第十一章 蛋白质代谢.ppt

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1、蛋白质的分解代谢蛋白质的分解代谢第第十十一一 章章蛋白质的生理功能蛋白质的生理功能1.1.维持细胞、组织的生长、更新和修补维持细胞、组织的生长、更新和修补2.2.参与多种重要的生理活动参与多种重要的生理活动催化（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。3.3.氧化供能氧化供能人体每日人体每日18%18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。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，反映蛋白质合成和分解代谢的结果。之间的关系

2、，反映蛋白质合成和分解代谢的结果。氮总平衡氮总平衡：摄入氮摄入氮 =排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡氮正平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）病患者）氮平衡的意义氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况可以反映体内蛋白质代谢的慨况。氮平衡氮平衡(nitrogen balance)(nitrogen balance) 1 1 必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)(essential amino acid)指指体体内内需需要要而而又又不不能能自自身

3、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：ValVal、LeuLeu、IleIle、PhePhe、MetMet、Trp Trp、ThrThr、Lys Lys。其余其余1212种氨基酸体内可以合成，称非必需氨种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。基酸。蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值2 2 蛋白质的营养评价蛋白质的营养评价蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、其比例。数量、种类、其比例。评价食物的营养价值包括食物（蛋白质评价食物的营养价值包括食物（蛋白质量）、（蛋白质的消化率）、（蛋白质的利量）、（蛋白质的消化率）、（

4、蛋白质的利用率）。用率）。3 3 蛋白质的需要量蛋白质的需要量年龄年龄蛋白质供给量（蛋白质供给量（g g）婴儿婴儿2.0-4.0 g/kg2.0-4.0 g/kg1-101-10岁岁40-7040-7013-1613-16岁岁80-9080-90成年男性成年男性70-10570-105成年女性成年女性65-8565-85妊娠和哺乳期妊娠和哺乳期增加增加15-2515-25中国营养协会制定的每日蛋白质供给量中国营养协会制定的每日蛋白质供给量 指营养价值较低的蛋白质混合食指营养价值较低的蛋白质混合食用，互相补充必需氨基酸的种类和数量，用，互相补充必需氨基酸的种类和数量，从而提高蛋白质在体内的利用率

5、，称为从而提高蛋白质在体内的利用率，称为蛋白质的互补作用。蛋白质的互补作用。4 4 蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用（complementary actioncomplementary action）蛋白质的消化、吸收和腐败蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,Absorption and Putrefaction of ProteinsDigestion,Absorption and Putrefaction of Proteins第二节第二节一、蛋白质的消化一、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

6、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。食物蛋白质食物蛋白质胨及多肽胨及多肽寡肽、氨基酸寡肽、氨基酸水解酶水解酶水解酶水解酶酶原的激活酶原的激活 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 +六个多肽六个多肽胃酸或胃蛋白酶胃酸或胃蛋白酶 胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶 +六肽六肽肠激酶及胰蛋白酶肠激酶及胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原羧基肽酶羧基肽酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原2 2 二肽二肽羧基肽酶羧基肽酶 胰蛋白酶胰蛋白酶消化过程消化过程 （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pHp

7、H为为1.51.52.52.5，对蛋白质肽键，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。作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。（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。1.1.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pHpH为为7.07.0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)(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

8、。外肽酶外肽酶(exopeptidase)(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，如羧基肽酶(A(A、B)B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。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2.2.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)(oligopeptidase)的作用，例如的作用，例如氨基肽酶氨基肽酶(aminopeptidase)(aminopeptidase)及二

9、肽酶及二肽酶(dipeptidase)(dipeptidase)等。等。肽和氨基酸的吸收肽和氨基酸的吸收吸收部位：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（一）主动转运（一）主动转运 (active transport)(active transport)载载体体蛋蛋白白与与氨氨基基酸酸、NaNa+组组成成三三联联体体，由由ATPATP供供能能将将氨氨基基酸酸、NaNa+转转入入细细胞胞内内，NaNa+再再由由钠钠泵泵排排出细胞。出细胞。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

10、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（二）（二）-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-谷氨酰基循环过程谷氨酰基循环过程(-glutamyl cycle)-glutamyl cycle)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+PiADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+

11、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基循环过程-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸直接吸收，如胞饮作用、细胞间隙通直接吸收，如胞饮作用、细胞间隙通道、肽通道等。道、肽通道等。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。（三）（三）肽肽的吸收的吸收三、蛋白质的腐败作用三、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其消化产物所起的作用 腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、腐败作用的

12、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。素等可被机体利用的物质。蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)(putrefaction)第三节第三节 细胞内的蛋白质降解细胞内的蛋白质降解不依赖不依赖ATPATP利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶(cathepsin)(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泛素依赖泛素(ubiquitin)(ubiquitin)的降解过程的降解过程溶酶体内降解过程溶酶体内降解过程依赖依赖ATPAT

13、P降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白泛素（泛素（ubiquitin,Ububiquitin,Ub）7676个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)(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1.1.泛素化泛素化(ubiquitination)(ubiquitination)泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。并使其激活。2.2.蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)(proteasome)对泛素化蛋白质的降对泛素化蛋白质的降解解泛素介导的蛋白质降解过程泛素介导的蛋

14、白质降解过程泛素泛素化过化过程程E1：泛素活化酶：泛素活化酶 激活泛素分子激活泛素分子 E2：泛素结合酶：泛素结合酶 把泛素绑在降解蛋白质上把泛素绑在降解蛋白质上E3：泛素蛋白连接酶：泛素蛋白连接酶 辨认蛋白质功能辨认蛋白质功能泛素泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素泛素COS E1HS-E2HS-E1泛素泛素COS E2泛素泛素COS E1被降解被降解蛋白质蛋白质HS-E2泛素泛素COS E2泛素泛素CNH 被降解蛋白质被降解蛋白质OE第三节第三节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General General MetabolismMetabolism of Amino Acids

15、 of Amino A氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)(metabolic pool)食食物物蛋蛋白白经经消消化化吸吸收收的的氨氨基基酸酸（外外源源性性氨氨基基酸酸）与与体体内内组组织织蛋蛋白白降降解解产产生生的的氨氨基基酸酸（内内源源性性氨氨基基酸酸）混混在在一一起起，分分布布于于体体内内各各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。处参与代谢，称为氨基酸代谢库。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

16、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 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的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氧化脱氨作用氧化脱氨作用(oxidative deamination)氧化脱氨作用氧化脱氨作用（1 1）氨基酸氧化酶）氨基酸氧化酶辅酶

17、：辅酶：FADFAD（2 2）L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶存在于肝、脑、肾中。存在于肝、脑、肾中。辅酶为辅酶为 NAD+或或NADP+。ATP、NADPH为其抑制剂。为其抑制剂。ADP为其激活剂。为其激活剂。最适最适pH为为7.68.0。催化酶：催化酶：L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸谷氨酸NH3-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O（二）转氨基作用（二）转氨基作用(transaminationtransamination)1.1.定义定义在在转转氨氨酶酶(transaminase)(transaminase)的的作作用用下下，某某一一氨氨基基酸酸去去掉掉-氨氨基

18、基生生成成相相应应的的-酮酮酸酸，而而另另一一种种-酮酮酸酸得得到到此此氨氨基基生生成成相相应的氨基酸的过程。应的氨基酸的过程。 2.2.反应式反应式重要的有谷草转氨酶和谷丙转氨酶。重要的有谷草转氨酶和谷丙转氨酶。3.3.转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 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H20H转氨基作用不仅是体内多数氨基酸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。必需氨基酸的重要途径。通过此

19、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。4.4.转氨基作用的生理意义转氨基作用的生理意义正常人各组织正常人各组织GOTGOT及及GPTGPT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。预后的指标之一。（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 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。酮酸的过程。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1.1.定义定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转

20、氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H H2 2O+NADO+NAD+转氨酶转氨酶 NHNH3 3+NADH+H+NADH+H+L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 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。体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在主要在肝、肾肝、肾组织进行。组织进行。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-酮戊酮

21、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。腺苷酸腺苷酸脱氢酶脱氢酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)非氧化脱氨作用非氧化脱氨作用脱水脱氨。脱水脱氨。脱硫化氢脱氨。脱硫化氢脱氨。直接脱氨。直接脱氨。氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of AmmoniaMetabolism of A血氨的来源与去路血氨的来源与去路1.1.血氨的来源血氨的来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,胺类的分解也可

22、以产生氨胺类的分解也可以产生氨 RCH RCH2 2NHNH2 2RCHO +NHRCHO +NH3 3胺氧化酶胺氧化酶 肠道吸收的氨肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨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 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 +NH+NH3 3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶外源性的氨。外源性的氨。2.2.血氨的去路血氨的去路 在肝内合成尿素，这是最主要的去路在肝内合成尿素，这是最主要的去路 合成其它含氮化合物合成其它含氮化合物 合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺

23、谷氨酸谷氨酸 +NH+NH3 3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPATPADP+PiADP+Pi 肾小管泌氨肾小管泌氨分泌的分泌的NHNH3 3在酸性条件下生成在酸性条件下生成NHNH4 4+，随尿排出。，随尿排出。一、尿素的生成一、尿素的生成（一）生成部位（一）生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。主要在肝细胞的线粒体及胞液中。（二）生成过程（二）生成过程尿尿素素生生成成的的过过程程由由Hans Hans Krebs Krebs 和和Kurt Kurt Henseleit Henseleit 提提出出，称称为为鸟鸟氨氨酸酸循循环环(orinithine(orinithine

24、cycle)cycle)，又又 称称 尿尿 素素 循循 环环(urea cycle)(urea cycle)循环。循环。1.1.氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 CO CO2 2+NH+NH3 3+2ATP+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-N-乙酰谷氨酸，乙酰谷氨酸，MgMg2+2+）C CO OH H2 2N NO O POPO3 3H H2 2+2ADP+Pi 2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行反反 应应 由由 氨氨 基基 甲甲 酰酰 磷磷 酸酸 合合 成成 酶酶(carbamoyl(carbamoyl phosphate sy

25、nthetase,CPS-)phosphate synthetase,CPS-)催化。催化。N-N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2 2分子分子ATPATP。N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)(AGA)2.2.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H H3 3POPO4 4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸3.3.精氨酸的合成精氨酸的合成反应在胞液中进行。反应在胞液中进行。精氨酸代琥珀酸缩合酶精氨酸代琥珀酸缩合酶ATPATPAMP+PPiAMP+PPiH H2 2O OMgMg2+2+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精氨酸延

26、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.精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行反应在胞液中进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸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（三）反应小结（三）反应小结原料：原料：

27、2 2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：耗能：3 3 个个ATPATP，4 4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。（四）尿素生成的调节（四）尿素生成的调节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2.氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I的调节：的调节：N-乙酰谷氨酸为其激活剂。乙酰谷氨酸为其激活剂。3.尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节：精氨酸代琥珀酸缩合酶精氨酸代琥珀酸缩合酶限速酶限速酶氨的转

28、运氨的转运1.1.丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose(alanine-glucose cycle)cycle)反应过程反应过程生理意义生理意义 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

29、糖2.2.谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 反应过程反应过程谷氨酸谷氨酸 +NH+NH3 3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPATPADP+PiADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在脑、心和肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝在脑、心和肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。存及运输形式。高氨血症和氨中毒高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称高氨血症血氨浓度升高称高氨血症 (hyperammonemia)(hyperammonemia

30、)，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，称氨中毒高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)(ammonia poisoning)。TAC TAC 脑脑供供能能不不足足-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NHNH3 3NHNH3 3 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四四 -酮酸的代谢酮酸的代谢 （一）经氨基化生成（一）经氨基化生成非必需非必需氨基酸氨基酸 （二）转变成糖及脂类（二）转变成糖及脂类（三）氧化供能（三

31、）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。天冬氨酸彻底氧化过程天冬氨酸彻底氧化过程谷草转氨酶谷草转氨酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸丙丙酮酮酸酸激激酶酶丙酮酸丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体乙酰辅酶乙酰辅酶A A三羧循环三羧循环-1 GTP1 ATP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

32、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第五节第五节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢MetabolismMetabolism of of Individ

33、ual Individual Amino AcidsAmino A一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸氨基酸胺类胺类RCHRCH2 2NHNH2 2+CO+CO2 2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛（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是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。作用。（二）组胺（二）组胺 (histamine)(histamine)

34、L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶COCO2 2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。（三）鸟氨酸的脱羧作用（三）鸟氨酸的脱羧作用 鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶CO2 亚精脒亚精脒 SAM5 5-甲硫腺苷甲硫腺苷 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，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。其限速酶鸟氨酸脱羧酶

35、活性较强。+SAM5-甲硫腺苷甲硫腺苷二、氨基酸与二、氨基酸与“一碳基团一碳基团”的代谢的代谢定义定义（一）概述（一）概述 某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳基团个碳原子的基团，称为一碳基团(one carbon(one carbon unit)unit)。种类种类甲基甲基-CH3亚甲基亚甲基-CH2-次甲基次甲基-CH=甲酰基甲酰基-CHO亚胺甲基亚胺甲基-CH=NH 载体：载体：四氢叶酸四氢叶酸 S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 羟甲基羟甲基-CHOH（二）（二）四氢叶酸是一碳单位的载体四氢叶酸是一碳单位的载体FH4的生成的生成FFH2

36、FH4FH2还原酶，还原酶，VcFH2还原酶，还原酶，VcNADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+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）FH4-N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NH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丝氨酸丝氨酸 N N5 5,N,N1010CHCH2 2FHFH4 4甘氨酸甘氨酸 N N5 5,N,N1010CHCH2 2FHFH4 4组氨酸组氨酸 N N5 5CH=NHCH=NHFHFH4 4色氨

37、酸色氨酸 N N1010CHOCHOFHFH4 4（三）一碳单位与氨基酸代谢（三）一碳单位与氨基酸代谢甘氨酸甘氨酸组氨酸分解分解转移酶转移酶转移酶转移酶环脱氨酶环脱氨酶环脱水酶环脱水酶丝氨酸色氨酸色氨酸色氨酸 HCOOH+犬尿氨酸犬尿氨酸N10-CHO-FH蛋氨酸的代谢蛋氨酸的代谢 甲基的重要来源甲基的重要来源活性形式活性形式：S-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（S-adenosylmethionine,SAMS-adenosylmethionine,SAM）生成产物：生成产物：胆碱、肌酸、肾上腺素。胆碱、肌酸、肾上腺素。蛋氨酸的代谢蛋氨酸的代谢1.1.蛋氨酸与转甲基作用蛋氨酸与转甲基作用腺苷转移酶

38、腺苷转移酶PPi+PiPPi+Pi+蛋氨酸蛋氨酸ATPATPS S腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)(SAM)甲基转移酶甲基转移酶RHRHRHRHCHCH3 3腺苷腺苷SAMSAMS-S-腺苷同型半腺苷同型半胱氨酸胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAMSAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体去甲肾上腺素去甲肾上腺素 肾上腺素肾上腺素胍乙酸胍乙酸 肌酸肌酸乙醇胺乙醇胺 胆碱胆碱2.甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环(methionine cycle)甲硫氨酸甲硫氨酸S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶

39、转甲基酶(VitB12)H2O腺苷腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3腺苷转移酶腺苷转移酶（四）一碳单位的互相转变（四）一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5,N10=CHFH4N5,N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3SAM（五）（五）“一碳单位一碳单位”代谢的生物学意义代谢的生物学意义四氢叶酸四氢叶酸“一碳单位一碳单位”作为合成嘌呤和嘧啶的原料。作为合成嘌呤和嘧啶的原料。SAMSAM“一碳单位一碳单位”是参与体内甲基化反应主要来源。是参与体内甲基化反应主要来源。与新药设计。与新药设计。磺胺类药物抗菌机制磺

40、胺类药物抗菌机制对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸（PABAPABA）+蝶呤啶蝶呤啶 叶酸叶酸合成酶合成酶（）（）叶酸叶酸FH4FH4甲氧苄氨嘧甲氧苄氨嘧啶（啶（TMPTMP）还原酶还原酶磺胺药磺胺药（）（）三、含硫氨基酸代谢三、含硫氨基酸代谢1.1.蛋氨酸主要生化作用（必需氨基酸）蛋氨酸主要生化作用（必需氨基酸）有蛋氨酸、半胱氨酸、胱氨酸。有蛋氨酸、半胱氨酸、胱氨酸。体内蛋白质生物合成时作为起始的氨基酸。体内蛋白质生物合成时作为起始的氨基酸。生成的生成的SAMSAM是体内甲基化反应的活性甲基是体内甲基化反应的活性甲基 的供体。的供体。可以转变为半胱氨酸。可以转变为半胱氨酸。2.半胱氨酸与胱氨酸的互变半

41、胱氨酸与胱氨酸的互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2碘乙酸、芥子气、重金属等可以和碘乙酸、芥子气、重金属等可以和-SH中中结合来发挥毒性。结合来发挥毒性。含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。酸是主要来源。SOSO4 42-2-+ATP ATPAMP AMP-SO SO3 3-(腺苷腺苷-5-5-磷酸硫酸磷酸硫酸)3-PO3-PO3 3H H2 2-AMPAMP-SOSO3 3-（3 3-磷酸腺苷磷酸腺苷-5-5-磷酸硫酸，磷酸硫酸，PAPSPAPS）PAPSPAPS为活性硫酸，为活性硫酸

42、，是体内硫酸基的供体是体内硫酸基的供体半胱氨酸代谢产物牛磺酸是胆汁酸的重要组成。半胱氨酸代谢产物牛磺酸是胆汁酸的重要组成。PAPSPAPS 参与合成硫酸软骨素、肝素等。参与合成硫酸软骨素、肝素等。对体内酚类、固醇类、胆红素和外来药对体内酚类、固醇类、胆红素和外来药物等化合物的生物转化。物等化合物的生物转化。谷胱甘肽（谷胱甘肽（G-SHG-SH）与维生素与维生素C C、E E等构成体内抗氧化系统。等构成体内抗氧化系统。四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的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（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸苯

43、丙氨酸 +O+O2 2酪氨酸酪氨酸 +H+H2 2O O苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+HNADPH+H+NADPNADP+此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。1.儿茶酚胺儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素与黑色素(melanin)的合成的合成l在在黑黑色色素素细细胞胞中中，酪酪氨氨酸酸可可经经酪酪氨氨酸酸酶酶等等催化合成黑色素。催化合成黑色素。l人人体体缺缺乏乏酪酪氨氨酸酸酶酶，黑黑色色素素合合成成障障碍碍，皮皮肤、毛发等发白，称为肤、毛发等发白，称为白化病白化病(albinism)。2.2.酪氨

44、酸的分解代谢酪氨酸的分解代谢体内代谢尿体内代谢尿黑酸的氧化酶黑酸的氧化酶先天缺陷时，尿黑酸先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。分解受阻，可出现尿黑酸症。氧化酶氧化酶3.3.苯酮酸尿症苯酮酸尿症(phenyl keronuria,PKU)(phenyl keronuria,PKU)体内体内苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常缺陷，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。酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。（二）色氨酸代谢（二）色氨酸代谢色氨酸色氨酸5-5-羟色

45、胺羟色胺褪黑激素褪黑激素黄尿酸黄尿酸维生素维生素 PP PP 5-5-羟色胺羟色胺 (5-hydroxytryptamine,5-HT)(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸色氨酸5-5-羟色氨酸羟色氨酸5-HT5-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COCO2 2色氨酸羟化酶是合成的限速酶。色氨酸羟化酶是合成的限速酶。5-HT5-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。五五.肌酸的合成肌酸的合成肌肌 酸酸(creatine)(creatine)和和 磷磷 酸酸

46、肌肌 酸酸(creatine(creatine phosphate)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。肝是合成肌酸的主要器官。肝是合成肌酸的主要器官。肌肌酸酸以以甘甘氨氨酸酸为为骨骨架架，由由精精氨氨酸酸提提供供脒脒基基，SAMSAM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。肌肌 酸酸 和和 磷磷 酸酸 肌肌 酸酸 代代 谢谢 的的 终终 产产 物物 为为 肌肌 酸酸 酐酐(creatinine)(creatinine)。H2O+物质代谢与调节物质代谢与调节1.物质代谢的特点1.

47、整体性与区域化细胞内物质代谢:同时进行;相互联系;相互转变;相互依存.构成统一的整体。注意：相互联系的枢纽性物质主要的来源和注意：相互联系的枢纽性物质主要的来源和去路去路丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA-KG 等等物质代谢的区域化代谢途径亚细胞区域糖酵解糖酵解三羧酸循环三羧酸循环磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖原合成与分解糖原合成与分解糖异生途径糖异生途径FA合成合成FA 氧化氧化胆固醇生物合成胆固醇生物合成酮体生成酮体生成尿素合成尿素合成磷脂合成磷脂合成呼吸链呼吸链胞液胞液线粒体线粒体胞液胞液胞液胞液胞液胞液内质网内质网线粒体线粒体胞液及内质网胞液及内质网胞液及线粒体胞液及线粒体线粒体及

48、胞浆线粒体及胞浆内质网内质网线粒体线粒体2.代谢途径不同反应链：反应链：反应环：反应环：注意注意:每条途径的每条途径的底物、条件底物、条件酶酶能量能量辅助因子辅助因子地点地点产物和意义产物和意义 等均不同等均不同包括包括三羧酸循环三羧酸循环鸟氨酸循环鸟氨酸循环嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环磷酸戊糖通路磷酸戊糖通路CoriCori循环循环SAMSAM循环等循环等葡萄糖氧化分解途径小结途径途径地点地点条件条件限速酶限速酶产物产物意义意义糖酵解糖酵解胞浆胞浆无氧、无氧、NAD己糖激酶己糖激酶PFK1丙酮酸激酶丙酮酸激酶乳酸乳酸2（3）ATP应急供能应急供能RBC等组织能等组织能量来源量来源有氧氧化有氧

49、氧化 胞浆、胞浆、线粒体线粒体O2、NAD、FAD以上三个：以上三个：丙酮酸脱氢酶系；丙酮酸脱氢酶系；柠檬酸合酶；柠檬酸合酶；KG脱氢酶系；脱氢酶系；异柠檬酸脱氢酶。异柠檬酸脱氢酶。36或或38ATP；CO2；H2O主要产能机构；主要产能机构；三大代谢联系三大代谢联系枢纽。枢纽。磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径胞浆胞浆NADPG-6-P脱脱氢酶氢酶磷酸戊糖磷酸戊糖NADPH核苷酸合成的核苷酸合成的原料；为合成原料；为合成代谢提供代谢提供NADPH3.3.酶促反应下使代谢处于酶促反应下使代谢处于动态平衡动态平衡代谢池：来源重要代谢途径的限速酶去路重要代谢途径的限速酶重要代谢途径的限速酶代代代代 谢谢谢谢

50、 途途途途 径径径径 限限限限 速速速速 酶酶酶酶糖原合成糖原合成糖原分解糖原分解糖酵解糖酵解三羧酸循环三羧酸循环糖异生糖异生脂肪酸合成脂肪酸合成脂肪分解脂肪分解酮体合成酮体合成胆固醇合成胆固醇合成尿素合成尿素合成糖原合成酶糖原合成酶磷酸化酶磷酸化酶己糖激酶、磷酸果糖激酶己糖激酶、磷酸果糖激酶-1-1、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠酸脱氢酶异柠酸脱氢酶 -KG-KG脱氢酶系脱氢酶系丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 PEPPEP羧激酶羧激酶 F-2F-2，6-DP6-DP酶酶G-6-PG-6-P酶酶乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶TG TG 脂肪酶脂肪酶HMG-CoAHMG-CoA合成