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子，便于吸收。由大分子转变为小分子，便于吸收。 消除种属特异性和抗原性，防止过敏、消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。毒性反应。n胃：多肽、氨基酸胃：多肽、氨基酸n小肠：小肽、氨基酸小肠：小肽、氨基酸n内肽酶内肽酶 胰蛋白酶：胰蛋白酶：由碱性氨基酸羧基所组成的肽键由碱性氨基酸羧基所组成的肽键 胰凝乳蛋白酶：胰凝乳蛋白酶：芳香族氨基酸羧基所组成的肽键芳香族氨基酸羧基所组成的肽键 弹性蛋白酶：弹性蛋白酶：脂肪族氨基酸羧基所组成的肽键脂肪族氨基酸羧基所组成的肽键n外肽酶：外肽酶： 氨基肽酶、羧基肽酶氨基肽酶、羧基肽酶 二、氨基酸的吸收二、氨基酸的吸收 吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：吸收机制：耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程 转运蛋白：氨基酸、小肽 -谷氨酰基循环：氨基酸三、蛋白质的腐败作用三、蛋白质的腐败作用 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用消化产物所起的作用 腐败作用的产物大多有害，如腐败作用的产物大多有害，如胺、氨胺、氨、苯、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质等可被机体利用的物质。 蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用( (putrefaction)第三节第三节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids一、概一、概 述述 蛋白质的半寿期蛋白质的半寿期( (half-life)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用用t1/21/2表示表示 蛋白质转换更新蛋白质转换更新( (protein turnover) 真核生物中蛋白质的降解有两条途径真核生物中蛋白质的降解有两条途径 不依赖不依赖ATP 利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶( (cathepsin)降解外源性降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 蛋白酶体依赖泛素的降解过程蛋白酶体依赖泛素的降解过程 溶酶体内降解过程溶酶体内降解过程 依赖依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白二、二、 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用定义定义指氨基酸脱去氨基生成相应指氨基酸脱去氨基生成相应- -酮酸的过程。酮酸的过程。脱氨基脱氨基方式方式转氨基作用转氨基作用氧化脱氨基氧化脱氨基联合脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联（一）转氨基作用（一）转氨基作用( (transamination) )1. 定义定义在转氨酶在转氨酶( (transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸的基酸的 - -氨基转移到另一种氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变成成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变成- -酮酸酮酸的过程。的过程。n血清转氨酶分为两种，一种是存在于肝细胞浆中谷丙转氨酶血清转氨酶分为两种，一种是存在于肝细胞浆中谷丙转氨酶ALT，另一种是存在于肝细胞线粒体中的谷草转氨酶，另一种是存在于肝细胞线粒体中的谷草转氨酶AST。n 正常时血液中转氨酶活性很低，当组织发生病变时，细胞膜正常时血液中转氨酶活性很低，当组织发生病变时，细胞膜透性增加，转氨酶大量释放入血，使血清中转氨酶活性增高。透性增加，转氨酶大量释放入血，使血清中转氨酶活性增高。 急性肝炎：血清急性肝炎：血清ALT增高增高 心肌梗死：血清心肌梗死：血清AST增高增高 2. 反应式反应式 特点：没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代特点：没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。谢库中各种氨基酸的比例。 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸脯氨酸、羟脯氨酸除外。除外。4. 转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 转氨酶转氨酶转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。的重要途径。 通过此种方式并未产生游离的氨。通过此种方式并未产生游离的氨。5. 转氨基作用的生理转氨基作用的生理意义意义（二）（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化脱氨基作用 存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中 辅酶为辅酶为 NAD+ 或或NADP+，产生产生游离的游离的NH3。 GTP、ATP为其抑制剂为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶： L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸谷氨酸NH3-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下脱下- -氨基生成氨基生成- -酮酸的过程。酮酸的过程。2. 类型类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用1. 定义定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 联合脱氨基既是氨基酸脱氨基的主要方式，也联合脱氨基既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸苹果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-酮戊酮戊 二酸二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转转氨氨酶酶 2此种方式主要在肌肉组织进行。此种方式主要在肌肉组织进行。腺苷酸腺苷酸脱氢酶脱氢酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)三、三、-酮酸的代谢酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类（二）转变成糖及脂类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类n生酮生酮+生糖兼生酮生糖兼生酮 = “一一两两色素本色素本来来老老”n其中生酮氨基酸为其中生酮氨基酸为“亮、赖亮、赖”；除了这；除了这7个氨个氨基酸（基酸（异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸）外，其余均为生）外，其余均为生糖氨基酸。糖氨基酸。（三）氧化供能（三）氧化供能- -酮酸在体内可通过酮酸在体内可通过三羧酸循环三羧酸循环 和氧化磷和氧化磷酸化彻底氧化为酸化彻底氧化为H2O和和CO2，同时生成，同时生成ATP。琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系第四节第四节氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of Ammonia一、血氨的来源与去路一、血氨的来源与去路1. 1. 血氨的来源血氨的来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源主要来源, , 胺类的分解也可以产生氨胺类的分解也可以产生氨 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化酶胺氧化酶 肠道吸收的氨肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶2. 血氨的去路血氨的去路 在肝内合成尿素，这是最在肝内合成尿素，这是最主要主要的去路的去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺 谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi 肾小管泌氨肾小管泌氨分泌的分泌的NH3在酸性条件下生成在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。随尿排出。二、氨的转运二、氨的转运1. 丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle) 反应过程反应过程 生理意义生理意义 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。 肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖2. 谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 反应过程反应过程谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。 生理意义生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。存及运输形式。 三、尿素的生成（三、尿素的生成（BuNBuN) )nNHNH3 3在肝中合成尿素；占排氮总量在肝中合成尿素；占排氮总量808090%90%；n肝在肝在NHNH3 3解毒上非常重要，体内解毒上非常重要，体内NHNH3 3来源与去来源与去路保持平衡，血路保持平衡，血NHNH3 3浓度低、稳定。浓度低、稳定。 （一）生成部位（一）生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中。的线粒体及胞液中。（二）生成过程（二）生成过程尿素生成的过程由尿素生成的过程由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提出，称为提出，称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环( (orinithine cycle)，又称，又称尿素循环尿素循环( (urea cycle)或或Krebs- Henseleit循环。循环。通过鸟氨酸循环，通过鸟氨酸循环，2 2分子氨分子氨与与1 1分子分子COCO2 2结合结合生成生成1 1分子尿素分子尿素及及1 1分子水分子水。尿素是中性、无毒、尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。出。 1. 氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行 反应由氨基甲酰磷酸合成酶反应由氨基甲酰磷酸合成酶CPS-)催化。催化。 N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子分子ATP。N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)COOHCH3C-NH-CH(CH2)2COOHOCOOHCH3C-NH-CH(CH2)2COOHO2. 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶( (ornithine carbamoyl transferase,OCT) )催化，催化，OCT常与常与CPS-构成复构成复合体。合体。 反应在线粒体中进行，反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。瓜氨酸生成后进入胞液。3. 精氨酸的合成精氨酸的合成 反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH（限速酶）（限速酶）精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH4. 精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素 反应在胞液中进行反应在胞液中进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸鸟鸟氨氨酸酸循循环环2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素线粒体线粒体胞胞 液液（三）反应小结（三）反应小结 原料：原料：2 分子氨，一个来自于游离分子氨，一个来自于游离氨氨（氨基甲氨基甲酰磷酸酰磷酸），另一个来自），另一个来自天冬氨酸天冬氨酸。 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 耗能：耗能：4 个高能磷酸键个高能磷酸键。n（1）一种产物：尿素，一种产物：尿素，尿素是人体内蛋白质分尿素是人体内蛋白质分解代谢的终产物。解代谢的终产物。n（2）两个原料：两个原料：2NH3、CO2， 合成尿素的两个合成尿素的两个氨，一个来自氨基酸脱氨生成，另一个由天冬氨氨，一个来自氨基酸脱氨生成，另一个由天冬氨酸提供，而天冬氨酸又可由多种氨基酸通过转氨酸提供，而天冬氨酸又可由多种氨基酸通过转氨基而生成。基而生成。n（3）三个三个ATP：实际是消耗实际是消耗4个高能磷酸键个高能磷酸键。n（4）四步反应：四步反应：前两步（氨基甲酰磷酸合成、前两步（氨基甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成）在线粒体，后两步（精氨酸合成、瓜氨酸合成）在线粒体，后两步（精氨酸合成、精氨酸水解）在胞液。精氨酸水解）在胞液。n（5）五种酶参与：五种酶参与：氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（ CPS-）、鸟氨酸氨基甲酰转移酶（）、鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）、精氨酸代琥）、精氨酸代琥珀酸合成酶、精氨酸代琥珀酸裂解酶、精氨酸酶，其珀酸合成酶、精氨酸代琥珀酸裂解酶、精氨酸酶，其中酶精氨酸代琥珀酸合成酶尿素合成的是限速酶。中酶精氨酸代琥珀酸合成酶尿素合成的是限速酶。n（6）六种氨基酸：六种氨基酸：N乙酰谷氨酸（变构激动剂）、乙酰谷氨酸（变构激动剂）、天冬氨酸（供氨体，可与腺嘌呤核苷酸循环连接）、天冬氨酸（供氨体，可与腺嘌呤核苷酸循环连接）、鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸（催化剂，构成循环）、精鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸（催化剂，构成循环）、精氨酸代琥珀酸（中间产物）。氨酸代琥珀酸（中间产物）。 （四）尿素生成的调节（四）尿素生成的调节1. 食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成2. 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 (CPS-)的调节：的调节： AGA(N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸)、精氨酸为其激活剂、精氨酸为其激活剂3. 尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节： CPS-CPS-在在线粒体线粒体，以，以NHNH3 3为为N N源源合成氨基甲酰磷合成氨基甲酰磷酸酸 尿素尿素 作为作为肝细胞分化肝细胞分化程度指标；程度指标； CPS-CPS-在在胞液胞液，以，以谷氨酰胺谷氨酰胺的酰胺基的酰胺基为为N N源源合成合成氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 合成嘧啶合成嘧啶作为作为细胞增殖细胞增殖程度的指标；程度的指标； 总之：两种氨基甲酰合成酶的活性对调节尿总之：两种氨基甲酰合成酶的活性对调节尿素与核酸合成很重要。素与核酸合成很重要。 （五）高氨血症和氨中毒（五）高氨血症和氨中毒 血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症，常见于肝功能严重损，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。 高氨血症时可引起脑功能障碍，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒 ，也称肝昏迷也称肝昏迷。TAC 脑供能不足脑供能不足- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内脑内 - -酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制（肝昏迷）氨中毒的可能机制（肝昏迷）第五节第五节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢Metabolism of Individual Amino Acids 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸氨基酸胺类胺类RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛CC O O HN H2HR L- L-谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸(GABA)GABA) L- L-半胱氨酸半胱氨酸牛磺酸牛磺酸L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺色氨酸色氨酸5-5-羟色胺羟色胺 (5-HT)(5-HT) 二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢 定义定义（一）概述（一）概述 某些氨基酸代谢过程中产生的某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个只含有一个碳原子碳原子的基团，称为的基团，称为一碳单位一碳单位( (one carbon unit)。 种类种类甲基甲基 (methyl)-CH3甲烯基甲烯基 (methylene)-CH2-甲炔基甲炔基 (methenyl)-CH=甲酰基甲酰基 (formyl)-CHO亚胺甲基亚胺甲基 (formimino)-CH=NH 叶酸叶酸 由蝶呤啶、对氨基苯甲酸和谷氨酸三种物质构成由蝶呤啶、对氨基苯甲酸和谷氨酸三种物质构成 啶啶（二）四氢叶酸是一碳单位的载体（二）四氢叶酸是一碳单位的载体 FH4的生成的生成FFH2FH4FH2还原酶还原酶FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+5 FH4携带一碳单位的形式携带一碳单位的形式 （一碳单位通常是结合在一碳单位通常是结合在FH4分子的分子的N5、N10位上）位上）N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4一碳单位主要来源于氨基酸代谢一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸丝氨酸 N5, N10CH2FH4甘氨酸甘氨酸 N5, N10CH2FH4组氨酸组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸色氨酸 N10CHOFH4（三）一碳单位与氨基酸代谢（三）一碳单位与氨基酸代谢（四）一碳单位的互相转变（四）一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5, N10=CHFH4N5, N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3（五）一碳单位的生理功能（五）一碳单位的生理功能 作为合成嘌呤和嘧啶的原料作为合成嘌呤和嘧啶的原料 把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来 FH4 是一碳单位转移酶的辅酶，作为一碳单位载体。是一碳单位转移酶的辅酶，作为一碳单位载体。 功能部位：功能部位： N5, N10 缺乏症：缺乏症：巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血 （缺乏叶酸（缺乏叶酸 “-C” 传递障碍传递障碍 核苷酸核苷酸/核酸合成受阻核酸合成受阻 影影响红细胞发育和成熟响红细胞发育和成熟使细胞体积增大而不分裂使细胞体积增大而不分裂 巨幼红细胞巨幼红细胞性贫血）性贫血）（六）（六） 生化功能生化功能 三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢CH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOH胱氨酸胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸半胱氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸含硫氨基酸CH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCH3CH2CHNH2COOHCH2（一）甲硫氨酸的代谢（一）甲硫氨酸的代谢1. 甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸甲硫氨酸ATPS腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)甲基转移酶甲基转移酶RHRHCH3腺苷腺苷SAMS腺苷同型腺苷同型半胱氨酸半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体2. 甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环(methionine cycle)甲硫氨酸甲硫氨酸S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶转甲基酶(VitB12)H2O腺苷腺苷RHATPPPi+PiRH-CH33. 甲硫氨酸循环的生理意义甲硫氨酸循环的生理意义 由由N5-CH3-FH4供给甲基合成甲硫氨酸，再供给甲基合成甲硫氨酸，再通过此循环的通过此循环的SAM提供甲基，以进行体内广泛提供甲基，以进行体内广泛存在的甲基化反应，由此，存在的甲基化反应，由此， N5-CH3-FH4可看成可看成是体内是体内甲基的间接供体甲基的间接供体。5. 肌酸的合成肌酸的合成肌酸肌酸(creatine)和磷酸肌酸和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能是能量储存、利用的重要化合物。量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提提供甲基供甲基而合成。而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸激酶肌酸激酶 有三种同工酶：有三种同工酶： MM型：主要分布在骨骼肌型：主要分布在骨骼肌 MB型：主要分布在心肌（心梗时，活性增高，型：主要分布在心肌（心梗时，活性增高，可辅助临床诊断）可辅助临床诊断） BB型：主要分布在脑型：主要分布在脑（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变半胱氨酸与胱氨酸的互变- -2H+ +2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS22. 硫酸根的代谢硫酸根的代谢含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。是主要来源。SO42-+ ATPAMP - SO3-(腺苷腺苷-5 -磷酸硫酸磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3 -磷酸腺苷磷酸腺苷-5 -磷酸硫酸，磷酸硫酸，PAPS）PAPS为活性硫酸，为活性硫酸，是体内硫酸基的供体是体内硫酸基的供体 四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸苯丙氨酸 + O2酪氨酸酪氨酸 + H2O苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+ 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。1. 儿茶酚胺儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素与黑色素(melanin)的合成的合成（二）色氨酸代谢（二）色氨酸代谢色氨酸色氨酸5-羟色胺羟色胺一碳单位一碳单位丙酮酸丙酮酸 + 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA维生素维生素 PP 试述短期饥饿时人体糖、脂肪和蛋白质试述短期饥饿时人体糖、脂肪和蛋白质三大物质代谢的整体调节。三大物质代谢的整体调节。n要点：要点： 胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加肌蛋白分解加强，氨基酸为主要糖异生原料肌蛋白分解加强，氨基酸为主要糖异生原料糖异生作用增强，肝脏是糖异生主要场所糖异生作用增强，肝脏是糖异生主要场所脂肪动员加强，酮体生成增多脂肪动员加强，酮体生成增多组织对葡萄糖利用降低，大脑仍以葡萄糖为组织对葡萄糖利用降低，大脑仍以葡萄糖为主要能源。主要能源。