7氨基酸代谢学习.pptx

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1、第一节第一节 蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein第第2页页/共共139页页第1页/共139页1.1 蛋白质的主要功能蛋白质的主要功能1.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;催化（酶）、信号转导（激素）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。3.氧化供能;人体每日18%能量由蛋白质提供。第第3页页/共共139页页第2页/共139页 1.2 氮平衡（氮平衡（nitrogen balance）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

2、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。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。第第4页页/共共139页页第3页/共139页 氮平衡（氮平衡（nitrogen balance）氮平衡状态进、出氮情况常见人群氮的总平衡摄入氮=排出氮健康成年人氮的正平衡摄入氮排出氮儿童、青春期青少年、孕妇及恢复期病人氮的负平衡摄入氮排出氮长期饥饿、消耗性疾病患者（如：恶异质）第第5页页/共共139页页第4页/共139页 1.3 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

3、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。第第6页页/共共139页页第5页/共139页 1.4 必需氨基酸必需氨基酸人体营养需要，而又不能自身合成，必须由食物供应的氨基酸。共8种：Val、Ile、Leu、Phe、Met、Trp、Thr、Lys。蛋白质的互补作用混合食用营养价值较低的蛋白质，则必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值。第第7页页/共共139页页第6页/共139页第二节第二节 蛋白质的消化、吸收与腐蛋白质的消化、吸收与腐败败Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins第第8页页/共共139页页第7页/共139页蛋白

4、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。2.1 蛋白质的消化蛋白质的消化第第9页页/共共139页页第8页/共139页消化过程消化过程 （一）胃中的消化作用（一）胃中的消化作用胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pH为为1.52.5，对蛋白质肽键作，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。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酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsi

5、n)第第10页页/共共139页页第9页/共139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部位小肠是蛋白质消化的主要部位1.胰酶及其作用胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶基，如羧基肽

6、酶(A、B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。第第11页页/共共139页页第10页/共139页肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活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。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义胰蛋白酶原胰蛋白酶原 糜蛋白酶原糜蛋白酶原 羧基肽酶原羧基肽酶原 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)第第12页页/共共139页页第11页/共139页蛋白质经

7、胃液和胰液中各种酶的水解，所得到的产物中仅有1/3为氨基酸，其余2/3为寡肽。第第13页页/共共139页页第12页/共139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寡肽酶主要是寡肽酶(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。第第14页页/共共139页页第13页/共139页吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡

8、肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能的主动吸收过程2.2 氨基酸的吸收氨基酸的吸收第第15页页/共共139页页第14页/共139页2.3 蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用 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、苯酚、胺、氨、苯酚、吲哚吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。被机体利用的物质。蛋白质的腐败作用(putrefaction)第第16页页/共共139页页第15页/

9、共139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第第17页页/共共139页页第16页/共139页 假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)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，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-羟酪胺羟酪胺第第18页页/共共139页页第17页/共139页 -羟酪

10、胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们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。经冲动，使大脑发生异常抑制。第第19页页/共共139页页第18页/共139页（二）（二）氨的生成氨的生成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氨氨(ammonia)肠道细菌肠道细菌脱氨基作用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+以胺盐形式排出，以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。第第20页页/共共139页页第19

11、页/共139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 吲哚吲哚第第21页页/共共139页页第20页/共139页第三节第三节 氨基酸氨基酸的一般代谢的一般代谢General Metabolism of Amino Acids第第22页页/共共139页页第21页/共139页成人体内的蛋白质每天约有1%2%被降解，主要是肌肉蛋白质。蛋白质降解产生的氨基酸，大约70%80%被重新利用合成新的蛋白质。3.1 蛋白质降解蛋白质降解第第23页页/共共139页页第22页/共139页n 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

12、需要的时间，用t1/2表示。（一）蛋白质降解速率（一）蛋白质降解速率n不同的蛋白质降解速率不同，降解速率随生不同的蛋白质降解速率不同，降解速率随生理需要而变化。理需要而变化。第第24页页/共共139页页第23页/共139页不依赖不依赖ATP和泛素和泛素利用溶酶体中的组织蛋白酶利用溶酶体中的组织蛋白酶(cathepsin)降解降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 蛋白酶体内降解过程 溶酶体内降解过程依赖ATP和泛素降解异常蛋白和短寿命蛋白（二）蛋白质降解途径（二）蛋白质降解途径真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径：真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径：

13、第第25页页/共共139页页第24页/共139页泛素（Ubiquitin）76个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守一级结构高度保守l泛 素 共 价 地 结 合 于 底 物 蛋 白 质，蛋 白 酶 体（proteasome）特异性地识别被泛素标记的蛋白质并将其迅速降解，泛素的这种标记作用是非底物特异性的，称为泛素化（ubiquitination）。第第26页页/共共139页页第25页/共139页E1：泛素激活酶：泛素激活酶E2：泛素结合酶：泛素结合酶E3：泛素蛋白连接酶：泛素蛋白连接酶UBCO-O+HS-E1ATP

14、AMP+PPiUBCOS E1HS-E2HS-E1UBCOS E2UBCOS E1UB：泛素泛素Pr：被降解蛋白质：被降解蛋白质PrHS-E2UBCOS E2UBC NH OE3Pr泛素化包括三种酶参与的泛素化包括三种酶参与的3步反应，并需消耗步反应，并需消耗ATP第第27页页/共共139页页第26页/共139页蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质。26S蛋白酶体 20S的核心颗粒(CP)19S的调节颗粒(RP):18个亚基,6个亚基具有ATP酶活性2个环：7个亚基2个环：7个亚基蛋白酶体第第28页页/共共139页页第27页/共139页第第29页页/共共139页页第28

15、页/共139页泛素介导的蛋白质降解过程第第30页页/共共139页页第29页/共139页第第31页页/共共139页页第30页/共139页 如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发肿瘤（促进抑癌蛋白P53降解）体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用第第32页页/共共139页页第31页/共139页2004年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖从左至右为以色列科学家西查诺瓦、赫尔什科和美国科学家罗斯从左至右为以色列科学家西查诺瓦、赫尔什科和美国科学家罗斯 第第33页页/共共139页页第32页/共139页3.2 氨基酸代谢库氨基酸代谢库食物蛋白质经消化吸收产生的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解生成的氨基酸

16、以及其它物质经代谢转变而来的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。第第34页页/共共139页页第33页/共139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 脱氨基作用脱氨基作用 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)合成合成 第第35页页/共共139页页第34页/共139页3.3 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的

17、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转氨基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第第36页页/共共139页页第35页/共139页（一）转氨基作用（一）转氨基作用（transamination）1.定义定义在在转转氨氨酶酶(transaminase)的的作作用用下下，某某一一种种氨氨基基酸酸去去掉掉 -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 -酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的

18、过程。酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。第第37页页/共共139页页第36页/共139页 2.反反 应应 式式反应是可逆的反应是可逆的大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。脯氨酸、羟脯氨酸除外。第第38页页/共共139页页第37页/共139页3.体内重要的转氨酶：丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase,ALT或glutamic pyruvic transaminase,GPT）：肝中活性最高天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase,AST或 glutamic ox

19、aloacetic transaminase,GOT）：心肌中活性最高第第39页页/共共139页页第38页/共139页 第第40页页/共共139页页第39页/共139页 正常人各组织正常人各组织GOT及及GPT活性活性(单位单位/克湿组织克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。后的指标之一。第第41页页/共共139页页第40页/共139页4.转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛，是，是维生素维生素B6的磷酸酯，在反应中起传递氨基的作用。的磷酸酯，在反应中起传递氨基的作用。氨基酸氨基酸 磷

20、酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸 转氨酶转氨酶第第42页页/共共139页页第41页/共139页第第43页页/共共139页页第42页/共139页转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基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的重的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。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.转氨基作用的生理意义第第44页页/共共139页页第43页/共139页 反应可逆。体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡哆醛是VitB6的衍生

21、物。反应中起传递氨基的作用。通过此种方式并未产生游离的氨。要要 点点第第45页页/共共139页页第44页/共139页（二）（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化脱氨基作用 第第46页页/共共139页页第45页/共139页反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+或NADP+。此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关GTP、ATP为其别构抑制剂GDP、ADP为其别构激活剂要要 点点第第47页页/共共139页页第46页/共139页（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种

22、氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。第第48页页/共共139页页第47页/共139页主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。第第49页页/共共139页页第48页/共139页（四）嘌呤核苷酸循环（四）嘌呤核苷酸循环肌肉中的脱氨基反应是一种特殊的联合脱氨基作用第第50页页/共共139页页第49页/共139页苹果酸苹果酸 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腺苷酸腺苷酸脱氢酶脱氢酶H2ONH3延胡索酸延胡

23、索酸腺嘌腺嘌呤呤核苷核苷酸酸(AMP)第第51页页/共共139页页第50页/共139页（五）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基第第52页页/共共139页页第51页/共139页3.4 -酮酸的代谢酮酸的代谢 第第53页页/共共139页页第52页/共139页（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）转变成糖及脂类第第54页页/共共139页页第53页/共139页脱掉氨基后的脱掉氨基后的-酮酸可转变成：酮酸可转变成：第第55页页/共共139页页第54页/共139页（三）氧化供能（三）氧化供能-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成

24、ATP。第第56页页/共共139页页第55页/共139页琥珀酰琥珀酰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

25、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 A C第第57页页/共共139页页第56页/共139页第四节第四节 氨的代谢氨的代谢Metabolism of Ammonia第第58页页/共共139页页第57页/共139页氨是机体正常代谢产物，具有毒性。氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。而解毒。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。第第59页页/共共139页页第58页/共139页氨的来源和去路氨的来源和去路第第60页页/共共

26、139页页第59页/共139页（一）（一）氨基酸脱氨基作用氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨产生的氨是血氨主要来源主要来源,胺类的分解胺类的分解也可以产生氨也可以产生氨 RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶4.1 体内氨的来源第第61页页/共共139页页第60页/共139页（二）肠道吸收的氨:4g/日氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨（腐败作用）氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨（腐败作用）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l肠道对氨的吸收与肠道pH有关：第第62页页/共共139页页第61页/共139页（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺第第63页页/共共

27、139页页第62页/共139页4.2 氨的转运氨的转运 氨是有毒物质，血中的氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无毒的主要是以无毒的Ala及及Gln两种形式运输的。两种形式运输的。（一）丙氨酸（一）丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)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。肝为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。是肌肉与肝之间氨的转运形式。是肌肉与肝之间氨的转运形式。第第64页页/共共139页页第63页/共139页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

28、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第第65页页/共共139页页第64页/共139页（二）谷氨酰胺的运氨作用（二）谷氨酰胺的运氨作用主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。第第66页页/共共139页页第65页/共139页 谷氨酰胺可以提供酰胺基使天冬氨酸转变成天冬酰胺 第第67页页/共共139页页第66页/共139页4.3 体内氨的去路体内氨的去路 在肝内合成尿素，这是最主要的去

29、路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 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。第第68页页/共共139页页第67页/共139页4.4 尿素的生成尿素的生成是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨的最主要去路。（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

30、循环鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称，又称尿素循尿素循环环(urea cycle)或或Krebs-Henseleit循环循环。第第69页页/共共139页页第68页/共139页 第第70页页/共共139页页第69页/共139页实验根据如下实验根据如下大鼠肝切片与NH4+保温数小时，NH4+，尿素；加入鸟氨酸、瓜氨酸和精氨酸后，尿素；上述三种氨基酸结构上彼此相关；早已证实肝中有精氨酸酶。第第71页页/共共139页页第70页/共139页 第第72页页/共共139页页第71页/共139页1.线粒体内的反应步骤线粒体内的反应步骤第第73页页/共共139页页第72页/共139页(1)氨

31、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第第74页页/共共139页页第73页/共139页反应由氨基甲酰磷酸合成酶反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)催化。催化。N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)为其激活剂，反应不可逆，为其激活剂，反应不可逆，消耗消耗2分子分子ATP。N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)第第75页页/共共139页页第74页/共139页(2

32、)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(OCT)H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸第第76页页/共共139页页第75页/共139页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。反应在反应在线粒体线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。第第77页页/共共139页页第76页/共139页 两步反应均不可逆；氨甲酰磷酸合成酶-I（carbamoyl phos-phate synthetase I，CPS-I）为变构酶，N-乙酰谷氨

33、酸（N-AGA）为此酶的变构激活剂；此阶段消耗2个ATP；第第78页页/共共139页页第77页/共139页2.胞液内反应步骤胞液内反应步骤第第79页页/共共139页页第78页/共139页总反应式：总反应式：NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O 尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸第第80页页/共共139页页第79页/共139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

34、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 液液第第81页页/共共139页页第80页/共139页鸟氨酸循环要点鸟氨酸循环要点尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3），另一个来自Asp；每合成1分子尿素需消耗3个ATP，4个P；反应过程先在线粒体中进行，再在胞液中进行。循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他-氨基酸获得氨基而再生；CPS-1是鸟氨酸循环启动的限速酶；ASS是尿素合成启动以后的限速酶。第第82页页/共共139页页第81页/共139页（三）高血氨症和氨中毒（三）高血氨症和氨中

35、毒血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症(hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷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。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)。第第83页页/共共139页页第82页/共139页TAC 脑脑供供能能不不足足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内-酮戊二酸氨中毒的可能机制第第84页页/共共139页页第83页/共139页第五节第五节 个别氨个别氨基酸代谢基酸代谢Metabolism of Indi

36、vidual Amino Acids第第85页页/共共139页页第84页/共139页5.1 氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。第第86页页/共共139页页第85页/共139页胺是体内的生理活性物质，主要在肝中灭活第第87页页/共共139页页第86页/共139页（一）（一）-氨基丁酸氨基丁酸 (-aminobutyric acid,GABA)L-谷氨酸谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶GABA是仅见于中枢神经系统的抑制性神经递是仅见于中枢神经系统的抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。质，对中枢神经有抑制作用。第第88页页/共共139页页第87页/

37、共139页临床上对于惊厥和妊娠呕吐的病人常使用维生素B6治疗，机理就在于提高脑组织内谷氨酸脱羧酶的活性，使GABA含量增高，增强中枢神经系统的抑制作用。第第89页页/共共139页页第88页/共139页（二）组胺（二）组胺(histamine)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。通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。第第90页页/共共139页页第89页/共139页（三）（三）5-羟色胺羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸色氨酸5-羟色

38、氨酸羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱羧酶CO25-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在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。外周组织有收缩血管的作用。第第91页页/共共139页页第90页/共139页（四）多胺（四）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-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

39、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，其限速酶其限速酶鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。活性较强。第第92页页/共共139页页第91页/共139页5.2 一碳单位的代谢一碳单位的代谢某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit）。一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而转运和参加代谢。体内的一碳单位有：甲基 (-CH3)、甲烯基 (-CH2-)、甲炔基 (=CH-)、甲酰基 (-CHO)和亚氨甲基(-CH=NH)。第第93页页/共共139页页第92页/共139页（一）

40、一碳单位与四氢叶酸（一）一碳单位与四氢叶酸四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体，可看作是一碳单位代谢的辅酶。其功能部位是N5和N10。第第94页页/共共139页页第93页/共139页 第第95页页/共共139页页第94页/共139页 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第第96页页/共共139页页第95页/共139页（二）一碳单位与氨基酸代谢（二）一碳单位与氨基酸代谢一碳单位主要来源于Ser、Gly、H

41、is、Trp的分解代谢。第第97页页/共共139页页第96页/共139页 第第98页页/共共139页页第97页/共139页（三）一碳单位的相互转变（三）一碳单位的相互转变 第第99页页/共共139页页第98页/共139页（四）一碳单位的生理功用（四）一碳单位的生理功用主要是合成嘌呤和嘧啶的原料。为体内的甲基化反应间接提供甲基。叶酸缺乏磺胺药及抗代谢药第第100页页/共共139页页第99页/共139页5.3 含硫氨基酸代谢含硫氨基酸代谢胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸含硫氨基酸第第101页页/共共139页页第100页/共139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

42、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)第第102页页/共共139页页第101页/共139页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SAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体第第103页页/共共139页页第102页/共139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-CH3第第104页页/共共1

43、39页页第103页/共139页 SAM为活性蛋氨酸，SAM中的甲基为活性甲基。SAM是体内最重要的甲基供体。N5-CH3-FH4是甲基的间接供体。转甲基酶的辅酶为Vit B12，缺乏时可产生巨幼红细胞性贫血。第第105页页/共共139页页第104页/共139页所以，甲硫氨酸是生糖氨基酸所以，甲硫氨酸是生糖氨基酸第第106页页/共共139页页第105页/共139页3.肌酸的合成肌酸的合成合成原料：Arg、Gly、SAM合成部位：主要在肝第第107页页/共共139页页第106页/共139页H2O+第第108页页/共共139页页第107页/共139页肌酸肌酸(creatine)和磷酸肌酸和磷酸肌酸(

44、creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。是能量储存、利用的重要化合物。肝肝是合成肌酸的主要器官。是合成肌酸的主要器官。肌酸以肌酸以甘氨酸甘氨酸为骨架，由为骨架，由精氨酸精氨酸提供脒基，提供脒基，SAM提供甲基而合成。提供甲基而合成。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。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐肌酸酐(creatinine)。第第109页页/共共139页页第108页/共139页半胱氨酸半胱氨酸与胱氨酸互变与胱氨酸互变牛磺酸牛磺酸合成谷胱甘肽合成谷胱甘肽生成活性硫酸根生成活性硫酸根 （二）（

45、二）Cys的代谢的代谢第第110页页/共共139页页第109页/共139页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第第111页页/共共139页页第110页/共139页2.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 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶CO2第第112页页/共共139页页第111页/共139页3.Cys是硫酸根的主要来源第第113页页/共共139页页第112页/共139页PAPS的生理功能：

46、的生理功能：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参与生物转化作用：类固醇激素可形成硫酸酯而参与生物转化作用：类固醇激素可形成硫酸酯而被灭活，一些外源性酚类化合物也可以形成硫酸被灭活，一些外源性酚类化合物也可以形成硫酸酯而排出体外。酯而排出体外。参与硫酸角质素和硫酸软骨素的合成。参与硫酸角质素和硫酸软骨素的合成。第第114页页/共共139页页第113页/共139页5.4 芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸的代谢主要在肝脏分解代谢。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 色氨酸色氨酸第第115页页/共共139页页第114页/共139页（一）苯丙氨酸的代

47、谢（一）苯丙氨酸的代谢第第116页页/共共139页页第115页/共139页 反应不可逆。苯丙氨酸羟化酶为加单氧酶。辅酶为四氢生物蝶呤。Phe极少转氨基生成苯丙酮酸：苯丙氨酸羟化酶先天缺乏，可致苯酮酸尿症。第第117页页/共共139页页第116页/共139页 苯酮酸尿症苯酮酸尿症(phenyl keronuria,PKU)体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。第第118页页/共共139页页第117页/共139页（二）酪氨酸的代谢（二）酪氨酸的代谢 多巴醌多巴醌吲哚醌吲哚醌黑色素黑色素聚合聚合1.黑色素黑色素

48、(melanin)的生成的生成第第119页页/共共139页页第118页/共139页S-腺苷同型半胱氨酸2.儿茶酚胺儿茶酚胺(catecholamine)的生成的生成第第120页页/共共139页页第119页/共139页 多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素合称为儿茶酚胺（即含邻苯二酚的胺类）。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶。帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。Phe、Tyr为生糖兼生酮氨基酸。第第121页页/共共139页页第120页/

49、共139页 3.酪氨酸的分解代谢酪氨酸的分解代谢 体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。受阻，可出现尿黑酸症。第第122页页/共共139页页第121页/共139页（三）（三）Trp的代谢的代谢生成5-羟色胺。转变成N10-CHO-FH4。分解可产生丙酮酸和乙酰乙酰CoA，为生糖兼生酮氨基酸。分解可产生尼克酸（Vit pp）。第第123页页/共共139页页第122页/共139页第第124页页/共共139页页第123页/共139页5.5 支链氨基酸的代谢支链氨基酸的代谢包括Val、Leu、Ile。均为必需氨基酸。其分解代谢主要在骨骼肌

50、中进行。第第125页页/共共139页页第124页/共139页支链氨基酸的分解代谢支链氨基酸的分解代谢第第126页页/共共139页页第125页/共139页本章重点本章重点概念：腐败作用、必需氨基酸、氨基酸的代谢库、一碳单位、联合脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用鸟氨酸循环的过程，关键酶甲硫氨酸循环的过程，生理意义一碳单位的来源及辅酶氨的来源、去路及转运第第127页页/共共139页页第126页/共139页三大营养素代谢小结三大营养素代谢小结 1.乙酰CoA的来源去路 第第128页页/共共139页页第127页/共139页2草酰乙酸来源去路草酰乙酸来源去路 第第129页页/共共139页页第128页/共139