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1、第八章 氨基酸代谢,5学时,概 述,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作为氮源和能源进行代谢。,不同蛋白酶（蛋白水解酶）,外切酶氨肽酶,内切酶,外切酶羧肽酶,最终产物氨基酸,动物蛋白酶,Stomach：胃蛋白酶 Small Intestine： 肠肽酶 胰液：胰蛋白酶，糜蛋白酶，弹性蛋白酶，羧肽酶 小肠粘膜：氨肽酶，二肽酶,胰蛋白酶原,肠激酶,胰蛋白酶,糜蛋白酶原,糜蛋白酶,弹性蛋白酶原,弹性蛋白酶,羧基肽酶原A及B,羧基肽酶A及B,胃蛋白酶,胃蛋白酶原,胃酸,胰蛋白酶：R1=Lys、Arg（专一性较强，快） 糜蛋白酶：R1=Phe、Trp、Tyr（快）；Leu、Met、His（稍慢）；R2=Pr
2、o（抑制水解） 胃蛋白酶：R1/R2=Phe、Leu、Trp、Tyr等疏水性Aa（快）；R1=Pro（抑制水解） 嗜热菌蛋白酶：R2=Phe、Trp、Tyr、Leu、Ile等疏水性强的Aa（快）；R2=Gly、Pro（不水解）；R1 / R3 =Pro（抑制水解）,三、植物蛋白酶,种类：木瓜、菠萝、无花果 分布：高等植物的种子及幼苗 用途：消化不良；啤酒澄清；嫩肉粉,氨基酸,？,分解,NH3、尿素、尿酸 CO2、H2O、ATP,合成其他,合成,是不是只有蛋白质？,四大物质、激素等,氨基酸代谢概况,氨基酸代谢库 (metabolic pool),食物蛋白质,消化吸收,组织蛋白质,分解,合成,合成
3、,脱氨基作用,NH3,- 酮酸,尿素,糖,氧化供能,酮体,脱羧基作用,CO2,胺类,其他含氮化合物,转变,第一节 氨基酸的降解,+ NH3,R-CH2NH2 + CO2,脱氨基,脱羧基,氨基酸,酮酸,胺,L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）,一、脱氨基作用,酶L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶,亚氨基酸不稳定,H2O+H+,水解加氧,脱氢,NH4+,-酮酸,本应是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。 D-氨基酸在体内不多。,！,？,提问：哪种酶作用最重要？,（一）、氧化脱氨基作用：（定义）,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+
4、H+NH4+,-谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,（二）、转氨基作用:(定义),特点：a. 可逆，受平衡影响 b. 氨基大多转给了-酮戊二酸,转氨酶,-酮酸,-氨基酸,-酮酸,逆过程,酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,-谷氨酸,-酮戊二酸,氧化脱氨,转氨基制谷氨酸,1、辅酶：磷酸吡哆醛氨基酸与酮 酸之间-NH2的传递者,2、是连接糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。 特别注意三种氨基酸的转化：,丙氨酸 丙酮酸 天冬氨酸 草酰乙酸 谷氨酸 -酮戊二酸,3、两种重要的转氨酶： 谷草转氨酶GOT （催化谷氨酸与草酰乙酸转化） 谷丙转氨酶GPT （催化谷氨酸与
5、丙酮酸的转化）,提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍 抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，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）,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,转氨基本质上没有真正脱氨。,（三）、 联合脱氨转氨与氧化脱氨的联合,谷氨酸,L-谷氨酸脱氢酶,-酮戊二酸,转氨酶,NH4+,-氨基酸,NAD+H2O,-酮酸,NH3,2H,由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸联合脱氨。,骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸脱氨基为主。实质上也是转氨和脱氨联合进行。,NADH+H+,腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,
6、嘌呤核苷酸联合脱氨基,NH3,天冬氨酸,次黄苷酸,H2O,NH3,H2O,苹果酸,谷-草转氨酶,反应物,二、脱羧作用,氨基酸 胺 + CO2,脱羧酶,由肺呼出,随尿排出，或转为其他物质,不是氨基酸代谢的主要方式,(1)直接脱羧,-氨基丁酸,组胺,Glu-氨基丁酸 (对中枢神经系统传导有抑制作用) Asp-Ala(泛酸组分) Trp(脱氨、脱羧、氧化)吲哚乙酸 (植物生长素) His组胺(降血压作用) Tyr酪胺(升血压作用) Ser(脱羧)乙醇胺甲基化成胆碱二者分别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。,Lys尸胺 Met亚精胺，精胺 多胺 Arg鲱精胺，腐胺 植物适量吸收，刺激细胞分裂，生
7、长和防止衰老等作用植物生长调节剂,(2)羟化脱羧,Tyr多巴多巴胺 多巴聚合黑色素，它是土豆、梨、苹果 切开后切口变黑的原因，人体毛囊和表皮 细胞也可形成黑色素，使毛发和皮肤变 黑。 多巴与多巴胺还可合成生物碱(植物)及动 物中去甲肾上腺素和肾上腺素。,三、氨基酸分解产物的代谢,氨基酸,CO2+胺,NH3+-酮酸,?,?,（一）、氨的代谢,若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,酮戊二酸大量转化 三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。 表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,氨中毒原理,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,哺乳、两栖动物排尿素,各种生物根据
8、安全、价廉的原则排氨。,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。,体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。,体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。,1、尿素的形成鸟氨酸循环,2、酰胺的生成储存氨的形式,高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存和运载氨，不排氨。,谷氨酰胺,谷氨酸,NH3+ATP ADP+Pi,Mg 2+,（二）、 酮酸的代谢,1、合成氨基酸（合成代谢占优势时）,其余的氨基酸合成通过谷氨酸与相应的酮酸的转氨作用合成。 酮酸的氨基化生成氨基酸是合成非必需氨基酸的途径之一。,2、进入三羧酸循环分解成CO2+
9、H2O,碳骨架的氧化（肝脏中）,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸,丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸,丙酮酸,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,天冬酰胺 谷氨酰胺,3、转变成糖及脂肪,生糖氨基酸：大多数 生成糖 生酮氨基酸 ：亮氨酸 生成脂肪 生糖兼生酮氨基酸：异亮氨酸、苯丙氨酸、 酪氨酸、色氨酸,第二节 氨基酸的生物合成,无机态N NH3 氨基酸,+ 酮酸,在植物体内，合成氨基酸所利用的碳源主要来自糖、脂肪产生的酮酸，而直接利用的氮源则是NH3,一、NH3的合成,（一）微生物固氮作用合成NH3,N2+3H2
10、2NH3,固氮酶,ATP,酶：固氮酶 体系：ATP、强还原剂和厌氧条件 反应式：N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP 2NH3 + H+ + 16ADP + Pi 种类：共生型固氮、自生型固氮,（二）NO3-、NO2-还原成NH3,硝酸还原酶,NO3- NO2- NH3,亚硝酸还原酶,硝酸还原酶是诱导酶,二、 NH3的同化,无机态的N合成氨基酸主要通过下面两条途径：,1、谷氨酸的形成途径 2、氨甲酰磷酸形成,其他氨基酸则是通过转氨作用,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+,-谷氨酸,-酮戊二酸,1、谷氨酸的形成,+ NH4+,以高等植物为主,谷氨酸合成酶循环,氨基甲酰磷酸,
11、CPS-,AGA,2、氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸合成酶,CPS-,三、氨基酸的合成,原料,NH3：主要由谷氨酸提供通过转氨作用,碳架： -酮酸，来源于糖代谢中间产物,根据氨基酸合成的碳架来源不同，可将氨基酸分为若干族。,1、丙氨酸族：领头氨基酸？ 2、丝氨酸族：？ 3、谷氨酸族： 4、天冬氨酸族： 5、组氨酸和芳香族氨基酸（莽草酸途径）,(1)Ala族,Ala Val Leu 共同碳架：丙酮酸(EMP) Ala 丙酮酸 Val -酮异戊酸 -酮异己酸Leu,(2)Ser族,Ser Gly Cys 共同碳架：3-P-甘油酸(EMP) 乙醛酸 Gly CO2 NH3 3-P-甘油酸 Ser
12、Cys,(3)Glu族,Glu Gln Pro 羟脯氨酸 Arg 共同碳架：-酮戊二酸(TCA) Gln -酮戊二酸 Glu Pro 羟脯氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 Arg,(4)Asp族,Asp Asn Thr Met Ile Lys 共同碳架：OAA(TCA) Asn OAA Asp Lys Met Thr Ile,(5)His,碳架：5P-核糖(HMP)、ATP、Glu、Gln,(6)芳香族Aa(莽草酸途径),4-P-赤藓糖 (HMS) 莽草酸分枝酸 Trp PEP (EMP) 预苯酸 Tyr Phe 意义：,CO2+H2O,戊糖磷酸途径,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸
13、循环 乙醛酸循环,核糖-5-磷酸,酵解,组氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,丝氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 异亮氨酸缬氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸,微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。,谷氨酸 谷氨酰胺赖氨酸 精氨酸 脯氨酸,总结：,1、无论N素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是谷氨酸或谷氨酰胺 2、大多数氨基酸的合成需要转氨作用。转氨作用的NH3来源于谷氨酸，碳架来源于糖代谢中间产生的酮酸，但由糖代谢中酮酸直接转氨合成的氨基酸只有丙氨酸和天冬氨酸，其他氨基酸的合成还需要别的步骤。,第三节 氨基酸代谢与糖代谢和脂肪代谢的关系,一、氨基酸代谢与糖代谢的关系 1、生物体中氨基酸基本上可转变为糖 氨基酸 酮酸 糖 2、糖代谢中间产物提供氨基酸合成的C架 如： 丙酮酸 丙氨酸族,脱氨基,糖异生,二、氨基酸代谢与脂肪代谢的关系,1、在动植物体内氨基酸可以转为脂肪 生糖氨基酸 丙酮酸 3 -磷酸甘油 生酮氨基酸 乙酰辅酶A 脂酰辅酶A,脂肪,-NH2,2、脂肪转化为氨基酸（植物可以，动物不易）,脂肪,甘油 3-P-甘油酸 丙酮酸 OAA 酮戊二酸,脂肪酸 乙酰辅酶A 拧檬酸 酮戊二酸,