氨基酸代谢-.ppt

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1、20 五月 2023氨基酸代谢氨基酸代谢 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 Proteins一、蛋白质的功一、蛋白质的功能能（一）维持细胞组织的生长、更新和修补（一）维持细胞组织的生长、更新和修补（二）参与体内多种重要的生理活动（二）参与体内多种重要的生理活动 （整体生命活动的重要基础）（整体生命活动的重要基础）催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。1 1克蛋白质：克蛋白质：17.19kJ(4.1 kcal)

2、；人体每日；人体每日18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。（三）可作为能源物质氧化供能（次要）（三）可作为能源物质氧化供能（次要）二、氮平衡二、氮平衡(nitrogen balance)n概念概念n摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系，可反映体内蛋白质的代谢状况。之间的关系，可反映体内蛋白质的代谢状况。氮总平衡：氮总平衡：摄入氮摄入氮=排出氮（排出氮（正常成人正常成人）氮正平衡：氮正平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（排出氮（儿童、青春期青少儿童、青春期青少 年、孕妇及恢复期病人年、孕妇及恢复期病人）氮负平衡：氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮

3、（排出氮（饥饿、消耗性疾饥饿、消耗性疾 病患者病患者）n 蛋白质的生理需要量蛋白质的生理需要量n成人每日蛋白质最低生理需要量为成人每日蛋白质最低生理需要量为30g50g，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。n概念概念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 8种种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp（Arg、His），可可决定蛋白质的营养价值决定蛋白质的营养价值。三、营养必需氨基酸三、营养必需氨基酸(essential amino acid)“假设

4、来借一两本书假设来借一两本书”n 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值(nutrition value)指食物蛋白质在体内的利用率，取决于指食物蛋白质在体内的利用率，取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比必需氨基酸的数量、种类、量质比。n 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指营养价值较低的蛋白质混合食用混合食用，其，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。LysLys较少而较少而TrpTrp较多较多TrpTrp较少而较少而LysLys较多较多第二节第二节蛋白质的消化、吸收与腐败蛋白质的消化、吸收与腐败Digestion,Absorption

5、and Putrefaction of proteins了解了解一、外源性蛋白质消化成氨基一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收酸和寡肽后被吸收n 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、毒消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。性反应。（一）在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽（一）在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽1 1、蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸、蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸胃蛋白酶的胃蛋白酶的最适最适pH为为1.52.5，对蛋白质肽键，对蛋白质肽键的作用的作用特异性较

6、差特异性较差，主要水解由，主要水解由芳香族氨基芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽键，产物主所形成的肽键，产物主要为要为多肽及少量氨基酸多肽及少量氨基酸。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)(pepsin)2 2、蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸、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小肠是蛋白质消化的主要部位n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(endop

7、eptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白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。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自肽链的末段开始，每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。胰蛋白酶：碱性胰蛋白酶：碱性AA糜蛋白酶：芳香族糜蛋白酶：芳香族AA弹性蛋白酶：脂肪族弹性蛋白酶：脂肪族AA羧基肽酶羧基肽酶A：除：除Pro、Arg、Lys以以外外羧基肽酶羧基肽酶B：碱性：碱性AAn 肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活胰蛋白酶胰蛋白酶(trypsin)肠激酶肠

8、激酶(enterokinase)胰蛋白酶原胰蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶(elastase)弹性蛋弹性蛋白酶原白酶原糜蛋白酶糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白糜蛋白酶原酶原羧基肽酶羧基肽酶(A或或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原羧基肽酶原(A或或B)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u蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶氨基肽酶氨基肽酶内肽酶

9、内肽酶氨基酸氨基酸 +NHNH羧基肽酶羧基肽酶56n3.3.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，例如的作用，例如氨基肽酶氨基肽酶(aminopeptidase)及及二肽酶二肽酶(dipeptidase)等等,最终产物为氨最终产物为氨基酸。基酸。（二）氨基酸通过主动转运过程被吸（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收收n 吸收部位：吸收部位：小肠（主要）小肠（主要）n 吸收形式：吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽氨基酸、寡肽、二肽n 吸收机制：吸收机制：耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程n1.1.氨基酸吸收载体氨基酸吸

10、收载体载载体体蛋蛋白白与与氨氨基基酸酸、Na+组组成成三三联联体体，由由ATP供供能能将将氨氨基基酸酸、Na+转转入入细细胞胞内内，Na+再再由由钠钠泵排出细胞。泵排出细胞。七种转运蛋白七种转运蛋白(transporter)中性氨基酸转运蛋白中性氨基酸转运蛋白酸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碱性氨基酸转运蛋白亚氨基酸亚氨基酸转运蛋白转运蛋白氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白二肽二肽转运蛋白转运蛋白三肽转运蛋白三肽转运蛋白小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞肾小管细胞肾小管细胞 肌细胞肌细胞2.-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用-谷氨酰基循环谷氨酰基循环(-glu

11、tamyl cycle，Meister 循环循环)过程：过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再合成谷胱甘肽再合成小肠粘膜细胞、肾小管细胞、脑组织小肠粘膜细胞、肾小管细胞、脑组织谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pi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 酰环化酰环化 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

12、细胞膜谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH细胞内细胞内-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽转运利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽转运体系体系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吸收作用在小肠近端较强吸收作用在小肠近端较强(时间顺序时间顺序上先于游离的氨基酸上先于游离的氨基酸)3.3.肽肽的吸收的吸收二、蛋白质在肠道发生腐败作二、蛋白质在肠道发生腐败作用用肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的分解作用。物所起的分解作用。腐败作用的腐败作用的产物大多有害产物大多有害，如，如胺、氨、胺、氨、苯酚、吲哚及苯酚、吲哚及H H2

13、 2S S等；也可产生少量的等；也可产生少量的脂肪酸脂肪酸及维生素及维生素等可被机体利用的物质等可被机体利用的物质。n 蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类(amines)蛋白酶蛋白酶 脱羧基作用脱羧基作用 色氨酸色氨酸 组氨酸组氨酸组胺组胺 赖氨酸赖氨酸尸胺尸胺 色胺色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺苯丙氨酸苯丙氨酸苯乙胺苯乙胺降低血压降低血压升高血压升高血压n 假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)某些物质结构某些物质结构(如如苯乙醇胺苯乙

14、醇胺，-羟酪胺羟酪胺）与与神经神经递质（如儿茶酚胺）递质（如儿茶酚胺）结构相似，可取代正常神经递结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称质从而影响脑功能，称假神经递质假神经递质。苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺酪胺酪胺-羟酪胺羟酪胺 胺类胺类 入入肝（单胺氧化酶或肝（单胺氧化酶或 二胺氧化酶）二胺氧化酶）-羟化羟化 胺类胺类 假神经递质假神经递质 相应的醛相应的醛 (苯乙醇胺、苯乙醇胺、-羟酪胺）羟酪胺）相应的酸相应的酸 解毒解毒门静脉吸收门静脉吸收进入脑组织进入脑组织-羟化酶羟化酶结构类似儿茶酚胺结构类似儿茶酚胺可与脑细胞结合，可与脑细胞结合，但但不能传递神经冲动不能传递神经冲动，使大脑发

15、生异常抑制使大脑发生异常抑制（二）（二）肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用产生氨产生氨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)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，可可减少氨的吸收减少氨的吸收，这是，这是酸性灌肠的依据酸性灌肠的依据。（三）（三）腐败作用产生其它有害物质腐败作用产生其它有害物质酪氨酸酪氨酸 苯酚苯酚半胱氨酸半胱氨酸 硫化氢硫化氢 色氨酸色氨酸 吲哚吲哚大部分随粪便排出大部分随粪便排出；小部分被吸收，经肝的；小部分被吸收，经肝的代谢转

16、变而解毒。代谢转变而解毒。未消化蛋白质未消化蛋白质 H R-C-COOH NH2未吸收的消化产物未吸收的消化产物腐败（腐败（putrefaction）脱氨脱氨NHNH3 3脱羧脱羧胺胺碳链降解碳链降解其它有害物质其它有害物质特殊分解代谢特殊分解代谢 特殊侧链的分解代谢特殊侧链的分解代谢一般分解代谢一般分解代谢CO2 胺胺脱羧基作用脱羧基作用 脱氨基作用脱氨基作用 NH3-酮酸酮酸氨基酸的分解代谢概况氨基酸的分解代谢概况第三节第三节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acidn 蛋白质的半寿期蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓

17、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t1/2表示。表示。（一）蛋白质以不同的速率进行降解（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。蛋白质的更新有何生理意义蛋白质的更新有何生理意义?生理和病理情况下生理和病理情况下一、体内蛋白质分解成氨基酸一、体内蛋白质分解成氨基酸 （了解）（了解）不依赖不依赖ATP和泛素；和泛素；利用溶酶体中的利用溶酶体中的组织蛋白酶组织蛋白酶(cathepsin)降解外降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。1 1、ATP-ATP

18、-非依赖途径（溶酶体）非依赖途径（溶酶体）（二）真核细胞内蛋白质的降解（二）真核细胞内蛋白质的降解2、ATP-依赖途径（蛋白酶体）依赖途径（蛋白酶体）依赖依赖ATP和泛素；和泛素；降解异常蛋白和短寿蛋白质。降解异常蛋白和短寿蛋白质。n 泛素泛素(ubiquitin)：是一种参与蛋白质降解的小分：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。子蛋白质。76个氨基酸组成的多肽个氨基酸组成的多肽(8.5kD)普遍存在于真核生物普遍存在于真核生物 一级结构高度保守一级结构高度保守泛素化：泛素化：泛素与选择性被降解蛋白质形泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活，包括三种酶成共价连接，并使其激活，包括三种

19、酶参与的参与的3步反应，并需消耗步反应，并需消耗ATP。蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质对泛素化蛋白质的降解。的降解。n 泛素介导的蛋白质降解过程泛素介导的蛋白质降解过程n蛋白质的泛素化过程蛋白质的泛素化过程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UB：泛素泛素Pr：被降解蛋白质：被降解蛋白质蛋白酶体存在于蛋白酶体存在于细胞核和胞浆细胞核和胞浆内，主要降解内，主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质。异常蛋白质和短寿蛋白质。26S蛋白蛋白酶体酶体 20S的核心的核心颗粒颗粒(CP)19S的调节颗粒的调节颗粒(RP):18个亚基个亚

20、基,6个亚基具有个亚基具有ATP酶活性酶活性2个个环：环：7个个亚基亚基2个个环：环：7个个亚基亚基n泛素介导的蛋白质降解过程：泛素介导的蛋白质降解过程：如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解）降解）体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用nHPV(人类乳头瘤病毒人类乳头瘤病毒)编码编码E6蛋白蛋白,E6蛋白蛋白可通过可通过泛素化过程而作用于泛素化过程而作用于p53。n 在体外实验中也已表明在体外实验中也已表明HPV编码癌基因蛋白编码癌基因蛋白E6，它可在一种被称作，它可在一

21、种被称作E6相关蛋白相关蛋白(E6-AP,MW 100 kD)的存在下激活的存在下激活p53的降解过程。从而导致肿瘤的的降解过程。从而导致肿瘤的形成。形成。二、氨基酸代谢库二、氨基酸代谢库(metabolic pool)体体内内组组织织蛋蛋白白质质降降解解产产生生的的氨氨基酸及体内合成的非必需氨基酸基酸及体内合成的非必需氨基酸氨基酸代谢库氨基酸代谢库外源性氨基酸外源性氨基酸内源性氨基酸内源性氨基酸食物蛋白质经消化吸收的氨基酸食物蛋白质经消化吸收的氨基酸n氨基酸代谢概况：氨基酸代谢概况：合成合成分解分解嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶、肌肌酸酸等含氮化合物等含氮化合物代谢转变代谢转变胺类胺类+CO2脱羧基作用

22、脱羧基作用脱脱氨氨基基作用作用消化吸收消化吸收其它含氮物质其它含氮物质非必需氨基酸非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类糖或脂类-酮酸酮酸谷氨酰胺谷氨酰胺尿素尿素食物食物蛋白蛋白质质组织组织蛋白蛋白质质血液血液氨基氨基酸酸组织组织氨基氨基酸酸氨氨基基酸酸代代谢谢库库三、脱氨基作用三、脱氨基作用n 概念概念指氨基酸脱去指氨基酸脱去-氨基生成相应氨基生成相应-酮酸的过程。酮酸的过程。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n 方式方式（一）转氨基作用（一）转

23、氨基作用(transamination)(transamination)1 1、概念、概念在在转氨酶转氨酶(transaminase)(transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸去掉基酸去掉-氨基生成相应的氨基生成相应的-酮酸，而另一种酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛2 2、反应式、反应式u 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨赖氨酸、脯氨 酸、羟脯氨酸酸、羟脯氨酸除外。除外。勇于开始，才能找到成功的路3.3.体内重要的转氨酶体内重要的转氨酶丙氨酸氨基转移

24、酶丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase,ALT或或glutamic pyruvic transaminase,GPT）天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase,AST 或或glutamic oxalo-acetic transaminase,GOT）正常人各组织中正常人各组织中ALT/GPT及及AST/GOT 活性活性(单位单位/克湿组织克湿组织)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。指标之一。n心肌梗死会有什么现象心肌梗死会有什么现象?急性肝炎呢急

25、性肝炎呢?为什么为什么?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 16 204 4、转氨酶的作用机制、转氨酶的作用机制n 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛（维生素？）转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛（维生素？）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 转氨酶转氨酶转氨基作用机制转氨基作用机制转氨基作用不仅是体内多数氨基酸转

26、氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基脱氨基的重要方式，也是机体的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸合成非必需氨基酸的重的重要途径。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。n5、转氨基作用的生理意义、转氨基作用的生理意义（二）（二）L-谷氨酸脱氢酶催化脱氨基谷氨酸脱氢酶催化脱氨基 存在于存在于肝、脑、肾肝、脑、肾中中 辅酶为辅酶为 NAD+或或NADP+GTP、ATP为其抑制剂为其抑制剂对于对于aaaa供能有何意义供能有何意义?GDP、ADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶：L-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)L-谷氨酸谷氨酸NH3-酮戊二酸酮

27、戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O什么是别构酶什么是别构酶?n（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用l 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下脱下-氨基生成氨基生成-酮酸的过程。是体内酮酸的过程。是体内主要主要的脱氨基途径。的脱氨基途径。1.1.定义定义2.2.类型类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环n转氨基偶联氧化脱氨基作用（转氨基偶联氧化脱氨基作用（肝、肾和脑）肝、肾和脑）此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是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

28、要方式。体内合成非必需氨基酸的主要方式。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延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基（氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基（肌肉肌肉）50%NH3 in brain（四）氨基酸氧化酶脱氨基（四）氨基酸氧化酶脱氨基（肝、肝、肾肾）（一）彻底氧化分解并提供能量（一）彻底氧化分解并提供能量

29、（二）生成营养非必需氨基酸（二）生成营养非必需氨基酸三、氨基酸碳链骨架三、氨基酸碳链骨架(-(-酮酸酮酸)可可进行转换或分解进行转换或分解氨基酸氨基酸分解产生分解产生5 5种产物进入种产物进入TCATCA循环循环，进，进行彻底的氧化分解。行彻底的氧化分解。五种产物为五种产物为：乙酰：乙酰CoACoA、-酮戊二酸、酮戊二酸、琥珀酰琥珀酰CoACoA、延胡索酸、草酰乙酸、延胡索酸、草酰乙酸（三）转变成糖及脂类化合物（三）转变成糖及脂类化合物（L Leueu、L Lysys）IlIle e、PhPhe e、T Tyryr、T Thr hr、T Trprp“一本老色书一本老色书”琥珀酰琥珀酰CoA 延

30、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CO2

31、CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A Cnitrogen balanceessential amino acidnutrition value of protein脱氨基作用包括哪几种方式？脱氨基作用包括哪几种方式？Transamination转氨酶（组织分布特异性、辅酶）转氨酶（组织分布特异性、辅酶）第四节第四节 氨的代谢氨的代谢Metabolism of Ammonia氨的来源去路氨的来源去路肾脏泌氨肾脏泌氨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。正常人血氨浓度正

32、常人血氨浓度47-47-65 mol/L。一、体内有毒性的氨有三个重要来一、体内有毒性的氨有三个重要来源源（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解 RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶体内氨的体内氨的主要主要来源：氨基酸来源：氨基酸脱氨基脱氨基作用作用产生的氨。产生的氨。还有少量胺的氧化。还有少量胺的氧化。（二）肠道细菌腐败作用（二）肠道细菌腐败作用蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产生的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尿素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H2O（三）

33、肾小管上皮细胞分泌的氨（三）肾小管上皮细胞分泌的氨二、氨在血液中的转运形式二、氨在血液中的转运形式（丙氨酸及谷氨酰胺）（丙氨酸及谷氨酰胺）（一）丙氨酸（一）丙氨酸-葡萄糖循环（肌肉葡萄糖循环（肌肉肝）肝）n 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。肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。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酵解途径糖酵解途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

34、肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖（二）谷氨酰胺（二）谷氨酰胺(脑和肌肉脑和肌肉肝或肾肝或肾)n 反应过程反应过程谷氨酰胺是氨的谷氨酰胺是氨的解毒解毒产物，也是氨的产物，也是氨的储存储存及运输及运输形式。临床可服用谷氨酸盐来降低形式。临床可服用谷氨酸盐来降低NHNH3 3。n生理意义生理意义谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶（脑、肌肉）（脑、肌肉）NH3+ATPADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶（肝、肾）（肝、肾）NH3H2O GlnGln可提供酰胺基使可提供酰胺基使AspAsp转变成转变成AsnAsn。正常细胞能合成足量的正常细胞能合成足量的AsnAsn供

35、蛋白质的合成需要，但供蛋白质的合成需要，但白血病细胞却不能或很少合成白血病细胞却不能或很少合成AsnAsn，必须依靠其他器，必须依靠其他器官。官。天冬酰胺酶使天冬酰胺酶使AsnAsn水解成水解成Asp,Asp,肿瘤细胞蛋白质合成受肿瘤细胞蛋白质合成受障碍障碍,增殖受抑制；能干扰细胞增殖受抑制；能干扰细胞DNADNA、RNARNA的合成的合成,可可能作用于细胞能作用于细胞G1G1增殖周期中增殖周期中,为抑制该期细胞分裂的为抑制该期细胞分裂的细胞周期特异性药。细胞周期特异性药。三、氨的去路三、氨的去路在肝内合成尿素（最主要）在肝内合成尿素（最主要）谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成

36、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。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺（脑、肌肉）（脑、肌肉）（一）（一）尿素循环尿素循环(urea cycle)/鸟氨酸循环鸟氨酸循环(orinithine cycle)由由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提提出出，又又称称为为Krebs-Henseleit循环。循环。合成部位合成部位：肝脏（线粒体、胞液）：肝脏（线粒体、胞液）概念概念 在在肝肝脏脏等等组组织织器器官官中中，利利用用鸟

37、鸟氨氨酸酸作作载载体体，以以氨氨、天天冬冬氨氨酸酸及及COCO2 2为为原原料，缩合生成尿素的循环反应过程。料，缩合生成尿素的循环反应过程。实验根据如下：实验根据如下：大鼠肝切片与大鼠肝切片与NHNH4 4+保温数小时，保温数小时，NHNH4 4+，尿素，尿素；加入鸟氨酸、瓜氨酸和加入鸟氨酸、瓜氨酸和ArgArg后，尿素后，尿素；上述三种氨基酸结构上彼此相关；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。早已证实肝中有精氨酸酶。1、NH3、CO2和和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸缩合生成氨基甲酰磷酸 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

38、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进行，中进行，消耗消耗2 2分子分子ATPATP。（二）肝中鸟氨酸循环的步骤（二）肝中鸟氨酸循环的步骤氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)是尿素合成起始过程的限速酶。是尿素合成起始过程的限速酶。N-乙酰谷氨酸（乙酰谷氨酸（AGA），），Arg为其激活剂为其激活剂N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)2 2、氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸、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鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3P

39、O4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine(ornithine carbamoyl transferase,OCT)carbamoyl transferase,OCT)催化，催化，OCTOCT常与常与CPS-CPS-构成复合体。构成复合体。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。3 3、瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸、瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨

40、酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3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4 4、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。5 5、精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸、精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸H2O鸟鸟氨氨酸酸循循环环线粒体线粒体胞胞 液液AGA总反应式：总反应式：NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O尿素尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+

41、延胡索延胡索酸酸n反应小结：反应小结：原料：原料：2 2 分子氨，一个来自分子氨，一个来自氨甲酰磷酸（或游离氨甲酰磷酸（或游离的的NHNH3 3），另一个来自），另一个来自AspAsp。过程：通过鸟氨酸循环，先在过程：通过鸟氨酸循环，先在线粒体线粒体中进行，再中进行，再在在胞液胞液中进行。中进行。耗能：耗能：3 3 个个ATPATP，4 4 个个P P 。CPS-CPS-是鸟氨酸循环是鸟氨酸循环启动启动的限速酶，的限速酶，精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸合成酶（活性最低）是尿素合成珀酸合成酶（活性最低）是尿素合成启动以后启动以后的的限速酶。限速酶。循环中消耗的循环中消耗的AspAsp可通过延胡索酸转变

42、为草酰乙可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他酸，再通过转氨基作用，从其他-氨基酸获得氨基酸获得氨基而再生。氨基而再生。3、精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶活性促进尿素合成活性促进尿素合成（三）尿素合成的调节（三）尿素合成的调节2.CPS-的调节：的调节：AGA(N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸)、Arg为其激活剂为其激活剂1.食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成酶酶相对活性相对活性氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移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合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸

43、代琥珀酸裂解酶精氨酸酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶的相对活性正常成人肝尿素合成酶的相对活性酶酶相对活性相对活性鸟氨酸氨基甲酰转移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合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0哪个是尿素合成的限速酶，为什么？哪个是尿素合成的限速酶，为什么？启动限速（线粒体内）；合成限速：胞液内。启动限速（线粒体内）；合成限速：胞液内。n血氨浓度升高称血氨浓度升高称高血氨症高血氨症(hyperammonemia)常常见于肝功能严重损伤或尿素合成相关酶的遗传见于肝功能严

44、重损伤或尿素合成相关酶的遗传缺陷。高血氨症时可引起脑功能障碍，称缺陷。高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中氨中毒毒(ammonia poisoning)。（四）高血氨症与氨中毒（四）高血氨症与氨中毒TAC 脑供能不足脑供能不足-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内脑内-酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制I-肝性脑病（肝昏迷）肝性脑病（肝昏迷）-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内渗透压增大脑内渗透压增大n 氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制 II II脑水肿脑水肿特殊分解代谢特殊分解代谢 特殊侧链的分解代谢特殊侧链的分解代谢一般分解

45、代谢一般分解代谢CO2 胺胺脱羧基作用脱羧基作用 脱氨基作用脱氨基作用 NH3-酮酸酮酸氨基酸的分解代谢概况氨基酸的分解代谢概况第五节第五节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢Metabolism of Individual Amino Acids勇于开始，才能找到成功的路 一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物胺类化合物n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磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛肝肝醛氧化酶醛氧化酶（一）谷氨酸（一）谷氨酸经经谷氨酸脱谷氨酸脱羧羧酶酶催化生成催化生成-氨基氨基丁

46、酸丁酸(-aminobutyric acid,GABA)(-aminobutyric acid,GABA)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。GABA COOH(CH2)2 CH2NH2 CO2L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶 COOH(CH2)2 CHNH2 COOHL-L-谷氨酸谷氨酸（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺组胺(histamine)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，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。通透性，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。

47、L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2HN NCH2CHCOOHNH2HN NCH2CH2NH2（三）色氨酸经（三）色氨酸经5-羟色胺酸生成羟色胺酸生成5-羟色胺羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)5-HT在脑内作为神经递质起，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。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CO2色氨酸色氨酸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

48、基酸的脱羧基作用可产生多胺类(polyamines)物质物质鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶 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 CO2SAM脱羧酶脱羧酶CO2精脒精脒(spermidine)丙胺转移酶丙胺转移酶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)多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。癌症病人观测病情指标之一。氨酸脱羧酶活性较强。癌症病人观测病情指

49、标之一。二、一二、一碳单位碳单位(one carbon unit)n一碳单位的定义一碳单位的定义（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢一碳单位代谢 某些氨基酸在分解代谢过程中产生的某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个含有一个碳原子碳原子的基团的基团。n一碳单位的种类一碳单位的种类甲基甲基(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四氢叶酸（四氢叶酸（FHFH4 4）是一碳单位的）是一碳单位的载

50、体载体，可看，可看作是一碳单位代谢的作是一碳单位代谢的辅酶辅酶。其功能部位是。其功能部位是N N5 5和和N N1010。n四氢叶酸的结构四氢叶酸的结构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+5,6,7,8-四氢叶酸（四氢叶酸（FH4）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=NHFH4n一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸一碳单位主要