2019医学第08章氨基酸..ppt

目目 录录氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Amino Acids第第 八八 章章目目 录录氨基酸的生理功用、营养价氨基酸的生理功用、营养价值及代谢概况值及代谢概况Nutritional Function of Protein 第一节第一节目目 录录一、一、氨基酸的生理功用氨基酸的生理功用1.1.合成蛋白质以维持细胞、组织的生长、合成蛋白质以维持细胞、组织的生长、更新和修补更新和修补 2.2.合成许多重要生理作用的含氮化合物合成许多重要生理作用的含氮化合物4.4.氧化供能氧化供能 人体每日人体每日15%15%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。3.3.本身具有特殊功能本身具有特殊功能 Gly为抑制性神经递质，为抑制性神经递质，Glu&Asp兴奋性神经递质，兴奋性神经递质，Ala及及Gln参与氨转运参与氨转运 。目目 录录二、氨基酸的营养价值二、氨基酸的营养价值（一）、氨基酸的分类（一）、氨基酸的分类营养必需氨基酸：（营养必需氨基酸：（自身不能合成自身不能合成）营养非必需氨基酸：（营养非必需氨基酸：（自身能合成自身能合成）营养半必需氨基酸：（营养半必需氨基酸：（合成消耗必需氨基酸合成消耗必需氨基酸）Phe、Lys、Try、Thr、Leu、Ileu、Met、ValCys、Tyr 又称条件必需氨基酸又称条件必需氨基酸其余其余12 12种氨基酸种氨基酸目目 录录（二）、人体对氨基酸的需要（二）、人体对氨基酸的需要1、氨基酸模式：氨基酸模式：定义：定义：一种蛋白质中所含一种蛋白质中所含必需氨基酸必需氨基酸的的构成比例构成比例。算法：算法：该蛋白质中所含色氨酸含量定为该蛋白质中所含色氨酸含量定为1 1，分别计算其，分别计算其他必需氨基酸的比值，这一系列比值就是该种蛋白质他必需氨基酸的比值，这一系列比值就是该种蛋白质的的氨基酸模式氨基酸模式。意义：意义：代表了该蛋白质的组成特点，又代表了合成时，代表了该蛋白质的组成特点，又代表了合成时，该蛋白对必需氨基酸的需求。该蛋白对必需氨基酸的需求。目目 录录必需氨基酸人群（mg/g蛋白质）食物(mg/g蛋白质)婴儿(人乳)1岁以下学龄前儿童(2-5岁)学龄儿童(10-12岁)成人鸡蛋牛乳牛肉组氨酸26191916222734异亮氨酸46282813544748亮氨酸93664419869581赖氨酸66584416707889蛋氨酸+半胱氨酸42252217573340苯丙氨酸+酪氨酸726322199310280苏氨酸4334289474446色氨酸171195171412缬氨酸55352513666450包括组氨酸460339241127512504480目目 录录2 2、限制性氨基酸：、限制性氨基酸：食物中含量相对较低的必需氨食物中含量相对较低的必需氨基酸，对其他氨基酸利用有不同程度的限制作用。基酸，对其他氨基酸利用有不同程度的限制作用。缺乏最多的称为缺乏最多的称为第一限制性氨基酸。食物第一限制性氨基酸第二限制性氨基酸第三限制性氨基酸小麦赖氨酸苏氨酸缬氨酸大麦赖氨酸苏氨酸蛋氨酸大米赖氨酸苏氨酸玉米赖氨酸色氨酸苏氨酸花生蛋氨酸大豆蛋氨酸目目 录录3 3、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混合食用，其必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。缓解需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。缓解限制性氨基酸的限制作用限制性氨基酸的限制作用(如谷类含如谷类含Lys少，少，Trp多，豆类则含多，豆类则含Lys多，多，Trp少，两者混合食少，两者混合食用可提高营养价值用可提高营养价值)目目 录录蛋白质的来源蛋白质占总量的百分数生理价值单独食用时混合食用时豆腐(干)面筋42586567*77玉米小米大豆23255260576473玉米小麦大豆21314860676470小麦小米大豆豌豆251934226757644874小麦小米牛肉大豆391326226757696489目目 录录（三）、必需氨基酸的营养价值（三）、必需氨基酸的营养价值1.1.必需氨基酸是影响和评价食物蛋白质营养价值的决必需氨基酸是影响和评价食物蛋白质营养价值的决定因素定因素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、量质数量、种类、量质比。比。(必须氨基酸种类越多必须氨基酸种类越多,数量越足数量越足,营养价值越大，动物大营养价值越大，动物大于植物于植物.)食物蛋白质的氨基酸模式越食物蛋白质的氨基酸模式越接近接近人体蛋白质的氨基酸模式，人体蛋白质的氨基酸模式，其营养价值就越高。其营养价值就越高。如：动物蛋白中蛋，奶，肉，鱼等，以及大豆蛋白，称为如：动物蛋白中蛋，奶，肉，鱼等，以及大豆蛋白，称为优质蛋白质。其中优质蛋白质。其中鸡蛋蛋白质鸡蛋蛋白质与人体蛋白质氨基酸模式最接与人体蛋白质氨基酸模式最接近。近。目目 录录2 2、必需氨基酸对氮平衡，即对体内蛋白质合、必需氨基酸对氮平衡，即对体内蛋白质合成、分解代谢的影响成、分解代谢的影响1）.氮平衡氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。量之间的关系。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）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。目目 录录（四）、必需氨基酸对营养素的中枢感（四）、必需氨基酸对营养素的中枢感受器和基因调控的实验观察与研究受器和基因调控的实验观察与研究n必需氨基酸的缺乏和不平衡不止是影响本身的摄取和利用。n离体实验研究发现，缺乏任何一种必需氨基酸以及精氨酸、组氨酸都能降低脂肪酸合酶mRNA的基因表达。n这些研究结果在分子水平上解释了蛋白质、能量营养不良常常相伴发生的原因。目目 录录三、三、氨基酸的代谢概况氨基酸的代谢概况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处参参与与代代谢谢，称称为为氨氨基基酸酸代谢库代谢库。“来三去四来三去四”处于动态平衡处于动态平衡目目 录录图图8-1 氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况外源氨基酸外源氨基酸(约70g日)食物蛋白质内源氨基酸(约40g日)自身合成非必需氨基酸组织蛋白质、酶、蛋白质激素等(消化消化吸收吸收)(合成、分解合成、分解)氨基酸代谢库氨基酸代谢库脱氨基脱氨基作用作用氨基酸氨基酸（0.91.0g/日）(经肾脏经肾脏排出排出)CO2+H20+ATP酮酸尿必需的非蛋白含氮化合物（嘌呤、嘧啶、胆碱、肌酸、尼克酰胺、卟啉类化合物、肾上腺素、甲状腺素、生物转化产物等）氨尿素尿素葡萄糖、酮体等葡萄糖、酮体等三羧酸循环(转变转变)一般分一般分解代谢解代谢(分解分解)代谢转变代谢转变生物合成生物合成目目 录录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 目目 录录目目 录录第二节第二节 氨基酸的来源氨基酸的来源目目 录录一、蛋白质的消化、吸收和腐败一、蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins目目 录录一、一、蛋白质的消化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。胃肠的蛋白水解酶对蛋白质的催化作用具胃肠的蛋白水解酶对蛋白质的催化作用具有专一性。有有专一性。有内肽酶内肽酶和和外肽酶外肽酶。目目 录录 酶 专一性内肽酶：胃蛋白酶 胰蛋白酶 R3=Trp、Phe、Ala、Tyr、Met、Leu R4=任何氨基酸残基 R3=Arg、Lys R4=任何氨基酸残基 糜蛋白酶 R3=Phe、Tyr、Trp R4=任何氨基酸残基 弹性蛋白酶 R3=脂肪族氨基酸残基 R4=任何氨基酸残基外肽酶：氨基肽酶 R1=任何氨基酸残基 R2=除Pro外任何氨基酸残基 羧基肽酶AR5=任何氨基酸残基 R6=除Arg、Lys、Pro外任何氨基酸 羧基肽酶B R5=任何氨基酸残基 R6=Arg、Lys目目 录录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目目 录录消化过程消化过程 （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pH为为1.52.5，对蛋白质肽键作，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。用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。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、胰蛋白酶胃酸、胰蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)目目 录录（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.胰酶及其作用胰酶及其作用胰酶胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适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(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。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基，自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。氨基肽酶。目目 录录肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活胰蛋白酶胰蛋白酶原原 糜蛋白酶原糜蛋白酶原 羧基肽酶羧基肽酶原原 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 肠激酶肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶胰蛋白酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 (trypsin)(exopeptidase)(carboxypeptidase)(elastase)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目目 录录图8-3 胰酶的激活肠粘膜细胞胆汁酸胰蛋白酶原糜蛋白酶原弹性蛋白酶原胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶原(A及B)羧基肽酶(A及B)肠激酶 目目 录录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.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)的作用，例如氨基的作用，例如氨基肽酶肽酶(aminopeptidase)及二肽酶及二肽酶(dipeptidase)等。等。目目 录录二、氨基酸的吸收二、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目目 录录（一）（一）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+再由钠泵排出细胞再由钠泵排出细胞。载载 体类型体类型中性氨基酸载体中性氨基酸载体碱性氨基酸载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目目 录录（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-谷氨酰基循环谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)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目目 录录关键酶关键酶目目 录录l利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系运体系l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l吸收作用在小肠近端较强吸收作用在小肠近端较强（三）（三）肽肽的吸收的吸收目目 录录三、三、蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用 肠道肠道细菌细菌对未被消化和吸收的对未被消化和吸收的蛋白质及其蛋白质及其消化产物所消化产物所起的作用起的作用腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可的脂肪酸及维生素等可被机体利用的被机体利用的物质物质。蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)目目 录录（一）胺类（一）胺类(amines)的生成的生成蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类蛋白酶蛋白酶 脱羧基作用脱羧基作用 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 色胺色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺目目 录录 假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)某些物质结构与神经递质结构相似，可取代某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。正常神经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-羟酪胺羟酪胺目目 录录 -羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。递神经冲动，使大脑发生异常抑制。目目 录录（二）（二）氨的生成氨的生成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)肠道细菌肠道细菌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，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。目目 录录（三）（三）其它有害物质的生成其它有害物质的生成酪氨酸酪氨酸 苯酚苯酚半胱氨酸半胱氨酸 硫化氢硫化氢 色氨酸色氨酸 吲哚吲哚目目 录录二、体内蛋白质分解二、体内蛋白质分解目目 录录（一）体内原有蛋白质的降解是体内氨基酸另一重要来源（2%）（二）不同蛋白质降解的速率各不相同，短寿蛋白质多带有快速降解的结构信号 （三）真核生物细胞内蛋白降解的两条主要途径目目 录录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t1/21/2表示表示 具有快速降解的结构信号，如链中有具有快速降解的结构信号，如链中有PESTPEST序列，序列，即即 脯脯-谷谷-丝丝-苏苏 四氨基酸结构域，四氨基酸结构域，N N末端有起标识末端有起标识或调节作用的氨基酸，如精氨酸等或调节作用的氨基酸，如精氨酸等 短寿期蛋白质短寿期蛋白质目目 录录E3:泛素蛋白连接酶泛素蛋白连接酶目目 录录真核生物中蛋白质的降解有两条途径真核生物中蛋白质的降解有两条途径 不依赖不依赖ATP利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 依赖泛素依赖泛素(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ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白及癌基因蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白及癌基因蛋白目目 录录泛素泛素76个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(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，N-末端为蛋氨酸残基，末端为蛋氨酸残基，C末端多为甘氨酸残基，链中有多个赖氨末端多为甘氨酸残基，链中有多个赖氨酸残基酸残基C末端甘氨酸残基和末端甘氨酸残基和48位的赖氨酸残基与位的赖氨酸残基与泛素的活化，转运，靶蛋白的泛素化成泛泛素的活化，转运，靶蛋白的泛素化成泛素链有关素链有关被降解的蛋白质而言，泛素只起标记作用被降解的蛋白质而言，泛素只起标记作用目目 录录目目 录录1.泛素化泛素化(ubiquitination)泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。使其激活。2.蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质识别并降解对泛素化蛋白质识别并降解泛素介导的蛋白质降解过程泛素介导的蛋白质降解过程3.整个降解过程在碱性条件（整个降解过程在碱性条件（pH7.8）下进行的，）下进行的，对降解的蛋白有严格的选择性。对降解的蛋白有严格的选择性。目目 录录泛素化过程泛素化过程E1：泛素活化酶泛素活化酶E2：泛素携带蛋白泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶泛素蛋白连接酶泛素泛素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OE3可以讲活化的泛素通过可以讲活化的泛素通过48位的赖氨酸与位的赖氨酸与76号位的号位的Gly形成聚泛素，这样如同贴在靶蛋形成聚泛素，这样如同贴在靶蛋白上进入蛋白酶体降解的白上进入蛋白酶体降解的“死亡死亡”标签。标签。目目 录录RP7 79 9肽的肽的寡肽片寡肽片氨基酸氨基酸Ub-COOH(泛素)ATPAMP+PPiUb-CO-S-E2E1:泛素活化酶Ub-CO-S-E1E2:泛素载体蛋白CPE3P-NH2RRPP-NH2R靶蛋白靶蛋白(Ub)n-CO-NH-P聚泛素化的靶蛋白聚泛素化的靶蛋白蛋蛋白体酶肽酶目目 录录 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、病理调节作用目目 录录三、营养非必需氨基酸三、营养非必需氨基酸的生物合成的生物合成目目 录录（一）-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸意义：意义：1、从代谢中间物、从代谢中间物-酮戊二酸形成酮戊二酸形成L-谷氨酸外；谷氨酸外；2、构成了许多其他氨基酸生物合成途径中的关键性的第一步。、构成了许多其他氨基酸生物合成途径中的关键性的第一步。目目 录录（二）谷氨酸在谷氨酰胺合成酶催化下合成谷氨酰胺 目目 录录（三）丙酮酸和草酰乙酸通过转氨基作用生成丙氨酸 和天冬氨酸（ALT，AST）目目 录录（四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺 铵源为铵源为GlnGln目目 录录（五）丝氨酸从糖酵解的中间产物D-3-磷酸甘油酸形成经过脱氢、转氨及水解去磷酸化过程经过脱氢、转氨及水解去磷酸化过程目目 录录（六）甘氨酸在哺乳动物中有几条合成途径（七）脯氨酸是从谷氨酸形成的（八）半胱氨酸可由蛋氨酸和丝氨酸合成（九）苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶的催化下形成酪氨酸 目目 录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目目 录录R目目 录录脱氨基作用脱羧基作用目目 录录一、一、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氧化脱氨基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目目 录录（一）转氨基作用（一）转氨基作用(transamination)1.定义定义在在转转氨氨酶酶(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-酮酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。目目 录录 2.反应式反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。氨酸、羟脯氨酸除外。目目 录录 3.转氨酶转氨酶 正常人各组织正常人各组织AST及及ALT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预后的指标血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。之一。ALTALT诊断急性肝炎，诊断急性肝炎，ASTAST诊断心肌梗死。诊断心肌梗死。目目 录录4.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 转氨酶转氨酶目目 录录目目 录录转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨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基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。的重要途径。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。5.转氨基作用的生理转氨基作用的生理意义意义目目 录录（二）（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化脱氨基作用存在于肝、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-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目目 录录（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，使氨基酸脱两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下下-氨基生成氨基生成-酮酸的过程。酮酸的过程。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.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目目 录录 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 H2O+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此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式主要方式，也是，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。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。目目 录录 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此种方式主要在肌肉组织进行。此种方式主要在肌肉组织进行。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)目目 录录三、三、-酮酸的代谢酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类（二）转变成糖及脂类目目 录录（三）氧化供能（三）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。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目目 录录目目 录录第四节第四节氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of Ammonia目目 录录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。正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 60mol/L。目目 录录一、血氨的来源与去路一、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目目 录录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。目目 录录目目 录录二、氨的转运二、氨的转运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糖目目 录录目目 录录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 +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谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾在脑、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。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，也是氨的储存谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。及运输形式。目目 录录 三、尿素的生成三、尿素的生成（一）生成部位（一）生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中。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 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。目目 录录1.氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+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目目 录录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 phosphate synthetase,CPS-)催化。催化。N-乙乙酰酰谷谷氨氨酸酸为为其其激激活活剂剂，反反应应消消耗耗2分分子子ATP。N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)目目 录录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H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸目目 录录由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，催化，OCT常与常与CPS-构成复合构成复合体。体。反应在线粒体中进行，反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。瓜氨酸生成后进入胞液。目目 录录3.精氨酸的合成精氨酸的合成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酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸关键酶关键酶目目 录录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目目 录录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 液液目目 录录目目 录录（三）反应小结（三）反应小结合成场所：肝脏，在肝细胞线粒体和胞浆中合成场所：肝脏，在肝细胞线粒体和胞浆中过程：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，再在胞液中进行每循环一周产生每循环一周产生1分子尿素。尿素分子中的分子尿素。尿素分子中的2个氮个氮原子，一个来自原子，一个来自NH3，另一个则来自氨基酸，另一个则来自氨基酸关键酶：关键酶：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶耗能：耗能：4个个ATP（4 个高能磷酸键）。个高能磷酸键）。目目 录录关联作用及意义：关联作用及意义：n尿素合成可通过延胡索酸与三羧酸循环联系起来，尿素合成可通过延胡索酸与三羧酸循环联系起来，形成一个产、耗能量紧密偶联的形成一个产、耗能量紧密偶联的Krebs双循环，确双循环，确保机体解毒保机体解毒尿素合成的能量供给。尿素合成的能量供给。n延胡索酸通过三羧酸循环再转变成草酰乙酸，草酰延胡索酸通过三羧酸循环再转变成草酰乙酸，草酰乙酸又再生成天冬氨酸，不断的向尿素合成提供氨乙酸又再生成天冬氨酸，不断的向尿素合成提供氨基，确保尿素合成的原料供给。基，确保尿素合成的原料供给。n此外，通过精氨酸与此外，通过精氨酸与NO的生成作用的紧密相连，的生成作用的紧密相连，即是把尿素生成与即是把尿素生成与NO功能作用联系了起来。功能作用联系了起来。目目 录录（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.CPS-的调节：的调节：AGA、精氨酸为其激活剂精氨酸为其激活剂3.尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节：目目 录录目目 录录（五）高氨血症和氨中毒（五）高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症 (hyperammonemia)，常常见于肝功能严重损伤时，见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶尿素合成酶的遗传缺陷也的遗传缺陷也可导致高氨血症可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒(ammonia poisoning)。目目 录录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目目 录录第五节第五节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢Metabolism of Individual Amino Acids目目 录录 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)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目目 录录（一）（一）-氨基丁酸氨基丁酸 (-aminobutyric acid,GABA)L-L-谷氨酸谷氨酸GABAGABACO2L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。用。目目 录录（二）牛磺酸（二）牛磺酸(taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。L-L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶CO2 2目目 录录（三）组胺（三）组胺(histamine)L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2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。目目 录录（四）（四）5-羟色胺羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸色氨酸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CO25-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。目目 录录（五）多胺（五）多胺(polyamines)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 鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶脱羧酶CO2精脒精脒(spermidine)丙丙胺胺转转移移酶酶5 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，其限速酶其限速酶鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。活性较强。目目 录录 二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢定义定义（一）概述（一）概述 某些氨基酸代谢过程中产生的某些氨基酸代谢过程中产生的只含只含有一个碳原子有一个碳原子的基团，称为的基团，称为一碳单位一碳单位(one carbon unit)。目目 录录种类种类甲基甲基(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 目目 录录（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FFH2FH4FH2还原酶还原酶FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+目目 录录 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）N5CH3FH