生物化学与分子生物学八课件3市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

目目 录录氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Amino Acids第第 十十 二二 章章第1页目目 录录目目 录录第一节第一节氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况Overview of Metabolism of Amino Acids 第2页目目 录录目目 录录一、氮平衡状态反应氨基酸摄入与消耗一、氮平衡状态反应氨基酸摄入与消耗状态状态n 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)氨基酸摄入和消耗状态氨基酸摄入和消耗状态 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）测定尿与粪中含氮量（排出氮）及摄入食物含氮量（摄入氮）测定尿与粪中含氮量（排出氮）及摄入食物含氮量（摄入氮）能够反应体内氨基酸代谢情况。能够反应体内氨基酸代谢情况。第3页目目 录录目目 录录氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)食食物物蛋蛋白白经经消消化化吸吸收收氨氨基基酸酸（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加加代代谢谢，称为称为氨基酸代谢库氨基酸代谢库。(一一)外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库代谢库二、氨基酸在体内满足各种生理需求二、氨基酸在体内满足各种生理需求第4页目目 录录目目 录录组织蛋白质降解所产生氨基酸组织蛋白质降解所产生氨基酸（二）氨基酸在体内主要功效（二）氨基酸在体内主要功效1.1.大部分氨基酸用于蛋白质生物合成大部分氨基酸用于蛋白质生物合成 蛋白质合成蛋白质合成食物蛋白质消化、吸收氨基酸食物蛋白质消化、吸收氨基酸第5页目目 录录目目 录录2.2.氨基酸碳骨架可进入能量代谢氨基酸碳骨架可进入能量代谢 氨基酸代谢库中氨基酸过多，食物蛋白质中一些氨基氨基酸代谢库中氨基酸过多，食物蛋白质中一些氨基酸超出机体合成蛋白质需要时，这些氨基酸就会进入酸超出机体合成蛋白质需要时，这些氨基酸就会进入分解代谢，彻底氧化，产生能量。分解代谢，彻底氧化，产生能量。机体每日产生能量约有机体每日产生能量约有1818来自氨基酸氧化分解。来自氨基酸氧化分解。饥饿时蛋白质降解释放氨基酸。这些氨基酸并不直接饥饿时蛋白质降解释放氨基酸。这些氨基酸并不直接氧化供能，而是转变成为葡萄糖或酮体；产生葡萄糖氧化供能，而是转变成为葡萄糖或酮体；产生葡萄糖则满足饥饿时机体对葡萄糖需要，酮体也可进入能量则满足饥饿时机体对葡萄糖需要，酮体也可进入能量代谢。代谢。第6页目目 录录目目 录录3.3.氨基酸代谢转换而产生各种物质氨基酸代谢转换而产生各种物质 氨基酸可经过代谢转变而产生各种物质含氨基酸可经过代谢转变而产生各种物质含氮化合物，包含神经递质、核苷酸、激素及氮化合物，包含神经递质、核苷酸、激素及其它各种含氮生理活性物质。其它各种含氮生理活性物质。产生一些主要化学基团，含有主要调整功产生一些主要化学基团，含有主要调整功效，或者用于非营养物质（转化）代谢。效，或者用于非营养物质（转化）代谢。第7页目目 录录目目 录录氨基酸氨基酸衍生化合物生理功效天冬氨酸、谷氨酰氨、甘氨酸天冬氨酸、谷氨酰氨、甘氨酸嘌呤碱嘌呤碱含氮碱基、核酸成份天冬氨酸天冬氨酸嘧啶碱嘧啶碱含氮碱基、核酸成份甘氨酸甘氨酸卟啉化合物卟啉化合物血红素、细胞色素血红素、细胞色素甘氨酸、精氨酸、甲硫氨酸甘氨酸、精氨酸、甲硫氨酸肌酸、磷酸肌酸肌酸、磷酸肌酸能量储存能量储存色氨酸色氨酸5-羟色胺、尼克酸羟色胺、尼克酸神经递质、维生素神经递质、维生素苯丙氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、酪氨酸儿茶酚胺、甲状腺素儿茶酚胺、甲状腺素神经递质、激素神经递质、激素酪氨酸酪氨酸黑色素黑色素皮肤色素皮肤色素谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸神经递质神经递质甲硫氨酸、鸟氨酸甲硫氨酸、鸟氨酸精胺、亚精胺精胺、亚精胺细胞增殖促进剂细胞增殖促进剂半胱氨酸半胱氨酸牛磺酸牛磺酸结合胆汁酸成份 氨基酸衍生主要含氮物氨基酸衍生主要含氮物第8页目目 录录目目 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 录录第9页目目 录录目目 录录第二节第二节体内氨基酸起源体内氨基酸起源Sources of Amino Acids in Body 第10页目目 录录目目 录录（一）氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养（一）氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养非必需氨基酸非必需氨基酸营养必需氨基酸营养必需氨基酸(nutritionally essential amino acid)指指体体内内需需要要而而又又不不能能本本身身合合成成，必必须须由由食食物物供供给给氨氨基基酸酸，共共有有8种种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余其余12种氨基酸体内能够合成，称非必需氨基酸。种氨基酸体内能够合成，称非必需氨基酸。（nutritionally non-essential amino acid）一、机体从食物蛋白质获取氨基酸一、机体从食物蛋白质获取氨基酸第11页目目 录录目目 录录 组组氨氨酸酸和和精精氨氨酸酸虽虽能能在在人人体体内内合合成成，但但合合成成量量不不多多，长长久久缺缺乏乏也也能能造造成成负负氮氮平平衡衡，能能够够将将这这两两种种氨氨基基酸酸视视为为营营养养半半必必需需氨氨基基酸酸（nutritionally semi-essential amino acid）。）。第12页目目 录录目目 录录（二）机体摄取食物蛋白质以满足对氨基酸需要（二）机体摄取食物蛋白质以满足对氨基酸需要蛋白质生理需要量蛋白质生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为303050g50g，我国，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g80g。蛋白质营养价值蛋白质营养价值 营养必需氨基酸种类多、数量足蛋白质，其营养必需氨基酸种类多、数量足蛋白质，其营养价值高，反之则营养价值低。营养价值高，反之则营养价值低。第13页目目 录录目目 录录 营养价值低蛋白质混合食用，则营养必需营养价值低蛋白质混合食用，则营养必需氨基酸能够相互补充，从而提升营养价值，称氨基酸能够相互补充，从而提升营养价值，称为食物蛋白质互补作用。为食物蛋白质互补作用。食物蛋白质互补作用食物蛋白质互补作用第14页目目 录录目目 录录（三）食物蛋白在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽（三）食物蛋白在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽蛋白质消化生理意义蛋白质消化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，预防过敏、消除种属特异性和抗原性，预防过敏、毒性反应。毒性反应。第15页目目 录录目目 录录1.食物蛋白质在胃中消化食物蛋白质在胃中消化胃蛋白酶最适胃蛋白酶最适pHpH为为1.51.52.52.5，水解由芳香族氨基酸羧基，水解由芳香族氨基酸羧基所形成肽键所形成肽键，产物主要为多肽及少许氨基酸。，产物主要为多肽及少许氨基酸。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)第16页目目 录录目目 录录2.蛋白质在小肠被水解成氨基酸和小肽蛋白质在小肠被水解成氨基酸和小肽小肠是蛋白质消化主要部位小肠是蛋白质消化主要部位 胰液蛋白酶消化蛋白质产生寡肽和少许氨基酸胰液蛋白酶消化蛋白质产生寡肽和少许氨基酸 胰酶胰酶是消化蛋白质主要酶，最适是消化蛋白质主要酶，最适pH为为7.0左右，包含内肽酶和外肽酶。左右，包含内肽酶和外肽酶。第17页目目 录录目目 录录内肽酶内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部一些肽键，如胰蛋白水解蛋白质肽链内部一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶外肽酶(exopeptidase)自肽链末段开始每次水解一个氨基酸残基，自肽链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。第18页目目 录录目目 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第19页目目 录录目目 录录肠液中酶原肠液中酶原激活激活激活激活胰蛋白酶原胰蛋白酶原 糜蛋白酶原糜蛋白酶原 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 羧肽酶原羧肽酶原肠激酶肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶胰蛋白酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 羧肽酶羧肽酶 (trypsin)(exopeptidase)(elastase)(carboxypeptidase)胰蛋白酶胰蛋白酶 胰蛋白酶本身激活作用较弱。因为胰液中各种蛋胰蛋白酶本身激活作用较弱。因为胰液中各种蛋白酶均以酶原形式存在，同时胰液中还存在胰蛋白酶白酶均以酶原形式存在，同时胰液中还存在胰蛋白酶抑制剂，能保护胰腺组织免受蛋白酶本身消化。抑制剂，能保护胰腺组织免受蛋白酶本身消化。第20页目目 录录目目 录录可保护胰组织免受蛋白酶本身消化作用。可保护胰组织免受蛋白酶本身消化作用。确保酶在其特定部位和环境发挥催化作用。确保酶在其特定部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶储存形式。酶原还可视为酶储存形式。酶原激活意义酶原激活意义第21页目目 录录目目 录录 小肠黏膜细胞消化酶水解寡肽为氨基酸小肠黏膜细胞消化酶水解寡肽为氨基酸 主要是寡肽酶主要是寡肽酶(oligopeptidase)作用，比如氨作用，比如氨基肽酶基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶及二肽酶(dipeptidase)等，等，最终产生氨基酸。最终产生氨基酸。在小肠黏膜细胞中进行在小肠黏膜细胞中进行第22页目目 录录目目 录录（四）氨基酸吸收是一个主动转运过程（四）氨基酸吸收是一个主动转运过程吸收部位：主要在小肠黏膜细胞吸收部位：主要在小肠黏膜细胞吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能主动吸收过程吸收机制：耗能主动吸收过程第23页目目 录录目目 录录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。转运蛋白转运蛋白（transporter）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-氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白第24页目目 录录目目 录录-谷氨酰基循环对氨基酸转运作用谷氨酰基循环对氨基酸转运作用-谷氨酰基循环谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：过程：谷胱甘肽对氨基酸转运谷胱甘肽对氨基酸转运谷胱甘肽再合成谷胱甘肽再合成第25页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 录录第26页目目 录录目目 录录转运体系将小肽转运进入肠黏膜细胞转运体系将小肽转运进入肠黏膜细胞吸收部位：小肠近端吸收部位：小肠近端转运体系：二肽或三肽转运体系转运体系：二肽或三肽转运体系吸收机制：耗能主动吸收过程吸收机制：耗能主动吸收过程第27页目目 录录目目 录录（五）未被吸收蛋白质被肠道细菌代谢（五）未被吸收蛋白质被肠道细菌代谢在消化过程中，有一小部分蛋白质未被消化在消化过程中，有一小部分蛋白质未被消化或虽经消化、但未被吸收，肠道细菌对这部分蛋或虽经消化、但未被吸收，肠道细菌对这部分蛋白质及其消化产物代谢。白质及其消化产物代谢。腐败作用产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚腐败作用产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少许脂肪酸及维生素等可被机体利等；也可产生少许脂肪酸及维生素等可被机体利用物质用物质。蛋白质腐败作用蛋白质腐败作用(putrefaction)第28页目目 录录目目 录录1肠道细菌使氨基酸脱羧基产生胺类肠道细菌使氨基酸脱羧基产生胺类 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第29页目目 录录目目 录录 假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)一些物质结构与神经递质结构相同，可取代一些物质结构与神经递质结构相同，可取代正常神经递质从而影响脑功效，称假神经递质。正常神经递质从而影响脑功效，称假神经递质。苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺酪胺酪胺-羟酪胺羟酪胺第30页目目 录录目目 录录 -羟羟酪酪胺胺和和苯苯乙乙醇醇胺胺结结构构类类似似儿儿茶茶酚酚胺胺，它它们们可可取取代代儿儿茶茶酚酚胺胺与与脑脑细细胞胞结结合合，但但不不能能传传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。递神经冲动，使大脑发生异常抑制。第31页目目 录录目目 录录 2在肠道细菌作用下氨基酸脱氨基生成氨在肠道细菌作用下氨基酸脱氨基生成氨 未被吸收氨基酸未被吸收氨基酸渗透肠道尿素渗透肠道尿素氨氨(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，可降低氨吸收，这是酸性灌肠依据。可降低氨吸收，这是酸性灌肠依据。第32页目目 录录目目 录录3腐败作用产生其它有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 吲哚吲哚除了胺类和氨以外，经过腐败作用还可产生一些其除了胺类和氨以外，经过腐败作用还可产生一些其它有害物质，比如苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。它有害物质，比如苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。第33页目目 录录目目 录录二、体内蛋白质降解生成氨基酸二、体内蛋白质降解生成氨基酸（一）体内蛋白质被不停地转换更新（一）体内蛋白质被不停地转换更新蛋白质降低其原浓度二分之一所需要时间，蛋白质降低其原浓度二分之一所需要时间，用用t1/21/2表示。表示。蛋白质转换蛋白质转换(protein turnover)指体内蛋白质不停降解与合成动态平衡。指体内蛋白质不停降解与合成动态平衡。蛋白质半寿期蛋白质半寿期(half life)第34页目目 录录目目 录录（二）体内蛋白质在不一样原因控制下被降解（二）体内蛋白质在不一样原因控制下被降解1 1蛋白质功效调控机制之一是降解蛋白质蛋白质功效调控机制之一是降解蛋白质 含含有有调调整整功功效效蛋蛋白白质质在在需需要要时时合合成成，随随即即被被快快速速降降解解，一一些些原原因因造造成成这这些些蛋蛋白白质质半半寿期延长，则会造成基因表示异常。寿期延长，则会造成基因表示异常。第35页目目 录录目目 录录2 2结构蛋白需要更新结构蛋白需要更新 组组织织细细胞胞结结构构蛋蛋白白多多为为长长寿寿蛋蛋白白质质，但但依依然然以以一一定定速速率率被被降降解解。细细胞胞代代谢谢过过程程中中经经常常产产生生影影响响蛋蛋白白质质结结构构物物质质，经经过过氧氧化化作作用用而而损损伤伤蛋蛋白白质质。这这些些蛋蛋白白质质即即经经过过特特定定机机制制被被降降解解，细细胞胞则则重重新新合合成成相相同同蛋蛋白白质质以以替替换换被被降降解解蛋蛋白白质。质。第36页目目 录录目目 录录3.3.饥饿状态引发蛋白质降解饥饿状态引发蛋白质降解 在机体处于饥饿状态时，机体也会降解一在机体处于饥饿状态时，机体也会降解一部分蛋白质，释放出氨基酸。氨基酸分解代谢部分蛋白质，释放出氨基酸。氨基酸分解代谢中间产物经过糖异生路径转变成葡萄糖，对维中间产物经过糖异生路径转变成葡萄糖，对维持血糖水平含有主要意义。持血糖水平含有主要意义。第37页目目 录录目目 录录（三）（三）真核真核细胞内细胞内有两条有两条主要主要蛋白质蛋白质 降解路径降解路径 不依赖不依赖ATP利用利用溶酶体中溶酶体中组织蛋白酶组织蛋白酶(cathepsin)降降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命细胞内解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命细胞内蛋白蛋白1外在和长寿蛋白质在溶酶体经过外在和长寿蛋白质在溶酶体经过ATP-非依赖非依赖路径降解路径降解第38页目目 录录目目 录录溶酶体溶酶体主要功效是消化作用，是细胞内消化主要功效是消化作用，是细胞内消化器官，含有各种蛋白酶器官，含有各种蛋白酶。依据完成生理功效不一样阶段可将溶酶体分为依据完成生理功效不一样阶段可将溶酶体分为:初级溶酶体初级溶酶体由高尔基体分泌形成，含有由高尔基体分泌形成，含有各种水解酶原。各种水解酶原。次级溶酶体次级溶酶体正在进行或完成消化作用消正在进行或完成消化作用消化泡，内含水解酶和对应底物。化泡，内含水解酶和对应底物。残体残体 后溶酶体，已失去酶活性，仅留未后溶酶体，已失去酶活性，仅留未消化残渣。消化残渣。第39页目目 录录目目 录录2异常和短寿蛋白质在蛋白酶体经过需要异常和短寿蛋白质在蛋白酶体经过需要ATP泛素泛素路径降解路径降解n 依赖依赖ATPn 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)76个氨基酸小分子蛋白个氨基酸小分子蛋白(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第40页目目 录录目目 录录（1）泛素化使蛋白质贴上了被降解标签）泛素化使蛋白质贴上了被降解标签泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。接，并使其激活。（2）泛素化蛋白质在蛋白酶体降解）泛素化蛋白质在蛋白酶体降解 泛素介导蛋白质降解过程泛素介导蛋白质降解过程蛋白酶体对泛素化蛋白质降解。蛋白酶体对泛素化蛋白质降解。第41页目目 录录目目 录录泛素化过程泛素化过程E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2：泛素结合酶：泛素结合酶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第42页目目 录录-亚基亚基-亚基亚基 -亚基亚基-亚基亚基关键颗粒关键颗粒调整颗粒调整颗粒调整颗粒调整颗粒蛋蛋白白酶酶体体是是一一个个26S蛋蛋白白质质复复合合物物，由由20S关关键键颗颗粒粒(core particle,CP)和和19S调调整整颗颗粒粒(regulatory particle,RP)组成组成 蛋白酶体蛋白酶体第43页目目 录录目目 录录门门催化部催化部位位门门蛋蛋白白酶酶体体关关键键颗颗粒粒是是由由4个个环环2个个环环和和2个个环环组组成成圆圆柱柱体体，每每个个环环由由7个个类类型型亚亚基基组组成成，它它们们位位于于圆圆柱柱体体顶顶端端。每每个个环环由由7个个类类型型亚亚基基组组成成，它它们们位位于于圆柱体中央。圆柱体中央。蛋白酶体关键蛋白酶体关键颗粒颗粒第44页目目 录录目目 录录三、营养非必需氨基酸可在体内经过三、营养非必需氨基酸可在体内经过不一样路径合成不一样路径合成（一）（一）-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸H2ONH4+酮戊二酸酮戊二酸L谷氨酸谷氨酸第45页目目 录录目目 录录（二）丙酮酸和草酰乙酸经过转氨基作用生成（二）丙酮酸和草酰乙酸经过转氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸丙氨酸和天冬氨酸丙酮酸丙酮酸转氨酶转氨酶丙氨酸丙氨酸谷氨酸或天冬氨酸谷氨酸或天冬氨酸 酮戊二酸酮戊二酸 或草酰乙酸或草酰乙酸第46页目目 录录目目 录录（三）谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游离氨（三）谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游离氨合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺L-L-谷氨酰胺谷氨酰胺L-L-谷氨酸谷氨酸NH4+Mg-ATPMg-ADP PiNH3+NH3+第47页目目 录录目目 录录（四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形（四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形整天冬酰胺整天冬酰胺L-L-天冬酰胺天冬酰胺L-L-天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺合成酶天冬酰胺合成酶NH3+NH3+GlnGluMg-ATPMg-AMP PPi第48页目目 录录目目 录录（五五）利利用用3-3-磷磷酸酸甘甘油酸合成丝氨酸油酸合成丝氨酸转氨酶转氨酶NH3+NH3+NADNADH H+L-丝氨酸丝氨酸磷酸羟基丙酮酸磷酸羟基丙酮酸磷酸磷酸-L-丝氨酸丝氨酸D-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 KA AAH2OPi第49页目目 录录目目 录录（六）甘氨酸在哺乳动物中（六）甘氨酸在哺乳动物中 有几条合成路径有几条合成路径第50页目目 录录目目 录录（七）脯氨酸是从谷（七）脯氨酸是从谷氨酸形成氨酸形成L-谷氨酸谷氨酸L-脯氨酸脯氨酸L-谷氨酸谷氨酸-半缩醛半缩醛2-吡咯吡咯-5-羧酸羧酸H2ONADH H+NADH H+NADNADH2ONH3NH2NHH3N第51页目目 录录目目 录录（八）甲硫氨酸分解代谢（八）甲硫氨酸分解代谢过程可产生半胱氨酸过程可产生半胱氨酸NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+H2OH2OL-丝氨酸丝氨酸L-同型半胱氨酸同型半胱氨酸L-半胱氨酸半胱氨酸L-同型丝氨酸同型丝氨酸胱硫醚胱硫醚第52页目目 录录目目 录录（九）苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶催化下（九）苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶催化下形成酪氨酸形成酪氨酸四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤L-丙氨酸丙氨酸L-酪氨酸酪氨酸NADPNADPH H酶酶 II酶酶 IO2H2OCH2 CH COO-CH2 CH COO-NH3+NH3+HO第53页目目 录录目目 录录（十）组氨酸和精氨酸是营养性半必需氨（十）组氨酸和精氨酸是营养性半必需氨基酸基酸 组氨酸组氨酸（histidine）和）和精氨酸精氨酸（arginine）都是营养半必需氨基酸，当组氨）都是营养半必需氨基酸，当组氨酸短期缺乏时，成年人和成年大鼠能够维持酸短期缺乏时，成年人和成年大鼠能够维持氮平衡，而正在生长动物需要食物中组氨酸，氮平衡，而正在生长动物需要食物中组氨酸，假如延长研究时间，成年人也需要补充组氨假如延长研究时间，成年人也需要补充组氨酸。酸。第54页目目 录录目目 录录第三节第三节氨基酸氮代谢氨基酸氮代谢 Catabolism of Amino Acid Nitrogen第55页目目 录录目目 录录一、脱氨基是氨基酸一、脱氨基是氨基酸分解代谢起始反应分解代谢起始反应转氨基作用（转氨基作用（transamination）：）：在在转转氨氨酶酶(transaminase)作作用用下下，某某一一氨氨基基酸酸去去掉掉-氨氨基基生生成成对对应应-酮酮酸酸，而而另另一一个个-酮酮酸酸得得到此氨基生成对应氨基酸过程。到此氨基生成对应氨基酸过程。（一）待分解氨基酸经转氨酶作用移去（一）待分解氨基酸经转氨酶作用移去-氨基氨基第56页目目 录录目目 录录 反应式反应式l大多数氨基酸可参加转氨基作用，但赖氨酸、大多数氨基酸可参加转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外脯氨酸、羟脯氨酸除外l 转氨酶又称氨基转移酶（转氨酶又称氨基转移酶（aminotransferase）第57页目目 录录目目 录录n体内存在各种转氨酶，不一样氨基酸与体内存在各种转氨酶，不一样氨基酸与-酮酸之酮酸之间转氨基作用只能由专一转氨酶催化。间转氨基作用只能由专一转氨酶催化。n体内有两种主要转氨酶体内有两种主要转氨酶:谷氨酸转氨酶谷氨酸转氨酶 谷谷-丙转氨酶丙转氨酶（glutamate-pyruvate transaminase，GPT或或ALT）谷谷-草转氨酶草转氨酶（glutamate-oxaloacetate transaminase,GOT或或AST）.丙氨酸转氨酶丙氨酸转氨酶第58页目目 录录目目 录录 转氨酶转氨酶 正常人各组织正常人各组织GOT及及GPT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疗和血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊疗和预后指标之一。预后指标之一。第59页目目 录录目目 录录（二）全部转氨酶都有相同辅基和相同（二）全部转氨酶都有相同辅基和相同 作用机制作用机制转氨酶辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶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 转氨酶转氨酶第60页目目 录录第61页目目 录录目目 录录转氨基作用不但是体内多数氨基酸脱氨转氨基作用不但是体内多数氨基酸脱氨基主要方式，也是机体合成非必需氨基酸主基主要方式，也是机体合成非必需氨基酸主要路径。要路径。经过此种方式并未产生游离氨。经过此种方式并未产生游离氨。转氨基作用生理意义转氨基作用生理意义第62页目目 录录目目 录录 联合脱氨基联合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（三）联合脱氨基作用将氨基最终从氨基酸除去并（三）联合脱氨基作用将氨基最终从氨基酸除去并产生氨产生氨第63页目目 录录目目 录录存在于肝、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（glutamate dehydrogenase）谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸脱氢酶催化-谷氨酸氧化脱氨基谷氨酸氧化脱氨基第64页目目 录录目目 录录转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨结合被称为转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨结合被称为转氨脱氨作用（转氨脱氨作用（transdeamination），又称联合），又称联合脱氨作用。脱氨作用。第65页目目 录录目目 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-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主要方式，也是体此种方式既是氨基酸脱氨基主要方式，也是体内合成非必需氨基酸主要方式。内合成非必需氨基酸主要方式。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。第66页目目 录录目目 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)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第67页目目 录录目目 录录二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运形式转运正常情况下，血氨水平在正常情况下，血氨水平在4765 mol/L 氨是以无毒氨是以无毒丙氨酸丙氨酸及及谷氨酰胺谷氨酰胺两种形两种形式经血液转运。运输到肝合成尿素，或运式经血液转运。运输到肝合成尿素，或运至肾以铵盐形式排出。至肾以铵盐形式排出。第68页目目 录录目目 录录（一）丙氨酸（一）丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝反应过程反应过程生理意义生理意义 肌肉中氨以无毒丙氨酸形式运输到肝。肌肉中氨以无毒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。丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)第69页目目 录录目目 录录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酵解路径糖酵解路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 录录第70页目目 录录目目 录录(二）二）谷氨酰胺是谷氨酰胺是运输氨主要分子运输氨主要分子 反应过程反应过程在脑、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解毒产物，也是氨储存及运谷氨酰胺是氨解毒产物，也是氨储存及运输形式。输形式。第71页目目 录录目目 录录谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸AspAsnH2ONH3天冬酰胺酶天冬酰胺酶白血病细胞不能白血病细胞不能临床上用此酶分解血临床上用此酶分解血AsnAsn治疗白血病治疗白血病COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOH第72页目目 录录目目 录录三、肝合成尿素是机体排泄氨主要方三、肝合成尿素是机体排泄氨主要方式式 在肝内合成尿素，这是最主要去路在肝内合成尿素，这是最主要去路 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 +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分泌NH3在酸性条件下生成在酸性条件下生成NH4+，随尿排出随尿排出体内氨去路体内氨去路第73页目目 录录目目 录录（一）在肝进行鸟氨酸循环合成尿素（一）在肝进行鸟氨酸循环合成尿素主要在主要在肝细胞肝细胞线粒体及胞液中线粒体及胞液中尿尿素素生生成成过过程程由由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。第74页目目 录录目目 录录 CO2+NH3+H2O+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+）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1.CO2、氨和、氨和ATP缩合形成氨基甲酰磷酸缩合形成氨基甲酰磷酸第75页目目 录录目目 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分子分子ATPN-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)第76页目目 录录目目 录录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NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨酸氨酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨酸氨酸(CH2)3第77页目目 录录目目 录录由由鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化催化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。线粒体内膜存在一个碱性氨基酸转运蛋白，将线粒体内膜存在一个碱性氨基酸转运蛋白，将瓜氨酸向线粒体外转运，同时将鸟氨酸向线粒瓜氨酸向线粒体外转运，同时将鸟氨酸向线粒体内转运。体内转运。第78页目目 录录目目 录录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NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨酸氨酸(CH2)3第79页目目 录录目目 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4.精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸第80页目目 录录目目 录录反应在胞液中进行反应在胞液中进行5.精氨酸裂解释放出尿素并再形成鸟氨酸精氨酸裂解释放出尿素并再形成鸟氨酸 第81页目目 录录目目 录录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 录录第82页目目 录录目目 录录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，但都是各种氨基酸分解代谢过来自天冬氨酸，但都是各种氨基酸分解代谢过程中所脱掉氨基。程中所脱掉氨基。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ATP，4 4 个高能磷酸键，尿素合成个高能磷酸键，尿素合成过程不可逆过程不可逆。第83页目目 录录目目 录录（二）尿素合成受膳食蛋白质和两个调整酶（二）尿素合成受膳食蛋白质和两个调整酶活性调整活性调整1.1.食物蛋白摄入量影响尿素合成食物蛋白摄入量影响尿素合成 高蛋白质膳食增加体内氨基酸量，体内分解高蛋白质膳食增加体内氨基酸量，体内分解代谢氨基酸多，因而增加尿素合成。代谢氨基酸多，因而增加尿素合成。2.2.N-乙酰谷氨酸别位激活氨基甲酰磷酸合酶乙酰谷氨酸别位激活氨基甲酰磷酸合酶开启尿素合成开启尿素合成 3.3.精氨酸代琥珀酸合酶活性促进尿素合成精氨酸代琥珀酸合酶活性促进尿素合成AGA、谷氨酸为其激活剂、谷氨酸为其激活剂第84页目目 录录目目 录录第85页目目 录录目目 录录1.1.血氨起源血氨起源氨基酸脱氨基作用和胺类分解均能够产生氨氨基酸脱氨基作用和胺类分解均能够产生氨（产生氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸形式在血液中运输，正（产生氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸形式在血液中运输，正常情况下并不会增加血液中游离氨浓度常情况下并不会增加血液中游离氨浓度）RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶（三）尿素合成障碍引发高血氨症和氨中毒（三）尿素合成障碍引发高血氨症和氨中毒第86页目目 录录目目 录录 肠道细菌腐败作用产生氨肠道细菌腐败作用产生氨氨基酸在肠道细菌作用下产生氨氨基酸在肠道细菌作用下产生氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生氨 临床上对高血氨病人采取弱酸性透析临床上对高血氨病人采取弱酸性透析液作结肠透析，而禁止用碱性肥皂水灌肠，液作结肠透析，而禁止用碱性肥皂水灌肠，就是为了降低氨吸收。就是为了降低氨吸收。第87页目目 录录目目 录录肾小管上皮细胞分泌氨主要来自谷氨酰胺肾小管上皮细胞分泌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 酸酸性性尿尿有有利利于于