《第07章 氨基酸代谢.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第07章 氨基酸代谢.ppt（120页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第七章第七章氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Amino Acids主要内容主要内容n蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用n蛋白质的消化、吸收和腐败蛋白质的消化、吸收和腐败n氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢n氨的代谢氨的代谢n个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢学习指导学习指导n重重 点：点：1.氨基酸的一般代谢。氨基酸的一般代谢。2.氨的来源与去路。氨的来源与去路。3.氨的转运形式、鸟氨酸循环。氨的转运形式、鸟氨酸循环。4.一碳单位代谢、蛋氨酸循环。一碳单位代谢、蛋氨酸循环。5.活性物质活性物质SAM、PAPS的作用。的作用。n难难 点：点：个别氨基酸代谢及一些生理活性物质。个
2、别氨基酸代谢及一些生理活性物质。n进进 展：展：高血氨症和氨中毒。高血氨症和氨中毒。n氨基酸氨基酸(amino acids)是蛋白质是蛋白质(protein)的的基本组成单位。基本组成单位。n氨基酸代谢包括合成代谢和分解代谢。氨基酸代谢包括合成代谢和分解代谢。n本章本章主要讨论主要讨论氨基酸的分解代谢。氨基酸的分解代谢。蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein 第一节第一节一、一、体内蛋白质具有多方面的重要功能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（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
3、内多种重要的生理活动（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。肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。每每克克蛋白质蛋白质在在体内氧化分解可体内氧化分解可释放释放17.15kJ的的能能量，人体每日量，人体每日18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。（三）蛋白质可作为能源物质氧化供能（三）蛋白质可作为能源物质氧化供能氧化分解氧化分解（每克）（每克）葡萄糖葡萄糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质释放能量释放能量(kj)17.1538.9117.15日每供能日每供能比例比例50%32%18
4、%三大营养物氧化供能的比较三大营养物氧化供能的比较1kcal=4.1868kj 二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述n 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。之间的关系。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、消耗性疾病排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）患者）n 蛋白质的生理需要量蛋白质的生理需要量成
5、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氮平衡的意义氮平衡的意义可以反映体内蛋白质代谢的概况。可以反映体内蛋白质代谢的概况。n营养必需氨基酸营养必需氨基酸(essential amino acid)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种种：Val、Leu、Ile、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。三、营养必需氨基酸决定三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养蛋白质的营养价值价值n半必需氨基酸半必需氨基酸
6、（2种）种）酪氨酸（酪氨酸（Tyr）半胱氨酸（半胱氨酸（Cys）由于酪氨酸在体内需由由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸苯丙氨酸为原料来为原料来合成，半胱氨酸需以合成，半胱氨酸需以蛋氨酸蛋氨酸为原料来合成，故为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。n其余其余10种种氨基酸体内可以合成，称为氨基酸体内可以合成，称为营养营养非必需氨基酸非必需氨基酸。n 蛋白质的蛋白质的营养价值营养价值(nutrition value)蛋白质的营养价值是指食物蛋白质在体蛋白质的营养价值是指食物蛋白质在体内的利用率，取决于必需氨基酸的数量、种内的利用率，取决于必需氨基酸的数量、种类、量
7、质比。类、量质比。n 食物蛋白质食物蛋白质的互补作用的互补作用指营养价值较低的蛋白质混合食用，其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。必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。n例如，例如，谷类蛋白质谷类蛋白质含含Lys较少而较少而Trp较多较多，而，而豆类豆类蛋白质蛋白质含含Trp较少而较少而Lys较多较多，二者混合后食用，二者混合后食用，即可提高营养价值。即可提高营养价值。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 Proteins第二节第二节一、外源性蛋白质消化成一、外源性
8、蛋白质消化成氨基酸和寡肽后氨基酸和寡肽后被被吸收吸收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，消除种属特异性和抗原性，防止过敏防止过敏、毒、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、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差特异性较差，主要水解由芳香族氨基酸、，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽键，产物主要
9、为蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽键，产物主要为多多肽及少量氨基酸肽及少量氨基酸。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、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胰酶是消化蛋白质的主要酶主要酶，最适，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，如胰蛋白水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜
10、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残自肽链的末段开始，每次水解一个氨基酸残基，基，如氨基肽酶、羧基肽酶如氨基肽酶、羧基肽酶(A、B)。糜蛋白酶糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原糜蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶(elastase)弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原n 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)胰蛋白酶原胰蛋白酶原肠激酶肠激酶(enterokinase)羧基肽酶羧基肽酶(A或或B)(carboxypeptidase)羧基羧基肽酶原肽酶原(A或或B)n小肠粘膜细胞对蛋白质的
11、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)的的作用，例如作用，例如氨基肽酶氨基肽酶(aminopeptidase)及及二肽酶二肽酶(dipeptidase)等，最终等，最终产物为氨基酸。产物为氨基酸。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（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收（二）氨基酸通过主动转运过程被吸收n 吸收吸收部位：部位：主要在小肠主要在小肠
12、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n 氨基酸吸收载体氨基酸吸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转运蛋白亚氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白二肽转运蛋白二肽转运蛋白三肽转运蛋白三肽转运蛋白 -谷氨酰基循
13、环谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程过程：(1)谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽对氨基酸的转运 (2)谷胱甘肽再合成谷胱甘肽再合成部位部位：小肠粘膜细胞、肾小管细胞和脑组织：小肠粘膜细胞、肾小管细胞和脑组织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+Pi-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谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH氨基酸氨
14、基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸 -谷氨酰基循环谷氨酰基循环谷氨酰基循环谷氨酰基循环细胞外细胞外-谷谷 氨酰氨酰 基转基转 移酶移酶细胞膜细胞膜细胞内细胞内利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽转运体系利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽转运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 肽的吸收肽的吸收二、蛋白质在肠道发生腐败作用二、蛋白质在肠道发生腐败作用肠道细菌肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的作用。产物所起的作用。n 蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(put
15、refaction)腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、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。生素等可被机体利用的物质。（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)(amines)蛋白酶蛋白酶脱羧脱羧基作用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色胺胺酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺n 假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)某些某些物质结构（如物质结构（如苯乙醇胺苯乙醇胺，-羟酪胺羟酪胺
16、）与与神神经递质（如儿茶酚胺）经递质（如儿茶酚胺）结构相似，可取代正常神经结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。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（二）肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用（二）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
17、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正常情况下，上述有害物质大部分随粪便排正常情况下，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。解毒，故不会发生中毒现象。氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids第三节第三节一、体内蛋白质分解生成氨基酸一、体内蛋白质分解生成氨基酸成人体内的蛋白质每天约有成人体内的蛋白质每天约有1%2%被降解，被降解，主要是肌肉蛋白质。主要是肌肉蛋白质。蛋白质降解产生的氨基酸，
18、大约蛋白质降解产生的氨基酸，大约70%80%被被重新利用合成新的蛋白质。重新利用合成新的蛋白质。n 蛋白质蛋白质的半寿期的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓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。不依赖不依赖ATP和泛素；和泛素；1、蛋白质在、蛋白质在溶酶体溶酶体通过通过ATP-非依赖途径被降解非依赖途径被降解（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径（二）真核细胞内蛋白质的降
19、解有两条重要途径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)降解降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。2、蛋白质在、蛋白质在蛋白酶体蛋白酶体通过通过ATP-依赖途径被降解依赖途径被降解 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)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，并使并使其激活，即其激活，即泛素化泛
20、素化，包括三种酶参与的，包括三种酶参与的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)对对泛素化蛋白质的降泛素化蛋白质的降解。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泛素化过程泛素化过程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UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS E1UB：泛素：泛素Pr：被降解蛋白质：被降解蛋白质HS-E2HS-E1UBCOS E1UBCOS E2PrHS-E2UBCNH OE3PrUBCOS E2蛋白酶体蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解存在于细胞
21、核和胞浆内，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蛋白酶蛋白酶体体 20S的核心的核心颗粒颗粒(CP)19S的的调节颗粒调节颗粒(RP):18个亚基个亚基,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：二、外源性氨基酸与内源性氨基酸二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库组成氨基酸代谢库食食物物蛋蛋白白质质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质质降降解解产产生生的的氨氨基基酸酸及及体体内内合合成成的的非
22、非必必需需氨氨基基酸酸（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处参参与与代代谢谢，称称为为氨氨基基酸酸代代谢谢库库(metabolic pool)。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、肌肌酸酸等含氮等含氮 化合物化合物代谢转变代谢转变脱羧基作用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 蛋白质蛋白质组织组织 蛋蛋白质白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胺类胺类+CO2氨
23、基酸的分解代谢概况氨基酸的分解代谢概况特殊分解代谢特殊分解代谢一般分解代谢一般分解代谢脱羧基作用脱羧基作用 CO2 胺胺脱氨基作用脱氨基作用 NH3-酮酸酮酸 特殊侧链的分解代谢特殊侧链的分解代谢三、联合脱氨基作用是体内三、联合脱氨基作用是体内主要的主要的脱氨基脱氨基途径途径n 脱氨基作用脱氨基作用指氨基酸脱去指氨基酸脱去-氨基生成相应氨基生成相应-酮酸酮酸的过程，是的过程，是氨基酸分解代谢的氨基酸分解代谢的主要方式主要方式。n 脱氨基途径脱氨基途径转氨基作用转氨基作用氧化脱氨基（氧化脱氨基（2种）种）联合脱氨基联合脱氨基（2种）种）（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基（一）氨基酸通过转氨基作用
24、脱去氨基n转转氨基作用氨基作用(transamination)1、转氨基作用由转氨酶催化完成、转氨基作用由转氨酶催化完成在在转氨酶转氨酶(transaminase)的的作用下作用下，可逆地，可逆地把把-氨基酸的氨基转移给氨基酸的氨基转移给-酮酸酮酸，结果是氨基酸，结果是氨基酸脱去氨基生成相应的脱去氨基生成相应的-酮酸，而原来的酮酸，而原来的-酮酸则酮酸则转变成另一种氨基酸。转变成另一种氨基酸。n 反应式反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖但赖氨酸、氨酸、脯氨酸除外脯氨酸除外。R-CH-COOH R”-C-COOH R-C-COOH R”-CH-COOH 转氨酶
25、转氨酶OO NH2 NH2 丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶（alanine transaminase,ALT），），又称为又称为谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸与催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。换反应，为可逆反应。重要的转氨酶重要的转氨酶丙氨酸丙氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸 ALT丙酮酸丙酮酸+谷氨酸谷氨酸ALT在肝中活性较高，在在肝中活性较高，在肝的疾病肝的疾病时，可引时，可引起血清中起血清中ALT活性明显升高。活性明显升高。天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶（aspartate transaminase,AST），），又称为又称为
26、谷草转氨酶（谷草转氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸与催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。移换反应，为可逆反应。天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸+谷氨酸谷氨酸ASTAST在心肌中活性较高，故在在心肌中活性较高，故在心肌疾患心肌疾患时，时，血清中血清中AST活性明显升高。活性明显升高。正常人各组织正常人各组织中中ALT及及AST 活性（单位活性（单位/克克湿组织）湿组织）n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。组组 织织 ALT AST 组组 织织 ALT AST 肝肝
27、 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 16 202、各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制、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转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 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 转氨酶转氨酶转氨酶的辅酶及其作用机制转氨酶的辅酶及其作用机制分子重排分子重排-H2O+H2O+H2O-H2O转氨基作用不仅是体内多数氨基
28、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，的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重也是机体合成非必需氨基酸的重要途径要途径。通过此种方式并通过此种方式并未产生游离的氨未产生游离的氨。n 转氨基作用的生理意义转氨基作用的生理意义（二）（二）L-谷氨酸通过谷氨酸通过L-谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基脱去氨基 存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中 辅酶为辅酶为 NAD+或或NADP+GTP、ATP为其抑制剂为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶：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亚
29、谷氨酸亚谷氨酸n 联合脱氨基作用联合脱氨基作用 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。定义定义 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 类型类型转氨酶转氨酶氨基酸氨基酸-酮酸酮酸L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NH3+NADH+H+H2O+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，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。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。主要在肝、肾和
30、脑组织进行。n 转氨基偶联氧化转氨基偶联氧化脱氨基作用脱氨基作用IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸氨基酸氨基酸-酮酸酮酸NH3H2O-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸AMP延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸转氨酶转氨酶AST腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶延胡索延胡索酸酶酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶（三）氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基（三）氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基 此种方式主要在骨骼肌和心肌中进行。此种方式主要在骨骼肌和心肌中进行。腺苷酸脱氨酶的活性较强。腺苷酸脱氨酶的活性较强。7种酶参与催
31、化。种酶参与催化。连续转氨基连续转氨基嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环TAC鸟氨酸循环也有类似反应鸟氨酸循环也有类似反应（四）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基（四）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基L-氨基酸氨基酸氧化酶氧化酶-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸O2+FMNH2NH4+H2O2（肝、肾）（肝、肾）三、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解三、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸脱氨基后生氨基酸脱氨基后生成的成的 -酮酸酮酸(-keto acid）主要有三条代谢去路。）主要有三条代谢去路。（一）（一）-酮酸可彻底氧化分解并提供能量酮酸可彻底氧化分解并提供能量（三）（三）-酮酸可转变成糖及脂类化合物酮酸可转变成
32、糖及脂类化合物（二）（二）-酮酸经酮酸经还原氨基化还原氨基化生成生成非必需氨基酸非必需氨基酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬
33、氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪
34、氨酸、苏氨酸、色氨酸氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别类别琥珀酰琥珀酰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甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天
35、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 蛋蛋氨酸氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸 酪氨酸酪氨酸谷氨酸谷氨酸 精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 组氨酸组氨酸 脯氨酸脯氨酸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 CFates of amino acid cabon skeletons氨的代谢氨的代谢Metabolism of Ammonia第四节第四节一、体内有毒性的氨有三个重要来源一、体内有毒性的氨有三个重要来源（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨（一）氨基酸脱氨基作用和胺
36、类分解均可产生氨 RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源主要来源。（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺+H2O谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶（二）肠道细菌腐败作用产生氨（二）肠道细菌腐败作用产生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氨基酸在肠道细菌作用下脱氨基产生的氨氨基酸在肠道细菌作用下脱氨基产生的氨二、氨在血液中以丙氨酸二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺及谷氨酰胺的的形式转运形式转运（一）通过丙氨酸（
37、一）通过丙氨酸-葡萄糖循环氨从肌肉运往肝葡萄糖循环氨从肌肉运往肝n 生理意义生理意义肌肉中氨以无毒的肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式丙氨酸形式运输到肝。运输到肝。肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸葡葡萄萄糖糖糖糖酵酵解解途途径径丙酮酸丙酮酸丙丙氨氨酸酸-酮戊酮戊 二酸二酸肌肉肌肉血液血液-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葡萄糖葡萄糖糖糖异异生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环NH3谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸丙丙 氨氨 酸酸葡葡 萄萄 糖糖ATPATP+NHNH3 3ADP+PiADP+Pi 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶
38、谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶NHNH3 3 HH2 2OO肝外组织肝外组织细胞细胞肝、肾肝、肾细胞细胞血液血液（二）通过谷氨酰胺氨从脑和肌肉等组织（二）通过谷氨酰胺氨从脑和肌肉等组织运往肝或肾运往肝或肾 n生理意义生理意义 谷氨酰胺是氨的谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是解毒产物，也是氨的储存及运输氨的储存及运输形式。形式。三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路n体内氨的去路有：体内氨的去路有：在肝内合成在肝内合成尿素尿素，这是最主要的去路；，这是最主要的去路；肾小管肾小管泌氨泌氨分泌的分泌的NH3在酸性条件下生成在酸性条件下生成NH4+，随，随尿排
39、出。尿排出。合成合成非必需氨基酸非必需氨基酸及及其它含氮化合物其它含氮化合物；合成合成谷氨酰胺谷氨酰胺。（一）（一）Krebs提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说尿尿素素生生成成的的过过程程由由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提提出出，称称为为鸟鸟氨氨酸酸循循环环(orinithine cycle)，又又称称尿尿素素循循环环(urea cycle)或或 Krebs-Henseleit 循环循环。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反应在反应在线粒体线粒体中进行。中进行。由氨基甲酰磷酸合成酶由氨基甲酰磷酸合成
40、酶(carbamoyl phosphate synthetase-,CPS-)催化，需催化，需N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂。）作为变构激活剂。CPS-是鸟氨酸循是鸟氨酸循环启动的限速酶环启动的限速酶。反应反应不可逆不可逆，消耗消耗2分子分子ATP。（二）肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤（二）肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤NH3+CO2 H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶AGA，Mg2+NH2O PO32-CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成Synthesis of N-acetylglutamate and it
41、s activation ofcarbamoyl phosphate synthetase I.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反应在反应在线粒体线粒体中进行。中进行。催化酶：鸟氨酸催化酶：鸟氨酸氨基甲氨基甲酰转移酶酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化催化，OCT常常与与CPS-构成构成复合体复合体。瓜氨酸生成后，在瓜氨酸生成后，在碱性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白作用作用下，与胞液中的鸟氨酸进行下，与胞液中的鸟氨酸进行对向转运对向转运。NH2O PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHC
42、O(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨基鸟氨酸氨基甲酰转移酶甲酰转移酶瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成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中进行。进行。催化酶：催化酶：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶(arginino-succinate synthetase)，是，是尿素合尿素合成启动以后的限速酶成启动以后的限速酶。反应反应不可逆不可逆，消耗，消耗2个个P。CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀精氨酸代琥珀酸合成酶酸合成酶ATPA
43、MP+PPi+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸瓜氨酸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代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成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。精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸HCCH COOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸5、精氨酸
44、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。(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸-NH2H2N-OC+鸟氨鸟氨 酸酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。鸟鸟氨氨酸酸循循环环线粒体线粒体胞胞 液液嘌呤核苷酸循环也有类似反应嘌呤核苷酸循环也有类似反应TACn鸟氨酸循环小鸟氨酸循环小结：结：生理意义：生理意义：解氨毒。解氨毒。原原料料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸
45、。来自天冬氨酸。定位定位：前：前2步反应在步反应在线粒体中进行线粒体中进行，后，后3步反应步反应在在胞液中进行。胞液中进行。耗能耗能：3 个个ATP，4 个高能磷酸个高能磷酸键。键。限速酶限速酶：CPS-、精氨酸代琥珀酸合成酶。、精氨酸代琥珀酸合成酶。1、高蛋白质膳食促进尿素合成、高蛋白质膳食促进尿素合成2、AGA激活激活 CPS-启动尿素合成启动尿素合成3、精氨酸代琥珀酸合成酶活性促进尿素合成、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限速酶活性的（三）尿素合成受膳食蛋白质和两种限速酶活性的调节调节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
46、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代琥珀酸裂解酶精氨酸酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0n血氨浓度升高称血氨浓度升高称高血高血氨症氨症(hyperammonemia)高血氨症时可引起脑功能障碍，称高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中
47、毒(ammonia poisoning)。（四）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒（四）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒常见于肝功能严重损伤或尿素合成相关酶常见于肝功能严重损伤或尿素合成相关酶的遗传缺陷。的遗传缺陷。TAC脑供能不足脑供能不足氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制 脑内脑内-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢 Metabolism of Individual Amino Acids第五节第五节 一、氨基酸的脱羧基作用产生一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的特殊的胺胺类化合物类化合物n脱羧基作用脱羧基作用(decar
48、boxylation)R-CH(NH2)COOH R-CH2NH2+CO2(磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛)氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶单胺氧化酶单胺氧化酶R-CH2NH2 R-CHO R-COOH 胺胺 醛醛 羧酸羧酸 O2、H2ONH3、H2O2(1/2O2)加水脱氢加水脱氢（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成-氨基氨基丁酸丁酸(-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。L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶CO2(CH2)2COOH-NH2CH2COOHCOOH-NH2(CH2)2CH（
49、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。L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2 HN NCH2CHCOOHNH2CH2CH2NH2 HN N（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在脑内作为神经递质起抑制作用起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。在外周组织
50、有收缩血管的作用。5-羟色氨酸羟色氨酸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CO2CH2CHCOOH NH2HO色氨酸色氨酸CH2CHCOOH NH25-HTCH2CH2NH2 HO（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多胺类(polyamines)物质物质精脒精脒(spermidine)和精胺和精胺(spermine)均属于多胺均属于多胺(polyamines)。多胺多胺是调节细胞生长的重要是调节细胞生长的重要物质。物质。多胺合成的原料为鸟氨酸。多胺合成的原料为鸟氨酸。关键酶是关键酶是鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶(ornithine deca