生化07第七章 氨基酸代謝課件

第七章氨基酸代謝MetabolismofAminoAcid第一節(jié)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用一、蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的重要性1.蛋白質(zhì)參與維持組織細(xì)胞的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)。2.作為生理活性物質(zhì)如酶、多肽類(lèi)激素、抗體等和含氮代謝產(chǎn)物如胺類(lèi)、神經(jīng)遞質(zhì)等參與多種重要的生理活動(dòng)及其調(diào)控。3.氧化分解供能?？偟胶釴攝入=N排出，表示組織蛋白質(zhì)的分解與合成處于平衡狀態(tài)。正常成人每天攝入的蛋白質(zhì)主要用于維持組織蛋白質(zhì)的更新和修復(fù)，食物蛋白質(zhì)供應(yīng)適宜時(shí)應(yīng)為總氮平衡。2.正氮平衡N攝入>N排出，表示組織蛋白質(zhì)的合成量多于分解量，組織有所增長(zhǎng)，即部分?jǐn)z入的氮用于合成體內(nèi)蛋白質(zhì)。兒童、孕婦及其消耗性疾病恢復(fù)期病人等在食物蛋白質(zhì)供應(yīng)適宜時(shí)應(yīng)為正氮平衡。3.負(fù)氮平衡N攝入<N排出，表示組織蛋白質(zhì)的分解量多于合成量，組織有所消耗。饑餓、食物蛋白質(zhì)含量少和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低及其消耗性疾病病人等均可出現(xiàn)負(fù)氮平衡。三、人體對(duì)蛋白質(zhì)的需要量每天至少需要食入一般食物蛋白質(zhì)30～45g蛋白質(zhì)才能維持總氮平衡。我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)的需要量為80g。兒童、妊娠四個(gè)月以后和哺乳期婦女、恢復(fù)期、消耗性疾病和術(shù)后患者等，蛋白質(zhì)需要量應(yīng)按體重計(jì)算高于正常成人，嬰兒應(yīng)高于成人的三倍。若將營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，則必需氨基酸可以互相補(bǔ)充從而提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，稱(chēng)為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用(supplementaryeffect)。、蛋白質(zhì)的消化食物蛋白質(zhì)在胃、小腸和腸粘膜細(xì)胞中經(jīng)一系列酶促水解反應(yīng)分解成小分子肽及氨基酸的過(guò)程，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的消化。（一）蛋白質(zhì)胃中被不完全消化胃蛋白酶的最適pH為1.5～2.5，對(duì)蛋白質(zhì)肽鍵作用特異性差，產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸。胃蛋白酶原胃蛋白酶＋多肽等胃酸、胃蛋白酶（二）蛋白質(zhì)在小腸被水解成氨基酸和小肽小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位1.胰液蛋白酶消化蛋白質(zhì)產(chǎn)生寡肽和少量氨基酸胰酶是消化蛋白質(zhì)的主要酶，最適pH為7.0左右，包括內(nèi)肽酶和外肽酶。內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。外肽酶(exopeptidase)自肽鏈的末段開(kāi)始每次水解一個(gè)氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。氨基肽酶內(nèi)肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意圖可保護(hù)胰組織免受蛋白酶的自身消化作用。保證酶在其特定的部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶的儲(chǔ)存形式。酶原激活的意義2.小腸粘膜細(xì)胞的消化酶水解寡肽為氨基酸主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等，最終產(chǎn)生氨基酸。氨基酸吸收載體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體β-氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二肽、三肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯(lián)體，由ATP供能將氨基酸、Na+轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，Na+再由鈉泵排出細(xì)胞。三、蛋白質(zhì)的腐敗作用蛋白質(zhì)的腐敗作用(putrefaction)指在消化過(guò)程中，有一小部分蛋白質(zhì)未被消化或雖經(jīng)消化、但未被吸收的消化產(chǎn)物在腸道細(xì)菌作用下發(fā)生以無(wú)氧分解為主要過(guò)程的化學(xué)變化所起的作用。（一）胺類(lèi)的生成蛋白質(zhì)氨基酸胺類(lèi)蛋白酶脫羧基作用組氨酸組胺賴氨酸尸胺色氨酸色胺酪氨酸酪胺β-羥酪胺和苯乙醇胺結(jié)構(gòu)類(lèi)似兒茶酚胺，它們可取代兒茶酚胺與腦細(xì)胞結(jié)合，但不能傳遞神經(jīng)沖動(dòng)，使大腦發(fā)生異常抑制。（二）苯酚的生成酪氨酸經(jīng)脫氨基、氧化及脫羧等作用，最后生成苯酚。酪氨酸也可先脫羧生成酪胺，再經(jīng)氧化等轉(zhuǎn)變?yōu)榧妆椒蛹氨椒?。（三）吲哚及甲基吲哚的生成由色氨酸脫羧酶產(chǎn)生的色胺可被分解為吲哚和甲基吲哚。甲基吲哚具有臭味，主要隨糞便排出體外，是糞便臭味的主要來(lái)源。（四）硫化氫的生成半胱氨酸在腸道細(xì)菌脫硫化氫酶的作用下，直接產(chǎn)生硫化氫。酪氨酸苯酚半胱氨酸硫化氫色氨酸吲哚（五）在腸道細(xì)菌作用下氨基酸脫氨基生成氨

未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)腸道細(xì)菌脫氨基作用尿素酶降低腸道pH，NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+以胺鹽形式排出，可減少氨的吸收，這是酸性灌腸的依據(jù)。除少量脂肪酸和維生素外，通過(guò)腐敗作用產(chǎn)生的胺類(lèi)、氨、苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氫等物質(zhì)對(duì)人體有毒性作用。第三節(jié)

氨基酸的一般代謝

一、氨基酸代謝的概況外源性氨基酸（食物蛋白經(jīng)消化吸收）的氨基酸與內(nèi)源性氨基酸（體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生）分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱(chēng)為氨基酸代謝庫(kù)。氨基酸代謝庫(kù)實(shí)際上包括細(xì)胞內(nèi)液、細(xì)胞間液和血液中的氨基酸。二、組織蛋白質(zhì)的降解不同蛋白質(zhì)有不同半衰期（蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時(shí)間，用t1/2表示）各種蛋白質(zhì)降解速率不同；這些速率隨生理需要而變化。組織蛋白質(zhì)溶酶體途徑

(不依賴ATP的降解途徑)泛素依賴途徑

(依賴ATP的降解途徑)細(xì)胞外蛋白、膜蛋白、長(zhǎng)壽命的胞內(nèi)蛋白

半衰期短的蛋白質(zhì)和異常蛋白質(zhì)

降解降解三、氨基酸的脫氨基作用

氨基酸的脫氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成a-酮酸的過(guò)程，是體內(nèi)氨基酸分解代謝的主要途徑。脫氨基作用主要有氧化脫氨基、轉(zhuǎn)氨基、聯(lián)合脫氨基、嘌呤核苷酸循環(huán)和非氧化脫氨基作用。

（一）氧化脫氨基作用

反應(yīng)分兩步進(jìn)行，首先谷氨酸脫氨生成亞氨基酸，然后亞氨基酸自行水解生成a-酮戊二酸。谷氨酸脫氫酶的輔酶為NAD+。DNA+接受反應(yīng)中脫下的氫和一對(duì)氫原子生成NADH+H+，再經(jīng)NADH氧化呼吸鏈氧化。（二）轉(zhuǎn)氨基作用

轉(zhuǎn)氨基作用是指在氨基轉(zhuǎn)移酶(aminotransferase)或轉(zhuǎn)氨酶的催化下，將a-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移至a-酮酸的酮基上，生成相應(yīng)的a-酮酸和a-氨基酸的過(guò)程。

大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。輔酶均為磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺。它們?cè)谵D(zhuǎn)氨基反應(yīng)中起著氨基載體的作用

正常人各組織GOT及GPT活性(單位/克濕組織)血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑。通過(guò)此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義（三）聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用是由轉(zhuǎn)氨酶和谷氨酸脫氫酶聯(lián)合催化的反應(yīng)，指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)α-酮酸的過(guò)程?？僧a(chǎn)生游離氨。聯(lián)合脫氨基作用既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要存在于肝、腦、腎中輔酶為

NAD+或NADP+GTP、ATP為其抑制劑GDP、ADP為其激活劑催化酶：L-谷氨酸脫氫酶（四）嘌呤核苷酸循環(huán)

在肌肉等組織中，氨基酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用將氨基轉(zhuǎn)移到草酰乙酸上形成的天冬氨酸能與次黃嘌呤核苷酸作用，生成腺苷酸代琥珀酸，后者經(jīng)裂解生成腺嘌呤核苷酸并釋放出延胡索酸。AMP在腺苷酸脫氫酶(此酶在肌肉組織中活性最強(qiáng))的作用下脫氨基，生成的IMP可再參加循環(huán)。此種脫氨基作用被稱(chēng)為嘌呤核苷酸循環(huán)。此種方式主要在肌肉組織進(jìn)行。腦、肝臟中的某些氨基酸也可通過(guò)此循環(huán)脫氨基。

（五）非氧化脫氨基作用某些氨基酸還可以通過(guò)非氧化脫氨基作用脫去氨基，但不是體內(nèi)氨基酸脫氨的主要方式。如絲氨酸可在絲氨酸脫水酶的催化下生成氨和丙酮酸。四、氨的代謝（一）氨的來(lái)路與去路(二)氨的轉(zhuǎn)運(yùn)氨在體內(nèi)的運(yùn)輸主要有丙氨酸和谷氨酰胺兩種形式。1.丙氨酸-葡萄糖循環(huán)此循環(huán)的作用在于將肌肉中脫下的氨以無(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁闻K合成尿素，也為肝細(xì)胞提供糖異生的原料。2.谷氨酰胺的合成與運(yùn)氨作用谷氨酰胺不僅參與蛋白質(zhì)的合成，也是氨的解毒產(chǎn)物、儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式，還是尿銨的重要來(lái)源。

(三)尿素的生成鳥(niǎo)氨酸循環(huán)尿素生成的過(guò)程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱(chēng)為鳥(niǎo)氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱(chēng)尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。尿素的生成分為三個(gè)階段：1．鳥(niǎo)氨酸與CO2和氨結(jié)合生成瓜氨酸。2．瓜氨酸再與氨結(jié)合生成精氨酸。3．在精氨酸酶的作用下，精氨酸水解生成尿素和鳥(niǎo)氨酸。1.氨基甲酰磷酸的合成合成原料：氨和CO2場(chǎng)所：線粒體合成酶及其輔因子：氨基甲酰磷酸合成酶ⅠMg++和N-乙酰谷氨酸耗能反應(yīng)。2.瓜氨酸的合成合成原料：氨基甲酰磷酸與鳥(niǎo)氨酸場(chǎng)所：線粒體合成酶及其輔因子：鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶生物素3.精氨酸的合成合成原料：瓜氨酸與天冬氨酸場(chǎng)所：胞漿合成酶及其輔因子：精氨酸代琥珀酸合成酶（耗能反應(yīng)）精氨酸代琥珀酸裂解酶4.精氨酸水解及尿素的生成

原料：精氨酸場(chǎng)所：胞漿合成酶及其輔因子：

精氨酸酶

鳥(niǎo)氨酸循環(huán)反應(yīng)小結(jié)1.部位主要在肝（線粒體、胞液）2.原料2分子氨（一個(gè)來(lái)自于游離氨，另一

個(gè)來(lái)自天冬氨酸）和1分子CO2。3.過(guò)程先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。4.耗能3個(gè)ATP，4個(gè)高能磷酸鍵。5.限速酶精氨酸代琥珀酸合成酶

注：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（線粒體CPS-I)

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ（胞液）

氨基甲酰磷酸尿素嘧啶尿素合成的調(diào)節(jié)1.高蛋白質(zhì)膳食促進(jìn)尿素合成。2.N-乙酰谷氨酸別位激活氨基甲酰磷酸合酶Ⅰ啟動(dòng)尿素合成（AGA、精氨酸為其激活劑）。3.精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速

酶，可調(diào)節(jié)尿素的合成速度。正常成人肝尿素合成酶的相對(duì)活性酶相對(duì)活性氨基甲酰磷酸合成酶4.5鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶163.0精氨酸代琥珀酸合成酶1.0精氨酸代琥珀酸裂解酶3.3精氨酸酶149.0(四)其他含氮化合物的生成

經(jīng)聯(lián)合加氨反應(yīng)合成非必需氨基酸以及其他含氮化合物如嘌呤堿和嘧啶堿，也是氨在體內(nèi)的去路之一。(五)高氨血癥和氨中毒血氨腦氨

--酮戊二酸谷氨酸

ATP谷氨酰胺肝昏迷氨中毒學(xué)說(shuō)：五、a-酮酸的代謝(一)重新氨基化生成非必需氨基酸

a-酮戊二酸可經(jīng)還原加氨或轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)生成谷氨酸，其他a-酮酸經(jīng)聯(lián)合加氨反應(yīng)生成相應(yīng)的非必需氨基酸。(二)氧化生成CO2和水這是a-酮酸的重要去路之一。a-酮酸先轉(zhuǎn)變成丙酮酸、乙酰輔酶A或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，再經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。(三)轉(zhuǎn)變生成糖和脂肪多數(shù)氨基酸能生成丙酮酸或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，再經(jīng)糖異生途徑生成葡萄糖，這些氨基酸稱(chēng)為生糖氨基酸。亮氨酸能生成乙酰輔酶A轉(zhuǎn)變?yōu)橥w，稱(chēng)為生酮氨基酸。少數(shù)氨基酸既能生成丙酮酸或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，也能生成乙酰輔酶A，這些氨基酸稱(chēng)為生糖兼生酮氨基酸。凡能生成乙酰輔酶A的氨基酸均能參與脂肪酸和脂肪的合成。氨基酸、糖、脂肪代謝的聯(lián)系第四節(jié)個(gè)別氨基酸代謝一、氨基酸的脫羧酶基反應(yīng)由氨基酸脫羧酶催化生成胺，輔酶是磷酸吡哆醛。（1）L-谷氨酸g-氨基丁酸（GABA）

腦中樞抑制性遞質(zhì)（2）半胱氨酸牛磺酸結(jié)合BA組份（3）組胺酸組胺血管舒張劑（4）色氨酸5-羥色胺腦內(nèi)：抑制作用外周：收縮血管（5）鳥(niǎo)氨酸多胺，類(lèi)（腐胺、精脒和精胺）

細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)代謝的重要物質(zhì)

（促進(jìn)細(xì)胞增殖腫瘤病人血、尿測(cè)定指標(biāo)之一）

二、一碳單位代謝一碳單位（onecarbonunit）是指某些氨基酸在代謝過(guò)程中產(chǎn)生、經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)移參與體內(nèi)某些化合物生物合成的含一個(gè)碳原子的基團(tuán)。

一碳單位包括：甲?；?-CHO)亞氨甲基(-CH=NH)甲炔基(-CH=)甲烯基(-CH2-)甲基(-CH3)CO2不是一碳單位四氫葉酸(tetrohydrofolicacid，F(xiàn)H4)是一碳單位的載體。

FH4攜帶一碳單位的形式（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4一碳單位的生成1.N10-甲酰四氫葉酸(N10-CHOFH4)的生成甘氨酸、色氨酸在分解代謝過(guò)程中生成的甲酸與四氫葉酸反應(yīng)，生成N10-CHOFH4。N10-CHOF4合成酶2.N5,N10-甲炔四氫葉酸(N5=CH-N10FH4)的生成組氨酸可在體內(nèi)分解生成亞氨基酸甲基谷氨酸。亞氨甲基谷氨酸的亞氨甲基轉(zhuǎn)移至四氫葉酸上再脫氨生成N5=CH-N10FH4。3.N5,N10-甲烯四氫葉酸(N5-CH2-N10FH4)的生成絲氨酸的b-碳原子可轉(zhuǎn)移至FH4上生成N5-CH2-N10FH4。一碳單位的相互轉(zhuǎn)變一碳單位代謝一碳單位的功能作為合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來(lái)

一碳單位與AA、核苷酸代謝的聯(lián)系

甘絲組色一碳單位嘌呤核苷酸胸苷酸AA代謝核苷酸代謝精肌酸一碳單位代謝障礙：巨幼R(shí)BC貧血葉酸缺乏會(huì)引起一碳單位的生成和轉(zhuǎn)移障礙，導(dǎo)致核酸合成受阻，妨礙細(xì)胞增殖，除導(dǎo)致巨幼紅細(xì)胞貧血的發(fā)生外，還與核苷酸代謝以及一些重要化合物的合成密切相關(guān)。

FH合成酶FH2還原酶對(duì)氨基苯甲酸等FHFH2FH4

競(jìng)爭(zhēng)性抑制（聯(lián)系酶動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)）磺胺藥(-)甲氨碟呤

(-)(-)三、含硫氨基酸的代謝（一）甲硫氨酸代謝S-腺苷甲硫氨酸的生成甲硫氨酸分子在ATP

參與下可轉(zhuǎn)變成S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl

methionine，SAM)，又稱(chēng)活性甲硫氨酸，其甲基被稱(chēng)為活性甲基，是體內(nèi)轉(zhuǎn)甲基作用的甲基供體。體內(nèi)約50余種物質(zhì)合成時(shí)需SAM提供甲基，如腎上腺素、肌酸、磷脂酰膽堿、肉堿等。2.甲硫氨酸循環(huán)蛋氨酸循環(huán)葉酸在體內(nèi)主要形式儲(chǔ)存：N5-CH3FH4催化N5-CH3FH4生成FH4的甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶是維生素B12的衍生物。維生素B12缺乏將導(dǎo)致N5-CH3FH4的堆積，不能生成FH4的再用于其他形式一碳單位的生成。因此，維生素B12缺乏癥往往有葉酸缺乏癥的臨床表現(xiàn)，也可導(dǎo)致巨幼紅細(xì)胞貧血。3.肌酸的合成肌酸(creatine)是由甘氨酸、精氨酸和甲硫氨酸在體內(nèi)合成的一種物質(zhì)。肌酸可與ATP起作用生成磷酸肌酸(creatinephosphate)。磷酸肌酸含高能鍵，是能量?jī)?chǔ)存、利用的重要化合物，其分布與能量的供應(yīng)有關(guān)。肌酸代謝肌酸激酶(CPK)同功酶：MM型：骨骼??；MB型：心?。恍募」Ｋ罆r(shí)，血中M型。BB型：腦。

（二）半胱氨酸與胱氨酸代謝

胱氨酸

半胱氨酸

硫酸SO42-

ATP

PAPS

1.半胱氨酸與胱氨酸的互變和活性硫酸根的代謝

3’-磷酸腺苷-5’-磷酸硫酸3’-phospho-adenosine-5’-phosphos