章氨基酸代谢.pptx

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1、第1节 蛋白质的营养作用第3节 氨基酸的一般代谢第2节 蛋白质的消化、吸收与腐败第4节 氨 的 代 谢第5节 个别氨基酸的代谢第1页/共118页蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein 第第1 1节节第2页/共118页一、蛋白质营养的重要性催化（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。1.组织细胞的主要成分。组织细胞的主要成分。2.参与多种重要的生理活动参与多种重要的生理活动3.氧化供能氧化供能人体每日18%能量由蛋白质

2、提供。维持细胞、组织的生长、更新和修补第3页/共118页二、蛋白质的需要量和营养价值(一一)氮平衡氮平衡(nitrogen balance)氮总平衡：氮总平衡：氮正平衡氮正平衡：氮负平衡氮负平衡：氮平衡的意义：氮平衡的意义：1/16%蛋白质的含氮量平均约为蛋白质的含氮量平均约为16%。100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.25100摄入氮=排出氮（正常成人）摄入氮 排出氮（儿童、孕妇、恢复期病人等）摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）可以反映体内蛋白质代谢的概况。指蛋白质的摄入量与排出量的对比关系。第4页/共118页（二）（二）生理需要

3、量生理需要量 成人每日成人每日最低最低蛋白质需要量为蛋白质需要量为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。（三）（三）蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值每日排氮3.18g（蛋白质20g）蛋白质的含量蛋白质的含量蛋白质的消化率（大豆、豆腐）蛋白质的利用率(生理价值或生物价)食物中各种氨基酸的组成、数量、和相互比例是否食物中各种氨基酸的组成、数量、和相互比例是否与人体蛋白质接近；所含的营养必需氨基酸的种类多少与人体蛋白质接近；所含的营养必需氨基酸的种类多少和含量高低。和含量高低。第5页/共118页（2）蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用 指营养

4、价值较低的指营养价值较低的蛋白质蛋白质混合食用，其混合食用，其必需必需氨基酸氨基酸可以互相补充而提高营养价值可以互相补充而提高营养价值(谷类谷类、豆类豆类)。蛋白质的生理价值：蛋白质的生理价值：蛋白质的蛋白质的营养价值营养价值取决于取决于必需氨基酸必需氨基酸的数的数量、种类、量质比（量、种类、量质比（例：动物蛋白与人体蛋白质接近例：动物蛋白与人体蛋白质接近）（1）必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)指指体体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、Lys、Ile、Phe、Met、Trp、Leu

5、、Thr。第6页/共118页第第2 2节节 蛋白质的消化、吸收与腐败蛋白质的消化、吸收与腐败Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins第7页/共118页一、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。第8页/共118页消化过程消化过程 （一）胃中的消化（一）胃中的消化（二）小肠中的消化（二）小肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要场所第9页/共118页（一）胃中的消化（一）胃中的消化胃蛋

6、白酶胃蛋白酶:最适最适pH为为1.52.5，胃蛋白酶有胃蛋白酶有凝乳凝乳作用作用(乳儿乳儿)。胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 +多肽碎片多肽碎片 胃蛋白酶胃蛋白酶（胃酸条件下）（胃酸条件下）(pepsinogen)(pepsin)自身激活产 物:主要为多肽及少量氨基酸。(特异性较差)第10页/共118页（二）小肠中的消化（二）小肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要场所小肠是蛋白质消化的主要场所1.胰酶及其作用胰酶及其作用2.小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用第11页/共118页1.胰酶及其作用胰酶及其作用最终产物最终产物（氨基酸（氨基酸1/3和寡肽和寡肽2/3）如：

7、胰蛋白酶(Lys-Arg)、糜蛋白酶、弹性蛋白酶 如：羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。（水解肽链内部的肽键）（从肽链末端开始水解）内肽酶内肽酶(endopeptidase)外肽酶外肽酶(exopeptidase)第12页/共118页氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶氨基酸氨基酸 +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图2.小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是主要是寡肽酶寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨的作用，例如氨基肽酶基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶及二肽酶(dipeptidase)等。等。.第

8、13页/共118页肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活胰蛋白酶胰蛋白酶原原 糜蛋白酶原糜蛋白酶原 羧基肽酶羧基肽酶原原 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 肠激酶肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶胰蛋白酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 (trypsin)(exopeptidase)(carboxypeptidase)(elastase)可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义酶原激活的意义:第

9、14页/共118页主要在小肠 氨基酸、寡肽、二肽 耗能的主动吸收过程吸收部位：吸收部位：吸收形式：吸收机制：吸收过程吸收过程：（一）氨基酸吸收载体（一）氨基酸吸收载体（二）（二）-谷氨酰基循环谷氨酰基循环对对氨基酸氨基酸的的转运转运作用作用（三）（三）肽的吸收肽的吸收二、氨基酸吸收第15页/共118页（一）氨基酸吸收载体（一）氨基酸吸收载体载体类型载体类型中性氨基酸载体（中性氨基酸载体（）碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体载体蛋白载体蛋白氨基酸氨基酸 三联体三联体 细胞细胞Na+Na+泵出 ATP小肠粘膜细胞（小肠粘膜细胞（肌肉细胞

10、、肾小管细胞）肌肉细胞、肾小管细胞）第16页/共118页（二）（二）-谷氨酰基循环谷氨酰基循环对对氨基酸氨基酸的的转运转运作用作用-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：-谷氨酰基转移酶：谷氨酰基转移酶：在小肠粘膜细胞、肾小管细胞、脑组织中均存在谷胱甘肽对谷胱甘肽对氨基酸氨基酸的的转运转运谷胱甘肽谷胱甘肽再合成再合成第17页/共118页-谷氨酰基谷胱甘肽谷胱甘肽第18页/共118页半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶-谷氨谷氨 酸环化酸环化 转移酶转移酶氨基酸氨基酸5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP

11、+Pi-谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi细胞外细胞外-谷谷 氨酰氨酰 基转基转 移酶移酶细胞膜细胞膜谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH细胞内细胞内-谷氨酰基循环过程-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸目 录-谷氨酰基第19页/共118页l利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系转运体系l此种转运也是耗能的主动吸收过程此种转运也是耗能的主动吸收过程l吸收作用在小肠近端较强吸收作用在小肠近端较强（三）（三）肽的吸收肽的吸收第20页/共118页三、蛋白质的腐败作用在大肠下段在

12、大肠下段肠道细菌肠道细菌（主要是大肠杆菌）对未（主要是大肠杆菌）对未 消化的消化的蛋白质蛋白质和和未被未被吸收的吸收的氨基酸氨基酸的的分解作用分解作用。腐败作用的产物腐败作用的产物:蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)胺类、酚类、吲哚及硫化氢等；少量的脂肪酸及维生素等第21页/共118页（一）胺类（一）胺类(amines)的生成的生成蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类蛋白酶蛋白酶 脱羧基作用脱羧基作用 组氨酸组氨酸组胺组胺 赖氨酸赖氨酸尸胺尸胺 色氨酸色氨酸色胺色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺酪胺酪胺第22页/共118页 假神经递质假神经递质(false neurotrans

13、mitter)某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。经递质从而影响脑功能，称假神经递质。(肝昏迷原因之一肝昏迷原因之一)苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺-羟酪胺羟酪胺酪胺酪胺-羟化羟化-羟化羟化（酪氨酸酪氨酸）CO2（苯丙氨酸苯丙氨酸）CO2脑组织脑组织脑组织脑组织第23页/共118页（二）（二）氨的生成氨的生成氨氨(ammonia)肠道细菌脱氨基作用肠道细菌脱氨基作用尿素酶尿素酶降低肠道降低肠道pH，NH3转变为转变为NH4+以铵盐形式排出，以铵盐形式排出，可减少氨的吸收，这是可减少氨的吸收，这是酸性灌肠酸性灌

14、肠的依据。的依据。未被吸收的氨基酸未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素渗入肠道的尿素（血液中）（血液中）第24页/共118页（三）其它有害物质的生成酪氨酸酪氨酸 苯酚苯酚半胱氨酸半胱氨酸 硫化氢硫化氢 色氨酸色氨酸 吲哚吲哚大部分经粪便排出，小部分吸收，经肝解毒大部分经粪便排出，小部分吸收，经肝解毒第25页/共118页（三）其它有害物质的生成（二）（二）氨的生成氨的生成（一）胺类（一）胺类(amines)的生成的生成(假神经递质假神经递质)小结：蛋白质的腐败作用（四）少量的脂肪酸及维生素的生成第26页/共118页第第3 3节节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of

15、 Amino Acids第27页/共118页组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L-氨基酸 存存在在自自然然界界中中的的氨氨基基酸酸有有300300余余种种，但但组组成成人人体体蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸仅仅有有2020种，且均属种，且均属 L-L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。第28页/共118页H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H第29页/共118页本节主要内容：氨基酸脱氨基作用：生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸 转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基 丙氨酸氨基转移酶 ALT （GPT）、天冬氨酸氨基转移酶AST（GOT）催

16、化的反应及临床意义。第30页/共118页氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。第31页/共118页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氨基酸)氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况-酮酸酮酸 脱氨基作脱氨基作用用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 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它含氮化合物其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)

17、合成合成 目 录一碳单位一碳单位氨基酸不能自由通过细胞膜，分氨基酸不能自由通过细胞膜，分布不均匀，布不均匀，肌肉肌肉50%。第32页/共118页一、体内蛋白质的转换更新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蛋白质转换(protein turnover)人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡衡 第33页/共118页 另一方面，某些异常或损伤的蛋白质也必须通过更新而被清除。一方面，某些调节蛋白质的转换速度可以直接影响代谢过程与生理功能。蛋白

18、质更新的生理意义：第34页/共118页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 依赖依赖泛素泛素(ubiquitin)的降解过程的降解过程 溶酶体溶酶体内降解过程内降解过程第35页/共118页泛素:普遍存在普遍存在于真核生物而得名于真核生物而得名76个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)一级结构高度保守一级结构高度保守泛素与需要降解蛋白质泛

19、素与需要降解蛋白质共价结合共价结合，使后者，使后者标记标记并并被激活被激活，即为泛素化过程。，即为泛素化过程。（标签标签作用）作用）泛素介导的蛋白质降解过程（两步）1.泛素化泛素化2.蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的对泛素化蛋白质的降解降解第36页/共118页 E1 E1 E2 E2 E1 E3 底物 E3 E2 底物 E3 E2 底物 E3 底物 E2 E3 底物26S蛋白酶复合体泛素泛素泛素活化酶泛素活化酶泛素结合酶泛素结合酶泛素连接酶泛素连接酶底物1.泛素化泛素化HECT E3RING E3ATP切割切割2.降降 解解（泛素激活）（泛素激活）复合物复合物底物Cys

20、圆柱形、并与胞液隔离的腔第37页/共118页二、氨基酸的脱氨基作用*指氨基酸指氨基酸脱去氨基脱去氨基生成相应生成相应-酮酸酮酸的过程。的过程。脱氨基脱氨基方式方式:转氨基和氧化脱氨基转氨基和氧化脱氨基偶联偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联偶联定义: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第38页/共118页 反应式如下：反应式如下：（一）转氨基作用（一）转氨基作用(transamination)1.转氨基作用与转氨酶（氨基酸 -酮酸）催化转氨基作用的酶统称转氨酶(transaminase)或氨基转移酶。转氨基作用:转氨酶:大

21、多数氨基酸可参与转氨基作用大多数氨基酸可参与转氨基作用(赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外).).(无游离氨生成无游离氨生成)第39页/共118页转氨基作用最常见转氨基作用最常见-酮酸酮酸:-酮戊二酸酮戊二酸、丙氨酸丙氨酸、草酰乙酸草酰乙酸*丙氨酸-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸天冬氨酸-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸ALTAST(GPT)(GOT)第40页/共118页 最为重要的最为重要的转氨酶转氨酶(主要存在于细胞主要存在于细胞内内，血清血清活性很活性很低低)正常人各组织正常人各组织AST(GOT)及及ALT(GPT)活性活性(单位单位/克湿组织克湿组织)ASTASTALTALT*血清

22、转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一之一,新药研究的观测指标新药研究的观测指标*。第41页/共118页2.转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的转氨酶的辅酶辅酶是是磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛 （V-B6）-酮酸酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸 转氨酶转氨酶*第42页/共118页目 录分子重排分子重排氨基酸氨基酸-酮酸酮酸第43页/共118页转氨基作用不仅是体内转氨基作用不仅是体内多数多数氨基酸脱氨氨基酸脱氨基的基的重要方式重要方式，也是机体，也是机体合成合成非必需氨基酸非必需氨基酸的重要途径。的重要途径。通

23、过此种方式并通过此种方式并未未产生产生游离的氨游离的氨。转氨基作用的生理意义：转氨基作用的生理意义：*第44页/共118页氨基酸脱氨基伴有氧化反应，故称为氧化脱氨基作用。（二）氧化脱氨基作用 酶：酶：氨基酸氧化酶（分布不广、活性不高）氨基酸氧化酶（分布不广、活性不高）L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（不需氧脱氢酶）（不需氧脱氢酶）(分布广泛、活性强）分布广泛、活性强）第45页/共118页酶：酶：存在于存在于肝、脑、肾肝、脑、肾中中辅酶：辅酶：为为 NAD+或或NADP+抑制剂：为抑制剂：为GTP、ATP激活剂：为激活剂：为GDP、ADP可逆反应，一般情况下偏向谷氨酸的合成可逆反应，一般情况下偏向谷

24、氨酸的合成L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸NAD+NADH+H+H2OH2ONH3 第46页/共118页（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的两种脱氨基方式的联合联合作用，使氨基酸作用，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 转氨基转氨基偶联偶联氧化脱氨基氧化脱氨基作用作用1.定义定义 转氨基转氨基偶联偶联嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环第47页/共118页 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨酶转氨酶 氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+NH3+NADH+H+此种方式

25、既是此种方式既是氨基酸脱氨基氨基酸脱氨基的主要方式，也是的主要方式，也是体内体内合成合成非必需氨基酸非必需氨基酸的主要途径。的主要途径。主要在主要在肝、肾肝、肾 组织进行组织进行。脱氨基脱氨基L-谷氨酸脱氢酶 （肝肾活性强）（肝肾活性强）脱氢氧化 第48页/共118页 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 二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸-酮酸 转氨酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转氨酶 2此种方式主要在此种方式主要在肌肉肌肉组织进行。组织进行。腺苷酸腺苷

26、酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)L-谷氨酸脱氢酶活性低谷氨酸脱氢酶活性低*(肌肉组织)嘌呤核苷酸循环*第49页/共118页（四）非氧化脱氨基作用1.脱水脱氨基2.脱硫化氢脱氨基3.直接脱氨基第50页/共118页三、-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（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TAC 和氧化磷酸化彻和氧化磷酸化彻底氧化为底氧化为H2O和和CO2，同时生成，同时生成ATP。第51页/共118页琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸

27、-酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰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色氨酸色氨酸苏苏 氨氨 酸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苏氨酸苏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

28、脂肪肪代代谢谢的的联联系系T A C目 录第52页/共118页*第53页/共118页本节主要内容小结：氨基酸脱氨基作用：生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸 转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基 丙氨酸氨基转移酶 ALT （GPT）、天冬氨酸氨基转移酶AST（GOT）催化的反应及临床意义。第54页/共118页第第4 4节节氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of Ammonia第55页/共118页本节主要内容：丙氨酸葡萄糖循环、谷氨酰胺的生成及意义。尿素合成的部位、关键酶及限速反应，尿素氮的来源。（鸟氨酸循环）高血氨症和氨中毒。*第56页/共118页氨是机体正常代谢产物，具有氨是机体正常

29、代谢产物，具有毒性毒性。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。（90%）正常人血氨浓度一般不超过 60mol/L(1mg/L)。脑组织对氨的毒性特别敏感。严重肝病患者尿素合成功能降低，血氨增高，引起脑功能紊乱。常与肝性脑病的发病有关。第57页/共118页一、体内氨的来源 肾脏来源的氨 氨基酸脱氨基作用产生的氨 肠道来源的氨氨来源第58页/共118页氨基酸氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨在肠道细菌作用下产生的氨尿素尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 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酸性利尿药酸性利尿药（肠道pH偏碱，氨的吸收加强）（酸性尿利于肾小管细胞

30、的氨扩散入尿)它是体内氨的主要来源,胺类的分解也可以产生氨。肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 氨基酸氨基酸脱氨基脱氨基作用产生的氨作用产生的氨 肠道来源的氨肠道来源的氨 肾脏来源的氨肾脏来源的氨第59页/共118页丙氨酸二、氨的转运谷氨酰胺肝、肾肝、肾（血液中）（血液中）氨（组织中）（组织中）第60页/共118页葡葡萄萄糖糖丙酮酸丙酮酸糖糖酵酵解解途途径径丙丙氨氨酸酸 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液葡萄糖葡萄糖丙氨酸丙氨酸-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

31、-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖目 录（一）（一）丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环 (alanine-glucose cycle)第61页/共118页生理意义生理意义 肌肉肌肉中氨以中氨以无毒无毒的丙氨酸形式运输到的丙氨酸形式运输到肝肝。肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。第62页/共118页（二）谷氨酰胺的运氨作用（二）谷氨酰胺的运氨作用 反应过程反应过程谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在在脑、肌肉脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾合成谷氨酰胺，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

32、行解毒。第63页/共118页谷氨酰胺的运氨作用生理意义:临床上对氨中毒的病人服用、输入谷氨酸盐，临床上对氨中毒的病人服用、输入谷氨酸盐，以降低氨的浓度。以降低氨的浓度。利于调节酸碱平衡。（NH3+H+（原尿中)氨的解毒产物氨的储存及运输形式。谷氨酰胺第64页/共118页 三、尿素的生成（一）（一）肝脏肝脏是尿素合成的是尿素合成的主要器官主要器官（肾合成甚微）（肾合成甚微）主要在肝细胞的线粒体及胞液中。将动物（犬）的肝脏切除，则血及尿中将动物（犬）的肝脏切除，则血及尿中尿素尿素含量明显含量明显降低。降低。若只切除犬的肾而保留肝，则尿素仍然可以合成，但不能排若只切除犬的肾而保留肝，则尿素仍然可以合

33、成，但不能排出，血中出，血中尿素尿素浓度明显浓度明显升高升高。（肾脏是尿素排出器官。）。（肾脏是尿素排出器官。）若将犬的肝、肾同时切除，则血中的若将犬的肝、肾同时切除，则血中的尿素尿素的含量可以维持在的含量可以维持在较低水平较低水平，而，而血氨血氨浓度显著浓度显著升高升高。第65页/共118页（二）（二）尿素合成的的尿素合成的的鸟氨酸循环学说鸟氨酸循环学说尿尿素素生生成成的的过过程程由由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提提出出，称称为为鸟鸟氨氨酸酸循循环环(orinithine cycle)，又又称称尿尿素素循循环环(urea cycle)或或Krebs-Hensele

34、it循环循环。第66页/共118页鸟氨酸循环的实验依据：鸟氨酸循环的实验依据：将大鼠肝的薄切片放在有氧条件下加铵盐温育将大鼠肝的薄切片放在有氧条件下加铵盐温育数小时后，铵盐减少，而同时尿素增多。数小时后，铵盐减少，而同时尿素增多。另外，在切片中，分别加入不同化合物，并观另外，在切片中，分别加入不同化合物，并观察它们对尿素生成的影响。发现鸟氨酸、瓜氨酸、察它们对尿素生成的影响。发现鸟氨酸、瓜氨酸、或精氨酸能够大大加速尿素的生成。或精氨酸能够大大加速尿素的生成。第67页/共118页NH2精氨酸精氨酸尿素尿素H2O第68页/共118页鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸尿素尿素H20H20H20NH

35、3CO2氨基甲酰磷酸（氨基甲酰磷酸（线粒体线粒体）NH3尿素生成的的尿素生成的的鸟氨酸循环鸟氨酸循环第69页/共118页（三）鸟氨酸循环的详细步骤（三）鸟氨酸循环的详细步骤1.氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成2.瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成3.精氨酸的合成精氨酸的合成4.精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素线粒体中进行胞液中进行第70页/共118页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（CPS-）（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反应在线粒体线粒体中

36、进行中进行 鸟氨酸循环的详细步骤如下鸟氨酸循环的详细步骤如下:(AGA）激活剂激活剂N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)第71页/共118页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（高能化合物（高能化合物)氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸H3PO4+反应在反应在线粒体线粒体中进行，中进行，瓜氨酸生成后进入瓜氨酸生成后进入胞液胞液。第72页/共118页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。+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+第73页/共118页精氨酸延胡索酸延胡索

37、酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶第74页/共118页4.精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素反应在反应在胞液中胞液中进行进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸H2O第75页/共118页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 液液目 录精氨酸代琥珀酸

38、合成酶（关键酶）（CPS-）第76页/共118页（三）反应小结（三）反应小结2 分子氨:先在线粒体中进行(瓜氨酸)，再在胞液中进行。3 个ATP，4 个高能磷酸键。原料：原料：过程：耗能：一个来自于游离氨，一个来自天冬氨酸。精氨酸代琥珀酸合成酶关键酶:第77页/共118页（四）尿素生成的调节（四）尿素生成的调节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1.食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响2.CPS-的调的调节:3.尿素生成酶系的调节尿素生成酶系的调节AGA、精氨酸为其激活剂（精氨酸代琥珀酸合成酶）第78页/共118页（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

39、氨血症(hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺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。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(ammonia poisoning)。第79页/共118页TAC 脑脑供供能能不不足足 脑内脑内 -酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3脑功能障碍氨中毒第80页/共118页本节主要内容小结：丙氨酸葡萄糖循环、谷氨酰胺的生成及意义。尿素合成的部位、关键酶及限速反应，尿素氮的来源。（鸟氨酸循环）高血氨症和氨中毒

40、。*第81页/共118页第第5 5节节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢Metabolism of Individual Amino Acids第82页/共118页本节主要内容：个别氨基酸脱羧基作用的产物及功能一碳单位的概念、来源、载体、种类及生理功能。活性甲硫氨酸（SAM）的生理功能，甲硫氨酸循环，活性硫酸根（PAPS）的作用。合成肌酸原料，苯酮酸尿症、白化病的原因。第83页/共118页 一、氨基酸的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（V-B6）第84页/共118页（一）（一）-氨基丁酸

41、氨基丁酸 (-aminobutyric acid,GABA)GABA是是抑制性神经递质抑制性神经递质，对中枢神经有抑制，对中枢神经有抑制作用。作用。(B(B6 6治疗妊娠呕吐使治疗妊娠呕吐使GABA )GABA )L-L-谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸CO2L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶 COOH (CH2)2 CH NH2 COOH COOH (CH2)2 CH NH2(GABA)（V-B6）第85页/共118页（二）牛磺酸（二）牛磺酸(taurine)牛磺酸是牛磺酸是结合胆汁酸结合胆汁酸的组成成分。的组成成分。L-L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸

42、丙氨酸脱羧酶CO2 2 CH2SO3H CHNH2 COOH 30 CH2SO3H CHNH2第86页/共118页（三）组胺（三）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组胺是强烈的组胺是强烈的血管舒张剂血管舒张剂，可增加毛细血管的，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。通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。第87页/共118页（四）（四）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5-5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱羧酶CO25-HT在脑内作为神经递

43、质，起抑制作用；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。在外周组织有收缩血管的作用。第88页/共118页（五）多胺（五）多胺(polyamines)鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺 S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 (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)丙丙胺胺转转移移酶酶5 5-甲基甲基-硫硫-腺苷腺苷丙胺转移酶 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，其限速酶其限速酶

44、鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。活性较强。第89页/共118页 二、一碳单位的代谢1、一碳单位：、一碳单位：某些氨基酸代谢过程中产生的只含有某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子一个碳原子的基团，称为的基团，称为一碳单位一碳单位。2、一碳单位的代谢：有关有关一碳单位一碳单位的的生成生成与与转移转移的的代谢代谢称称为为一碳单位的代谢。一碳单位的代谢。第90页/共118页种类种类甲基甲基(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(无无CO2)

45、第91页/共118页（一）（一）一碳单位与一碳单位与四氢叶酸四氢叶酸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+15 （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）第92页/共118页 FH4携带一碳单位的形式携带一碳单位的形式N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH45第93页/共118页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（二）一碳单位与氨基酸代谢（二）一碳单位与氨基酸代谢丝氨酸丝氨酸 N5,N10

46、CH2FH4甘氨酸甘氨酸组氨酸组氨酸 N5CH=NHFH4谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸 N5,N10CH2FH4CO2 NH3色氨酸色氨酸 N10CHOFH4犬尿氨酸犬尿氨酸第94页/共118页（三）一碳单位的互相转变（三）一碳单位的互相转变N5CH=NHFH4NH3(N5-亚氨甲基四氢叶酸)N10CHOFH4N5,N10=CHFH4N5,N10CH2FH4N5CH3FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+(N10-甲酰四氢叶酸)(N5,N10-甲炔四氢叶酸)(N5,N10-甲烯四氢叶酸)(N5-甲基四氢叶酸)第95页/共118页（四）一碳单位的生理功用（四）一碳单位的生理

47、功用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第96页/共118页原料原料载体载体一碳单位一碳单位合成核苷酸合成核苷酸甲硫氨酸代谢甲硫氨酸代谢一碳单位一碳单位来源与互变及利用：来源与互变及利用：CH3 ATP来源来源互变互变利用利用利用利用CH3CC第97页/共118页 三、含硫氨基酸的代谢胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸含硫氨基酸第98页/共118页（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+PiS腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)活化活化+甲硫氨酸甲硫氨酸ATP肾上腺素、肌酸

48、、肉碱、胆碱活性甲基活性甲基第99页/共118页甲基转移酶甲基转移酶RHRHCH3SAM为体内为体内甲基甲基的的直接供体直接供体腺苷腺苷同型半胱氨酸SAMS腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸S腺苷同型腺苷同型半胱氨酸半胱氨酸第100页/共118页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 半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶(VitB12)H2O腺苷腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3SAM意义：提供甲基意义：提供甲基第101页/共118页3.SAM参与肌酸的合成参与肌酸的合成肌肌酸酸以以甘甘氨氨酸酸为为

49、骨骨架架，由由精精氨氨酸酸提提供供脒脒基基，SAM提供提供甲基甲基而合成。而合成。肝是合成肌酸的主要器官。SAM甘氨酸、甲硫氨酸、精氨酸甘氨酸、甲硫氨酸、精氨酸第102页/共118页肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。同工酶（同工酶（MM、MB、BB）（骨骼肌、（骨骼肌、心肌心肌、大脑）、大脑）（肾病辅助诊断指标）（肾病辅助诊断指标）心梗第103页/共118页（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

50、氨酸的互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS21.巯基酶巯基酶 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 芥子气、重金属等于巯基结合，抑制酶活性芥子气、重金属等于巯基结合，抑制酶活性2.二硫键维持蛋白质空间构象稳定，胰岛素二硫键维持蛋白质空间构象稳定，胰岛素A、B链链3.还原型谷胱甘肽，可保护巯基酶活性，因而有重要的生理意义。还原型谷胱甘肽，可保护巯基酶活性，因而有重要的生理意义。第104页/共118页2.硫酸根的代谢硫酸根的代谢含含硫氨基酸硫氨基酸分解可产生分解可产生硫酸根硫酸根，半胱氨酸半胱氨酸是主要来源。是主要来源。PAPS为为活性硫酸活性硫酸，是体