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第九章第九章 氨基酸代谢氨基酸代谢Metabolism of Amino Acids蛋白质的生理功能和营养价值蛋白质的生理功能和营养价值Physiological Function and Nutrition Value of Protein 第一节第一节一、一、体内蛋白体内蛋白质具有多方面的重要功能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（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蛋白质是组织细胞的主要成分。因此蛋白质是组织细胞的主要成分。因此构成各种组织细胞是蛋白质最重要的功能构成各种组织细胞是蛋白质最重要的功能。只有不断的。只有不断的摄取足量的优质的蛋白质，才能维持组织细胞生长，更新，修补的需要。这对于处于生长发摄取足量的优质的蛋白质，才能维持组织细胞生长，更新，修补的需要。这对于处于生长发育时期的儿童及康复期的病人尤其重要。育时期的儿童及康复期的病人尤其重要。体内有众多特殊功能的蛋白质。例如酶、蛋白质类的激素、抗体，调节蛋白等。骨骼肌的收体内有众多特殊功能的蛋白质。例如酶、蛋白质类的激素、抗体，调节蛋白等。骨骼肌的收缩、物质的运输、血液的凝固等均由蛋白质来实现。而这些功能不能由糖类、脂类来代替实缩、物质的运输、血液的凝固等均由蛋白质来实现。而这些功能不能由糖类、脂类来代替实现。可见，蛋白质是整个生命活动的物质基础。现。可见，蛋白质是整个生命活动的物质基础。一般来说，成人每日约一般来说，成人每日约18%的能量从蛋白质中获得。这种功能可以由糖和脂肪代替，因此供的能量从蛋白质中获得。这种功能可以由糖和脂肪代替，因此供能是蛋白质的次要功能。能是蛋白质的次要功能。二、体内蛋白二、体内蛋白质的代的代谢状况可用氮平衡描述状况可用氮平衡描述n 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)测定摄入食物的含氮量测定摄入食物的含氮量(摄入氮摄入氮)及尿与粪中的含氮及尿与粪中的含氮量量(排出氮排出氮)，间接反映体内蛋白质的代谢状况的实验。，间接反映体内蛋白质的代谢状况的实验。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、消耗性疾病患者）排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）2.2.营养必须氨基酸营养必须氨基酸(essential amino acid)(essential amino acid)1.1.食物蛋白营养价值食物蛋白营养价值蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类。类。异异(I)(I)甲甲(M)(M)缬缬(V)(V)亮亮(L)(L)色色(W)(W)苯苯(F)(F)苏苏(T)(T)赖赖(K)(K)一一 家家 携携 两两 三三 本本 书书 来来三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值3.3.食物蛋白的互补作用食物蛋白的互补作用从蛋白质营养价值角度分析小儿偏食的害处？从蛋白质营养价值角度分析小儿偏食的害处？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，其必需氨基酸可以必需氨基酸可以互相补充互相补充而提高营养价值。而提高营养价值。谷类蛋白含赖氨酸较少而含色氨酸较多，豆类蛋白含色谷类蛋白含赖氨酸较少而含色氨酸较多，豆类蛋白含色氨酸较少而赖氨酸较多，两者混合食用可提高蛋白质的营养价氨酸较少而赖氨酸较多，两者混合食用可提高蛋白质的营养价值。值。第二节第二节 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一、外源性蛋白一、外源性蛋白质消化成寡消化成寡肽和氨和氨基酸后被吸收基酸后被吸收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，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。（一）在（一）在胃胃和肠道蛋白质被消化成和肠道蛋白质被消化成寡肽寡肽和和氨基酸氨基酸酶原激活的意义酶原激活的意义？消化过程：起始于胃，主要在小肠中进行消化过程：起始于胃，主要在小肠中进行 2 2.消化产物：多肽和少量氨基酸消化产物：多肽和少量氨基酸胃蛋白酶原胃蛋白酶原(pepsinogen)(pepsinogen)的激活的激活 HCl、胃蛋白酶胃蛋白酶氨基末端氨基末端 胃蛋白酶胃蛋白酶（MW 33000MW 33000）42 aa1.1.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最适胃蛋白酶的最适PH为为1.52.5，酸性的胃液可使蛋白质变性，有利于蛋白质的水解。，酸性的胃液可使蛋白质变性，有利于蛋白质的水解。胃蛋白酶还有凝乳的作用，可使乳汁中的酪蛋白与胃蛋白酶还有凝乳的作用，可使乳汁中的酪蛋白与Ca2+形成凝块，使乳汁在胃中停形成凝块，使乳汁在胃中停留时间长，利于蛋白质的消化留时间长，利于蛋白质的消化1.1.胰酶原的激活胰酶原的激活内肽酶内肽酶：水解蛋白质肽链水解蛋白质肽链内部内部的一些肽键，如胰蛋的一些肽键，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：自肽链的：自肽链的末段末段开始每次水解一个氨基开始每次水解一个氨基酸残基，如羧肽酶酸残基，如羧肽酶(A(A、B)B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。产物：氨基酸和寡肽产物：氨基酸和寡肽胰酶原的激活胰酶原的激活胰酶分类：（都以酶原形式由胰腺细胞分泌，进入十二指肠内由胰酶分类：（都以酶原形式由胰腺细胞分泌，进入十二指肠内由肠激酶肠激酶激活）激活）2 2、蛋白质在小肠被水解成、蛋白质在小肠被水解成小肽小肽和和氨基酸氨基酸 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。胰蛋白酶原胰蛋白酶原 肠激酶肠激酶 胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原 糜蛋白酶糜蛋白酶 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 羧肽酶原羧肽酶原 羧肽酶羧肽酶 （A及及B）（A及及B）自身激活作用较弱自身激活作用较弱经胃液和胰液中蛋白酶的消化，产物中仅有经胃液和胰液中蛋白酶的消化，产物中仅有1/3为氨基酸，其余为氨基酸，其余2/3为寡肽，寡肽的为寡肽，寡肽的水解主要在小肠黏膜细胞内进行。水解主要在小肠黏膜细胞内进行。小肠粘膜细胞内存在两种寡肽酶，小肠粘膜细胞内存在两种寡肽酶，氨基肽酶氨基肽酶和和二肽酶二肽酶。氨基肽酶逐步水解寡肽生成。氨基肽酶逐步水解寡肽生成二肽，二肽经二肽酶水解，最终生成氨基酸。二肽，二肽经二肽酶水解，最终生成氨基酸。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吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠吸收机制：吸收机制：耗能耗能的的主动吸收主动吸收过程过程吸收方式吸收方式（一）通过（一）通过转运蛋白转运蛋白完成氨基酸和小肽的吸收完成氨基酸和小肽的吸收（二）（二）-谷氨酰基循环谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用对氨基酸的转运作用（二）氨基酸和寡（二）氨基酸和寡肽通通过主主动转运机制被吸收运机制被吸收氨基氨基酸酸Na+氨基酸氨基酸Na+Na+氨基酸氨基酸载体蛋白载体蛋白肠粘膜细胞肠粘膜细胞ATP肠粘膜细胞氨基酸载体蛋白的作用肠粘膜细胞氨基酸载体蛋白的作用外外内内 钠泵钠泵氨基氨基酸酸Na+Na+氨基酸氨基酸肠粘膜细胞肠粘膜细胞ATP肠粘膜细胞氨基酸载体蛋白的作用肠粘膜细胞氨基酸载体蛋白的作用外外内内 钠泵钠泵载体蛋白载体蛋白氨基氨基酸酸Na+Na+ADP氨基氨基酸酸Na+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亚氨基酸转运蛋白转运蛋白氨基酸转运蛋白氨基酸转运蛋白二肽二肽转运蛋白转运蛋白三肽转运蛋白三肽转运蛋白aa通过转运蛋白的吸收过程不仅存在于通过转运蛋白的吸收过程不仅存在于小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞，也存在于，也存在于肾小管细胞肾小管细胞和和肌细胞等细胞肌细胞等细胞膜上。膜上。-谷氨酰基循环过程谷氨酰基循环过程小肠黏膜细胞、肾小管细胞和脑组织吸收小肠黏膜细胞、肾小管细胞和脑组织吸收 氨基酸还可通过氨基酸还可通过-谷氨酰基循环过程。谷氨酰基循环过程。首先通过谷胱甘肽对氨基酸进行转运，然后再进行谷胱甘肽的合成，由此构成一个循首先通过谷胱甘肽对氨基酸进行转运，然后再进行谷胱甘肽的合成，由此构成一个循环。环。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 肠道细菌对未消化的蛋白质及未被吸收的氨基酸所起的作用，以肠道细菌对未消化的蛋白质及未被吸收的氨基酸所起的作用，以无氧分无氧分解解为主，为主，产物大多数对人体有害产物大多数对人体有害，也可产生少量脂肪酸和维生素。，也可产生少量脂肪酸和维生素。二、二、未消化吸收蛋白质在大肠下段发生未消化吸收蛋白质在大肠下段发生腐败作用腐败作用氨基酸在肠道细菌脱羧酶的催化脱羧（CO2)下生成。组氨酸 组胺 赖氨酸 尸胺 鸟氨酸 腐胺 酪氨酸 酪胺 色氨酸 色胺 升高血压升高血压降低血压降低血压（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类胺类这些有毒物质通常经这些有毒物质通常经肝肝代谢转化为无毒形式排出体外。酪胺和苯乙胺若不能代谢转化为无毒形式排出体外。酪胺和苯乙胺若不能及时转化，容易进入脑组织，经过羟化酶作用生成及时转化，容易进入脑组织，经过羟化酶作用生成-羟酪胺羟酪胺和和和和苯乙醇胺苯乙醇胺苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺酪胺酪胺-羟酪胺羟酪胺假神经递质假神经递质 -羟酪胺羟酪胺羟酪胺羟酪胺和和苯乙醇胺苯乙醇胺苯乙醇胺苯乙醇胺结构类似结构类似儿茶酚胺儿茶酚胺(多多巴胺，去甲肾上腺素，肾上腺素巴胺，去甲肾上腺素，肾上腺素)，它们可，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递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。神经冲动，使大脑发生异常抑制。（二）（二）肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用产生肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用产生氨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氨可被吸收进入血液，在肝中合成尿素。氨可被吸收进入血液，在肝中合成尿素。降低肠道的降低肠道的pH，可减少氨的吸收，可减少氨的吸收（三）其它有害物质的生成（三）其它有害物质的生成正常：腐败产物主要随正常：腐败产物主要随粪便粪便排出，小部分被吸收，经排出，小部分被吸收，经 肝脏解毒后随尿排出。故不会发生中毒现象。肝脏解毒后随尿排出。故不会发生中毒现象。肠梗阻：肠道不畅，腐败产物过量吸收，肝脏解毒不肠梗阻：肠道不畅，腐败产物过量吸收，肝脏解毒不 完全，引起机体中毒。出现头痛、头晕血压波完全，引起机体中毒。出现头痛、头晕血压波 动等症状。动等症状。苯酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氢苯酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氢第三节第三节 氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids 人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡，人体每天有人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡，人体每天有1-2%/1-2%/蛋白质被蛋白质被降解，主要为降解，主要为肌肉蛋白肌肉蛋白。一、体内蛋白一、体内蛋白质分解生成氨基酸分解生成氨基酸不依赖不依赖ATP和泛素；和泛素；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)降解外降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。1、蛋白质在、蛋白质在溶酶体溶酶体通过通过ATP-ATP-非依赖途径非依赖途径被降解被降解（一）真核（一）真核细胞内蛋白质细胞内蛋白质的降解有两条重要途径的降解有两条重要途径2、蛋白质在、蛋白质在蛋白酶体蛋白酶体通过通过ATP-ATP-依赖途径依赖途径被降解被降解 依赖依赖ATP和泛素和泛素 降解降解异常蛋白异常蛋白和和短寿蛋白质短寿蛋白质n 泛素泛素(ubiquitin)(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泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接降解蛋白质形成共价连接，并使，并使其激活其激活,即即泛素化泛素化，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。蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解。对泛素化蛋白质的降解。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 n泛素化过程泛素化过程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 E2UBCNH OE3Pr蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质异常蛋白质和和短寿蛋白质短寿蛋白质。26S蛋白蛋白质酶体质酶体 20S的核心的核心颗粒颗粒(CP)19S的调节颗粒的调节颗粒(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)。氨基酸代谢库氨基酸代谢库组织蛋白组织蛋白降降解解合成氨基酸合成氨基酸（非必需氨基酸）（非必需氨基酸）食物蛋白食物蛋白 消化消化吸收吸收合成蛋白合成蛋白质和多肽质和多肽脱脱氨氨基基NH3-酮酸酮酸尿素尿素氧化氧化供能供能糖、脂肪糖、脂肪氨基酸氨基酸胺胺脱脱羧羧基基其它含氮其它含氮化合物化合物主要来源主要来源氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况主要去路主要去路COOH CH2 CH2 CHNH2 COOHCOOHCH2CH2C=NHCOOHCOOHCH2CH2C=OCOOHNAD(P)+NAD(P)H+H+H2O NH3L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（一）（一）L-L-谷氨酸通过谷氨酸通过L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基催化脱去氨基 该酶活性高，专一性强该酶活性高，专一性强，存在于肝、脑、肾中，存在于肝、脑、肾中 辅酶为辅酶为 NADNAD+或或NADPNADP+GTP GTP、ATPATP为其抑制剂为其抑制剂 GDPGDP、ADPADP为其激活剂为其激活剂三、氨基酸分解先脱氨基三、氨基酸分解先脱氨基 （二）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基（二）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基n转氨基作用转氨基作用(transamination)1 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)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸去掉基酸去掉-氨基生成相应的氨基生成相应的-酮酸，而另一种酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。R1 CHNH2 +COOHR2 C=O COOHR1C=O +COOHR2CHNH2 COOH转氨酶转氨酶氨基转移的过程氨基转移的过程氨基转移的过程氨基转移的过程VBVB6 6可逆反应，转氨酶的辅酶是可逆反应，转氨酶的辅酶是VBVB6 6的磷酸酯的磷酸酯除赖、苏氨酸、脯及羟脯氨酸外，体内大多数除赖、苏氨酸、脯及羟脯氨酸外，体内大多数 氨基氨基酸能参与转氨基作用。酸能参与转氨基作用。是氨基酸合成、分解和转变的中心反应。是氨基酸合成、分解和转变的中心反应。N CHO HO CH2OH3CN CH2NH2 HO CH2OH3CPP R1H-C-NH2 COOHR1C=OCOOH R2H-C-NH2 COOHR2C=OCOOH氨基酸氨基酸磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(氨基传递体氨基传递体)氨基酸氨基酸-酮酸酮酸磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺-酮酸酮酸N N2 2、各种转氨酶都具有、各种转氨酶都具有相同的辅酶（相同的辅酶（VB6VB6）和作用机和作用机制制重要的转氨酶：重要的转氨酶：丙氨酸氨基转移酶（丙氨酸氨基转移酶（ALTALT）/谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（GPTGPT）天冬氨酸氨基转移酶（天冬氨酸氨基转移酶（ASTAST）/谷草转氨酶谷草转氨酶 (GOT)(GOT)组织组织 AST(GOT)(单位单位/克湿组织克湿组织)ALT(GPT)(单位单位/克湿组织克湿组织)心心156 000 7 100 肝肝142 00044 000 骨骼肌骨骼肌99 000 4 800 肾肾91 00019 000 胰腺胰腺28 000 2 000 脾脾14 000 1 200 肺肺10 000 700 血清血清 20 16 CH3 H-C-NH2 +COOH COOH （CH2）2 C=O COOH丙氨酸丙氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 丙酮酸丙酮酸 谷氨酸谷氨酸ALTALT：丙氨酸氨基转移酶，急性肝炎时血清丙氨酸氨基转移酶，急性肝炎时血清ALTALT 活性显著增高。活性显著增高。临床上可作为疾病诊断和临床上可作为疾病诊断和 预后的指标之一。预后的指标之一。ALT CH3 C=O +COOH COOH （CH2）2 H-C-NH2 COOH COOH CH2 +H-C-NH2 COOH COOH （CH2）2 C=O COOHAST 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：天冬氨酸氨基转移酶，心肌梗塞时血清含量：天冬氨酸氨基转移酶，心肌梗塞时血清含量 明显增高明显增高 COOH CH2 +C=O COOH COOH （CH2）2 H-C-NH2 COOH(三三)联合脱氨基作用联合脱氨基作用2.2.联合脱氨基作用联合脱氨基作用1.1.定义定义 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。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 3.3.此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体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。主要在内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾肝、肾组织进行。组织进行。组织进行。组织进行。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AST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)骨骼肌、心肌骨骼肌、心肌（四）（四）氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基四、氨基酸碳四、氨基酸碳链骨架可骨架可进行行转换或分解或分解（-酮酸代酸代谢去路）去路）氨基酸脱氨基后生成的氨基酸脱氨基后生成的-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（二）（二）-酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸（三）（三）-酮酸可转变成糖及脂类化合物酮酸可转变成糖及脂类化合物琥珀酰琥珀酰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第四节第四节 氨的代谢氨的代谢Metabolism of Ammonia一、血氨的来源一、血氨的来源(二二二二)血氨的来源血氨的来源血氨的来源血氨的来源1.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。2.肠道吸收的氨3.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。谷氨酰胺谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶(一一一一)正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 6060 mol/Lmol/L。（一）氨基酸（一）氨基酸脱氨基脱氨基作用和作用和胺类分解胺类分解均可产生氨均可产生氨 RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶氨基酸脱氨基氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨作用产生的氨是体内氨的主要来源。的主要来源。一、血氨有三个重要来源一、血氨有三个重要来源（二）肠道细菌腐败作用产生氨（二）肠道细菌腐败作用产生氨蛋白质蛋白质和和氨基酸氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨在肠道细菌作用下产生的氨尿素尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨经肠道细菌尿素酶水解产生的氨肠道内产生的氨主要在结肠吸收入血，肠道内产生的氨主要在结肠吸收入血，NH3比比NH4+易于穿过细胞易于穿过细胞膜而被吸收。在碱性环境中，膜而被吸收。在碱性环境中，NH4+易转变成易转变成NH3，因此，因此，肠道偏肠道偏碱时，氨的吸收增强碱时，氨的吸收增强。临床上，对高血氨病人采用临床上，对高血氨病人采用弱酸性透析液弱酸性透析液弱酸性透析液弱酸性透析液做结肠透析，而禁用碱做结肠透析，而禁用碱性肥皂水灌肠，就是为了减少氨的吸收。性肥皂水灌肠，就是为了减少氨的吸收。（三）（三）（肾脏产氨肾脏产氨）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺谷氨酰胺 （谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶）肾小管肾小管 H+NH4 尿尿 谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酸谷氨酸+NH3 OH-血血+酸性尿有利于肾小管中的氨散入尿酸性尿有利于肾小管中的氨散入尿，而碱性尿则妨碍肾小管细胞，而碱性尿则妨碍肾小管细胞中的中的NH3分泌，此时氨被吸收入血，成为血氨的一个重要来源。分泌，此时氨被吸收入血，成为血氨的一个重要来源。因此，在临床上因肝硬化而产生腹水的病人，不宜食用碱性利尿因此，在临床上因肝硬化而产生腹水的病人，不宜食用碱性利尿药，以免引起血氨升高药，以免引起血氨升高。高血氨患者不宜用碱性肥皂水灌肠？高血氨患者不宜用碱性肥皂水灌肠？NH3 NH4+H+OH-NH NH3 3比比NHNH4 4+更易于穿过细胞膜而进入细胞而被更易于穿过细胞膜而进入细胞而被吸收入血，吸收入血，NHNH3 3与与NHNH4 4+的互变受肠液的互变受肠液pHpH的影响。的影响。pHpH6 6时时NHNH3 3大量扩散入血；肠液大量扩散入血；肠液pHpH6 6时氨则扩散入时氨则扩散入肠腔，与肠腔，与H H+结合形成结合形成NHNH4 4+,随粪排出。随粪排出。二、氨在血液中以二、氨在血液中以丙氨酸丙氨酸及及谷氨酰胺谷氨酰胺的的形式转运形式转运氨氨在人体内是在人体内是有毒有毒的物质，各组织中产生的氨必须以无毒的方式经过血液运输到的物质，各组织中产生的氨必须以无毒的方式经过血液运输到肝肝合成合成尿素尿素，或运输到，或运输到肾肾以以氨盐氨盐的形式排出体外。的形式排出体外。氨在血液中主要以氨在血液中主要以丙氨酸丙氨酸及及谷氨酰胺谷氨酰胺两种形式转运两种形式转运（一）通过（一）通过丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环氨从肌肉运往肝氨从肌肉运往肝n 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 COOH （CH2）2 H-C-NH2+NH3 COOH CO NH2 （CH2）2 H-C-NH2 COOH ATP ADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶n n谷氨酰胺既是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式谷氨酰胺既是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式谷氨酰胺既是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式谷氨酰胺既是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式脑、肌肉脑、肌肉肝、肾肝、肾（二）（二）氨通过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾氨通过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾 谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺氨氨在人体内是在人体内是有毒有毒的物质，各组织中产生的氨必须以无毒的方式经过血液运输到的物质，各组织中产生的氨必须以无毒的方式经过血液运输到肝肝合成合成尿素尿素，或运输到，或运输到肾肾以以氨盐氨盐的形式排出体外。的形式排出体外。氨在血液中主要以氨在血液中主要以丙氨酸丙氨酸及及谷氨酰胺谷氨酰胺两种形式转运两种形式转运1.氨和谷氨酸在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输氨和谷氨酸在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解，从而进行解毒。到肝和肾后再分解，从而进行解毒。2.谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。运输形式。谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺既是氨的既是氨的既是氨的既是氨的解毒解毒解毒解毒产物，又是氨的产物，又是氨的产物，又是氨的产物，又是氨的储存储存储存储存及及及及运输运输运输运输形式。谷氨酰胺在脑中的固定和转形式。谷氨酰胺在脑中的固定和转形式。谷氨酰胺在脑中的固定和转形式。谷氨酰胺在脑中的固定和转运氨的过程中起重要作用。临床上对氨中毒的病人可服用或输入运氨的过程中起重要作用。临床上对氨中毒的病人可服用或输入运氨的过程中起重要作用。临床上对氨中毒的病人可服用或输入运氨的过程中起重要作用。临床上对氨中毒的病人可服用或输入谷氨酸盐谷氨酸盐谷氨酸盐谷氨酸盐以降低氨的以降低氨的以降低氨的以降低氨的浓度。浓度。浓度。浓度。谷氨酰胺可以提供氨基使天冬氨酸转变成天冬酰胺。正常细胞能谷氨酰胺可以提供氨基使天冬氨酸转变成天冬酰胺。正常细胞能够合成足量的够合成足量的天冬酰胺天冬酰胺供蛋白质合成需要。供蛋白质合成需要。但白血病细胞却不能但白血病细胞却不能或很少合成天冬酰胺或很少合成天冬酰胺，必须依靠血液从其他器官运输而来。因此，必须依靠血液从其他器官运输而来。因此临床上应用临床上应用天冬酰胺酶天冬酰胺酶使天冬酰胺水解成天冬氨酸，从而减少血使天冬酰胺水解成天冬氨酸，从而减少血中天冬酰胺，达到治疗白血病的目的。中天冬酰胺，达到治疗白血病的目的。GlnGluAspAsnNH3H2O白血病不能合成白血病不能合成天冬酰胺酶天冬酰胺酶v体内氨的去路有体内氨的去路有4 4条条：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；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。合成合成非必需氨基酸非必需氨基酸及其它含氮化合物；及其它含氮化合物；合成合成谷氨酰胺谷氨酰胺。三、氨在肝合成三、氨在肝合成尿素尿素是氨的是氨的主要代谢去路主要代谢去路 NH2 NH2|C=O C=NH|NH2 NH NH|（CH2）3 （CH2）3 （CH2）3|CH-NH2 CH-NH2 CH-NH2|COOH COOH COOH鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸 NH2|C=O 尿素尿素|NH21.1.合成部位：肝细胞合成部位：肝细胞线粒体线粒体和和胞液胞液2.2.合成原料：合成原料：NHNH3 3、COCO2 2、ATPATP等等3.3.合成过程合成过程前面所学的代前面所学的代谢中哪些代谢谢中哪些代谢途径涉及线粒途径涉及线粒体和胞液？体和胞液？（一）（一）KrebsKrebs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(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反应在线粒体线粒体中进行中进行（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)(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反应不可逆反应不可逆(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。瓜氨酸在线粒体合成后，即被转运中进行。瓜氨酸在线粒体合成后，即被转运到线粒体外到线粒体外 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启动后限速酶启动后限速酶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)精氨酸水解生成尿素再生成鸟氨酸精氨酸水解生成尿素再生成鸟氨酸尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸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 液液鸟氨酸循环鸟氨酸循环4.4.反应小结反应小结原料：原料：2 2 分子氨，一个来自于游离分子氨，一个来自于游离氨氨，另一个来自胞液中，另一个来自胞液中天天冬氨酸冬氨酸的氨基。的氨基。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ATPATP，4 4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。鸟氨酸循环过程是单向的，氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸循环过程是单向的，氨基甲酰磷酸合成酶I I（CPSCPSI）是是鸟氨酸循环的限速酶；鸟氨酸循环的限速酶；精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶是启动的限速酶。是启动的限速酶。尿素尿素是人和其他哺乳动物体内蛋白质分解的产物。是人和其他哺乳动物体内蛋白质分解的产物。（四）尿素生成的调节（四）尿素生成的调节1.1.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-2.CPS-的调节：的调节：N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGAAGA）是其是其別构激活剂，是由乙酰別构激活剂，是由乙酰CoACoA与与GluGlu通过通过AGAAGA合成催合成催化而生成；化而生成；精氨酸精氨酸为为AGAAGA合成酶的激活剂合成酶的激活剂3.3.尿素生成限速酶的调节：尿素生成限速酶的调节：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 -酮戊二酸酮戊二酸正常生理条件下正常生理条件下：血氨的来源和去路保持动态平衡。：血氨的来源和去路保持动态平衡。而氨在肝而氨在肝中合成尿素是维持这种平衡的关键中合成尿素是维持这种平衡的关键。血氨浓度稳定。血氨浓度稳定 0.1mg/dL.0.1mg/dL.严重肝功能障碍：严重肝功能障碍：尿素合成障碍，血尿素尿素合成障碍，血尿素,血氨血氨，称，称高血氨高血氨。氨进入脑组织而影响脑代谢，引起昏迷，称为氨进入脑组织而影响脑代谢，引起昏迷，称为肝昏迷肝昏迷。（五）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒（五）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒第五节第五节 个别氨基酸代谢个别氨基酸代谢酶：氨基酸脱羧酶酶：氨基酸脱羧酶辅酶：磷酸吡哆醛辅酶：磷酸吡哆醛Metabolism of Individual Amino Acids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一、氨基酸的一、氨基酸的脱羧基脱羧基作用产生特殊的作用产生特殊的胺胺类化合物类化合物GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。COOH|(CH2)2 COOH|L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶|CH-NH2 (CH2)2|CO2|COOH CH2NH2 L-谷氨酸谷氨酸 -氨基丁酸氨基丁酸临床上服用临床上服用VBVB6 6防治神经过度兴奋所产生的妊娠防治神经过度兴奋所产生的妊娠呕吐和小儿抽搐呕吐和小儿抽搐（一）谷氨酸（一）谷氨酸经经谷氨酸脱谷氨酸脱羧羧酶酶催化生成催化生成-氨基丁酸氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA)（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺(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CO2HN NCH2CHCOOHNH2HN NCH2CH2NH2（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起，抑制作用；在外周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，升高血压。组织有收缩血管的作用，升高血压。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 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