蛋白质分解代谢 (2).ppt

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1、 蛋白质是表达生物遗传信息、体现生命特蛋白质是表达生物遗传信息、体现生命特征最重要的物质基础。征最重要的物质基础。第九章 蛋白质分解代谢(Metabolism of Protein)Metabolism of Protein)蛋白质的功能是维持组织细胞的生长、更蛋白质的功能是维持组织细胞的生长、更新、修补，参与催化、运输、代谢调节，氧化新、修补，参与催化、运输、代谢调节，氧化供能，每克蛋白质氧化可释放供能，每克蛋白质氧化可释放17kJ能量。能量。(一一)氮平衡氮平衡(nitrogen balance)1.总氮平衡总氮平衡 摄入氮摄入氮=排出氮排出氮(正常成人正常成人)。2.正氮平衡正氮平衡 摄

2、入氮摄入氮 排出氮排出氮(儿童、孕妇等儿童、孕妇等)。3.负氮平衡负氮平衡 摄入氮摄入氮 排出氮排出氮(饥饿、消耗性饥饿、消耗性 疾病患者疾病患者)。4.氮平衡意义氮平衡意义 可反映体内蛋白质代谢的慨况。可反映体内蛋白质代谢的慨况。(二二)需要量需要量 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。第一节 蛋白质的营养作用(Nutritional Function of Protein)Nutritional Function of Protein)一、蛋白质需要量一、蛋白质需要量凯氏定氮法：

3、硫酸加热生成亚硫酸酐，水和氧气，蛋白质中凯氏定氮法：硫酸加热生成亚硫酸酐，水和氧气，蛋白质中的的NHNH3 3经加热变成氨气，遇上亚硫酸酐生成硫酸铵，硫酸铵经经加热变成氨气，遇上亚硫酸酐生成硫酸铵，硫酸铵经蒸馏释放出氨气，用硼酸吸收氨气，最后滴定。蒸馏释放出氨气，用硼酸吸收氨气，最后滴定。蛋白质的含氮量平均约为蛋白质的含氮量平均约为16%。n三聚氰胺（英文名Melamine），是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料,含氮量66%。“三鹿奶粉三鹿奶粉”事件事件二、蛋白质的营养价值二、蛋白质的营养价值(一一)必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)指指体体

4、内内需需要要而而又又不不能能自自身身合合成成，必必须须由由食食物物供供给给的的氨氨基基酸酸，共共有有8种种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其其余余12种种氨氨基基酸酸体内可以合成，称非必需氨基酸。体内可以合成，称非必需氨基酸。(二二)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数量、蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类的比例。种类的比例。(三三)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，其必需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的作用。氨基

5、酸可以互相补充而提高营养价值的作用。蛋白来源蛋白来源 重量重量%单食时单食时BV 混食时混食时BV 豆腐干豆腐干 42 65 77 面面 筋筋 58 67 小小 麦麦 39 67 小小 米米 13 57 89 牛牛 肉肉 26 69 大大 豆豆 2 2 64 返回返回混合食物蛋白质的互补作用混合食物蛋白质的互补作用三、蛋白质的肠中腐败作用三、蛋白质的肠中腐败作用 1.是指肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白是指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。质及其消化产物所起的作用。2.腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等；也可产生少量的脂

6、肪苯酚、吲哚、硫化氢等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。酸及维生素等可被机体利用的物质。3.蛋白质的摄入不宜过量，否则将加重消蛋白质的摄入不宜过量，否则将加重消化器官负担，导致肠中腐败作用增加。化器官负担，导致肠中腐败作用增加。(一一)蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)(General Metabolism of Amino Acids)第二节 氨基酸的一般代谢一、氨基酸代谢概况一、氨基酸代谢概况氧化供能氧化供能氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸(非必需氨基酸非必需

7、氨基酸)-酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其他含氮化合物其他含氮化合物(嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 脱氨基作用脱氨基作用 氨基酸失去氨基的作用叫氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用脱氨基作用氨基酸主要通过氨基酸主要通过四四种方式脱氨基种方式脱氨基 氧化脱氨基氧化脱氨基 转氨基作用转氨基作用 联合脱氨基联合脱氨基 嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环 (一一)氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用2.其辅酶为其辅酶为 NAD+或或NADP+。3.GTP、ATP为其抑制剂；为其抑制剂；GDP、ADP为其激活剂。为其激活剂。1.L-谷氨酸脱

8、氢酶广泛谷氨酸脱氢酶广泛存在于肝、脑、肾等组织中。存在于肝、脑、肾等组织中。L-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸亚谷氨酸亚谷氨酸NH3H2O2CHCOOHNHCHNHCCOOHCCOOHOCCOOHCCOOH+NAD(P)+NAD(P)H+H+CH2COOHCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH2(二二)转氨基作用转氨基作用(transamination)1.定定义义 在在转转氨氨酶酶(transaminase)的的作作用用下下，某某一一氨氨基基酸酸脱脱掉掉-氨氨基基生生成成相相应应的的-酮酮酸酸，而而另另一一种种-酮酮酸酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。得到此氨基生成相应的氨基酸的过程

9、。3.反应式反应式 2.除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸外，绝大多除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸外，绝大多数氨基酸均可参与转氨基作用。数氨基酸均可参与转氨基作用。转氨基作用并未产转氨基作用并未产生游离的氨。生游离的氨。COOHCOOHNH2CCOOHR1HNH2+CCOOHR2OCR1O+CHR2转氨酶转氨酶4.转氨基作用的机制转氨基作用的机制氨基酸氨基酸 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 (1)转氨基作用的过程转氨基作用的过程是是转氨酶的辅酶磷酸吡转氨酶的辅酶磷酸吡哆醛哆醛和磷酸吡哆胺的互变传递氨基。和磷酸吡哆胺的互变传递

10、氨基。(2)转氨酶的种类多，专一性强，分布广。如肝细转氨酶的种类多，专一性强，分布广。如肝细胞含量最高的丙氨酸氨基转移酶胞含量最高的丙氨酸氨基转移酶(ALT)，以及心肌，以及心肌细胞含量较高的天冬氨酸氨基转移酶细胞含量较高的天冬氨酸氨基转移酶(AST)。5.转氨酶转氨酶 正常人各组织正常人各组织ALT及及AST活性活性(单位单位/克湿组织克湿组织)测定血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和测定血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和判断预后的主要指标之一判断预后的主要指标之一。组织组织(GOT)(GPT)心心1560007100肝肝14200044000骨骼肌骨骼肌990004800肾肾9100

11、019000胰腺胰腺脾脾肺肺血清血清280002000140001200100007002016ALTAST组织组织(GOT)(GPT)ALTAST(三三)联合脱氨基作用联合脱氨基作用2.联合脱氨基作用联合脱氨基作用1.定义定义 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下下-氨基生成氨基生成-酮酸的过程。酮酸的过程。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 3.此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体此种方式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

12、主要方式。主要在肝、肾内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。组织进行。苹果酸苹果酸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腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸(四四)嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环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。R-5-P次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸(IMP)NNNHNONNNNR-5-PHNHCCH2COOHHOOC腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸NNNNR-5-PHN2腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)腺苷

13、酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶三、三、-酮酸代谢酮酸代谢(一一)-酮酸经氨基化生成非必需氨基酸。酮酸经氨基化生成非必需氨基酸。(三三)-酮酸转变成糖及脂类。酮酸转变成糖及脂类。(二二)-酮酸可通过酮酸可通过TCA循环和氧化磷酸化彻循环和氧化磷酸化彻 底氧化为底氧化为H2O和和CO2，生成，生成ATP。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、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

14、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、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、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、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

15、类别类别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、色氨酸生糖及生酮氨基酸生糖及生酮氨基酸琥珀酰琥珀酰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

16、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氨氨基基酸酸、糖糖及及脂脂肪肪代代谢谢的的联联系系T C A 循环循环一、血氨的来源一、血氨的来源(二二)血氨的来源血氨的来源1.氨基酸脱氨基作用产

17、生的氨是血氨主要来源氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,胺胺类的分解也可以产生氨。类的分解也可以产生氨。2.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。3.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(一一)正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 60mol/L。第三节 氨的代谢(Metabolism of Ammonia)二、氨的转运二、氨的转运(二二)丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循

18、环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，脱氨肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，脱氨后生成丙酮酸异生为糖，为肌肉提供葡萄糖。后生成丙酮酸异生为糖，为肌肉提供葡萄糖。(一一)谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 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1.氨和谷氨酸在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输氨和谷氨酸在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解，从而进行解毒。到肝和肾后再分解，从而进行解毒。2.谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式

19、。运输形式。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糖酵酵解解途途径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三、血氨的去路三、血氨的去路在肝内合成尿素，这是最主要的去路。在肝内合成尿素，这是最主要的去路。合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。合成谷氨酰胺。合成谷氨酰胺。去路去路 (一一)鸟氨酸循环鸟氨酸循环-尿素的生成尿素的生成1.生成部位生成部位(

20、1)主要是在主要是在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中进行，肾和的线粒体及胞液中进行，肾和脑中也可合成极少量的尿素。切除动物肝，动物脑中也可合成极少量的尿素。切除动物肝，动物的血、尿中几乎检测不到尿素。的血、尿中几乎检测不到尿素。(2)尿素生成的过程由尿素生成的过程由Krebs和和Henseleit 于于1932年年提出，称为提出，称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称，又称尿尿素循环素循环(urea cycle)或或Krebs-Henseleit循环循环。(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

21、-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。氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)催催化的反应为不可逆反应。化的反应为不可逆反应。2.生成过程生成过程N-乙乙酰酰谷谷氨氨酸酸(AGA)为为其其激激活活剂剂，反反应应消消耗耗2分子分子ATP。(2)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由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl

22、transferase,OCT)催化，催化，OCT常与常与CPS-构成复合体，构成复合体，为不可逆反应。为不可逆反应。反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3NH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-(3)精氨酸的合成精氨酸的合成 反应在胞液中进行。反应在胞液中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶是限速酶。是限速酶。此反应消耗此反应消耗1分子分子ATP，2个高能键能量。个高能键能量。精氨酸代琥珀酸合成

23、酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHCOOHCHH2NCH2COOHNHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3此反应在胞液中进行，由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。此反应在胞液中进行，由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。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)

24、3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH(4)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。精氨酸酶为肝中特有的酶。精氨酸酶为肝中特有的酶。尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸C(CH2)3COOHNH2CHNHNH2NH精氨酸酶精氨酸酶CNH2NH2O+(CH2)3COOHNH2CHNH2H2O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2ATPCPS-I(N-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

25、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 液液精氨酸代精氨酸代琥珀酸合琥珀酸合成酶成酶H2O(二二)一氧化氮的生成一氧化氮的生成1.NO是细胞信号转导的重要气体信号分子。是细胞信号转导的重要气体信号分子。2.精氨酸可通过一氧化氮合酶精氨酸可通过一氧化氮合酶(NOS)作用，直接氧作用，直接氧化为瓜氨酸并产生化为瓜氨酸并产生NO，称一氧化氮合酶支路。，称一氧化氮合酶支路。NOO2一氧化氮合酶一氧化氮合酶(NOS)精氨酸精氨酸瓜氨酸瓜氨酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸代精氨酸代琥珀酸琥珀酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸尿素尿素延胡索酸延胡索酸

26、天冬氨酸天冬氨酸(三三)高氨血症和氨中毒高氨血症和氨中毒 1.血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症，此时可引起脑此时可引起脑功能障碍，称功能障碍，称氨中毒氨中毒。常见于肝功能严重损伤、常见于肝功能严重损伤、尿素合成酶系的遗传缺陷。尿素合成酶系的遗传缺陷。2.氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制TCA循环循环 脑脑供供能能不不足足-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3 脑内脑内 -酮戊二酸酮戊二酸NH3NADH+H+ATPNAD+NADH+H+NAD+ATPADPADP第四节 氨基酸的特殊代谢 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用(decarboxylationdecarb

27、oxylation)(Individual Metabolism of Amino Acids)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CCOOHNH2HR(一一)组胺组胺(histamine)L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。(二二)5-羟色胺羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸色氨酸5-羟色氨酸羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶5-

28、5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱羧酶CO2 5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。周组织有收缩血管的作用。L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2(三三)-氨基丁酸氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA)L-谷氨酸谷氨酸GABACO2L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶 GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。抑制作用。(四四)牛磺酸牛磺酸(taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸牛

29、磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶CO2(五五)多胺多胺(polyamines)鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺 S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸 (SAM)脱羧基脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶脱羧酶CO2精脒精脒(spermidine)5 5-甲基甲基-硫硫-腺苷腺苷丙胺转移酶丙胺转移酶 精胺精胺(spermine)多多胺胺是是调调节节细细胞胞生生长长的的重重要要物物质质。在在生生长长旺旺盛盛的的组组织织（如如胚胚胎胎、再再生生肝肝、肿肿瘤瘤组组织织）含含量量较较高高，其其限限速酶速酶鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。活性较强。丙丙胺胺转转移移酶酶二、一碳单位代谢二、一碳单位代谢(

30、一一)定义定义 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碳原子只含有一个碳原子的基团，称为的基团，称为一碳一碳单位单位(one carbon unit)。(二二)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(三三)四氢叶酸是一碳单位的载体四氢叶酸是一碳单位的载体5,6,7,8-四氢叶酸四氢叶酸(FH4)CNCNCOHH2N-CCH2NCH-CH2-NH-HNH-C-NH-CH-CH2-CH2-COOHOCOO

31、H10987635 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。N5CH=NHFH4N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4一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(四四)一碳单位与氨基酸代谢一碳单位与氨基酸代谢(五五)一碳单位的互相转变一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5,N10=CHFH4N5,N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4

32、H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3(六六)一碳单位的功能一碳单位的功能1.作为合成嘌呤和嘧啶作为合成嘌呤和嘧啶的原料。的原料。2.把氨基酸代谢和核酸把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。代谢联系起来。三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢 含硫氨基酸含硫氨基酸胱氨酸胱氨酸蛋氨酸蛋氨酸半胱氨酸半胱氨酸CH2SHCHNH2COOHCHCHNHCOOHCH2CHNH2COOH2CHNH2COOHSSCHCHNHCOOHCHCHNHCOOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCHCHCHNHCOOHCH(一一)蛋氨酸的代谢蛋氨酸的代谢1.蛋氨酸与转甲基作用蛋氨酸与转甲

33、基作用腺苷转移酶腺苷转移酶PPi+Pi蛋氨酸蛋氨酸ATPS腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸(SAM)+S-CH3CH2CH2COOHCHNH2CH2OHPPPOOH腺嘌呤腺嘌呤CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤腺嘌呤COOHCH2SCH22.SAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体甲基转移酶甲基转移酶RCH3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RHH+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤腺嘌呤COOHCH2SCH2CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤腺嘌呤COOHCH2SCH2SHCH2CH2COOHCHNH23.蛋氨酸循环蛋氨酸循环(methionine

34、cycle)蛋氨酸蛋氨酸S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋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-CH3(二二)半胱氨酸与胱氨酸的代谢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+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2半胱氨酸半胱氨酸胱氨酸胱氨酸2.硫酸根的代谢硫酸根的代谢CH2HOOOPO3H2腺嘌呤腺嘌呤OPOSO3-OOH含硫氨基酸分解可含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸产生硫酸根，

35、半胱氨酸是主要来源。是主要来源。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。PAPSSO42-+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)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(一一)色氨酸代谢色氨酸代谢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 色氨酸色氨酸CHNH2COOHCH2OHCHNH2COOHCH2HCHNH2COOHCH2N(二二

36、)苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸和酪氨酸的代谢(1)苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症(PKU)苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶缺陷时，苯丙缺陷时，苯丙氨酸不能转变为酪氨酸，生成苯丙酮酸、苯乙酸等从氨酸不能转变为酪氨酸，生成苯丙酮酸、苯乙酸等从尿排出的一种遗传代谢病。尿排出的一种遗传代谢病。1.苯丙氨酸的代谢苯丙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2 H+CHNH2COOHCH2苯丙氨酸转氨酶苯丙氨酸转氨酶(正常时很少正常时很少)CCOOHCH2OCOOHCH2苯丙氨酸苯丙氨酸 苯丙酮酸苯丙酮酸 苯乙酸苯乙酸2.儿茶酚胺儿茶酚胺(catecholamine)的

37、合成的合成多巴胺生成减少可导致多巴胺生成减少可导致帕金森病帕金森病(Parkinson disease)。OHCHNH2COOHCH2酪氨酸酪氨酸酪氨酸羟化酶酪氨酸羟化酶OHCHNH2COOHCH2HOCO2OHCH2HOCH2NH2OHCHHOCH2NH2OHOHCH-OHHOCH2NHCH3多巴多巴(dopa)多巴胺多巴胺(dopamine)去甲肾上腺素去甲肾上腺素(norepinephrine)肾上腺素肾上腺素(epinephrine)3.黑色素黑色素(melanin)的合成的合成黑色素黑色素黑色素黑色素OHCOOHCHNH2CH2酪氨酸酪氨酸酪氨酸酶酪氨酸酶COOHCHNH2CH2 多

38、巴多巴OHOHOOCOOHCHNH2CH2 多巴醌多巴醌O 吲哚吲哚-5,6-醌醌ONH聚合聚合(1)在黑色素细胞中，酪氨酸可经在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶酪氨酸酶等催化等催化合成黑色素。合成黑色素。(2)人体缺乏人体缺乏酪氨酸酶酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为毛发等发白，称为白化病白化病(albinism)。4.酪氨酸的分解代谢酪氨酸的分解代谢 体内体内尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶先天缺陷时，尿黑酸分解先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症，表现为骨及组织有广受阻，可出现尿黑酸症，表现为骨及组织有广泛的黑色物沉积。泛的黑色物沉积。尿黑酸氧化酶尿黑

39、酸氧化酶OHCOOHCHNH2CH2酪氨酸酪氨酸酪氨酸转氨酶酪氨酸转氨酶OHCOOHCOCH2羟苯丙酮酸羟苯丙酮酸OHOHCH2COOH尿黑酸尿黑酸COOHCHCHCOOHCH2COCH2COOH+延胡索酸延胡索酸 草酰乙酸草酰乙酸5.假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)(2)-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。冲动，使大脑发生异常抑制。(1)某些物质结构与神经递质结构相似，可取代某些物质结构与神经递质结构相似，

40、可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺酪胺酪胺 -羟酪胺羟酪胺CH2CH2NH2CH-OHCH2NH2CH2CH2NH2OHOHCH-OHCH2NH2五、支链氨基酸的代谢五、支链氨基酸的代谢支链氨基酸支链氨基酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸缬氨酸缬氨酸(一一)缬氨酸为生糖氨基酸；亮氨酸为生酮氨基酸；缬氨酸为生糖氨基酸；亮氨酸为生酮氨基酸；异亮氨酸为生糖兼生酮氨基酸。异亮氨酸为生糖兼生酮氨基酸。(二二)支链氨基酸的代谢主要在骨骼肌中进行。支链氨基酸的代谢主要在骨骼肌中进行。CH3CHCH2CHNH2COOHCH3CH3

41、CHCH2CHNH2COOHCH3CH3CHCHNH2COOHCH3CH3CHCHNH2COOHCH3CH3CHCH2CHNH2COOHCH3CH3CHCH2CHNH2COOHCH3(一一)物质代谢的特点物质代谢的特点代谢的整体性代谢的整体性代谢的可调节性代谢的可调节性各器官代谢的特殊性各器官代谢的特殊性能量形式的共同性能量形式的共同性各类物质的代谢池各类物质的代谢池特点特点一、物质代谢的特点及相互联系一、物质代谢的特点及相互联系 物质代谢联系及调节第五节(Relation and Adjustment Of Metabolism)1.1.在能量代谢上的相互联系在能量代谢上的相互联系蛋白质蛋白

42、质TCA循环循环饥饿饥饿 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖异生肝糖异生，蛋白质分解蛋白质分解 以脂酸、酮体分解供能以脂酸、酮体分解供能为主，为主，蛋白质分解明显降低蛋白质分解明显降低1 2 天天3 4 周周(二二)物质代谢的相互联系物质代谢的相互联系营养素营养素共同中间产物共同中间产物共同最终代谢通路共同最终代谢通路糖糖脂肪脂肪乙酰乙酰CoACoA2 2H H氧化磷酸化氧化磷酸化ATPCOCO2 22.糖、脂和蛋白质代谢的相互联系糖、脂和蛋白质代谢的相互联系糖摄入糖摄入超量时超量时葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪胆固醇胆固醇合成糖原、合成糖原、氨基酸氨基酸脂酸脂酸乙

43、酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、肾、肠肝、肾、肠磷酸磷酸-甘油甘油葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸丝氨酸丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸胆胺胆胺脑磷脂脑磷脂胆碱胆碱卵磷脂卵磷脂蛋白质蛋白质氨氨基基酸酸葡萄糖葡萄糖酮体酮体二、二、代谢调节代谢调节(一一)代谢调节的重要特征代谢调节的重要特征 1.单细胞生物单细胞生物主要通过细胞内代谢物浓度的主要通过细胞内代谢物浓度的变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节变化，对酶的活性及含量进行调节，这种调节称为称为原始调节原始调节或或细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节。2.高等生物高等生物 的代谢调节的代谢调节细胞水平代谢调节细胞水平代谢调节

44、激素水平代谢调节激素水平代谢调节整体水平代谢调节整体水平代谢调节三级水平三级水平调节调节 (二二)细胞水平的代谢调节细胞水平的代谢调节(1)(1)细胞内酶呈隔离分布状态。细胞内酶呈隔离分布状态。细胞内酶呈隔离分布状态。细胞内酶呈隔离分布状态。(2)(2)细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。细胞水平的代谢调节主要是酶水平的调节。(3)(3)代谢途径的速度、方向由代谢途径的速度、方向由代谢途径的速度、方向由代谢途径的速度、方向由关键酶关键酶关键酶关键酶的活性决定。的活性决定。的活性决定。的活性决定。(4)(4)代谢调节主

45、要是通过对关键酶活性的调节而实现。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现。代谢调节主要是通过对关键酶活性的调节而实现。1.调节特点调节特点2.细胞内酶的隔离分布细胞内酶的隔离分布(1)代谢途径有关酶类代谢途径有关酶类常常组成多酶体系，常常组成多酶体系，分布于细胞的某一分布于细胞的某一区域区域。(2)酶的隔离分布酶的隔离分布的的意义在于避免了各意义在于避免了各种代谢途径互相干种代谢途径互相干扰。扰。多酶体系的分布多酶体系的分布多酶体系多酶体系分分布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖异生糖异生糖原合成糖原合成三羧酸循环三羧酸循环线粒体线

46、粒体氧化磷酸化氧化磷酸化线粒体线粒体胞液胞液胞液胞液胞液胞液线粒体线粒体b-b-氧化氧化脂肪酸脂肪酸合成合成胞液胞液胞液胞液胆固醇胆固醇合成合成磷脂磷脂合成合成内质网内质网线粒体、胞液线粒体、胞液尿素合成尿素合成3.变构调节变构调节(1)概念：概念：小分子化合物与酶活性中心外的部位结小分子化合物与酶活性中心外的部位结合，引起酶分子构象变化，从而导致酶活性的改变，合，引起酶分子构象变化，从而导致酶活性的改变，称为变构调节或别位调节。称为变构调节或别位调节。使酶发生变构效应的物质，称为使酶发生变构效应的物质，称为变构效应剂。变构效应剂。可以是底物、终产物、其他小分子代谢物。可以是底物、终产物、其他

47、小分子代谢物。引起酶活性引起酶活性增加增加的变构效应剂称的变构效应剂称变构激活剂变构激活剂。引起酶活性引起酶活性降低降低的变构效应剂称的变构效应剂称变构抑制剂变构抑制剂。变构酶是由两个以上亚基组成的具有四级结变构酶是由两个以上亚基组成的具有四级结构的聚合体。酶分子中的功能基团分为构的聚合体。酶分子中的功能基团分为催化亚基催化亚基和和调节亚基。调节亚基。(2)变构调节的机制变构调节的机制变构效应剂变构效应剂 +酶的调节亚基酶的调节亚基酶的构象改变酶的构象改变酶的活性改变酶的活性改变（激活或抑制）（激活或抑制）疏松疏松亚基聚合亚基聚合紧密紧密亚基解聚亚基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化(3)变构调节的

48、意义变构调节的意义 代谢终产物反馈抑制反应代谢终产物反馈抑制反应途径中的酶，使代谢物不致生成途径中的酶，使代谢物不致生成过多。过多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA长链脂酰长链脂酰CoA变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。变构调节使能量得以有效利用，不致浪费。G-6-P+糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶抑制糖的氧化抑制糖的氧化抑制糖的氧化抑制糖的氧化糖原合酶糖原合酶糖原合酶糖原合酶促进糖的储存促进糖的储存促进糖的储存促进糖的储存变构调节使不同的代谢途径相互协调。变构调节使不同的代谢途径相互协调。柠檬酸柠檬酸+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的

49、氧化抑制糖的氧化 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 促进脂酸的合成促进脂酸的合成4.酶的化学修饰调节酶的化学修饰调节(1)概念概念 酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化酶蛋白肽链上某些残基在酶的催化下发生可逆的共价修饰下发生可逆的共价修饰，从而引起酶活性改从而引起酶活性改变，这种调节称为酶的化学修饰。变，这种调节称为酶的化学修饰。SH 与与 S S 互变互变(2)方式方式磷酸化磷酸化 -去磷酸去磷酸乙酰化乙酰化 -脱乙酰脱乙酰甲基化甲基化 -去甲基去甲基腺苷化腺苷化 -脱腺苷脱腺苷酶的磷酸化与脱磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 ATPADP蛋

50、白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白(3)化学修饰的特点化学修饰的特点酶酶的的共共价价修修饰饰是是可可逆逆的的酶酶促促反反应应，在在不不同同酶酶的的作用下，酶的活性状态可互相转变。作用下，酶的活性状态可互相转变。催催化化互互变变反反应应的的酶酶在在体体内内可可受受调调节节因因素素（如如激激素）的调控。素）的调控。具有放大效应，效率较变构调节高。具有放大效应，效率较变构调节高。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。磷酸化与脱磷酸是最常见的方式。5.5.酶量的调节酶量的调节酶量的调节酶量的调节(1)酶蛋白合成的诱导与阻遏酶蛋白合成的诱导与阻遏加速酶合成的化合物称为加