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1、蛋白质的代谢ppt生物化学的概念和任务生物化学的概念和任务生物化学（生物化学（biochemistrybiochemistry）是生命的化学）是生命的化学（chemistry of lifechemistry of life），是研究生物体的化），是研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学组成和生命过程中的化学变化规律的一门科学。它是从分子水平来研究生物体内（包括人学。它是从分子水平来研究生物体内（包括人类、动物、植物和微生物）基本物质的化学组类、动物、植物和微生物）基本物质的化学组成、结构，及在生命活动中这些物质所进行的成、结构，及在生命活动中这些物质所进行的化学变化（即代谢
2、反应）的规律及其与生理功化学变化（即代谢反应）的规律及其与生理功能的关系的一门科学，是一门生物学与化学相能的关系的一门科学，是一门生物学与化学相结合的基础学科。结合的基础学科。Chapter 11教学目标及基本要求教学目标及基本要求熟悉血氨的来源与去路；熟悉血氨的安全转运熟悉血氨的来源与去路；熟悉血氨的安全转运形式；掌握尿素合成过程及其调节因素。形式；掌握尿素合成过程及其调节因素。结合结合-酮酸去路解释生糖、生酮和生糖兼生酮酸去路解释生糖、生酮和生糖兼生酮氨基酸；联系糖代谢途径复述丙氨酸、天冬酮氨基酸；联系糖代谢途径复述丙氨酸、天冬氨酸或谷氨酸如何氧化成水和二氧化碳，如何氨酸或谷氨酸如何氧化成
3、水和二氧化碳，如何异生为糖。异生为糖。解释一碳单位概念，熟记一碳单位来源、代谢解释一碳单位概念，熟记一碳单位来源、代谢辅酶及主要功能。辅酶及主要功能。了解甘氨酸、谷氨酸、组氨酸、含硫氨基酸和了解甘氨酸、谷氨酸、组氨酸、含硫氨基酸和色氨酸的代谢途径及意义。色氨酸的代谢途径及意义。了解苯丙氨酸、酪氨酸的重要代谢产物，与代了解苯丙氨酸、酪氨酸的重要代谢产物，与代谢障碍有关的酶，与酶先天缺陷相关的临床疾谢障碍有关的酶，与酶先天缺陷相关的临床疾患。患。Section I蛋白质的营养蛋白质的营养*基本概念基本概念氮平衡氮平衡（nitrogen balance）营养必需氨基酸营养必需氨基酸（essentia
4、l amino acids）蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用（complementary action of proteins）氨基酸代谢库氨基酸代谢库（metabolic pool）主动转运主动转运（active transport）泛素（泛素（ubiquitin,Ub）蛋白酶体蛋白酶体（proteasome）*营养素营养素营养素（营养素（nutrientnutrient）：食物中含有的能促进人体生长）：食物中含有的能促进人体生长发育、组织更新修补、维持各器官组织细胞及整体正发育、组织更新修补、维持各器官组织细胞及整体正常结构与功能的物质称为营养素。常结构与功能的物质称为营养素。必需营养素：
5、糖、脂、必需营养素：糖、脂、蛋白质蛋白质、维生素、无机盐、水、维生素、无机盐、水和空气。和空气。核酸的营养作用：（核酸的营养作用：（1 1）核酸有利于提高机体的能）核酸有利于提高机体的能量代谢，促进蛋白质的合成与酶的活性。（量代谢，促进蛋白质的合成与酶的活性。（2 2）核）核酸也有利于酸也有利于DNADNA和和RNARNA的合成，有利于基因的修复与的合成，有利于基因的修复与保护，从而延缓衰老、预防许多疾病的发生。保护，从而延缓衰老、预防许多疾病的发生。营养素的主要功能：（营养素的主要功能：（1 1）构成机体组织成分，补偿代）构成机体组织成分，补偿代谢消耗；（谢消耗；（2 2）供给机体能量；（）
6、供给机体能量；（3 3）调节生理、生化）调节生理、生化作用。作用。蛋白质生理功能蛋白质生理功能维持细胞组织的生长、发育和修补作用维持细胞组织的生长、发育和修补作用：蛋白：蛋白质是构成细胞组织的主要成分。质是构成细胞组织的主要成分。儿童必须摄入足量的蛋白质，才能保证机体正常的儿童必须摄入足量的蛋白质，才能保证机体正常的生长发育生长发育成人也必须摄入足量的蛋白质，才能维持组织蛋白成人也必须摄入足量的蛋白质，才能维持组织蛋白的更新，特别是组织损伤时，更需要从食物蛋白中的更新，特别是组织损伤时，更需要从食物蛋白中获取修补的原料。获取修补的原料。参与合成重要的含氮化合物参与合成重要的含氮化合物：体内有多
7、种含氮：体内有多种含氮化合物，如酶、核酸、抗体、血红蛋白、神经化合物，如酶、核酸、抗体、血红蛋白、神经递质和多肽激素等，这些物质的合成、修复和递质和多肽激素等，这些物质的合成、修复和更新的原料主要是食物中的氨基酸。更新的原料主要是食物中的氨基酸。氧化供能氧化供能：成人每天约有：成人每天约有18%18%的能量来自蛋白的能量来自蛋白质（质（-酮酸）的分解，因此这项功能只是蛋酮酸）的分解，因此这项功能只是蛋白质的次要功能。白质的次要功能。氮平衡氮平衡氮平衡（氮平衡（nitrogen balancenitrogen balance）：指摄入蛋白质）：指摄入蛋白质的含氮量与排泄物中含氮量之间的关系，它反
8、的含氮量与排泄物中含氮量之间的关系，它反映体内蛋白质的合成与分解代谢的总结果。映体内蛋白质的合成与分解代谢的总结果。氮平衡有三种形式：氮平衡有三种形式：氮总平衡氮总平衡氮正平衡氮正平衡氮负平衡氮负平衡单纯蛋白质的数量充足有时并不能完全满足机单纯蛋白质的数量充足有时并不能完全满足机体对必需氨基酸的需要，蛋白质的质量（必需体对必需氨基酸的需要，蛋白质的质量（必需氨基酸的种类、含量及其相互比例）更重要。氨基酸的种类、含量及其相互比例）更重要。蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的种类、蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的种类、数量及其比例数量及其比例营养必需氨基酸（营养必需
9、氨基酸（essential amino acidessential amino acid）：）：指机体需要，但不能自身合成或合成量少，不指机体需要，但不能自身合成或合成量少，不能满足需要，必须由食物供给的氨基酸。能满足需要，必须由食物供给的氨基酸。不同动物的必需氨基酸的种类是有差异的不同动物的必需氨基酸的种类是有差异的人体必需氨基酸有人体必需氨基酸有8 8种：赖、色、颉、苯丙、苏、种：赖、色、颉、苯丙、苏、亮、异亮和蛋氨酸。亮、异亮和蛋氨酸。非营养必需氨基酸（非营养必需氨基酸（non-essential amino non-essential amino acidacid）：体内可以合成，不需
10、要由食物直接供）：体内可以合成，不需要由食物直接供给的氨基酸。给的氨基酸。非必需氨基酸同样是机体所需要的。非必需氨基酸同样是机体所需要的。营养价值的评价营养价值的评价蛋白质的营养价值为氮的保留量占氮的吸收量蛋白质的营养价值为氮的保留量占氮的吸收量的百分率。它取决于蛋白质所含氨基酸的种类、的百分率。它取决于蛋白质所含氨基酸的种类、数量与其比例，尤其是取决于必需氨基酸的种数量与其比例，尤其是取决于必需氨基酸的种类和含量。类和含量。蛋白质的含量；蛋白质的含量；蛋白质的消化率；蛋白质的消化率；蛋白质的吸收率。蛋白质的吸收率。蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用 （complementary complem
11、entary actionaction）指几种营养价值较低的蛋白质混合食指几种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，从而用，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。提高蛋白质在体内的利用率。是提高食物蛋白质营养价值的重要途径是提高食物蛋白质营养价值的重要途径小米（赖氨酸少，色氨酸多）与大豆；小米（赖氨酸少，色氨酸多）与大豆；强化食品强化食品蛋白质的需要量蛋白质的需要量蛋白质的需要量与年龄、性别、体重、生理和蛋白质的需要量与年龄、性别、体重、生理和劳动强度等因素有关。劳动强度等因素有关。老年人需要高营养价值的蛋白质老年人需要高营养价值的蛋白质病人病人
12、普通膳食的蛋白质含量约占总热量的普通膳食的蛋白质含量约占总热量的10%-10%-15%15%，其中，其中10%-30%10%-30%为必需氨基酸为必需氨基酸过量摄入一些氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸、过量摄入一些氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸和蛋氨酸等对人体是有害的。色氨酸、组氨酸和蛋氨酸等对人体是有害的。？蛋白质的消化蛋白质的消化胃肠道中的蛋白水解酶多以酶原形式存在，对于保护组胃肠道中的蛋白水解酶多以酶原形式存在，对于保护组织免受其分解有重要的生理意义。织免受其分解有重要的生理意义。酶原激活：酶原激活：胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶+六个多肽六个多肽胰蛋白酶原胰蛋白酶原糜蛋白酶
13、原糜蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原羧基肽酶原羧基肽酶原（A A及及B B）胰蛋白酶胰蛋白酶+六肽六肽糜蛋白酶糜蛋白酶+两个二肽两个二肽弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶（羧基肽酶（A A及及B B）HClHCl或胃蛋白酶或胃蛋白酶肠激酶或胰蛋白酶肠激酶或胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶蛋白水解酶作用的特异性蛋白水解酶作用的特异性胃肠道蛋白水解酶对所水解肽键的位置和形成肽胃肠道蛋白水解酶对所水解肽键的位置和形成肽键的氨基酸残基有一定的选择性。键的氨基酸残基有一定的选择性。酶 来源 水解肽键的特异性胃蛋白酶 胃 -酸性-CO-NH-芳香-胰蛋白酶 胰 -碱性-CO-NH-R-糜蛋白酶 胰 -芳香-CO-NH-
14、R-弹性蛋白酶 胰 -脂肪-CO-NH-R-羧基肽酶A 胰 中性氨基酸羧基末端羧基肽酶B 胰 碱性氨基酸羧基末端氨基肽酶 小肠 寡肽的氨基末端二肽酶 小肠 二肽的肽键肽和氨基酸的吸收肽和氨基酸的吸收寡肽的吸收：小分子肽比游离氨基酸更容易被寡肽的吸收：小分子肽比游离氨基酸更容易被吸收。这些小分子肽在肠壁细胞内酶的作用下吸收。这些小分子肽在肠壁细胞内酶的作用下大部分水解为氨基酸。过敏反应的主要原因。大部分水解为氨基酸。过敏反应的主要原因。主动转运（主动转运（active transportactive transport）:氨基酸的吸氨基酸的吸收不是简单扩散而是耗能的主动转运过程，这收不是简单扩散
15、而是耗能的主动转运过程，这个过程需要钠离子、载体蛋白、个过程需要钠离子、载体蛋白、ATPATP和酶等参和酶等参与。与。实验证明：肠粘膜细胞表面至少存在实验证明：肠粘膜细胞表面至少存在4 4种转运氨基种转运氨基酸的酸的载体蛋白（载体蛋白（carrier proteincarrier protein）：中性氨基酸：中性氨基酸载体蛋白：酸性氨基酸载体蛋白：碱性氨基酸载体载体蛋白：酸性氨基酸载体蛋白：碱性氨基酸载体蛋白：亚氨基酸和甘氨酸载体蛋白。蛋白：亚氨基酸和甘氨酸载体蛋白。-谷氨酰基循环（谷氨酰基循环（-glutamyl cycle-glutamyl cycle）：氨基酸）：氨基酸还可在谷氨酰转移
16、酶（结合在细胞膜上）的作用下，还可在谷氨酰转移酶（结合在细胞膜上）的作用下，通过与谷胱甘肽作用而被转运入细胞。通过与谷胱甘肽作用而被转运入细胞。-谷氨酰基循环谷氨酰基循环-谷氨酰基循环可分为两个阶段谷氨酰基循环可分为两个阶段谷胱甘肽转运氨基酸进入细胞内；谷胱甘肽转运氨基酸进入细胞内；谷胱甘肽再生：反应中产生的半胱氨酸、甘氨酸和谷谷胱甘肽再生：反应中产生的半胱氨酸、甘氨酸和谷氨酸，在氨酸，在ATPATP和酶的作用下重新合成谷胱甘肽，使氨和酶的作用下重新合成谷胱甘肽，使氨基酸的转运不断进行下去。基酸的转运不断进行下去。此循环的酶体系中只有此循环的酶体系中只有-谷氨酰转移酶位于细胞膜上，谷氨酰转移酶
17、位于细胞膜上，是关键酶，其余的酶均在细胞质中；循环每运行一周，是关键酶，其余的酶均在细胞质中；循环每运行一周，可将一分子氨基酸从细胞外转运至细胞内，同时消耗可将一分子氨基酸从细胞外转运至细胞内，同时消耗3 3分分子子ATPATP。催化循环运行的各种酶在小肠粘膜细胞、肾小管细胞和催化循环运行的各种酶在小肠粘膜细胞、肾小管细胞和脑组织中均有存在。脑组织中均有存在。-谷氨酰基循环过程谷氨酰基循环过程蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用腐败作用（腐败作用（putrefactionputrefaction）指肠道细菌对未被消化的蛋）指肠道细菌对未被消化的蛋白质及小量未被吸收的消化产物所起的分解作用。白质及小
18、量未被吸收的消化产物所起的分解作用。腐败作用是细菌本身的代谢作用，以无氧分解为主。大部分产腐败作用是细菌本身的代谢作用，以无氧分解为主。大部分产物对人体有害（胺类、氨和酚等），只有少量脂肪酸及维生素物对人体有害（胺类、氨和酚等），只有少量脂肪酸及维生素可被机体利用。可被机体利用。胺类的生成：经氨基酸脱羧反应产生，组氨酸胺类的生成：经氨基酸脱羧反应产生，组氨酸组胺，赖氨酸组胺，赖氨酸-尸胺，色氨酸尸胺，色氨酸-色胺，酪氨酸色胺，酪氨酸-酪胺。酪胺。氨的生成：来源有二，其一是氨基酸脱氨基产生，其二是由血氨的生成：来源有二，其一是氨基酸脱氨基产生，其二是由血液渗入肠道的尿素，受肠道细菌的尿素酶的水解
19、作用而产生的。液渗入肠道的尿素，受肠道细菌的尿素酶的水解作用而产生的。其它有害物质：苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。其它有害物质：苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。Section II细胞内蛋白质降解细胞内蛋白质降解细胞内蛋白质降解机制细胞内蛋白质降解机制(1)E1(1)E1酶激活泛素分子；酶激活泛素分子；(2)(2)泛素分子被转移到泛素分子被转移到E2E2酶上；酶上；(3)E3(3)E3酶酶*识别待降解的靶蛋白；识别待降解的靶蛋白；(4)E3(4)E3酶将泛素连续转移到靶蛋白上；酶将泛素连续转移到靶蛋白上；(5)(5)靶蛋白上连接的泛素形成一条短链；靶蛋白上连接的泛素形成一条短链；(6)(6)
20、泛素短链在蛋白酶体入口处被泛素短链在蛋白酶体入口处被*识别；识别；(7)(7)泛素标记被切除，蛋白质进入蛋白酶体。泛素标记被切除，蛋白质进入蛋白酶体。将泛素连接到靶蛋白的酶系是将泛素连接到靶蛋白的酶系是焦点焦点。重要活性物质重要活性物质泛素（泛素（ubiquitin）活性酶体系活性酶体系泛素活化酶（泛素活化酶（ubiquitin-activating enzyme,E1）泛素结合酶（泛素结合酶（ubiquitin-conjugating enzyme,E2）泛素连接酶（泛素连接酶（ubiquitin-protein ligating enzyme,E3）蛋白酶体（蛋白酶体（proteasome
21、）Section III氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢Chapter 10 药氨基酸的代谢动态氨基酸的代谢动态人体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡中人体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡中。成人每天约有总体蛋白质的成人每天约有总体蛋白质的1%-2%1%-2%被降解。被降解。氨基酸代谢库（氨基酸代谢库（metabolic poolmetabolic pool）：食物蛋白质）：食物蛋白质及消化吸收的氨基酸（外源氨基酸）与体内组织及消化吸收的氨基酸（外源氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸（内源氨基酸）以及体蛋白质降解产生的氨基酸（内源氨基酸）以及体内其他各种来源的氨基酸，混在一起分布于
22、体内内其他各种来源的氨基酸，混在一起分布于体内各处，通过血液循环在各组织之间转运参与代谢，各处，通过血液循环在各组织之间转运参与代谢，构成氨基酸代谢库，以保证合组织对氨基酸代谢构成氨基酸代谢库，以保证合组织对氨基酸代谢的需要。的需要。机体各组织蛋白不断的更新，不同组织细胞，由机体各组织蛋白不断的更新，不同组织细胞，由于生理活动的需要，更新率各异。于生理活动的需要，更新率各异。Chapter 10 药氨基酸代谢库氨基酸代谢库氨基酸代谢库氨基酸代谢库食物蛋白质食物蛋白质组织蛋白质组织蛋白质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）酮戊酮戊氨氨胺类胺类其他含氮化合物其他含氮化合物（
23、嘌呤、嘧啶等）（嘌呤、嘧啶等）酮体酮体氧化供能氧化供能糖糖尿素尿素含氮化合物含氮化合物脱氨基脱氨基脱羧基脱羧基Chapter 10 药氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢脱氨基反应脱氨基反应氧化脱氨基氧化脱氨基联合脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基非氧化脱氨基氨的代谢氨的代谢合成尿素合成尿素合成其它含氮化合物合成其它含氮化合物-酮酸的代谢酮酸的代谢糖异生：生糖、生酮、生糖兼生酮糖异生：生糖、生酮、生糖兼生酮合成非必需氨基酸合成非必需氨基酸氧化供能氧化供能Chapter 10 药脱氨基作用脱氨基作用*氨基酸的脱氨作用主要有氨基酸的脱氨作用主要有氧化脱氨氧化脱氨、转氨转氨、联合脱氨联合脱氨和和非氧化脱氨非氧
24、化脱氨等方式，其中以联合等方式，其中以联合脱氨基最为重要。脱氨基最为重要。氨基酸氨基酸亚氨基酸亚氨基酸-酮酸酮酸脱氨基作用的产物是：氨、脱氨基作用的产物是：氨、-酮酸酮酸Chapter 10 药1 1）氧化脱氨作用）氧化脱氨作用氨基酸脱氨伴有氧化反应，称为氧化脱氨作用氨基酸脱氨伴有氧化反应，称为氧化脱氨作用（oxidative deamination），其催化酶有两类：），其催化酶有两类：氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶L-L-谷氨酸脱氢酶。谷氨酸脱氢酶。谷氨酸谷氨酸+NAD+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸+NH+NH3 3+NADH+H+NADH+H+谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶Chapter 10 Cha
25、pter 10 药药2 2）转氨作用）转氨作用氨基酸的氨基酸的-氨基与氨基与-酮酸的酮基，在转氨酶的酮酸的酮基，在转氨酶的作用下相互交换，生成相应的新的氨基酸和作用下相互交换，生成相应的新的氨基酸和-酮酮酸，这个过程称为转氨作用（酸，这个过程称为转氨作用（transaminationtransamination）或氨基移换作用。或氨基移换作用。*转氨作用的平衡常数接近转氨作用的平衡常数接近1 1，故转氨作用既是氨基酸的分解，故转氨作用既是氨基酸的分解代谢过程，也是体内某些氨基酸合成的重要途径。代谢过程，也是体内某些氨基酸合成的重要途径。Chapter 10 药转氨酶的特性转氨酶的特性转氨酶（转
26、氨酶（transaminase）或氨基移换酶。大多数转）或氨基移换酶。大多数转氨酶需要氨酶需要-酮戊二酸作为氨基的受体。转氨酶酮戊二酸作为氨基的受体。转氨酶有多种，在体内分布广泛，不同的氨基酸各有特有多种，在体内分布广泛，不同的氨基酸各有特异的转氨酶催化其转氨反应。异的转氨酶催化其转氨反应。最为重要的有谷丙转氨酶（最为重要的有谷丙转氨酶（glutamintion pyruvic transaminase,GTP）和谷草转氨酶（）和谷草转氨酶（glutamic oxaloacetate transaminase,GOP）。）。转氨作用转氨作用是由转氨酶催化的一类可逆反应，它不是由转氨酶催化的一类
27、可逆反应，它不仅是体内多数氨基酸脱氨的重要方式，而且是机仅是体内多数氨基酸脱氨的重要方式，而且是机体合成非必需氨基酸的主要途径。体合成非必需氨基酸的主要途径。Chapter 10 药转氨作用的机制转氨作用的机制转氨酶的辅酶是维生素转氨酶的辅酶是维生素B6B6的磷酸酯，即磷酸吡的磷酸酯，即磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺。哆醛、磷酸吡哆胺。辅酶结合于转氨酶活性中心的赖氨酸的辅酶结合于转氨酶活性中心的赖氨酸的-氨氨基上：基上：（1 1）磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛先从氨基酸接受氨基转变成氨基先从氨基酸接受氨基转变成氨基磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺，同时氨基酸转变成，同时氨基酸转变成-酮酸。酮酸。（2 2）磷酸吡哆胺进一步将
28、氨基转移给另一种）磷酸吡哆胺进一步将氨基转移给另一种-酮酮酸而生成相应的氨基酸，同时磷酸吡哆胺又变回磷酸而生成相应的氨基酸，同时磷酸吡哆胺又变回磷酸吡哆醛。酸吡哆醛。磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺的这种互变，起着传磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺的这种互变，起着传递氨基的作用。递氨基的作用。Chapter 10 药3 3）联合脱氨作用）联合脱氨作用体内氨基酸的脱氨主要以联合脱氨方式体内氨基酸的脱氨主要以联合脱氨方式进行，即转氨作用和脱氨作用相偶联。进行，即转氨作用和脱氨作用相偶联。联合脱氨作用有以下两种方式：联合脱氨作用有以下两种方式：（1 1）转氨作用偶联氧化脱氨作用；）转氨作用偶联氧化脱氨作用；（2 2）转
29、氨作用偶联）转氨作用偶联AMPAMP循环脱氨作用。循环脱氨作用。Chapter 10 药转氨作用偶联氧化脱氨作用转氨作用偶联氧化脱氨作用-氨基酸与氨基酸与-酮戊二酸经转氨作用生成谷氨酮戊二酸经转氨作用生成谷氨酸，谷氨酸在酸，谷氨酸在L-L-谷氨酸脱氢酶的催化下，经氧谷氨酸脱氢酶的催化下，经氧化脱氨作用而释放出游离氨，完成联合脱氨作化脱氨作用而释放出游离氨，完成联合脱氨作用。用。-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸NADH+HNADH+H+NH+NH3 3(NADPH)(NADPH)NADNAD+H+H2 2O O(NADP(NADP+)转氨酶转氨酶L-L-谷氨酸脱氢酶
30、谷氨酸脱氢酶Chapter 10 药转氨转氨-脱氨作用的特点脱氨作用的特点偶联的顺序是：先经转氨作用生成谷氨酸，再偶联的顺序是：先经转氨作用生成谷氨酸，再由谷氨酸进行氧化脱氨反应。由谷氨酸进行氧化脱氨反应。转氨作用的氨基受体是转氨作用的氨基受体是-酮戊二酸。酮戊二酸。L-L-谷氨酸脱氢酶在肝、肾、脑中的活性最强，谷氨酸脱氢酶在肝、肾、脑中的活性最强，因此联合脱氨作用在肝、肾等组织内进行的比因此联合脱氨作用在肝、肾等组织内进行的比较活跃。较活跃。肝脏进行氨基酸代谢并合成尿素，最肝脏进行氨基酸代谢并合成尿素，最终解氨毒；肾脏可直接将氨排入尿液，排除氨终解氨毒；肾脏可直接将氨排入尿液，排除氨并调节尿
31、液的酸碱性。并调节尿液的酸碱性。Chapter 10 药转氨偶联转氨偶联AMPAMP循环脱氨作用循环脱氨作用（1 1）草酰乙酸在）草酰乙酸在GOPGOP的催化下，经转氨作用生的催化下，经转氨作用生成天冬氨酸。成天冬氨酸。（2 2）天冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸（）天冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸（IMPIMP）反应）反应生成腺苷酸代琥珀酸，腺苷酸代琥珀酸进一步生成腺苷酸代琥珀酸，腺苷酸代琥珀酸进一步裂解为腺嘌呤核苷酸（裂解为腺嘌呤核苷酸（AMPAMP）和延胡索酸。）和延胡索酸。（3 3）AMPAMP在腺苷酸脱氨酶的作用下脱氨生成次在腺苷酸脱氨酶的作用下脱氨生成次黄嘌呤核苷酸（黄嘌呤核苷酸（IMPIMP）。）
32、。（4 4）延胡索酸沿三羧酸循环过程转化为草酰）延胡索酸沿三羧酸循环过程转化为草酰乙酸。乙酸。Chapter 10 药嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸合成酶琥珀酸合成酶腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸裂解酶琥珀酸裂解酶Chapter 10 药4 4）非氧化脱氨作用）非氧化脱氨作用一些氨基酸可进行非氧化脱氨作用，产生氨和一些氨基酸可进行非氧化脱氨作用，产生氨和-酮酸。这种方式主要见于微生物，动物体酮酸。这种方式主要见于微生物，动物体内虽内虽也有，但不多，非主要脱氨方式。也有，但不多，非主要脱氨方式。脱水脱氨脱水脱氨Chapter 10 药脱硫化氢脱氨脱硫化氢脱氨直
33、接脱氨直接脱氨Chapter 10 药氨的代谢氨的代谢氨中毒氨中毒：氨是机体正常代谢的产物，但氨也是强：氨是机体正常代谢的产物，但氨也是强烈的神经毒物。机体由于某些原因引起血氨（游烈的神经毒物。机体由于某些原因引起血氨（游离氨）浓度升高，可导致神经组织，特别是脑组离氨）浓度升高，可导致神经组织，特别是脑组织功能障碍，称为氨中毒。织功能障碍，称为氨中毒。人体有较强的氨解毒机制，足以及时处理游离氨。人体有较强的氨解毒机制，足以及时处理游离氨。正常情况下，机体不会发生氨的堆积，也就不会正常情况下，机体不会发生氨的堆积，也就不会出现氨中毒。血氨浓度一般低于出现氨中毒。血氨浓度一般低于58.758.7m
34、ol/Lmol/L。血氨的来源有三个：氨基酸脱氨作用产生的氨是体内氨血氨的来源有三个：氨基酸脱氨作用产生的氨是体内氨的主要来源；此外还有肠道吸收的氨；以及肾小管上皮的主要来源；此外还有肠道吸收的氨；以及肾小管上皮细胞分泌的氨。细胞分泌的氨。血氨的去路有：尿素的合成；谷氨酰胺的生成；参与合血氨的去路有：尿素的合成；谷氨酰胺的生成；参与合成一些重要的含氮化合物，以及形成铵盐由尿排出成一些重要的含氮化合物，以及形成铵盐由尿排出。Chapter 10 药尿素的合成是代谢氨的主要去路尿素的合成是代谢氨的主要去路鸟氨酸循环或尿素循环（鸟氨酸循环或尿素循环（urea cycleurea cycle）：尿素）
35、：尿素是蛋白质分解代谢的最终无毒产物，也是体内是蛋白质分解代谢的最终无毒产物，也是体内氨代谢的主要途径，约占尿排出总氮量的氨代谢的主要途径，约占尿排出总氮量的80%80%。肝脏是合成尿素的主要器官。肝脏是合成尿素的主要器官。首先，氨与二氧化碳结合形成氨基甲酰磷酸，首先，氨与二氧化碳结合形成氨基甲酰磷酸，然后，由鸟氨酸接受氨基甲酰磷酸提供的氨甲然后，由鸟氨酸接受氨基甲酰磷酸提供的氨甲酰基形成瓜氨酸，酰基形成瓜氨酸，瓜氨酸与天冬氨酸结合形成精氨酸代琥珀酸，瓜氨酸与天冬氨酸结合形成精氨酸代琥珀酸，再裂解为精氨酸及延胡索酸，再裂解为精氨酸及延胡索酸，最后，精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸，鸟氨酸最后，精氨酸
36、水解生成尿素和鸟氨酸，鸟氨酸可在接受新的氨基甲酰磷酸，进入下一次循环。可在接受新的氨基甲酰磷酸，进入下一次循环。Chapter 10 药氨甲酰磷酸的生成氨甲酰磷酸的生成反应由反应由氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I I（carbamoyl phosphate synthetase I,CSP-I）催化，它存在于催化，它存在于肝细胞线粒体内。需要镁离子和肝细胞线粒体内。需要镁离子和2 2分子分子ATPATP参与，参与，N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（N-acetyl glutamatic acid,AGA）是此酶的变构激活剂。此反应是不可逆的。是此酶的变构激活剂。此反应是不可逆的。NH3+CO
37、2+2ATPH2N-C-O-PO3H2+2ADP+PiO|氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I IChapter 10 药瓜氨酸合成瓜氨酸合成氨基甲酰磷酸与鸟氨酸缩合生成瓜氨酸；催化氨基甲酰磷酸与鸟氨酸缩合生成瓜氨酸；催化此反应的酶是此反应的酶是鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶或或鸟氨酸鸟氨酸转氨甲酰酶（转氨甲酰酶（Omithine carbamoyl transferase,OCT），），此酶也存在于线粒体中。此酶也存在于线粒体中。鸟氨酸鸟氨酸NH2(CH2)3CH-NH2COOHNH2C=OOPO2-3氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸+H3PO4+NH(CH2)3CH-NH2COOHNH2C
38、=O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Chapter 10 药精氨酸的合成精氨酸的合成由瓜氨酸转变成精氨酸的反应分两步进行。由瓜氨酸转变成精氨酸的反应分两步进行。首先，瓜氨酸经膜载体转运到胞质，在胞液中首先，瓜氨酸经膜载体转运到胞质，在胞液中精氨酸代琥珀酸缩合酶精氨酸代琥珀酸缩合酶（argininosuccinate synthetase）的催化下，由）的催化下，由ATPATP提供能量，与天提供能量，与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸；冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸；然后，在然后，在精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶（argininosuccinase或或argininos
39、uccinate lyase）的催化下，裂解成精氨酸及延胡索酸。的催化下，裂解成精氨酸及延胡索酸。Chapter 10 药NH(CH2)3CH-NH2COOHNH2C=OCOOHCOOHCH2H2N-C-H+NH(CH2)3CH-NH2COOHNH2C=N-C-HCOOHCOOHCH2精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸缩合酶珀酸缩合酶ATPH2O AMP+PPiNH(CH2)3CH-NH2COOHNH2C=NH+COOHCOOHCHC-H精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶Chapter 10 药在精氨酸的生成过程中，天冬氨酸起着供给氨基在精氨酸的生成过程中，天冬氨酸起着供给氨基的作用；天冬氨酸又可
40、由草酰乙酸与谷氨酸经转的作用；天冬氨酸又可由草酰乙酸与谷氨酸经转氨基作用生成，谷氨酸的氨基可来自机体内的多氨基作用生成，谷氨酸的氨基可来自机体内的多种氨基酸；由此可见，多种氨基酸的氨基皆可通种氨基酸；由此可见，多种氨基酸的氨基皆可通过天冬氨酸的形式参与尿素的合成。过天冬氨酸的形式参与尿素的合成。在胞液中，精氨酸受精氨酸酶的作用，水解生成在胞液中，精氨酸受精氨酸酶的作用，水解生成尿素和鸟氨酸，完成鸟氨酸的一周循环。尿素和鸟氨酸，完成鸟氨酸的一周循环。鸟氨酸通过线粒体内膜上的载体的转运再进入线鸟氨酸通过线粒体内膜上的载体的转运再进入线粒体，参与瓜氨酸合成，即进入下一次尿素循环。粒体，参与瓜氨酸合成
41、，即进入下一次尿素循环。鸟氨酸循环总的结果是：每循环一次生成一分子鸟氨酸循环总的结果是：每循环一次生成一分子尿素，用去二分子氨，并消耗三分子尿素，用去二分子氨，并消耗三分子ATPATP、4 4个高个高能磷酸键。能磷酸键。Chapter 10 药尿素合成的调节尿素合成的调节正常情况下，机体以适当的速度合成尿素，以正常情况下，机体以适当的速度合成尿素，以保证及时、充分地解除氨毒。尿素的合成速度保证及时、充分地解除氨毒。尿素的合成速度可受多种因素的调节，主要有三个方面：可受多种因素的调节，主要有三个方面：食物蛋白质食物蛋白质的影响：高蛋白膳食使尿素合成的影响：高蛋白膳食使尿素合成加速，排出的含氮物中
42、尿素能占到加速，排出的含氮物中尿素能占到90%90%；低蛋；低蛋白膳食使尿素合成速度减慢，尿素排出量可低白膳食使尿素合成速度减慢，尿素排出量可低于含氮排泄物的于含氮排泄物的60%60%。CPS-ICPS-I的调节的调节：氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸的生成是尿素的生成是尿素合成的重要步骤。合成的重要步骤。Chapter 10 药*氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶体内存在着两种氨基甲酰磷酸合成酶，体内存在着两种氨基甲酰磷酸合成酶，CPS-ICPS-I和和CPS-IICPS-II。这这两种酶催化合成的产物虽然相同，但他们是两种性质不同的两种酶催化合成的产物虽然相同，但他们是两种性质不同的酶，其生理意
43、义也不相同。酶，其生理意义也不相同。CPS-ICPS-I存在于线粒体，以氨为氮源合成氨基甲酰磷酸，并进一存在于线粒体，以氨为氮源合成氨基甲酰磷酸，并进一步参与尿素合成；步参与尿素合成；CPS-IICPS-II存在于胞液中，以谷氨酰胺的酰胺基为氮源，催化合存在于胞液中，以谷氨酰胺的酰胺基为氮源，催化合成氨基甲酰磷酸，并进一步参与合成嘧啶。成氨基甲酰磷酸，并进一步参与合成嘧啶。CPS-ICPS-I参与尿素的合成，这是肝细胞独特的一种重要功能，是参与尿素的合成，这是肝细胞独特的一种重要功能，是细胞高度分化的结果，其活性可作为肝细胞分化程度的指标细胞高度分化的结果，其活性可作为肝细胞分化程度的指标之一
44、；之一；CPS-IICPS-II参与嘧啶核苷酸的从头合成，与细胞增殖过程中核酸参与嘧啶核苷酸的从头合成，与细胞增殖过程中核酸的合成有关，其活性可作为细胞增殖程度的指标之一。的合成有关，其活性可作为细胞增殖程度的指标之一。Chapter 10 药*氨基甲酰转移酶氨基甲酰转移酶当肝细胞再生时，线粒体中鸟氨酸氨基甲酰转当肝细胞再生时，线粒体中鸟氨酸氨基甲酰转移酶活性降低，而胞液中天冬氨酸甲酰转移酶移酶活性降低，而胞液中天冬氨酸甲酰转移酶的活性增高；即尿素合成减少，嘧啶合成增加。的活性增高；即尿素合成减少，嘧啶合成增加。当细胞再生完成时，鸟氨酸氨基甲酰转移酶的当细胞再生完成时，鸟氨酸氨基甲酰转移酶的活
45、性重新增高，而天冬氨酸氨基甲酰转移酶活活性重新增高，而天冬氨酸氨基甲酰转移酶活性降低。性降低。由此可见，两种氨基甲酰转移酶的活性的反向由此可见，两种氨基甲酰转移酶的活性的反向调节，对调节尿素合成与核酸合成的平衡，氨调节，对调节尿素合成与核酸合成的平衡，氨的利用及解毒起着重要作用。的利用及解毒起着重要作用。Chapter 10 药*尿素合成的调节尿素合成的调节尿素合成酶系的调节：参与尿素合成的酶系中，尿素合成酶系的调节：参与尿素合成的酶系中，每种酶的相对活性差异很大，其中以每种酶的相对活性差异很大，其中以精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸缩合酶珀酸缩合酶的活性最低，是尿素合成的限速酶。的活性最低，是尿素合
46、成的限速酶。也是尿素合成速度的调节点。也是尿素合成速度的调节点。氨还可与谷氨酸反应生成谷氨酰胺，在肾小管上氨还可与谷氨酸反应生成谷氨酰胺，在肾小管上皮细胞中由谷氨酰胺酶水解成氨和谷氨酸，氨由皮细胞中由谷氨酰胺酶水解成氨和谷氨酸，氨由尿直接排出，谷氨酸被肾小管上皮细胞重吸收。尿直接排出，谷氨酸被肾小管上皮细胞重吸收。氨是有毒物质，在血液中则需转变为无毒的形式氨是有毒物质，在血液中则需转变为无毒的形式进行运输。以进行运输。以丙氨酸丙氨酸和和谷氨酰胺谷氨酰胺两种形式为主。两种形式为主。Chapter 10 药丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环在肌肉组织中，各种氨基酸经转氨基作用将氨及转给丙酮在肌肉组
47、织中，各种氨基酸经转氨基作用将氨及转给丙酮酸生成丙氨酸；通过血液运输到达肝脏的丙氨酸，在肝细酸生成丙氨酸；通过血液运输到达肝脏的丙氨酸，在肝细胞内以联合脱氨作用释放出氨，用于合成尿素；脱氨后的胞内以联合脱氨作用释放出氨，用于合成尿素；脱氨后的丙酮酸骨架则经糖异生作用生成葡萄糖。丙酮酸骨架则经糖异生作用生成葡萄糖。通过血液运输到达肌肉组织的葡萄糖，沿糖的分解代谢途通过血液运输到达肌肉组织的葡萄糖，沿糖的分解代谢途径转变为丙酮酸，可再接受氨基变成丙氨酸。径转变为丙酮酸，可再接受氨基变成丙氨酸。如此，丙氨酸和葡萄糖反复在肌肉组织和肝脏之间转运，如此，丙氨酸和葡萄糖反复在肌肉组织和肝脏之间转运，把肌肉
48、组织脱氨作用产生的氨运回肝脏进行解毒处理，这把肌肉组织脱氨作用产生的氨运回肝脏进行解毒处理，这一过程称为丙氨酸一过程称为丙氨酸-葡萄糖循环。葡萄糖循环。经过这一循环，不但将肌肉组织代谢产生的氨以无毒的丙经过这一循环，不但将肌肉组织代谢产生的氨以无毒的丙氨酸的形式运到肝脏，也为肌肉提供了生成丙氨酸的葡萄氨酸的形式运到肝脏，也为肌肉提供了生成丙氨酸的葡萄糖。糖。Chapter 10 药谷氨酰胺的生成谷氨酰胺的生成各组织产生的氨还可以与谷氨酸在谷氨酰胺合成各组织产生的氨还可以与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶的作用下生成谷氨酰胺。此酶主要分布在脑、酶的作用下生成谷氨酰胺。此酶主要分布在脑、心和肌肉等组织，酶活
49、性受其产物的反馈抑制，心和肌肉等组织，酶活性受其产物的反馈抑制，可为可为-酮戊二酸所激活。酮戊二酸所激活。谷氨酰胺在脑组织中，谷氨酰胺在脑组织中，在固定和转运氨的过程中起着重要作用。在固定和转运氨的过程中起着重要作用。谷氨酰胺不仅是解氨毒的重要方式，也是氨的运谷氨酰胺不仅是解氨毒的重要方式，也是氨的运输和贮存形式。输和贮存形式。谷氨酰胺从脑、肌肉等组织向肝谷氨酰胺从脑、肌肉等组织向肝或肾运输氨，在谷氨酰胺酶作用下水解成谷氨酸或肾运输氨，在谷氨酰胺酶作用下水解成谷氨酸和氨。在肝脏合成尿素；在肾脏，氨与肾小管的和氨。在肝脏合成尿素；在肾脏，氨与肾小管的酸结合成铵盐，由尿排出，对于调节机体的酸碱酸结
50、合成铵盐，由尿排出，对于调节机体的酸碱平衡有重要作用。平衡有重要作用。谷氨酰胺的合成与分解是由不同的酶催化的，为谷氨酰胺的合成与分解是由不同的酶催化的，为不可逆反应，合成过程消耗能量，需要不可逆反应，合成过程消耗能量，需要ATPATP参与。参与。Chapter 10 药高血氨和氨中毒高血氨和氨中毒生理情况下，血氨的来源与去路保持动态平衡，生理情况下，血氨的来源与去路保持动态平衡，血氨浓度处于较低的水平。血氨浓度处于较低的水平。当肝功能严重损伤时，尿素合成发生障碍，血当肝功能严重损伤时，尿素合成发生障碍，血氨浓度升高，称为高血氨症。氨浓度升高，称为高血氨症。血氨浓度升高时，氨进入脑组织，可与脑中