氨基酸的代谢.pptx
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1、第八章蛋白质代谢一一蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用(自学自学)二二氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢三三个别氨基酸代谢个别氨基酸代谢一、一、氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况二、二、氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用三、三、氨氨 的的 代代 谢谢四、四、-酮酸的代谢酮酸的代谢第四节 氨基酸的生物合成第1页/共104页蛋白质消化吸收和腐败一、蛋白质消化胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶A、B、氨肽酶、弹性蛋白酶。二、肽和氨基酸的吸收三、蛋白质的腐败作用第2页/共104页四、氮平衡氮平衡:机体摄入的氮量和排出量,在正常情况下处于平衡状态。即,摄入氮排出氮。氮正平衡:摄入氮排出氮,部分摄入的氮用于
2、合成体内蛋白质,儿童、孕妇。氮负平衡:摄入氮排出氮。饥锇、疾病。第3页/共104页氨基酸分解代谢一、氨基酸代谢库食物蛋白中,经消化而被吸收的氨基酸(外源性a.a)与体内组织蛋白降解产生的氨基酸(内源性a.a)混在一起,分布于体内各处,参与代谢,称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢库以游离a.a总量计算。肌肉中a.a占代谢库的50以上。肝脏中a.a占代谢库的10。肾中a.a占代谢库的4。血浆中a.a占代谢库的16。肝、肾体积小,它们所含的a.a浓度很高,血浆a.a是体内各组织之间a.a转运的主要形式。第4页/共104页氨基酸来源与去路氨基酸代谢库氨基酸代谢库氨基酸代谢库氨基酸代谢库组织蛋白质组织蛋白质食
3、物蛋白质食物蛋白质体内自身合成的体内自身合成的AAAA合成组织蛋白合成组织蛋白 分解代谢分解代谢(脱氨、脱羧脱氨、脱羧)转化为含氮其他化合物转化为含氮其他化合物血液氨基酸血液氨基酸血液氨基酸血液氨基酸组织氨基酸组织氨基酸组织氨基酸组织氨基酸第5页/共104页氨基酸的分解代谢一般是:(1)肝外组织以转氨基、联合脱氨基等形式脱去氨基,并以Ala、Gln的形式运到肝脏(2)尿素循环(3)脱氨后的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O,也可以转化为糖、脂肪酸第6页/共104页二、氨基酸的脱氨基作用(一)氧化脱氨基第7页/共104页第一步,脱氢,生成亚胺。第二步,水解。第8页/共104页催化氧化脱氨基反应的酶
4、(1)、氨基酸氧化酶有两类辅酶,、(人和动物)对下列a.a不起作用:Gly、-羟氨酸(Ser、Thr)、二羧a.a(Glu、Asp)、二氨a.a(Lys、Arg)第9页/共104页(2)、L-Glu脱氢酶E-NAD+E-NADP+第10页/共104页真核细胞的Glu脱氢酶,大部分存在于线粒体基质中,是一种不需O2的脱氢酶。此酶是能使a.a直接脱去氨基的活力最强的酶,是一个结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。ADP、GDP及某些a.a可激活此酶活性。因此当ATP、GTP不足时,Glu的氧化脱氨会加速进行,有利于a.a分解供能(动物体内有10%的能
5、量来自a.a氧化)。第11页/共104页(二)(二)转氨基作用转氨基作用1转氨作用:是肝外组织中a.a脱氨的重要方式,除Gly、Lys、Thr、Pro外,a.a都能参与转氨基作用。概念:意义:2转氨酶:谷丙、谷草转氨酶第12页/共104页第13页/共104页大多数转氨酶,优先利用-酮戊二酸作为氨基的受体,生成Glu。如丙氨酸转氨酶(谷丙转氨酶,GPT),可生成Glu,肝细胞受损后,血中此酶含量大增,活性高。在大多数动物组织细胞中,Asp转氨酶(谷草转氨酶)的含量最高,活性最大,Asp是合成尿素时氮的供体,通过转氨作用解决氨的去向。第14页/共104页(1)肝外:氨基酸+-酮戊二酸-酮酸+谷氨酸
6、(2)肝脏:谷氨酸+草酰乙酸-酮戊二酸+天冬氨酸谷氨酸+NAD(P)-酮戊二酸+NH3+NAD(P)H天冬氨酸+NH3尿素第15页/共104页转氨作用机制P303转氨酶辅酶是维生素B6(磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺)第16页/共104页(三)(三)联合脱氨基联合脱氨基主要方式主要方式单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基,单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要,因为只有Glu脱氢酶活力最高,其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基。第17页/共104页1、以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用第18页/共104页第19页/共104页2、通
7、过嘌呤核苷酸(AMP)循环的联合脱氨基做用(1)从-氨基酸开始通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主第20页/共104页(2)第21页/共104页(3)第22页/共104页第23页/共104页(四)(四)非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用产生NH3和酮酸脱水脱氨基脱巯基脱氨基直接脱氨基水解脱氨基氧化-还原脱氨基两个氨基酸互相发生氧化还原反应,生成有机酸、酮酸、氨。脱酰胺基作用谷胺酰胺酶:谷胺酰胺+H2O谷氨酸+NH3天冬酰胺酶:天冬酰胺+H2O天冬氨酸+NH3第24页/共104页三、氨基酸脱三、氨基酸脱 羧羧 基基 作作 用用AA胺类化合物脱羧酶(
8、辅酶为磷酸吡哆醛)R1COOHH-C-NH2-HR2O=C-+AA胺类化合物脱羧酶(辅酶为磷酸吡哆醛)磷酸吡哆醛R1COOHH-C-N=C-H-R2醛亚胺+H2OR1HH-C-N=C-H-R2CO2H2OHR2O=C-+R1HH-C-NH2-专一性强第25页/共104页谷谷AA -AA -氨基丁酸氨基丁酸+COCO2 2天冬天冬AA -AA -丙丙AA+COAA+CO2 2赖赖AA AA 尸胺尸胺+COCO2 2鸟鸟AA AA 腐胺腐胺+COCO2 2丝氨酸丝氨酸 乙醇胺乙醇胺 胆碱胆碱 卵磷脂卵磷脂色氨酸色氨酸 吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸 吲哚乙醛吲哚乙醛 吲哚乙酸吲哚乙酸 胺类有一定作用,但有些
9、胺类化合物有害(尤其对人),应维持在一定水平,体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛,进一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素第26页/共104页生物体内大部分a.a可进行脱羧作用,生成相应的一级胺。a.a脱羧酶专一性很强,每一种a.a都有一种脱羧酶,辅酶都是磷酸吡哆醛。a.a脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中,有些产物具有重要生理功能,如脑组织中L-Glu脱羧生成r-氨基丁酸,是重要的神经介质。His脱羧生成组胺(又称组织胺),有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺,有升高血压的作用。但大多数胺类对动物有毒,体内
10、有胺氧化酶,能将胺氧化为醛和氨。第27页/共104页四、氨的代谢氨对生物机体有毒,特别是高等动物的脑对氨极敏感,血中1%的氨会引起中枢神经中毒,因此,脱去的氨必须排出体外。氨中毒的机理:脑细胞的线粒体可将氨与-酮戊二酸作用生成Glu,大量消耗-酮戊二酸,影响TCA,同时大量消耗NADPH,产生肝昏迷。第28页/共104页氨的来源:氨的去向:(1)重新利用合成a.a、核酸。(2)贮存Gln,Asn高等植物将氨基氮以Gln,Asn的形式储存在体内。(3)排出体外排氨动物:水生动物,排泄时需少量水排尿素动物:陆生脊椎动物排尿酸动物:鸟类、爬虫类第29页/共104页(一)、生成尿素(尿素循环)排尿素动
11、物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环1932年,Krebs发现,向悬浮有肝切片的缓冲液中,加入鸟氨酸、瓜氨酸、Arg中的任一种,都可促使尿素的合成。第30页/共104页尿素循环途径(鸟氨酸循环)总的结果P311反应式第31页/共104页1、氨甲酰磷酸的生成(限速步骤)肝细胞液中的a.a经转氨作用,与-酮戊二酸生成Glu,Glu进入线粒体基质,经Glu脱氢酶作用脱下氨基,游离的氨(NH4+)与TCA循环产生的CO2反应生成氨甲酰磷酸。第32页/共104页氨甲酰磷酸是高能化合物,可作为氨甲酰基的供体。氨甲酰磷酸合酶I:存在于线粒体中,参与尿素的合成。氨甲酰磷酸合酶II:存在于胞质中,参与尿嘧啶的合成
12、。N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶I、II第33页/共104页2、合成瓜氨酸(鸟氨酸转氨甲酰酶)鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中,需要Mg2+作为辅因子瓜氨酸形成后就离开线粒体,进入细胞液。第34页/共104页3、合成精氨琥珀酸(精氨琥珀酸合成酶)精氨琥珀酸合成酶的催化机制第35页/共104页4、精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸(精氨琥珀酸裂解酶)此时Asp的氨基转移到Arg上。来自Asp的碳架被保留下来,生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸,第36页/共104页5、精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。第37页/共104页尿素循环小结NH4+HC
13、O3-+3ATP+Asp+2H2O尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi+延胡索酸(1)形成一分子尿素消耗4个高能磷酸键(2)两个氨基分别来自游离氨和Asp,一个CO2来自TCA循环,(3)2个氨基酸通过尿素循环形成1分子尿素,可以净生成1个ATP:脱氨:1个NADH延胡索酸经草酰乙酸转化为Asp:1个NADH第38页/共104页尿素循环与TCA的关系:延胡素酸苹果酸草酰乙酸Asp精氨琥珀酸肝昏迷(血氨升高,使-酮戊二酸下降,TCA受阻)可加Asp或Arg缓解。尿素循环与TCA的联系第39页/共104页6、尿素循环的调节:精氨琥珀酸合酶限速酶食物蛋白P312第40页/共104页肌肉中NH4+-
14、酮戊二酸+NADPH+H+谷氨酸+NADP+谷氨酸脱氢酶肌肉中Glu+丙酮酸-酮戊二酸+Ala丙氨酸转氨酶丙氨酸在PH7时接近中性,不带电荷,经血液运到肝脏肝脏中Ala+-酮戊二酸丙酮酸+Glu丙氨酸转氨酶(二)、Glc-Ala循环氨在血液中主要以丙氨酸和谷氨酰胺两种形式运输第41页/共104页Glc-Ala循环的生物学意义:在肌肉中,糖酵解提供丙酮酸,在肝中,丙酮酸又可生成Glc。肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸,两者都要运回肝脏进一步转化,而以Ala的形式运送,一举两得。第42页/共104页第43页/共104页(三)、谷氨酰胺的生成第44页/共104页a-酮酸的代谢1合成非必须氨基酸2转变为糖
15、和脂类:生糖氨基酸和生酮氨基酸3氧化产能第45页/共104页五、氨基酸碳架的去向P31420种aa有三种去路(1)重新氨基化生成氨基酸。(2)氧化成CO2和水(TCA)。(3)生糖、生脂。第46页/共104页20种aa的碳架可转化成7种物质:丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA:乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。第47页/共104页氨基酸碳骨架进入TCA的途径第48页/共104页(一)形成乙酰-CoA的途径通过丙酮酸到乙酰-CoA的途径通过乙酰乙酰-CoA到乙酰-CoA氨基酸直接形成乙酰-CoA第
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