蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢.ppt

蛋白质的降解和氨蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢基酸的分解代谢1.蛋白质的降解蛋白质的降解2.氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢3.尿素的形成尿素的形成4.氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径5.由氨酸酸衍生的其它重要物质由氨酸酸衍生的其它重要物质6.氨基酸代谢缺陷症氨基酸代谢缺陷症一蛋白质的降解一蛋白质的降解v蛋白质降解的功能蛋白质降解的功能:v1.排除那些不正常的蛋白质，它们若一旦积排除那些不正常的蛋白质，它们若一旦积聚，将对细胞有害；聚，将对细胞有害；v2.通过排除累积过多的酶和调节蛋白维持细通过排除累积过多的酶和调节蛋白维持细胞正常代谢。胞正常代谢。(一一)蛋白质降解的特性蛋白质降解的特性v1.细胞有选择的降解非正常的蛋白质细胞有选择的降解非正常的蛋白质 血红蛋白与缬氨酸的类似物血红蛋白与缬氨酸的类似物-氨基氨基-氯丁丁 酸酸结合物在网合物在网织红细胞中半存活期胞中半存活期为10分种分种,而而正常血正常血红蛋白蛋白的半存活期达的半存活期达120天天v2.正常的胞内蛋白质被降解的速度由它们正常的胞内蛋白质被降解的速度由它们 的个性所决定的个性所决定v3.细胞中蛋白质降解的速度还因它的营养细胞中蛋白质降解的速度还因它的营养 及激素状态而有所不同及激素状态而有所不同(二二)蛋白质降解的反应机制蛋白质降解的反应机制 1溶酶体无选择的降解蛋白质溶酶体无选择的降解蛋白质 溶酶体溶酶体(lysosomes)单层膜单层膜约含有约含有50种水解酶，包括种水解酶，包括不同种的蛋白酶，称之为不同种的蛋白酶，称之为组织蛋白酶。组织蛋白酶。内部内部pH在在5.0 左右左右胞吞作用胞吞作用无选择性无选择性v细胞内如何能有选择的降解细胞内如何能有选择的降解“过期蛋白过期蛋白”，而不影响细胞的正常功能？而不影响细胞的正常功能？2 2泛肽泛肽(ubiquitin)(ubiquitin)给选择降解的给选择降解的蛋白质加以标记蛋白质加以标记 ATP-依赖的蛋白质有选择性的分解依赖的蛋白质有选择性的分解 水解氨基酸氨基酸？内源过期蛋白质内源过期蛋白质内源过期蛋白质内源过期蛋白质泛肽泛肽:76个氨基酸残基个氨基酸残基的蛋白质单体，的蛋白质单体，高度保守高度保守,在真核细胞中无所不在在真核细胞中无所不在(ubiquitous)，因而得名因而得名“ubiquitin”，第第1步：泛肽的羧基在步：泛肽的羧基在ATP水解的推动下，以巯基与水解的推动下，以巯基与E1相接相接 第第2步：活化了的泛肽立即与步：活化了的泛肽立即与E2的巯基相连接的巯基相连接 第第3步：在步：在E3的催化下，泛肽与宣布无用的蛋白质之一的催化下，泛肽与宣布无用的蛋白质之一Lys的的-氨基相接。氨基相接。此复合物被此复合物被”泛肽泛肽-连接的降解酶连接的降解酶”水解水解E1：泛肽活化酶，：泛肽活化酶，E2：泛肽携带蛋白，：泛肽携带蛋白，E3：泛肽蛋白连接酶：泛肽蛋白连接酶(三三)机体对外源蛋白质的需要及其消化作用机体对外源蛋白质的需要及其消化作用 水解水解酶水解酶氨基酸氨基酸 吸收入外源蛋白质外源蛋白质外源蛋白质外源蛋白质1.生理需要量生理需要量v一个体重一个体重70公斤人，吃一般膳食，每天可有公斤人，吃一般膳食，每天可有400克蛋白质发生变化。克蛋白质发生变化。v14氧化降解或转变为糖，并由外源蛋白质加氧化降解或转变为糖，并由外源蛋白质加以补充；以补充；34在体内进行再循环。机体每天由在体内进行再循环。机体每天由尿中以含氮化合物排出的氨基氮约为尿中以含氮化合物排出的氨基氮约为6-20克克v成人每日蛋白质最低需要量为成人每日蛋白质最低需要量为30-50克克,我国营养我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为学会推荐成人每日蛋白质需要量为80克克.必须氨基酸必须氨基酸(essential amino acid)(essential amino acid)指体内需要而自身不能合成指体内需要而自身不能合成,必须由食物供给的氨必须由食物供给的氨基酸基酸,共共8 8种种:Met,Trp,Lys,Val,Ile,Leu,:Met,Trp,Lys,Val,Ile,Leu,Phe,ThrPhe,Thr蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值蛋白质营养价值取决于蛋白质营养价值取决于必须氨基酸的数量、种类必须氨基酸的数量、种类和量质比。和量质比。2.蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值3.蛋白质的消化蛋白质的消化（1）胃中消化）胃中消化 胃分泌胃泌素，胃分泌胃泌素，刺激胃中壁细胞分泌盐酸，主细胞刺激胃中壁细胞分泌盐酸，主细胞分泌胃蛋白酶原分泌胃蛋白酶原,胃液的酸性胃液的酸性(pH1.5-2.5)(pH1.5-2.5)可促使酶可促使酶原的激活。原的激活。v 自身激活作用自身激活作用v胃蛋白酶原胃蛋白酶原 胃蛋白酶胃蛋白酶（失去N端的42个氨基酸）它催化具有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸以及亮氨酸、它催化具有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸以及亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等肽键的断裂，谷氨酸、谷氨酰胺等肽键的断裂，v2.肠中消化肠中消化（主要消化器官）（主要消化器官）v 蛋白质在胃中消化后，连同胃液进入小肠。蛋白质在胃中消化后，连同胃液进入小肠。在胃液的酸性刺激下，小肠分泌肠促胰液肽在胃液的酸性刺激下，小肠分泌肠促胰液肽(secretin)进入血液，刺激胰腺分泌碳酸进入进入血液，刺激胰腺分泌碳酸进入小肠中小肠中,食物中的氨基酸刺激十二指肠分泌一食物中的氨基酸刺激十二指肠分泌一系列蛋白酶系列蛋白酶.胰蛋白酶：赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键胰蛋白酶：赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键内肽酶内肽酶 糜蛋白酶：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的羧基形成的肽键糜蛋白酶：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的羧基形成的肽键 弹性蛋白酶弹性蛋白酶:缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸等各缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸等各 脂肪族氨基酸羧基形成的肽键脂肪族氨基酸羧基形成的肽键 羧肽酶羧肽酶A:中性氨基酸为羧基末端的肽键中性氨基酸为羧基末端的肽键外肽酶外肽酶 羧肽酶羧肽酶B:赖氨酸、精氨酸等碱性赖氨酸、精氨酸等碱性AA为羧基末端的肽键为羧基末端的肽键 氨肽酶氨肽酶:氨基末端的肽键氨基末端的肽键提问提问：不同蛋白酶之间功能上可能有：不同蛋白酶之间功能上可能有什么区别？什么区别？NH3+NH3+COO-COO-氨肽酶氨肽酶特定氨基酸间羧肽酶羧肽酶最终产物最终产物氨基酸氨基酸二 氨基酸分解代谢v食物蛋白质消化成氨基酸食物蛋白质消化成氨基酸v组织蛋白质分解成的氨基酸组织蛋白质分解成的氨基酸v体内合成的非必需氨基酸体内合成的非必需氨基酸氨基酸的来源氨基酸的来源:氨基酸的分解过程：氨基酸的分解过程：1、脱氨脱氨（转化成氨或转化成天冬氨酸或谷氨酸的氨（转化成氨或转化成天冬氨酸或谷氨酸的氨基）基）2、氨与天冬氨酸的氮原子结合，成为、氨与天冬氨酸的氮原子结合，成为尿素尿素被排放被排放3、C骨架骨架转变成代谢中间物转变成代谢中间物（一）氨基酸的脱氨基作用（一）氨基酸的脱氨基作用u 转氨基作用（氨基转移反应）转氨基作用（氨基转移反应）u 氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 u其它脱氨基作用其它脱氨基作用u联合脱氨基作用联合脱氨基作用1.转氨基作用转氨基作用v转氨基作用转氨基作用（transamination)transamination)va-a-氨基酸上的氨基酸上的a-a-氨基借助酶的催化作用转移到氨基借助酶的催化作用转移到a-a-酮酸的酮基上，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，酮酸的酮基上，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，原来的酮酸生成相应的氨基酸。原来的酮酸生成相应的氨基酸。氨基转移反应氨基转移反应(1)(1)任意的氨基酸在氨基转移酶的作用下，把氨基转任意的氨基酸在氨基转移酶的作用下，把氨基转移到酶分子上，自身形成移到酶分子上，自身形成a-a-酮酸。酮酸。(2)(2)酶分子上的氨基转移到酮酸受体上酶分子上的氨基转移到酮酸受体上(例如例如a-a-酮戊酮戊二酸二酸)，形成产物氨基酸，形成产物氨基酸(例如谷氨酸例如谷氨酸)，同时，酶又，同时，酶又再生。再生。氨基转移酶的辅酶是氨基转移酶的辅酶是吡哆醛吡哆醛-5-磷酸磷酸，起传递起传递氨基氨基的作用的作用催化转氨基反应的酶称为催化转氨基反应的酶称为转氨酶转氨酶(transaminase)(transaminase)，或称氨基转，或称氨基转移酶。转氨酶专一性并不是很高移酶。转氨酶专一性并不是很高,某种酶对某种氨基酸有较高的某种酶对某种氨基酸有较高的活力，但对其他氨基酸也有一定作用。酶的命名是根据其催化活力，但对其他氨基酸也有一定作用。酶的命名是根据其催化活力最大的氨基酸命名，当今已发现至少有活力最大的氨基酸命名，当今已发现至少有5050种以上的转氨酶种以上的转氨酶 v提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的多，是血液的100倍倍v抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝肝组织受损破裂组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？转氨基转氨基本质上本质上没有真正脱氨。没有真正脱氨。v氨基转移酶由于第一步的底物氨基酸特性不同而异，氨基转移酶由于第一步的底物氨基酸特性不同而异，转氨后产生了不同的转氨后产生了不同的a-a-酮酸产物酮酸产物。v但作为但作为a-a-酮酸底物的，仅能是酮酸底物的，仅能是a-a-酮戊二酸，或者酮戊二酸，或者(少少部分的部分的)草酰乙酸，因此只可能产生谷氨酸或天冬氨草酰乙酸，因此只可能产生谷氨酸或天冬氨酸。绝大多数氨基就这样形成谷氨酸或天冬氨酸，酸。绝大多数氨基就这样形成谷氨酸或天冬氨酸，v氨基大多转给了氨基大多转给了-酮戊二酸酮戊二酸（产物（产物谷氨酸谷氨酸）提问：提问：为什么氨基大多数转给为什么氨基大多数转给-酮戊二酸酮戊二酸？答案：答案：来源有保证，来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸酮戊二酸。-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸转氨酶转氨酶-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸逆过程逆过程交换交换三羧酸三羧酸循环循环丙酮酸丙酮酸酮戊二酸（二）氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用v 脱氢酶脱氢酶(L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶)v L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶v D-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶v脱氢酶脱氢酶L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）酶酶L-氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶常误认为是L-氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，活力低（pH=7)，作用小。！提问：提问：那种酶作用最重要？那种酶作用最重要？酶酶2H+H+亚氨基酸亚氨基酸不稳定不稳定H2O+H+水解加氧水解加氧脱氢脱氢NH4+-酮酮酸酸3有毒！有毒！L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2ONADH+H+NH4+-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸氧化脱氨氧化脱氨若外环境若外环境NHNH3 3大量进入细胞，或细胞大量进入细胞，或细胞内内NHNH3 3大量积累大量积累v酮戊二酸大量转化酮戊二酸大量转化vNADH大量消耗大量消耗v三羧酸循环中断，能量三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功官（如神经、大脑）功能障碍。能障碍。v表现：表现：语言障碍、视力语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。模糊、昏迷、死亡。氨中毒原理氨中毒原理L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2ONADH+H+NH4+-谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸？（四）联合脱氨基作用（四）联合脱氨基作用联合脱氨联合脱氨转氨转氨与与氧化脱氨氧化脱氨的联合的联合1 指氨基酸的指氨基酸的a 氨基先借助氨基先借助转氨作用转氨作用转移到转移到a酮戊二酸分子上，生成相应的酮戊二酸分子上，生成相应的a酮酸和谷氨酸，酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸在然后谷氨酸在L谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶的催化下，脱氨基的催化下，脱氨基生成生成a酮戊二酸同时释放出氨酮戊二酸同时释放出氨2 嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用 次黄嘌呤核苷酸与天冬氨酸作用形成腺苷酸代次黄嘌呤核苷酸与天冬氨酸作用形成腺苷酸代琥珀酸，后者在裂合酶的作用下，分裂成腺嘌呤琥珀酸，后者在裂合酶的作用下，分裂成腺嘌呤核苷酸和延胡索酸，腺嘌呤核苷酸水解后即产生核苷酸和延胡索酸，腺嘌呤核苷酸水解后即产生游离氨和次黄嘌呤核苷酸游离氨和次黄嘌呤核苷酸(p307)由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸联联合脱氨。合脱氨。骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸循环的嘌呤核苷酸循环的嘌呤核苷酸循环的嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基联合脱氨基联合脱氨基联合脱氨基为主。为主。产物产物反应物反应物谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸酮戊二酸转氨酶转氨酶NH4+-氨基酸氨基酸NAD+H2O-酮酸酮酸NH32HNADH+H+天冬氨酸：主要来源于谷氨酸，由草酰乙酸与谷氨酸转天冬氨酸：主要来源于谷氨酸，由草酰乙酸与谷氨酸转氨而来，催化此反应的酶为谷氨酸氨而来，催化此反应的酶为谷氨酸草酰乙酸转氨酶，草酰乙酸转氨酶，简称谷草转氨酶简称谷草转氨酶(p308)（五）氨基酸的脱羧基作用（五）氨基酸的脱羧基作用机体内部分氨基酸可进行脱羧基作用而生成相应的一级胺机体内部分氨基酸可进行脱羧基作用而生成相应的一级胺酶：脱羧酶辅酶：磷酸吡哆醛酶：脱羧酶辅酶：磷酸吡哆醛(六六)氨的命运氨的命运体内氨的来源体内氨的来源1.组织分解产生的氨组织分解产生的氨*(主要来源主要来源)2.肠道吸收氨肠道吸收氨(细菌的腐败作用细菌的腐败作用):氨基酸氨基酸 细菌细菌 氨氨 尿素尿素 细菌细菌 氨氨3.肾小管上皮细胞分泌的氨肾小管上皮细胞分泌的氨 谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酸谷氨酸 +氨氨(NH3)氨的去路：氨的去路：高等动物的脑对氨极为敏感，血液中高等动物的脑对氨极为敏感，血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。的氨就可引起中枢神经系统中毒。v1.氨的排泄氨的排泄(人人:肝脏合成尿素肝脏合成尿素)2.氨与谷氨酸合成谷氨酰胺氨与谷氨酸合成谷氨酰胺3.氨的再利用氨的再利用：参与合成非必需氨基酸参与合成非必需氨基酸 或其它含氮化合物（如嘧啶碱）或其它含氮化合物（如嘧啶碱）4.肾排氨：肾排氨：中和酸以铵盐形式排出中和酸以铵盐形式排出直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全，直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。但越耗能。哺乳、两栖动物排尿素哺乳、两栖动物排尿素？体内水循环较慢，体内水循环较慢，NHNH3 3浓度较高，需要消耗浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。单，低毒的尿素形式。体内水循环迅速，体内水循环迅速，NHNH3 3浓度低，扩散流失快，浓度低，扩散流失快，毒性小。毒性小。水生生物直接扩散排氨水生生物直接扩散排氨（NH3）？1.氨的排泄氨的排泄-安全、价廉安全、价廉鸟类、爬虫排尿酸鸟类、爬虫排尿酸高等植物，高等植物，以以谷氨酰胺或天冬酰胺形式谷氨酰胺或天冬酰胺形式储储存氨存氨，不排氨。，不排氨。不溶于水，不溶于水，毒性很小，毒性很小，合成需要合成需要更多的能更多的能量。量。提问提问：为什么这类生物如此排氨？：为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，水循环太慢，保留水分同时不中毒保留水分同时不中毒得付出高能量代价得付出高能量代价。2.2.氨的转运氨的转运v(1)(1)氨的转运主要是通过谷氨酰胺谷氨酰胺氨的转运主要是通过谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶NH4+谷氨酸谷氨酸+ATP 谷氨酰胺谷氨酰胺+ADP+Pi+H+谷氨酰胺谷氨酰胺:中性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式；中性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式；谷氨酸带有负电荷，不能透过细胞膜。谷氨酸带有负电荷，不能透过细胞膜。肌肉肌肉 蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮酮 戊二酸戊二酸葡葡萄萄糖糖丙酮酸丙酮酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸-酮酮 戊二酸戊二酸谷氨酸谷氨酸糖糖异异生生葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖糖糖分分解解转氨酶转氨酶转氨酶转氨酶NH3尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸循环循环血液血液肝肝肌肌肉肉(2)葡萄糖葡萄糖丙氨酸循环丙氨酸循环总结总结提问：提问：为什么肌肉中选择以为什么肌肉中选择以丙氨酸的形式转运氨呢？转运氨呢？答案：答案：经济经济,高效（一举两得）高效（一举两得）。肌肉剧烈运动肌肉剧烈运动丙酮酸丙酮酸NH3丙丙丙丙氨氨氨氨酸酸酸酸糖异生糖异生糖原糖原糖原糖原脱氨脱氨酵解酵解蛋白质分蛋白质分解产能解产能(主要是肌肉)各组织各组织细胞细胞脱氨脱氨NHNH3 3谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸谷谷氨氨酸酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙丙丙丙氨氨氨氨酸酸酸酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺血血血血液液液液肝脏肝脏脱氨，转脱氨，转脱氨，转脱氨，转化为化为化为化为排泄排泄排泄排泄形式形式形式形式三三.尿素的形成尿素的形成1932年发现柠檬酸循环的同一人，年发现柠檬酸循环的同一人，Hans A Krebs和和他的学生观察到，当往悬浮有肝脏切片的缓冲液中他的学生观察到，当往悬浮有肝脏切片的缓冲液中加入加入鸟氨酸、瓜氨酸或精氨酸鸟氨酸、瓜氨酸或精氨酸的任何一种时，都可的任何一种时，都可促使肝脏切片显著加快尿素的合成，而其他任何氨促使肝脏切片显著加快尿素的合成，而其他任何氨基酸或含氮化合物都不能起到上述基酸或含氮化合物都不能起到上述3种氨基酸的促进种氨基酸的促进作用。作用。鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸(ornithine)(citrulline)(arginine)v尿素循环学说尿素循环学说 1932年年Hanks Krebs和和Kurt Hensleit 提出了鸟氨酸循环学说提出了鸟氨酸循环学说1.鸟氨酸鸟氨酸与氨、与氨、CO2结合生结合生成成瓜氨酸瓜氨酸2.瓜氨酸接受一分子氨生瓜氨酸接受一分子氨生成成精氨酸精氨酸3.精氨酸水解产生精氨酸水解产生尿素尿素(urea)，重新生成鸟氨酸，重新生成鸟氨酸尿素生成的主要器官：尿素生成的主要器官：肝脏。肝脏。反应部位：肝细胞线粒体及胞液反应部位：肝细胞线粒体及胞液(一一)尿素合成的反应尿素合成的反应1氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶，尿素的第一个氮原子的获取，尿素的第一个氮原子的获取氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase，CPS)严格地说，其实不属于尿素循环的一员。它催严格地说，其实不属于尿素循环的一员。它催化化NH4+及及HCO3-使之活化并缩合形成氨甲酰磷酸。它使之活化并缩合形成氨甲酰磷酸。它是尿素循环的两个含氮底物中的一个。是尿素循环的两个含氮底物中的一个。氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 I（carbamoyl phosphate synthelase I,CPS-I)N-乙酰谷氨酸（乙酰谷氨酸（N-acetyl glutamatic acid,AGA)该反应消耗该反应消耗2分子分子ATP，CPS-I是一种变构酶，是一种变构酶，AGA是其变构是其变构激活剂。激活剂。CPS-I、AGA都存在于肝细胞线粒体中。都存在于肝细胞线粒体中。2鸟氨酸转氨甲酰酶鸟氨酸转氨甲酰酶(ornithine transcarbamoylase)3.精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸合成酶(argininosuccinate Synthetase)尿素第二个氮原子的获取尿素第二个氮原子的获取 4精氨琥珀酸酶精氨琥珀酸酶(argininosuccinase)NH(CH2)3CHNH2COOHNH2 CNHCOOHCH2CHCOOH精氨酸珀酸酶精氨酸珀酸酶延胡索酸延胡索酸 精氨酸精氨酸 5.精氨酸酶精氨酸酶(arginase)循环的特点循环的特点：1.耗能耗能:消耗消耗3个个ATP中的中的个高能磷酸键个高能磷酸键2.原料：原料：NH3、CO2、ATP、天冬氨酸天冬氨酸3.两个来源不同的氮原子两个来源不同的氮原子，1个来自氨，个来自氨，1个来自天冬氨酸个来自天冬氨酸4.限速酶限速酶:氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I 5.部位部位:反应在线粒体和胞浆反应在线粒体和胞浆6.与三羧酸循环的联系物质：延胡索酸与三羧酸循环的联系物质：延胡索酸7.涉及的氨基酸及其衍生物：涉及的氨基酸及其衍生物：6种种:鸟氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、鸟氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、精氨酸代琥珀酸、精氨酸代琥珀酸、N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸8.总反应式：总反应式：9.意义意义:解除氨毒以保持血氨的低浓度水平解除氨毒以保持血氨的低浓度水平2NH3+CO2+3ATP+3H2O +2ADP+AMP+4Piv尿素合成的调节尿素合成的调节 CPS-的调节：的调节：AGA（N-乙酰谷氨酸）乙酰谷氨酸）是其激活剂是其激活剂,AGA在在 AGA合成酶的催化下合成，合成酶的催化下合成，肝中的尿素合成速度与此酶的浓度相关肝中的尿素合成速度与此酶的浓度相关 高血氨与氨中毒高血氨与氨中毒正常情况下血氨保持动态平衡：肝中合成尿素是维持平衡正常情况下血氨保持动态平衡：肝中合成尿素是维持平衡的关键。的关键。高血氨症：肝功能严重损伤时高血氨症：肝功能严重损伤时昏迷：氨与脑中的昏迷：氨与脑中的-酮戊二酸结合生成谷氨酸。脑中氨酮戊二酸结合生成谷氨酸。脑中氨的增加使脑中的增加使脑中-酮戊二酸减少，导致三羧酸循环减弱，酮戊二酸减少，导致三羧酸循环减弱，从而使脑组织中的从而使脑组织中的ATPATP生成减少，引起大脑功能障碍，严生成减少，引起大脑功能障碍，严重时发生肝昏迷。重时发生肝昏迷。降血氨的常用方法：给予谷氨酸；肠道抑菌药；酸性盐水降血氨的常用方法：给予谷氨酸；肠道抑菌药；酸性盐水灌肠；限制蛋白质进食量。灌肠；限制蛋白质进食量。四四氨基酸碳骨架的氧化途径氨基酸碳骨架的氧化途径天冬氨酸五生糖氨基酸和生酮氨基酸 v 有些氨基酸如苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、色氨酸，有些氨基酸如苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、色氨酸，在分解过程中转变为乙酰乙酰在分解过程中转变为乙酰乙酰CoACoA，而乙酰乙酰，而乙酰乙酰-CoACoA在动物的肝脏中可转变为乙酰乙酸和在动物的肝脏中可转变为乙酰乙酸和羟丁酸，羟丁酸，因此这因此这5 5种氨基酸称为生酮氨基酸种氨基酸称为生酮氨基酸v 凡能形成丙酮酸、凡能形成丙酮酸、酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸都称为生糖氨基酸。因为这些物质都能酸的氨基酸都称为生糖氨基酸。因为这些物质都能导致生成葡萄糖和糖原。导致生成葡萄糖和糖原。v 有的氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸，既可生成酮体又有的氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸，既可生成酮体又可生成糖，因此，称为生酮和生糖氨基酸。可生成糖，因此，称为生酮和生糖氨基酸。六由氨基酸衍生的其他重要物质六由氨基酸衍生的其他重要物质 某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团个碳原子的基团称为一碳单位称为一碳单位(one carbon unit)（一）氨基酸与一碳单位（一）氨基酸与一碳单位体内的一碳单位：体内的一碳单位：甲基（甲基（CH3）、甲烯基（）、甲烯基（CH2）、甲炔基（）、甲炔基（CH=）、甲）、甲酰基（酰基（CHO）、亚胺甲基（）、亚胺甲基（CH=NH）CO2不是一碳单位不是一碳单位一碳单位的来源一碳单位的来源:Ser,Gly,His,Trp一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合四氢叶酸四氢叶酸:是一碳单位的辅酶或载体是一碳单位的辅酶或载体。一碳单位通常结合在四氢叶酸分子的一碳单位通常结合在四氢叶酸分子的N5、N10上上 1一碳单位的载体一碳单位的载体2一碳单位的相互转变一碳单位的相互转变3一碳单位的生理功能一碳单位的生理功能v1.1.合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料，与合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料，与DNADNA、RNARNA的合成关系的合成关系密切密切.v 如如N N5 5，N N10 10 CHCHFHFH4 4直接提供甲基用于直接提供甲基用于dUMPdUMP向向dTMPdTMP的转化。的转化。N N1010CHOCHOFHFH4 4和和N N5 5，N N10 10 CHCHFHFH4 4分别参与嘌呤碱中分别参与嘌呤碱中C C2 2，C C8 8原子的生原子的生成成v2.2.一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸及一些重要物质的生物合一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸及一些重要物质的生物合成联系起来。成联系起来。v磺胺药及某抗癌药磺胺药及某抗癌药(氨甲喋呤等氨甲喋呤等)正是分别通过干扰细菌及瘤细胞正是分别通过干扰细菌及瘤细胞的叶酸、四氢叶酸合成，进而影响核酸合成而发挥药理作用的。的叶酸、四氢叶酸合成，进而影响核酸合成而发挥药理作用的。(二)氨基酸与生物活性物质p332v酪氨酸在酪氨酸酶作用下形成二羟苯丙氨酸，再被酪氨酸在酪氨酸酶作用下形成二羟苯丙氨酸，再被同一酶作用形成多巴醌同一酶作用形成多巴醌(dopaquinone)又称苯丙氨酸又称苯丙氨酸-3,4-醌。酮式的苯丙氨酸醌。酮式的苯丙氨酸-3,4-醌是不稳定物质，自醌是不稳定物质，自发进行一系列反应形成吲哚发进行一系列反应形成吲哚5,6-醌，后者聚合形成醌，后者聚合形成黑色素黑色素(melanin pigment)。1.黑色素形成黑色素形成酪氨酸酶酪氨酸酶黑色素的合成黑色素的合成2.酪氨酸代谢和肾上腺素、去甲肾上腺素、多酪氨酸代谢和肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴及多巴胺的形成巴及多巴胺的形成 v肾上腺素和去甲肾上腺素最早发现于肾上腺髓质，其生理肾上腺素和去甲肾上腺素最早发现于肾上腺髓质，其生理功能除对心脏、血管有作用外，还发现它们与多巴功能除对心脏、血管有作用外，还发现它们与多巴(dopa)(dopa)、多巴胺多巴胺(dopamine)(dopamine)这些由酪氨酸衍生来的系列物，都在神这些由酪氨酸衍生来的系列物，都在神经系统中起重要作用。它们和神经活动、行为以及大脑皮经系统中起重要作用。它们和神经活动、行为以及大脑皮层的醒觉和睡眠节律等都有关系。层的醒觉和睡眠节律等都有关系。3.色氨酸代谢与色氨酸代谢与5-羟色胺及吲哚乙酸羟色胺及吲哚乙酸5-羟色胺是抑制性神经递质羟色胺是抑制性神经递质,缩血管作用缩血管作用吲哚乙酸是一种植物生长激素吲哚乙酸是一种植物生长激素4.肌酸的合成肌酸的合成肌酸激酶（肌酸激酶（creatine kinase,CK）或称或称肌酸磷酸激酶（肌酸磷酸激酶（creatine phosphokinase,CPK）主要器官：肝脏主要器官：肝脏原料：甘氨酸、原料：甘氨酸、精氨酸、精氨酸、SAM-v 肌酸和磷酸肌酸在能量储存及利用中起重要作用。肌酸和磷酸肌酸在能量储存及利用中起重要作用。肌酸在肝和肾中合成，广泛分布于骨骼肌、心肌、大肌酸在肝和肾中合成，广泛分布于骨骼肌、心肌、大脑等组织中。在肌酸激酶催化下将脑等组织中。在肌酸激酶催化下将ATPATP中中 P P转移到肌酸转移到肌酸分子中形成磷酸肌酸储备起来。分子中形成磷酸肌酸储备起来。v CPKCPK由两种亚基组成；即由两种亚基组成；即M M亚基亚基(肌型肌型)与与B B亚基亚基(脑脑型型)。有三种同工酶；即。有三种同工酶；即MMMM型型(在骨骼肌中在骨骼肌中)，BBBB型（在型（在脑中脑中)和和MBMB型型(在心肌中在心肌中)。心肌梗塞时，血中。心肌梗塞时，血中MBMB型型CPKCPK活性增高，可作辅助诊断的指标之一。活性增高，可作辅助诊断的指标之一。v 肌肌酸酸和和磷磷酸酸肌肌酸酸代代谢谢的的终终产产物物肌肌酐酐。正正常常成成人人，每每日日尿尿中中肌肌酐酐量量恒恒定定。肾肾功功能能障障碍碍时时，检检查查血血或或尿尿中中肌酐含量以帮助诊断。肌酐含量以帮助诊断。5组胺的形成v组胺：强烈的血管舒张剂，刺激胃液分泌组胺：强烈的血管舒张剂，刺激胃液分泌,与过敏反应有关与过敏反应有关6.腐胺、精胺、亚精胺腐胺、精胺、亚精胺(精脒精脒)的形成的形成 v生物体的生产调节剂，可能在转录和细胞分生物体的生产调节剂，可能在转录和细胞分裂的调节中起作用。裂的调节中起作用。7谷氨酸和谷氨酸和-氨基丁酸氨基丁酸v谷氨酸在动物脑中含量占全身各组织的首位。在脑谷氨酸在动物脑中含量占全身各组织的首位。在脑和脊髓中是一种广泛存在的具有兴奋作用的神经递和脊髓中是一种广泛存在的具有兴奋作用的神经递质。质。v谷氨酸脱羧形成谷氨酸脱羧形成-氨基丁酸，简称氨基丁酸，简称GABA，可增加突，可增加突触后神经细胞膜对触后神经细胞膜对Na+的通透性，使神经膜超极化，的通透性，使神经膜超极化，从而提高动作电位的启动阈值，因此，是脑组织中从而提高动作电位的启动阈值，因此，是脑组织中具有抑制作用的神经递质。具有抑制作用的神经递质。氨基酸代谢中缺乏某一种酶，都可能引起疾患，氨基酸代谢中缺乏某一种酶，都可能引起疾患，这种疾病称为代谢缺陷症。这类先天性代谢缺陷这种疾病称为代谢缺陷症。这类先天性代谢缺陷症，大部分发生在婴儿时期，常在幼年就导致死症，大部分发生在婴儿时期，常在幼年就导致死亡，发病的症状表现有智力迟钝、发育不良、周亡，发病的症状表现有智力迟钝、发育不良、周期性呕吐、沉睡、共济失调及昏迷等。目前已发期性呕吐、沉睡、共济失调及昏迷等。目前已发现的氨基酸代谢病已达现的氨基酸代谢病已达30多种。多种。七、氨基酸代谢缺陷症七、氨基酸代谢缺陷症先天性氨基酸代谢缺陷症先天性氨基酸代谢缺陷症(p336)酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸多巴多巴多巴多巴羟苯丙氨酸羟苯丙氨酸去甲肾上腺素去甲肾上腺素多巴胺多巴胺黑色素黑色素多巴醌多巴醌尿黑酸尿黑酸延胡索酸、延胡索酸、乙酰乙酸乙酰乙酸酪氨酸酶酪氨酸酶(黑色素细胞黑色素细胞)酪氨酸羟化酶酪氨酸羟化酶(神经神经组织、肾上腺组织组织、肾上腺组织)苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶苯乙酸苯乙酸苯丙酮酸苯丙酮酸肾上腺素肾上腺素尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶病因：肝脏合成的苯丙氨酸羟病因：肝脏合成的苯丙氨酸羟病因：肝脏合成的苯丙氨酸羟病因：肝脏合成的苯丙氨酸羟化酶缺乏。化酶缺乏。化酶缺乏。化酶缺乏。主征：智力低下，尿有霉味或主征：智力低下，尿有霉味或主征：智力低下，尿有霉味或主征：智力低下，尿有霉味或鼠尿味鼠尿味鼠尿味鼠尿味诊断：血中苯丙氨酸增高诊断：血中苯丙氨酸增高诊断：血中苯丙氨酸增高诊断：血中苯丙氨酸增高(20mg/ml)(20mg/ml)，尿中苯丙氨酸、，尿中苯丙氨酸、，尿中苯丙氨酸、，尿中苯丙氨酸、苯丙酮酸增高苯丙酮酸增高苯丙酮酸增高苯丙酮酸增高治疗：新生儿诊断明确后，即治疗：新生儿诊断明确后，即治疗：新生儿诊断明确后，即治疗：新生儿诊断明确后，即用低苯丙氨酸饮食控制血中苯用低苯丙氨酸饮食控制血中苯用低苯丙氨酸饮食控制血中苯用低苯丙氨酸饮食控制血中苯丙氨酸浓度在丙氨酸浓度在丙氨酸浓度在丙氨酸浓度在3-10mg/ml3-10mg/ml1.苯苯 丙丙 酮酮 酸酸 尿尿 症症2.尿黑酸症v尿黑酸症是酪氨酸代谢中缺乏尿黑酸氧化酶引起。尿黑酸症是酪氨酸代谢中缺乏尿黑酸氧化酶引起。这种病人尿中含有尿黑酸，在碱性条件下暴露于氧这种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气中即氧化并聚合成为类似黑色素的物质而使尿显黑色黑色,因此称为尿黑酸症。因此称为尿黑酸症。病因：黑色素细胞中酪病因：黑色素细胞中酪氨酸酶缺乏。氨酸酶缺乏。主征：皮肤乳白色，毛主征：皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色等发淡黄或银白色等诊断：临床诊断与酶学诊断：临床诊断与酶学分析分析治疗：避免日光照射，治疗：避免日光照射，防止皮肤癌变防止皮肤癌变3.白化病白化病思考题思考题v1.简述体内氨的来源和去路简述体内氨的来源和去路v2.什么是联合脱氨基作用？试用结构什么是联合脱氨基作用？试用结构式式 说明其过程。说明其过程。v3.氨是如何转运的？氨是如何转运的？v4.简述尿素生成的过程、部位及能量简述尿素生成的过程、部位及能量消耗。消耗。v5.什么是一碳单位，有何生理功能？什么是一碳单位，有何生理功能？