生物化學 課件 第二節(jié) 氨基酸的一般代謝

氨基酸的一般代謝

第二節(jié)一、氨基酸代謝概況（外源性氨基酸和內(nèi)源性氨基酸組成氨基酸代謝庫）食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸及體內(nèi)合成的非必需氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫(metabolicpool)。合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代謝轉變胺類+CO2脫羧基作用脫氨基作用消化吸收其它含氮物質(zhì)非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂類α-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)血液氨基酸組織氨基酸氨基酸代謝庫氨基酸代謝概況：二、氨基酸的脫氨基作用定義指氨基酸脫去氨基生成相應α-酮酸的過程。脫氨基方式氧化脫氨基轉氨基作用聯(lián)合脫氨基轉氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián)（一）氨基酸通過轉氨基作用脫去氨基轉氨基作用(transamination)1、轉氨基作用由轉氨酶催化完成在轉氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相應的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應的氨基酸的過程。

反應式大多數(shù)氨基酸可參與轉氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。+

轉氨酶（磷酸吡哆醛）1+*沒有氨的生成*催化的反應可逆*其輔酶都是磷酸吡哆醛特點：（1）丙氨酸氨基轉移酶（ALT），又稱為谷丙轉氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸與

-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。重要的轉氨酶丙氨酸+

-酮戊二酸ALT丙酮酸+谷氨酸

ALT在肝細胞中活性較高，肝的疾病時，肝細胞大量破損，ALT釋放入血，可引起血清中ALT活性明顯升高。ALT高過于勞累傷肝藥物油膩食物睡眠不好紅霉素、四環(huán)素、安眠藥、解熱鎮(zhèn)痛藥（2）

天冬氨酸氨基轉移酶（AST），又稱為谷草轉氨酶（GOT）：

AST催化天冬氨酸與

-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。天冬氨酸+

-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸AST

AST在心肌細胞中中活性較高，在心肌疾患時，血清中AST活性明顯升高。

血清轉氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預后的指標之一。正常人各組織中ALT及AST活性(單位/克濕組織)組織ALTAST組織ALTAST

肝44000142000胰腺200028000

腎1900091000脾120014000

心7100156000肺70010000

骨骼肌480099000血清1620轉氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機體合成非必需氨基酸的重要途徑。

通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。轉氨基作用的生理意義

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L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O2、氧化脫氨基作用（特點：有氨生成）3、聯(lián)合脫氨基作用兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過程。由于轉氨基作用不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨酸脫氫酶活力高，轉氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合在一起才能迅速脫氨。（1）轉氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶此種方式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。主要在肝、腎和腦組織進行。（2）嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基作用

嘌呤核苷酸循環(huán)（PNC）是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式，在骨骼肌和心肌中腺苷酸脫氨酶的活性較高。次黃嘌呤核苷酸IMP腺苷酸代琥珀酸氨基酸

-酮酸NH3H2O

-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸腺嘌呤核苷酸AMP延胡索酸蘋果酸三、氨的代謝1.從哪里來?3.最后變成了什么?2.到哪里去?

氨具有毒性，血氨過高，可引起腦功能紊亂，與肝性腦病的發(fā)病有關。正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過60

mol/L。

體內(nèi)代謝產(chǎn)氨或經(jīng)腸道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒。（一）血氨的來源氨基酸脫氨腸道吸收腎臟產(chǎn)生含氮物分解血氨<0.06mM合成尿素合成氨基酸合成酰胺其他含氮物直接排出***血氨的來源（1）氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是血氨主要來源,

胺類的分解也可以產(chǎn)生氨

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶（2）腸道吸收的氨氨基酸在腸道細菌作用下產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨（3）腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶（二）氨的轉運1.丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)生理意義（1）肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運輸?shù)礁?。?）肝為肌肉提供葡萄糖。丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環(huán)糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖2.谷氨酰胺的運氨作用反應過程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸，從而進行解毒。生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲存及運輸形式。臨床上用谷氨酸鹽降低血氨天冬酰胺酶治療白血病機理：減少血中天冬酰胺GlnAspAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病細胞不能COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHGluProtein在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要的去路；

谷氨酸

+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi腎小管泌氨分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物；合成谷氨酰胺。（三）氨的去路尿素生成的主要器官（2）臨床觀察：

急性肝壞死患者----血液及尿中幾乎不含尿素

氨基酸含量升高肝臟（1）實驗證明：

只切除犬的肝----血液及尿中尿素含量明顯降低只切除犬的腎而保留肝----血中尿素濃度顯著升高

同時切除犬的肝和腎----血氨濃度顯著升高?尿素的合成尿素合成的主要器官：肝臟主要在肝細胞的線粒體及胞液中。NH3在肝中合成尿素；占排氮總量80~90%；肝在NH3解毒上非常重要，體內(nèi)NH3來源與去路保持平衡，血NH3濃度低、穩(wěn)定。早在1932年，德國學者Krebs首次提出了鳥氨酸循環(huán)學說。Krebs一生提出兩個循環(huán)學說。1953年因發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)而獲得諾貝爾醫(yī)學獎！

鳥氨酸循環(huán)學說背景資料克雷布斯（德國）生成過程尿素生成的過程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。通過鳥氨酸循環(huán)，2分子氨與1分子CO2結合生成1分子尿素及1分子水。尿素是中性、無毒、水溶性很強的物質(zhì)，由血液運輸至腎，從尿中排出。

氨基甲酰磷酸的合成

瓜氨酸的合成

精氨酸的合成

精氨酸水解生成尿素三二一四鳥氨酸循環(huán)合成尿素的過程（1）氨基甲酰磷酸的合成

Mg2+，N-乙酰谷氨酸CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶ⅠHN2-COO～PO3H2+2ADP+Pi

（2）瓜氨酸的合成

鳥氨酸氨基甲酰轉移酶+氨基甲酰磷酸+PiNH2（CH）23CHCOOHNH2鳥氨酸NH2COO~PO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸（CH）23

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2O+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸（CH）23COOHCH2HNCH2COOHNH（CH）23CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH（3）精氨酸代琥珀酸的合成（4）精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸與延胡索酸精氨酸精氨酸酶+NH（CH）23CHCOOHNH2NH2CNH（5）精氨酸水解生成尿素NH2CNH2ONH（CH）23CHCOOHNH22尿素鳥氨酸尿素生成的總反應式

2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO[NH2]2+2ADP+AMP+2Pi+PPi2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi氨基酸α-酮酸鳥氨酸尿素線粒體胞液尿素合成小結主要器官：肝臟CO2

2NH3（其中1分子來自于天冬氨酸*）4ATP（耗能）生理意義：體內(nèi)氨的主要去路,

解氨毒的重要途徑?？偡磻匠淌剑耗蛩卦希汉铣?分子尿素需：2NH3+CO2+

4ATP+H2O限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶尿素合成的調(diào)節(jié)1.食物蛋白的影響高蛋白膳食時尿素合成速度加快，且排出的含氮物中尿素占90%2.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。（四）尿素合成障礙可引起高血氨與肝性昏迷

血氨濃度升高稱高血氨癥常見于肝功能嚴重損傷或尿素合成相關酶的遺傳缺陷。高血氨癥時可引起腦功能障礙，稱氨中毒。*血氨正常參考值：5.54~65

mol/L*機制：

腦中氨升高，消耗

-酮戊二酸（轉變?yōu)楣劝彼幔?，使三羧酸循環(huán)減弱，ATP合成減少，引起大腦功能障礙，嚴重時昏迷。*引起高血氨癥主要原因：

肝功能嚴重損傷，尿素合成障礙*降低血氨的措施：

限制蛋白進食量，給腸道抑菌藥物，給谷氨酸使其與氨結合為谷氨酰胺TAC

↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺