生物化学氨基酸代谢.ppt

单击此处编辑母版标题样式,.,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,蛋白质的消化与吸收,1,.,蛋白质,氨基酸,-,酮酸,NH,4,+,三羧酸循环,CO,2,+H,2,O+ATP,葡萄糖,（糖异生）,排 泄,合成,氨基酸,核苷,蛋白质代谢概况,2,.,分三步：,1.脱氨作用,（Deamination of amino acids）,氧化脱氨基、转氨基、联合脱氨基,2.氨的代谢,氨在体内的运输,尿素循环,3.氨基酸碳架的代谢,9.2 氨基酸的分解代谢,3,.,氨基酸的脱氨基作用-,氧化脱氨基作用,氨基酸,亚氨基酸,H,2,O,-,酮酸,L-,氨基酸氧化酶,+,NH,4,+,-,OOC-(CH,2,),2,CH-COO,-,NH,3,+,+,NH,4,+,L-,谷氨酸脱氢酶,L-,谷氨酸,-,酮戊二酸,H,2,O,-,OOC-(CH,2,),2,C-COO,-,O,NAD,+,/NADP,+,不需氧脱氢酶,三羧酸循环,谷氨酰胺 谷氨酸,天冬酰胺 天冬氨酸,酰胺酶,+,NH,4,+,4,.,转氨酶,NH,3,+,R,1,CHCOO,-,O,R,2,CCOO,-,NH,3,+,R,2,CHCOO,-,O,R,1,CCOO,-,+,+,氨基酸,氨基酸,-,酮酸,-,酮酸,-,酮戊二酸,草酰乙酸,糖代谢产物,氨基酸生物合成的重要途径,转氨酶（,transaminase,）,辅酶是磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺,丙酮酸,氨基酸的脱氨基作用,-,转氨基作用,5,.,谷丙转氨酶,NH,3,+,HOOC(CH,2,),2,CHCOO,-,O,CH,3,CCOO,-,+,+,谷氨酸,丙氨酸,丙酮酸,-,酮戊二酸,O,HOOC(CH,2,),2,CCOO,-,NH,3,+,CH3CHCOO,-,例,1,：谷氨酸,丙酮酸转氨酶,（,glutamic-pyruvic transaminase,）,谷丙转氨酶,（,GPT,）,-,测定,肝炎病的诊断指标,之一。,例,2,：谷氨酸,草酰乙酸转氨酶glutamic-oxaloacetic transaminase,）,谷草转氨酶,（,GOT,）,-,测定,心肌梗死诊断指标,之一。,谷草转氨酶,谷氨酸,+,草酰乙酸,-,酮戊二酸,+,天冬氨酸,氨基酸的脱氨基作用,-,转氨基作用,6,.,氨基酸脱氨基的最佳方式,-,联合脱氨基作用,转氨基和氧化脱氨基联合作用方式,过程可逆,-,氨基酸合成的重要途径,谷氨酸,NADH+H,+,（脱氨过程）,NADPH+H,+,（氨基化过程）,-,酮酸,-,酮戊二酸,-,氨基酸,NAD,+,+H,+,（脱氨过程的辅酶）,NADP,+,+H,+,（脱氨过程的辅酶）,NH,3,H,2,O,谷氨酸脱氢酶,转氨酶氨基酸的脱氨基作用,-,联合脱氨基作用,7,.,氨基酸的脱羧基作用,R-CH,2,-NH,2,+CO,2,脱羧酶,R-CH-COO,-,NH,3,+,氨基酸,胺,-,氧化分解排出体外,氨基酸脱羧的生理作用,L-,谷氨酸,-,氨基丁酸,(L-glutamate),（对中枢神经系统有抑制作用）,组氨酸 组胺(,histamine),(histidine)(,降低血压，扩张血管、刺激胃液分泌),酪氨酸 酪胺（,tyramine,）,(tyrosine),（升高血压）,8,.,排氨,鱼类和水生动物,排尿素,人和哺乳动物,排尿酸,鸟类和爬行类动物,Ammonia is toxic to animals1%,的氨就可引起中枢神经系统中毒,2.,氨的代谢,（,Amino group nitrogen,）,9,.,血液中1%的氨可引起脑功能受损,中枢神经系统中毒,来源：,氨基酸脱氨,肾脏产生的氨,胺的氧化,去路：,合成尿素排出,与谷氨酸合成谷氨酰胺,合成非必需氨基酸及含氮物,经肾脏以铵盐形式排出,血氨,2.,氨的代谢,氨中毒（氨昏迷）,肝功能下降,尿素合成减少,血氨增高治疗：,给谷氨酸,排泻氨,10,.,其他组织中,氨基酸降解生成的氨,肝 脏 中,最终转化为尿素,氨的转运,（NH,4,+,的代谢）,氨转运的两种主要途径：,1.,谷氨酰胺转运途径,氨的载体：谷氨酰胺,转运方向：脑、肌肉组织 肝,2.,葡萄糖,丙氨酸循环途径：,氨的载体：丙氨酸,转运方向：肌肉组织 肝,11,.,NH,4,+,+Glu+ATP Gln+ADP+Pi+H,+,Gln +H,2,O Glu +NH,4,+,谷氨酰胺合成酶,谷氨酰胺酶,组织细胞内：,肝脏细胞内：,Gln,血液,氨的转运,-,谷氨酰胺转运途径,12,.,Ala,作为,氨的载体,NH,4,+,+,-,酮戊二酸,+NADPH+H,+,Glu+NADP,+,+H,2,O,Glu+,丙酮酸,-,酮戊二酸,+Ala,Ala+,-,酮戊二酸,Glu+,丙酮酸,Glu,-,酮戊二酸,+NH,4,+,谷氨酸脱氢酶,谷丙转氨酶,丙谷转氨酶,谷氨酸脱氢酶,肌肉细胞肝脏细胞内：,Ala,血液,氨的转运,-,葡萄糖,丙氨酸循环途径,13,.,葡萄糖,丙酮酸,丙氨酸,葡萄糖,丙酮酸,丙氨酸,肌肉,肝脏,血液,血液,ATP,ATP,糖酵解,糖异生,意义：,1,、实现了氨的无毒转运,2,、为肌肉活动提供能量,葡萄糖,丙氨酸循环和,Cori,循环的 主要区别是肌肉向肝脏转运的三碳 化合物不同（丙氨酸和乳酸）,氨的转运,-,葡萄糖,丙氨酸循环途径,14,.,尿素的形成,在排尿动物体内由,氨,合成,尿素,是在,肝脏,中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为,尿素循环,（,Urea cycle,）或称,鸟氨酸循环,（,Orinithine cycle,）,。,1932,年,Hans Krebs,发现,尿素循环途径,15,.,尿素循环,线粒体基质,细胞质,NH,4,+,HCO,3,氨甲酰磷酸,氨甲酰磷酸,合成酶,2ATP,2ADP,P,i,天冬氨酸,天冬氨酸,瓜氨酸,P,i,精氨琥珀酸,延胡索酸,精氨酸,鸟氨酸,鸟氨酸,转氨甲酰酶,瓜氨酸,尿素,精氨琥珀酸,裂解酶,AMP ATP,PP,i,H,2,O,精氨酸酶,鸟氨酸,精氨琥珀酸,合成酶,谷氨酸,谷氨酸,16,.,尿素循环（鸟氨酸循环）,细胞液,尿 素 循 环,三羧酸,循环,1,鸟氨酸转氨甲酰酶,2,精氨琥珀酸合成酶,3,精氨琥珀酸裂解酶,4,精氨酸酶,0,消除氨的毒性，减少,CO,2,溶于血液产生的酸性17,.,尿素合成总结,NH,3,HCO,3,-,天冬氨酸,3ATP,尿素,+,延胡索酸,2ADP,2P,i,AMP,PP,i,每形成一分子的尿素共消耗,4,个,ATP,生成氨甲酰磷酸时消耗,2,个,ATP,，,合成精氨琥珀酸时消耗,2,个,ATP,。,反应器官：肝脏（肝细胞的线粒体和胞浆）,CO,2,2 NH,3,3,个,ATP,的,4,个高能磷酸键,生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的重要途径。,原 料：合成,1,分子尿素需要,18,.,精氨 琥珀酸,精氨酸,鸟氨酸,瓜氨酸,天冬氨酸,草酰乙酸,苹果酸,延胡索酸,三羧酸循环和尿素循环之间的连接,Krebs bicycle,19,.,氨基酸碳骨架的代谢途径,柠檬酸,异柠檬酸,苹果酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,延胡索酸,草酰乙酸,乙酰,CoA,丙氨酸,苏氨酸,甘氨酸,丝氨酸,半胱氨酸,乙酰乙酰,CoA,丙酮酸,苯丙氨酸,酪氨酸,亮氨酸,赖氨酸,色氨酸,天冬氨酸,天冬酰胺,精氨酸,组氨酸,谷氨酰胺,脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸,甲硫氨酸,缬氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸,三羧酸循环,生糖氨基酸,(,非必需,AA),生酮氨基酸,生糖兼生酮氨基酸,20,.,氨基酸代谢、糖代谢、脂代谢关系,氨基酸,糖,脂肪酸,（奇数脂肪酸除外）,TCA,循环是物质代谢的总枢纽,21,.,氨基酸代谢缺陷症,22,.,例1.苯丙酮尿症 （phenylketonuria,PKU）,苯丙氨酸代谢中缺乏：,苯丙氨酸羟化酶（亦称苯丙氨酸,4-,单加氧酶）,1934,年由挪威,Folling,医生首次报告。本症是由于染色体基因突变，导致肝脏中苯丙氨酸羟化酶,(PAH),缺陷，从而引起苯丙氨酸,(PA),代谢障碍所致。因患儿尿液中排出大量苯丙酮酸等代谢产物而得名。患儿主要表现为智力障碍、毛发变黄、皮肤色白及四肢短小，同时身上有一种特殊的霉臭气，尿有一种鼠臭味，有时有癫痫发作。,1,万人中即可发现,1,人。,头发黄、皮肤白并非是小洋人！,23,.,例2.尿黑酸症,（alkaptonuria）,酪氨酸代谢中缺乏：,尿黑酸氧化酶,病人尿中含有尿黑酸，在碱性条件下暴露于氧气中即氧化并聚合成为类似黑色素的物质而使尿显黑。病人的结缔组织有不正常的色素沉淀。,导致关节炎。,Archibald Garrod在20世纪初发现这种特征是遗传性的，是由单种酶的缺陷所引起的。Garrod是在一种遗传特征与一种酶之间建立一种关联的第一人，最终导致我们现在对,基因和信息途径,了解道路上跨出的一大步。,24,.,氨基酸代谢缺陷症,氨基酸代谢中缺乏某种酶，导致该酶的作,用物在血中或尿中大量出现。,代谢缺欠症大部分发生在婴儿时期。,发病症状表现有智力迟钝、发育不良、周期,性呕吐、沉睡、搐溺、共济失调及昏迷等。,常在幼年就导致死亡。已达,30,多种。,25,.,9.3 氨基酸的生物合成,氨基酸合成的氮源来自：,氨甲酰磷酸,谷氨酸,谷氨酰胺,氮固定的,2,条途径：,生物固氮,硝酸基还原,氨基酸合成的碳骨架来自中间代谢产物：,氨基酸合成途径有,6,条：,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,丝氨酸族,组氨酸族,芳香族,26,.,氨基酸生物合成的,6,个途径,葡萄糖,3-,磷酸甘油酸,6-,磷酸葡萄糖,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,-,酮戊二酸,5-,磷酸核糖,组氨酸,4-,磷酸赤藓糖,丝氨酸,甘氨酸,半胱氨酸,丙氨酸,缬氨酸,亮氨酸,谷氨酰胺,脯氨酸,精氨酸,谷氨酸,天冬氨酸,色氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸,天冬酰胺,蛋氨酸,苏氨酸,赖氨酸,异亮氨酸,柠檬酸,芳香族氨基酸：只能在植物和微生物中合成,27,.,氨基酸代谢,28,.,牛吃的是草，挤出的是奶！,瘤胃,重瓣胃,肠,食道,蜂巢胃,皱胃,含有纤维素酶,29,.,牛吃的是草，挤出的是奶！,30,.,Metabolic networks,肝脏,细胞胞液,葡萄糖,糖原,丙酮酸,乳酸,葡萄糖,酮体,丙酮酸,脂肪酸,脂酰,CoA,脂肪酸合成,转氨基作用,肌肉,脱氨基作用,谷氨酸,氨基酸,碳骨架,氨,天冬氨酸,尿素,氨甲酰磷酸,尿素循环,过量乙酰,CoA,乙酰,CoA,-,氧化,柠檬酸,循环,草酰乙酸,柠檬酸,-,酮戊二酸,线粒体,乙酰,ACP,转氨基作用,延胡索酸,31,.,说出下列氨基酸转氨后形成的酮酸：Ala、Glu、AspPhe、Tyr、Leu,Ala,：丙酮酸,Glu,：,-,酮戊二酸,Asp,：草酰乙酸,Phe,：苯丙酮酸,Tyr,：羟基苯丙酮酸,Leu,：,-,酮基异己酸,多数氨基酸合成是多步反应产物，但,20,种氨基酸中有哪,3,种可以通过糖代谢中间产物简单转氨基合成？,习 题,32,.,如食物中富含Ala，但缺乏Asp，能否看到缺乏Asp的症状？,正常人血液中含有所有用于合成蛋白质的氨基酸，但不是等浓度的，其中,Ala,和,Gln,浓度其他氨基酸高很多，为什么？,不能，因,Ala,可转氨基生成丙酮酸，丙酮酸羧化生成草酰乙酸，草酰乙酸转氨基生成,Asp,。,体内的,NH,3,+,由肌肉和其他组织经血液转运到肝组织中,Ala,和,Gln,起氨载体作用。,习 题,33,.,参与尿素循环的氨基酸有哪些？这些氨基酸都能用于蛋白质生物合成吗？,如果利用,1,分子葡萄糖或软脂酸完全氧化分解成,CO,2,、,H,2,O,，净生成的,ATP,用于合成尿素，可以分别合成多少分子尿素？,鸟氨酸、瓜氨酸、精氨琥珀酸、,Arg,、,Asp,。,其中,Arg,、,Asp,可用于生物合成蛋白质,习 题,38/4=9,个,129/4=32,个。,34,.,