生物化学与分子生物学第9章氨基酸代谢（4课时）ppt课件.ppt

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1、目录目录经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学教研室3/24/20231氨 基 酸 代 谢第 九 章Metabolism of Amino Acids蛋白质的生理功能和营养价值Physiological Function and Nutrition Value of Protein 第一节一、体内蛋白质具有多方面的重要功能（一）蛋白质维持细胞组织的生长、更新和修补（二）蛋白质参与体内多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、

2、凝血（凝血系统）等。每克蛋白质在体内氧化分解可释放17.19KJ(4.1 KCal)的能量，人体每日18%能量由蛋白质提供。（三）蛋白质可作为能源物质氧化供能二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述n 氮平衡(nitrogen balance)指每日氮的摄入量(食物中的蛋白质)与排出量(粪便和尿液)之间的关系。蛋白质的含氮量平均约为16%。凯氏定氮法三聚氰胺事件二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮 排出氮（儿童、孕妇、恢复 期病人）氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、严重烧伤、出血、消耗性疾病患者）n 蛋白质的生理需要量成人每日蛋白质最低生理需要

3、量为30g-50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。n氮平衡的意义可以反映体内蛋白质代谢的概况。n营养必需氨基酸(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基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。Arg和His为半必需氨基酸。n其余12种氨基酸体内可以合成，称为营养非必需 氨基酸。三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值“笨蛋来宿舍晾一晾鞋”Phe、Met、Lys、Thr、Trp、Leu、Ile、Valn 蛋白质的营养价值(nutrition value)蛋白质的营养价值是指食物蛋白质在体内的利用

4、率，取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。n 蛋白质的互补作用指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收n 蛋白质消化的生理意义 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、毒性反应。（一）在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽1.蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸胃蛋白酶的最适pH为1.52.5，对蛋白质肽键的作用特异性较差，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽键

5、，产物主要为多肽及少量氨基酸。胃蛋白酶的凝乳作用：乳汁中的酪蛋白（casein）与Ca2+形成乳凝块，胃停留时间延长，利于消化。胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片1、胃酸激活(pepsinogen)(pepsin)2、胃蛋白酶自身激活作用（autocatalysis）2.蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸 小肠是蛋白质消化的主要部位。n胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶(endopeptidase)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。外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始，每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A

6、、B)、氨基肽酶。u蛋白水解酶作用示意图氨基酸二肽酶氨基肽酶内肽酶氨基酸 +NHNH羧基肽酶56十二指肠介于胃与空肠之间，十二指肠成人长度为2025cm，管径 45cm，紧贴腹后壁，是小肠中长度最短、管径最大、位置最深且最为固定的小肠段。胰管与胆总管均开口于十二指肠，既接受胃液，又接受胰液和胆汁的注入。n 肠液中酶原在十二指肠被激活自身激活作用较弱n 肠液中酶原在十二指肠被激活胰蛋白酶(trypsin)肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶原弹性蛋白酶(elastase)弹性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶

7、原(A或B)n小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等,氨基肽酶将寡肽水解为二肽，二肽酶将二肽水解为氨基酸。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（二）氨基酸和寡肽通过主动转运机制被吸收n 吸收部位：主要在小肠n 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽n 吸收机制：耗能的主动吸收过程n 吸收方式：1、通过转运蛋白完成氨基酸和小肽的吸收 2、通过-谷氨酰基循环完成氨基酸的吸收n 通过转运蛋白完成氨基酸和小肽

8、的吸收 载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸/寡肽和Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。七种转运蛋白(transporter)中性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白二肽转运蛋白三肽转运蛋白-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再合成n 通过-谷氨酰基循环完成氨基酸的吸收谷氨酸 5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸二肽酶-谷氨 酰环化 转移酶氨基酸5-氧脯氨酸-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸 合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽 合成酶ATP

9、ADP+Pi细胞外-谷 氨酰 基转 移酶细胞膜谷胱甘肽 GSH细胞内-谷氨酰氨基酸氨基酸二、未消化吸收蛋白质在大肠下段发生腐败作用未被消化的蛋白质及未被吸收的氨基酸，在大肠下部受大肠杆菌的分解，此分解作用称为腐败作用（putrefaction）。腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、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。n 蛋白质的腐败作用(putrefaction)（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类蛋白质 氨基酸胺类(amines)蛋白酶 脱羧基作用 组氨酸组胺 赖氨酸尸胺 色氨酸色胺 酪氨酸酪胺苯丙氨酸苯乙胺n 假神经递质(false neurotransmitte

10、r)某些物质结构(如苯乙醇胺，-羟酪胺）与神经递质（如儿茶酚胺）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。苯乙胺苯乙醇胺酪胺-羟酪胺（二）肠道细菌通过脱氨基作用产生氨未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素氨(ammonia)脱氨基作用尿素酶 降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。（三）腐败作用产生其它有害物质酪氨酸 苯酚半胱氨酸 硫化氢 色氨酸 吲哚正常情况下，上述有害物质大部分随粪便排出，只有小部分被吸收，经肝的代谢转变而解毒，故不会发生中毒现象。1下列哪组氨基酸都是营养必须氨基酸：A.蛋、苯丙、苏、赖 B.赖、苯丙、酪、色 B.赖、缬

11、、酪、丙 B.蛋、半胱、苏、色2肠道中氨基酸的主要腐败产物是：A.吲跺 B.色胺 C.组胺 D.氨 E.腐胺3.氮平衡4.蛋白质的营养价值5.腐败作用随堂测试AD第三节氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids一、体内蛋白质分解生成氨基酸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。n 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，用t1/2表示。（一）蛋白质以不同的速率进行降解n不同的蛋白质降解速率不同，降解速率随生理需要而变化。不依赖ATP和泛

12、素；利用溶酶体中的组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。1、蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径被降解（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径2、蛋白质在蛋白酶体通过ATP-依赖途径被降解 依赖ATP和泛素 降解异常蛋白和短寿蛋白质n 泛素(ubiquitin)76个氨基酸组成的多肽(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名 一级结构高度保守泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活,即泛素化，包括三种酶参与的3步反应，并需消耗ATP。蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解。n 泛素介导的蛋白质降解过程n泛素化过程E1：泛素激活酶E2：泛素结合酶

13、E3：泛素蛋白连接酶UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS E1HS-E2HS-E1UBCOS E2UBCOS E1UB：泛素Pr：被降解蛋白质PrHS-E2UBCOS E2UBCNH OE3Pr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蛋白质酶体 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n泛素介导的蛋白质降解过程：二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸（内源性氨基酸）

14、混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库(metabolic pool)。n氨基酸代谢概况：合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮 化合物代谢转变胺类+CO2脱羧基作用脱氨基作用消化吸收其它含氮物质非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白质组织蛋白质血液氨基酸组织氨基酸氨基酸代谢库三、氨基酸分解先脱氨基 n 脱氨基作用指氨基酸脱去-氨基生成相应-酮酸的过程。NH3（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基n转氨基作用(transamination)1.转氨基作用由转氨酶催化完成在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸

15、得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。n 反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。转氨酶的专一性强，不同氨基酸与-酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。在各种转氨酶中，以L-谷氨酸和-酮酸的转氨酶最为重要。ALTCHNH2COOHCH3丙氨酸C=O +COOHCOOH(CH2)2-酮戊二酸C=OCOOHCH3丙酮酸CHNH2 +COOHCOOH(CH2)2谷氨酸AST(CH2)2CHNH2 COOHCOOH谷氨酸C=O(CH2)2COOHCOOH-酮戊二酸CHNH2 COOHCOOHCH2天冬氨酸C=OCH2COOHCOOH草酰乙酸+正常人各组织中ALT及

16、AST 活性(单位/克湿组织)n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。组组 织织 ALT AST组组 织织 ALT AST 肝肝 44000 142000胰胰 腺腺 2000 28000 肾肾 19000 91000 脾脾 1200 14000 心心 7100 156000 肺肺 700 10000 骨骼肌骨骼肌 4800 99000血清血清 16 20 2.各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制n 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸 磷酸吡哆醛 -酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸-酮戊二酸 转氨酶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要途径。通过此种方

17、式并未产生游离的氨。n 转氨基作用的生理意义（二）L-谷氨酸通过L-谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基 存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+或NADP+GTP、ATP为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂催化酶：L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸NH3-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2On 联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。定义n 转氨基偶联氧化脱氨基作用 氨基酸 谷氨酸 -酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶 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主要方式。主要在肝、肾和脑组织进行。转氨

18、基作用与谷氨酸脱氢作用的结合被称作转氨脱氨作用（transdeamination）苹果酸 腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶-酮戊 二酸氨基酸 谷氨酸-酮酸 转氨酶 1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶 2腺苷酸脱氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)（三）氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基（四）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基-酮酸NH+4+H2O2L-氨基酸氧化酶O2+FMNH2-氨基酸四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸脱氨基后生成的-酮酸(-keto acid）主要有三条代谢去路。（一）-酮酸可彻底氧化分解并提供能量（二）-酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸（三）

19、-酮酸可转变成糖及脂类化合物2L:Leu,Lys2e:Ile,Phe3T:Tyr,Thr,Trp 丙酮酸 可进入线粒体氧化产生乙酰CoA，进入三羧酸循环而彻底氧化 酮体 可直接分解产生乙酰CoA或乙酰乙酰CoA 三羧酸循环的中间产物 通过三羧酸循环中的反应转变成苹果酸，运输到线粒体外，在胞质内依次转变成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后进入线粒体彻底氧化氨基酸分解代谢的中间产物主要有3类：琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯

20、丙氨酸酪氨酸异亮氨酸 蛋氨酸丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸酮体亮氨酸 赖氨酸酪氨酸 色氨酸苯丙氨酸 苏氨酸 谷氨酸精氨酸 谷氨酰胺组氨酸 缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T CA一般在下列3种代谢状况下，氨基酸才氧化降解：细胞的蛋白质进行正常的合成和降解时，蛋白质合成并不需要蛋白质降解释放出的某些氨基酸，这些氨基酸会进行氧化分解。食品富含蛋白质，消化产生的氨基酸超过了蛋白质合成的需要，由于氨基酸不能在体内储存，过量的氨基酸在体内被氧化降解。机体处于饥饿状态或未控制的糖尿病状态时，机体不能利用或不能合适地利用糖作为能源，细胞的蛋白质被用做重要的能源。1能直接进行氧化脱氨基作用的氨基酸是：A.

21、天冬氨酸 B.缬氨酸 C.谷氨酸 D.丝氨酸 E.丙氨酸2嘌呤核苷酸循环中由IMP生成AMP时，氨基酸来自：A.天冬氨酸的氨基 B.氨基甲酰磷酸 C.谷氨酸的氨基 D.谷氨酰胺的酰胺基 E.赖氨酸上的氨基3转氨酶的辅酶中含有下列哪种维生素？A.维生素B1 B.维生素B12 C.维生素C D.维生素B6 E.维生素B24.饥饿时不能用作糖异生原料的物质是：A.乳酸 B.甘油 C.丙酮酸 D.亮氨酸 E.蛋氨酸随堂测试CADD5ALT(GPT)活性最高的组织是：A.心肌 B.脑 C.骨骼肌 D.肝 E.肾6能直接进行氧化脱氨基作用的氨基酸是：A.天冬氨酸 B.缬氨酸 C.谷氨酸 D.丝氨酸 E.丙

22、氨酸7嘌呤核苷酸循环脱氨基作用主要在哪些组织中进行？A.肝 B.肾 C.脑 D.肌肉 E.肺8.生酮氨基酸9.五种脱氨基方式随堂测试DCD第四节第四节氨的代谢氨的代谢Metabolism of Ammonian 血氨（blood ammonia)体内代谢产生的氨及消化道吸收的氨进入血液，形成血氨。n 血氨水平 正常生理情况下，血氨水平在4765 mol/L。一、血氨有三个重要来源（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨 RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶H2O（二

23、）肠道细菌腐败作用产生氨蛋白质和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二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式转运（一）氨通过丙氨酸-葡萄糖循环从骨骼肌运往肝 n 生理意义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。丙氨酸葡萄糖 肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸-酮戊 二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖（二）氨通过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾 n 反应过程谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶+H2

24、On生理意义天冬酰胺酶（asparaginase）治疗白血病机理：减少血中天冬酰胺GlnAspAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病细胞不能COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHGluProtein三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路n体内氨的去路有：在肝内合成尿素，这是最主要的去路 谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi 肾小管泌氨分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成谷氨酰胺（一）Krebs提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说尿素生

25、成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs-Henseleit循环。*组织切片技术*同位素示踪技术1.NH3、CO2和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸 （carbamoyl phosphate）CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶(CPS-I)（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行（二）肝中鸟氨酸循环详细步骤反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS

26、-)催化N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATPN-乙酰谷氨酸(AGA)2.氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶OCTH3PO4+氨基甲酰磷酸反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常与CPS-构成复合体。反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。3.瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸反应在胞液中进行 精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸4.精氨酸代琥珀酸裂解

27、生成精氨酸和延胡索酸反应在胞液中进行5.精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H2O鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸-酮戊二酸谷氨酸-酮酸精氨酸代 琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞 液n反应小结：原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸过程：通过鸟氨酸循环，先在线粒体中进行，再在胞液中进行耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键 2NH3+CO2+3ATP+3H2O H2NCONH2+2ADP+AMP+4Pi1.高蛋白质膳食促进尿素合成

28、2.AGA激活 CPS-启动尿素合成3.精氨酸代琥珀酸合成酶活性促进尿素合成（三）尿素合成受膳食蛋白质和两种关键酶活性的调节酶相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶的相对活性酶相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0n血氨浓度升高称高血氨症(hyperammonemia)高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。（四）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒常见于

29、肝功能严重损伤或尿素合成相关酶的遗传缺陷。TAC 脑供能不足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3 脑内-酮戊二酸 高血氨可减少脑内-酮戊二酸，导致能量代谢障碍。氨中毒的可能机制 脑星状细胞内谷氨酰胺增多，可导致水份渗入细胞，引起脑水肿。谷氨酸以及由谷氨酸产生的-氨基丁酸都是主要的信号分子。过多谷氨酸用于合成谷氨酰胺，可导致脑内谷氨酸和-氨基丁酸减少，影响脑的功能。1在尿素合成过程中，下列哪步反应需要ATP？A.鸟氨酸氨基甲酰磷酸 瓜氨酸磷酸 B.瓜氨酸天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 C.精氨酸代琥珀酸 精氨酸延胡索酸 D.精氨酸 鸟氨酸尿素 E.草酰乙酸谷氨酸 天冬氨酸酮戊二酸2鸟氨酸循环的限速酶是

30、：A.氨基甲酰磷酸合成酶 B.氨基酸氨基甲酰转移酶 C.精氨酸代琥珀酸合成酶 D.精氨酸代琥珀酸裂解酶 E.精氨酸酶3.氨的四种主要来源、两种氨转运形式、四种氨的去路随堂测试BC4下列哪组反应在线粒体中进行？A.鸟氨酸与氨基甲酰磷酸反应 B.瓜氨酸与天冬氨酸反应 C.精氨酸生成反应 D.延胡索酸生成反应 E.精氨酸分解成尿素反应5.氨中毒往往是因为：A.肠道吸收氨过量 B.氨基酸在体内分解代谢增强 C.肾功能衰竭 排出障碍 D.肝功能损伤，不能合成尿素 E.合成谷氨酰胺减少6鸟氨酸循环中，合成尿素的第二分子氨来源于：A.游离氨 B.谷氨酰胺 C.天冬酰胺 D.天冬氨酸 E.氨基甲酰磷酸7.体内

31、蛋白质分解代谢的终产物是 A.氨基酸 B.肽类 C.氨基酸、肽类 D.肌苷、肌酸 E.CO2、H2O、尿素ADDE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、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物n脱羧基作用(decarboxylation)磷酸吡哆醛（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成-氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA)GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。GABA COOH(CH2)2 CH2NH2 CO2L-谷氨酸脱羧酶 COOH(CH2)2 CHNH2 COOHL-谷氨酸（二

32、）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺(histamine)组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2HN NCH2CHCOOHNH2HN NCH2CH2NH2（三）色氨酸经5-羟色胺酸生成5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)5-HT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。5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO2色氨酸CH2CHCOOH NH2CH2CHCOOH NH2HOCH2CH2NH2HO（四）某些氨基酸的脱羧基作用可产生多胺类（四）某些氨基酸的脱羧基作用可产生

33、多胺类(polyamines)物质物质多胺是调节细胞生长的重要物质。腺苷-S-(CH2)3-NH2 COOH (SAM)腺苷-S-(CH2)3-NH2脱羧基SAM SAM脱羧酶CO2 H2N-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2精脒(spermidine)5-甲基-硫-腺苷丙胺转移酶 H2N-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2 精胺(spermine)鸟氨酸脱羧酶H2N-(CH2)4-NH2 腐胺CO2H2N-(CH2)4-COOHNH2 鸟氨酸丙胺转移酶二、某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位n一碳单位的定义（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢 某些

34、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)。n一碳单位的种类甲基(methyl)-CH3甲烯基(methylene)-CH2-甲炔基(methenyl)-CH=甲酰基(formyl)-CHO亚胺甲基(formimino)-CH=NHn四氢叶酸的结构FH4的生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+5FH4携带一碳单位的形式 （一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5CH3FH4N5,N10CH2FH4N5,N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4n一碳单位主要

35、来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色胺酸的分解代谢丝氨酸 N5,N10CH2FH4甘氨酸 N5,N10CH2FH4组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸 N10CHOFH4（二）由氨基酸产生的一碳单位可相互转变n一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5,N10=CHFH4N5,N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3（三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成N10-CHO-FH4与N5,N10=CH-FH4分别为嘌呤合成提供C2与C8，N5,N10-CH2-FH4为胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。把氨基酸代谢和核酸代谢联系起

36、来。甲基三、含硫氨基酸的代谢是相互联系的胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸（一）甲硫氨酸参与甲基转移1.甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS腺苷甲硫氨酸(SAM)甲基转移酶RHRCH3腺苷SAMS-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸nSAM为体内甲基的直接供体修饰DNA的结构而控制基因表达修饰非营养物质而使之失活合成反应中通过加甲基而生成胆碱、肌酸、肉碱以及肾上腺素等生物活性物质。S-腺苷甲硫氨酸在甲基转移酶（methyl transferase）催化下，将甲基转移至其他物质使其甲基化。n甲硫氨酸循环(methionine cycle)甲硫氨酸S-腺苷同型 半胱

37、氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiR-CH31.为体内广泛存在的甲基化反应提供甲基2.促进FH4再生 n甲硫氨酸循环生理意义：维生素B12不足：巨幼红细胞性贫血高同型半胱氨酸血症：动脉粥样硬化和冠心病同型半胱氨酸与疾病浓度升高的原因 致病机制 所致疾病遗传性疾病 损伤血管内皮细胞 心脏病发作B族维生素缺乏 促进血小板的激活 中风(叶酸、B6及B12）增强凝血功能 静脉栓塞雌激素缺乏 促进血管平滑肌增殖 反复流产过度摄入无过滤咖啡 刺激LDL氧化 新生儿缺陷、神经管缺陷吸烟 细胞毒作用 老年性痴呆2.甲

38、硫氨酸为肌酸合成提供甲基肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM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。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。H2O两种亚基：M亚基（肌型）与B亚基（脑型）3种同工酶：MM、MB和BB。MM主要在骨骼肌，MB主要在心肌，而BB主要在脑。心肌梗死时，血中MB-CK增高，可作为辅助诊断的指标之一。n 肌酸激酶（creatine kinase,CK）肌酐随尿排出，正常人每日尿中肌酐的排出量恒定。当肾功

39、能障碍时，肌酐排出受阻，血中浓度升高。血中肌酐的测定有助于肾功能不全的诊断。n 肌酐（creatinine)（二）半胱氨酸代谢可产生多种重要的生理活性物质1.半胱氨酸与胱氨酸可以互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2二硫键对于维持蛋白质空间构象的稳定性具有重要作用。2.2.半胱氨酸可转变成牛磺酸牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分之一。3.半胱氨酸可生成活性硫酸根SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸，PAPS）nPAPS为活性硫酸根，是体内硫酸基的供体。四、芳香族

40、氨基酸代谢可产生神经递质芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸1.苯丙氨酸羟化生成酪氨酸 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。（一）苯丙氨酸和酪氨酸代谢有联系又有区别苯丙氨酸+H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+酪氨酸+O2n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。2.2.酪氨酸转变为儿茶酚胺和黑色素或彻底氧化分解多巴醌多巴醌吲哚醌吲哚醌黑色素聚合n 黑色素(melanin)的生成n 儿茶酚胺(catecholamine)的生成S

41、-腺苷同型半胱氨酸帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。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)。n酪氨酸的分解代谢 体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸尿症。苯丙氨酸和酪氨酸的代谢过程总结（二）色氨酸的分解代谢可产生丙酮酸和乙酰乙酰CoA色氨酸5-羟色胺一碳单位丙酮酸 +乙酰乙酰CoA维生素 PP 五、支链氨基酸的分解有相似的代谢过程支链氨基酸亮氨酸异亮氨酸缬氨酸支链氨基酸的分解代谢 表9-3 氨基酸的重要含氮衍生物氨基酸氨基酸衍生化合物衍生化合物生理功能生理功能Asp、Gln、Gly嘌呤碱嘌呤碱含氮

42、碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分Asp嘧啶碱嘧啶碱含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分Gly卟啉化合物卟啉化合物血红素、细胞色素血红素、细胞色素Gly、Arg、Met肌酸、磷酸肌酸肌酸、磷酸肌酸能量储存能量储存Trp烟酸、烟酸、5-羟色胺羟色胺维生素、神经递质维生素、神经递质Tyr、Phe儿茶酚胺儿茶酚胺神经递质、激素神经递质、激素Tyr、Phe黑色素黑色素皮肤色素皮肤色素Cys牛磺酸牛磺酸结合胆汁酸成分结合胆汁酸成分His组胺组胺血管舒张剂血管舒张剂Glu-氨基丁酸氨基丁酸神经递质神经递质Orn、Met精胺、精脒精胺、精脒细胞增殖促进剂细胞增殖促进剂Arg一氧化氮（一氧化氮（NO）细胞信号转

43、导分子细胞信号转导分子NADPH+H+O2 NADP+NONOS精氨酸胍氨酸1氨基酸脱羧酶的辅酶是：A.磷酸吡多醛 B.维生素PP C.维生素B2 D.维生素B12 E.维生素B12白化病的根本原因之一是由于先天性缺乏：A.酪氨酸转氨酶 B.苯丙氨酸羟化酶 C.酪氨酸酶 D.尿黑酸氧化酶 E.对羟苯丙氨酸氧化3.下列哪一个不是一碳单位？A.CH3 B.CO2 C.CH2 D.CHNH E.CH4体内转运一碳单位的载体是：A.叶酸 B.维生素B12 C.硫胺素 D.生物素 E.四氢叶酸随堂测试ACBE5鸟氨酸脱羧生成：A.酪氨 B.腐胺 C.多巴胺 D.尸胺 E.色胺6.甲基的直接供体是：A.N

44、10甲基四氢叶酸 B.S腺苷甲硫氨酸 C.蛋氨酸 D.胆碱 E.肾上腺素7.关于多巴的描述，下列哪项是错误的？A.由酪氨酸代谢生成 B.可生成多巴胺 C.本身不是神经递质 D.是肾上腺素生物合成的中间产物之一 E.是儿茶酚胺类激素8.组氨酸经过下列哪种作用生成组胺 A.转氨基作用 B.羟化作用 C.氧化作用 D.脱羧基作用 E.氧化脱氨基作用随堂测试BBED思考题1简述体内氨基酸的来源和主要代谢去路。2试列出谷氨酸转变成葡萄糖及氧化成CO2、H2O和产生能量的代谢途径。3何谓一碳单位？有何生物学意义？哪些氨基酸在代谢过程中可产生一碳单位？4列举血氨的来源与去路，并分析谷氨酸和精氨酸治疗肝性脑病（肝昏迷）的生化基础。5何谓转氨基作用？体内重要的转氨酶有哪几种？测定血清中这些转氨酶的活性有何意义？