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1、 第七第七章章 氨基酸氨基酸代谢代谢 Metabolism of Amino Acids 讲授内容讲授内容 一、蛋白质的营养作用消化吸收一、蛋白质的营养作用消化吸收 (自学）自学）二、二、氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢 三、三、氨的代谢氨的代谢 四、四、个别氨基酸个别氨基酸的代谢的代谢 目录目录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 Acids目录目录一一、体内蛋白质分解生成氨基酸、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
2、酸，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。目录目录n 蛋白质的半寿期蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，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；利用利用溶酶体中的溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白、组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白膜蛋白和长寿蛋白质。质。1、蛋白质在溶酶体
3、通过、蛋白质在溶酶体通过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（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条重要重要途径途径目录目录2、蛋白质在蛋白酶体通过、蛋白质在蛋白酶体通过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)普遍存在于真核生物而得名普遍存在于真核生物而得名76个氨基酸组成的多肽个氨基酸组成的多肽(8.5kD)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泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，使其标记并被激活价连接，使其标记并被激活,即即泛
4、素泛素化化，包括三种酶参与的，包括三种酶参与的3步反应，步反应，并需消耗并需消耗ATP。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目录目录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 E1HS-E2HS-E1UBCOS E2UBCOS E1UB：泛素泛素Pr：被降解蛋白质：被降解蛋白质PrHS-E2UBCOS E2UBC NH OE3Prn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、氨基酸代谢库二、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
5、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)。脂类脂类 三、三、在转氨酶的催化下，一个在转氨酶的催化下，一个 氨基酸的氨基氨基酸的氨基转移到一个转移到一个 酮酸上，从而生成与此相应的酮酸上，从而生成与此相应的 氨基酸，同时，原来的氨基酸，同时，原来的 氨基酸则转变成氨基酸则转变成相应的相应的 酮酸的过程。酮酸的过程。在胞液中进行在胞液中
6、进行 重要的转氨酶：重要的转氨酶：谷谷丙转氨酶（丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase,GPT.glutamic pyruvic transaminase,GPT.又称又称ALTALT）谷谷草转氨酶草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT.glutamic oxaloacetic transaminase,GOT.又称又称ASTAST)GPT GPT、GOTGOT催催化的转氨基反应化的转氨基反应 GPTGPT 谷谷氨酸氨酸 +丙酮酸丙酮酸 a-a-酮戊二酸酮戊二酸 +丙氨酸丙氨酸 GOTGOT 谷谷氨酸氨酸 +草酰乙酸草
7、酰乙酸 a-a-酮戊二酸酮戊二酸 +天冬氨酸天冬氨酸转氨基作用不仅是体内多数氨基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，也是机体合成非必需氨基酸的重的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。通过此种方式并未产生游离的氨。n 转氨基作用的生理意义转氨基作用的生理意义（二）氧化脱氨基作用：（二）氧化脱氨基作用：定义定义:脱氨基反应中既有脱氢氧化又有脱氨基的反应。脱氨基反应中既有脱氢氧化又有脱氨基的反应。自然界中催化氨基酸氧化脱氨基作用的酶主要有：自然界中催化氨基酸氧化脱氨基作用的酶主要有：L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 D-D-氨基酸氧
8、化酶氨基酸氧化酶 L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 分布不广分布不广 活性高活性高 分布广泛（肝、肾、脑等）分布广泛（肝、肾、脑等）特异性不高特异性不高 特异性不高特异性不高 特异性高特异性高 反应需在反应需在PH10 PH10 人体内人体内 D-D-氨基酸少氨基酸少 需需NADNAD+或或NADPNADP+为辅酶为辅酶 条件下进行条件下进行 亚基亚基 MWMW：5600056000 （6个相同亚基）个相同亚基）L-谷氨酸脱氢酶是变构酶 在胞液中进行在胞液中进行(主要方式主要方式)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
9、2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+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。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、肾和脑组织进行。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主要在肌肉组织进行。主要在肌肉
10、组织进行。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)氨基酸氨基酸-酮酸酮酸氨氨脱氨基作用脱氨基作用 四、四、酮酸的代谢酮酸的代谢 1 1、经氨基化生成非必需氨基酸、经氨基化生成非必需氨基酸 2 2、转变成糖和脂：、转变成糖和脂：经糖异生途径转变成葡萄糖经糖异生途径转变成葡萄糖 （生糖氨基酸）（生糖氨基酸）氨基酸氨基酸 酮酸酮酸 转变成乙酰转变成乙酰CoACoA后再生成酮体或脂肪后再生成酮体或脂肪 （生酮氨基酸）（生酮氨基酸）NHNH2 2 既能转变成葡萄糖也能转变成酮体既能转变成葡萄糖也能转变成酮体 （生糖兼生酮氨基酸）（生糖兼生酮氨基酸）琥珀酰琥珀
11、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 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 苏氨酸苏氨酸 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
12、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 C1.1.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 胺类的分解也可以产生氨胺类的分解也可以产生氨 RCH2NH2RCHO +NH3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 +NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶一、血氨的来源和去路一、血氨的来源
13、和去路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 谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi 肾脏排氨肾脏排氨分泌的分泌的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。1.丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose 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。肝肝为肌肉提供
14、葡萄糖。为肌肉提供葡萄糖。二、氨的转运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糖目目 录录鸟鸟氨氨酸酸循循环环线粒体线粒体胞胞 液液目录目录n反应小结：反应小结：原料：原料：2 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。来自天冬氨酸。定位：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。定位：先在线粒
15、体中进行，再在胞液中进行。耗能：消耗耗能：消耗3 3个个ATPATP，或者，或者4 4个高能磷酸键。个高能磷酸键。尿素循环全过程不是孤立的，它与三羧酸尿素循环全过程不是孤立的，它与三羧酸循环和转氨基作用密切联系。循环和转氨基作用密切联系。尿素循环的意义：尿素循环的意义：肝细胞通过鸟氨酸循环将有毒性的氨转变成肝细胞通过鸟氨酸循环将有毒性的氨转变成可溶性而又相对无毒的尿素经肾脏排出体外，可溶性而又相对无毒的尿素经肾脏排出体外，其意义就在于解除氨毒以保持血氨的低水平浓其意义就在于解除氨毒以保持血氨的低水平浓度。度。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
16、尿素合成启动尿素合成乙酰乙酰CoACoA+谷氨酸谷氨酸 N-N-乙酰乙酰谷氨酸谷氨酸 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）尿素合成的调节（三）尿素合成的调节AGAAGA合成酶合成酶 精氨酸精氨酸 +(四四)高血氨症和氨中毒高血氨症和氨中毒 高血氨症：高血氨症：正常生理情况下，血氨处正常生理情况下，血氨处于较低水平。尿素循环是维持血氨低浓度的于较低水平。尿素循环是维持血氨低浓度的关键。当肝功能严重损伤时，尿素循环发生关键。当肝功能严重损伤时，尿素循环发生障碍，血氨浓度升高，称为高血氨症。障碍，血氨浓度升高，称为高血氨症。高血氨症时可引起脑功能障碍，
17、称高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒。氨中毒氨中毒:血氨浓度升高血氨浓度升高 血循环血循环 -酮戊二酸酮戊二酸 +NH3 谷氨酸谷氨酸 +谷氨酰胺谷氨酰胺 -酮戊二酸酮戊二酸 三羧酸循环减弱、三羧酸循环减弱、ATP大脑功能障碍大脑功能障碍 肝昏迷肝昏迷 谷氨酰胺谷氨酰胺NH3脑细胞脑细胞 一、氨基酸的脱羧基作用一、氨基酸的脱羧基作用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（三）组胺（三）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
18、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CO2HN NCH2CHCOOHNH2HN NCH2CH2NH2目录目录（三）（三）5-羟色胺酸羟色胺酸(5-hydroxytryptamine,5-HT)5-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。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
19、氨基丁酸氨基丁酸 脱脱羧基羧基 5-5-羟色胺羟色胺 氨基酸氨基酸 胺胺类类 牛牛磺酸磺酸 （生（生理活性）理活性）组胺、多胺组胺、多胺 醛类醛类 醛醛氧化酶氧化酶 羧酸羧酸 彻底彻底氧化氧化胺氧化酶胺氧化酶（二）四氢叶酸是一碳单位的载体（二）四氢叶酸是一碳单位的载体（tetrahydrofolic acid FHtetrahydrofolic acid FH4 4或或THFA)THFA)：一碳单位不能游离存在，常与一碳单位不能游离存在，常与FHFH4 4结合而结合而转运和参加代谢，转运和参加代谢，FHFH4 4是一碳单位的运载体，是一碳单位的运载体，也可认为也可认为FHFH4 4是一碳单位代
20、谢的辅酶。是一碳单位代谢的辅酶。5 四氢叶酸的结构与生成四氢叶酸的结构与生成 FH4的功能部位的功能部位 N5-甲基四氢叶酸甲基四氢叶酸 N5,N10-甲烯四氢叶酸甲烯四氢叶酸CH2FH4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来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色胺酸的分解代谢及色胺酸的分解代谢丝氨酸丝氨酸 N5,N10CH2FH4甘氨酸甘氨酸 N5,N10CH2
21、FH4组氨酸组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸色氨酸 N10CHOFH4（三）氨基酸分解代谢产生一碳单位（三）氨基酸分解代谢产生一碳单位n一碳单位的互相转变一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5,N10=CHFH4N5,N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3（五）一碳单位的功用：（五）一碳单位的功用：1.1.作为合成嘌呤、嘧啶的原料：作为合成嘌呤、嘧啶的原料：（主要功用）（主要功用）N N1010-甲酰甲酰-FH-FH4 4 ：为合成嘌呤的：为合成嘌呤的2 2位碳提供碳源位碳提供碳源 N N5 5,N,N1010
22、-甲炔甲炔-FH-FH4 4 ：为合成嘌呤的为合成嘌呤的8 8位碳提供碳源位碳提供碳源 N N5 5,N,N1010-甲烯甲烯-F-F H H4 4 ：为合成胸腺嘧啶提供：为合成胸腺嘧啶提供5 5位碳上的甲基位碳上的甲基 2.2.一碳单位代谢把氨基酸代谢与核酸代谢联系起来了。一碳单位代谢把氨基酸代谢与核酸代谢联系起来了。3.3.磺胺药磺胺药与与抗癌药抗癌药（氨甲碟呤等）也正是（氨甲碟呤等）也正是通过干扰细菌及癌细胞的叶酸、通过干扰细菌及癌细胞的叶酸、FHFH4 4 的合成，的合成，进一步影响一碳单位代谢与核酸合成而发挥进一步影响一碳单位代谢与核酸合成而发挥其药理作用的。其药理作用的。蝶呤蝶呤
23、谷氨酸谷氨酸 总总 结结 一、蛋白质的营养价值一、蛋白质的营养价值 二、氨基酸的一般代谢二、氨基酸的一般代谢 蛋白质的降解蛋白质的降解 氨基酸代谢库氨基酸代谢库 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用 转转氨基作用氨基作用 氧氧化脱氨基作用化脱氨基作用 联合脱氨基作用联合脱氨基作用 -酮酸的代谢酮酸的代谢 三、氨的代谢三、氨的代谢 1 1、氨的来源与去路氨的来源与去路 2 2、氨的转运氨的转运 3 3、尿素的生成尿素的生成:部位、过程、部位、过程、特点特点 及意义及意义 四、四、个别氨基酸代谢个别氨基酸代谢 1.氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用 2.2.一一碳单位代谢碳单位代谢:定义定义 一
24、碳单位与四氢叶酸一碳单位与四氢叶酸 一碳单位与氨基酸一碳单位与氨基酸(来源来源)一碳单位的生理功能一碳单位的生理功能 复习思考题复习思考题一、名词解释一、名词解释 氨基酸代谢库、腐败作用、联合脱氨基作用、氨基酸代谢库、腐败作用、联合脱氨基作用、一碳单位、生糖氨基酸一碳单位、生糖氨基酸二、问答题二、问答题 1.1.血液氨的来源与去路如何血液氨的来源与去路如何?2.2.乌氨酸循环的特点及生理意是什么乌氨酸循环的特点及生理意是什么?3.3.一碳单位代谢有何生理意义一碳单位代谢有何生理意义?4.4.试述谷氨酰胺的生成及生理作用。试述谷氨酰胺的生成及生理作用。5.5.试述糖、脂、蛋白质三大物质代谢的相互关系。试述糖、脂、蛋白质三大物质代谢的相互关系。