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1、第十一章 氮代谢,1、氨基酸分解的共同途径 2、氨基酸的合成 3、核酸的酶促降解 4、核苷酸的分解代谢 5、核苷酸的生物合成,1,严选课件,概述,N是构成生物机体的主要元素之一，分子N2不能直接利用，以NH4+形式渗入细胞各种含N化合物中（主要是蛋白质和核酸），而动植物都无还原N2为NH3的能力，因而要维持体内N代谢平衡，要注意饮食平衡，维持正常N代谢。,2,严选课件,一、 氨基酸的生物合成 不同生物合成AA的能力和种类不同，动物不能合成构成蛋白质的全部AA,因此在合成代谢上分为 必需氨基酸（essential AA)：Lys、Trp、Thr、Phe、Ile、Leu、Val、Met（Arg/H
2、is） 非必需氨基酸（nonessential AA),第一节 氨基酸的代谢,3,严选课件,（一）氨基酸生物合成的氮源,1、生物固氮作用：豆科植物与根瘤菌共生及自生固氮菌将空气中的氮固定还原成氨。 2、硝酸盐和亚硝酸盐：大多数植物和微生物能催化硝酸盐和亚硝酸盐转变成氨。 3、各种脱氨基作用产生的氨。,4,严选课件,（二）氨基酸生物合成的碳源,氨基酸生物合成的直接碳源是a-酮酸，主要来源于糖酵解、PPP途径和TCA循环，各种氨基酸的碳骨架不同，形成过程也不同。,5,严选课件,（三） 各族氨基酸的生物合成,1. 丙氨酸族：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸 3种,2. 丝氨酸族：丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸 3种
3、,3. 天冬氨酸族：天冬氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸 6种,4. 谷氨酸族：谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸 4种,5. 组氨酸和芳香族氨基酸：组氨酸、色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸4种,6,严选课件,（四）氨基酸衍生物的合成,1、多胺：为脂肪族含氮碱，主要有尸胺、腐胺、精胺及亚精胺 2、儿茶酚胺和黑色素：儿茶酚胺是一类神经类物质。通常指多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素。均由酪氨酸形成，进一步反应形成黑色素。 3、生物碱：碱性的植物次生物，种类多，绝大多数的前体是氨基酸。 4、由氨基酸衍生的辅酶：色氨酸转变成维生素B5和维生素PP、酪氨酸转变成辅酶Q和质醌,7,严选课件,二、氨基
4、酸的降解 蛋白质的酶促降解 （1）蛋白质的酶水解（消化） ： 水解过程： protein 眎 胨 肽 AA,8,严选课件,动物蛋白质的酶促降解,蛋白酶 （肽酶）,肽链内切酶（endopeptidase）,肽链外切酶（ exopeptidase）,二肽酶（dipeptidase）,9,严选课件,肽链内切酶：产生小肽,胃蛋白酶,：水解芳香族氨基酸的NH2形成的肽键。,胰蛋白酶,：水解碱性氨基酸的COOH形成的肽键。,胰凝乳蛋白酶,：水解芳香族氨基酸的COOH形成的肽键。,肽链外切酶 产生自由氨基酸,氨肽酶：水解靠近肽链N端的肽键,羧肽酶：水解靠近肽链C端的肽键,10,严选课件,相关概念 代谢库（m
5、etabolie pool）： 指机体中储存的某一代谢物质的总量。这些代谢物可因代谢需要而减少，也可因吸收或合成而增加。 生糖氨基酸（glucogenic amino acid）: 凡在体内可转变为糖的氨基酸称生糖氨基酸。 生酮氨基酸（ketogenic amino acid）: 可转变为酮的氨基酸称生酮氨基酸,氨基酸的分解代谢,11,严选课件,生酮氨基酸 Leu, Lys,生糖氨基酸 Pro, Arg, Ala, Asp, Met, Ser, Asn, Cys, Thr, Glu, Gly, Gln, Val, His,生酮兼生糖氨基酸 Ile, Trp, Phe, Tyr,12,严选课件,
6、氨基酸的共同分解反应,13,严选课件,（一）转氨基作用（transamination） （氨基移换作用）,14,严选课件,转氨基作用意义,1、由于生物组织中普遍存在转氨酶且活性强，因此是氨基酸脱氨的主要方式 2、通过转氨基作用促进氨基酸的分解与合成新的氨基酸。 3、转氨基作用促进丙酮酸、a同戊二酸与氨基酸的互变，因此对糖和蛋白质代谢产物的相互转变有重要性。 4、临床有助于肝疾病的诊断。患者谷丙转氨酶活性大大高于正常人。,15,严选课件,（二）谷氨酸的氧化脱氨基作用（deamination） 氨基酸脱氢酶（不需氧）,16,严选课件,（三）联合脱氨基作用（间接脱氨）,17,严选课件,（四）其他的脱
7、氨基作用,主要在微生物体内进行，分为 脱水脱氨 脱硫化氢脱氨 直接脱氨 水解脱氨,18,严选课件,（五）氨基酸的脱羧基作用（decarboxylation）,19,严选课件,脱羧基作用的特点和意义,1、除组氨酸脱羧酶不需辅酶外，其余氨基酸脱羧酶皆需吡哆醛磷酸为辅酶 2、各种生物体内都可发生氨基酸的脱羧反应，但不是氨基酸代谢的主要方式。 3、脱羧产生的胺类少数有生理调节功能，如组胺可降低血压。 4、多数胺类对机体有毒，毒性较大的有组胺、色胺、酪胺、尸胺腐胺等。蛋白质腐烂后的臭味即由于腐胺和尸胺的缘故。,20,严选课件,一、氨的排泄 （1）自由氨对机体有毒害作用因此，产生的氨要适当处理。 （2）处
8、理方式有直接排氨（如水生动物），排尿酸（鸟类和爬行动物），排尿素（陆栖高等动物） （3）陆栖高等动物除一部分氨合成尿素外，一部分用于合成其他含氮物质，或以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存。,第二节 尿素循环,21,严选课件,再合成AA 成酰胺 生成尿素排泄（鸟氨酸（尿素）循环）,22,严选课件,二、尿素循环,各组织产生的氨主要（80%-90%）以尿素形式排出，因此尿素是氨的主要去路。 （一）肝脏是尿素合成的主要器官 （二）尿素合成的鸟嘌呤循环学说 （三）尿素循环的过程：五步、两步在线粒体中完成，三步在细胞液中完成。,23,严选课件,第三节 核苷酸的合成和降解,从头合成（肝脏） 基本途径 半合成（补救
9、合成：脑、骨髓）,（CO2/NH3/AA/戊糖） 核苷酸 dNDP,分解的现成嘌呤、嘧啶,ATP,24,严选课件,一、嘌呤核苷酸的从头合成,25,严选课件,嘌呤核苷酸的从头合成,CO2,Asp天冬氨酸,一碳单位,Gln,甘氨酸,一碳单位,N5,N10-次甲基四氢叶酸,26,严选课件,二、嘧啶核苷酸的合成,27,严选课件,嘧啶核苷酸的合成,CO2,谷氨酰胺的酰胺氮,Asp天冬氨酸,28,严选课件,三、核苷酸转化为核苷三磷酸,（d）NMP + ATP （d）NDP +ADP,（d）NDP + ATP （d）NTP + ADP,四、脱氧核苷酸的生物合成,29,严选课件,六、核苷酸合成的补救途径,（一
10、）嘌呤核苷酸补救途径 1、磷酸核糖转移酶途径（重要途径） 2、核苷酸激酶途径 3、嘌呤核苷酸补救合成的生理意义 （二）嘧啶核苷酸对补救合成 1、磷酸核糖转移酶途径 2、嘧啶核苷酸激酶途径 3、脱氧核苷酸补救途径,30,严选课件,八、核苷酸的降解,核酸,核酸酶,单核苷酸,核苷酸酶,核苷（小肠吸收）,嘧啶（嘌呤）,核糖（脱氧核糖）,核苷酶,（一）核酸的酶促降解,31,严选课件,与核酸的酶促降解有关的工具酶,一、核酸内切酶（endonuclease）：作用于核酸链内部磷酸二酯键的酶，称核酸酶或核酸内切酶 二、核酸外切酶（exonuclease）： 作用于DNA或RNA，从3-羟基端或5-磷酸端开始，
11、逐个切开酯键。,32,严选课件,（二）嘌呤和嘧啶的分解,1、嘌呤的分解,嘌呤代谢的终产物,尿酸,灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动物、海鞘类、昆虫,尿囊素,哺乳动物（灵长类除外）、腹足类,尿囊酸,硬骨鱼,尿素,大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类,氨,海洋无脊椎动物（甲壳类、咸水瓣鳃类）,33,严选课件,（1）嘌呤核苷及嘌呤的分解代谢 （2）黄嘌呤是嘌呤分解的共同中间产物，黄嘌呤经氧化作用变成尿酸。 （3）人体嘌呤的分解代谢主要在肝、小肠、肾中进行，产生的尿酸随尿液排出，若尿酸积累过量，血中尿酸过高，尿酸盐晶体沉积于关节、软骨、肾等处，引起关节疼痛（痛风病），多见于成年男性。 （4）别嘌呤醇抑制黄嘌呤氧化酶，因而减少尿酸形成，临床上用于治疗痛风病。,34,严选课件,2、嘧啶的分解（尿嘧啶）,NH2,二氢尿嘧啶,还原,H2O,（开环）,脲基丙酸,H2O,丙氨酸,35,严选课件,