氨基酸代谢 ppt课件.ppt

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1、氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids,第 七 章,一、蛋白质的生理功能,2.蛋白质是生命的物质基础,第一节 蛋白质的营养作用,1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补,催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等,3. 氧化供能 人体每日18%能量由蛋白质提供,二、蛋白质的需要量,氮的总平衡 摄入氮=排出氮 正常成人等 氮的正平衡 摄入氮排出氮 儿童、孕妇等 氮的负平衡 摄入氮排出氮 饥饿、消耗性疾病等,氮平衡 摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系,蛋白质的生理需要量,成人每日最低分解20g蛋白质 成人每日最

2、低需要30-50g 蛋白质 营养学会推荐成人每日最低 需要80g蛋白质,人体必需氨基酸,定义： 体内需要但不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸 2. 包括8种： 甲硫氨酸（蛋氨酸）、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸 3. 记忆方法： 假设来写一两本书；甲色赖缬异亮苯苏,蛋白质的营养价值,蛋白质的营养价值：取决于蛋白质所含必需氨基酸的种类、数量 蛋白质的互补作用：不同蛋白质混合食用，必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值，称为蛋白质的互补作用。 如：谷类含Lys少，含Trp多，豆类含Lys多，含Trp少,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败,Digestion, Abso

3、rption and Putrefaction of Proteins,胃中的消化作用（ pH为1.52.5 ）,胃蛋白酶特异性较差 胃蛋白酶还有凝乳作用,一、蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收,小肠是蛋白质消化的主要部位,胰酶是消化蛋白质的主要酶类，最适pH为7.0左右,内肽酶(endopeptidase) 水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶,外肽酶(exopeptidase) 自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶,肠液中酶原的激活,可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用 酶原还可视为酶的贮存形

4、式,酶原激活的意义,氨基酸 +,蛋白水解酶作用示意图,小肠黏膜细胞对蛋白质的消化作用,寡肽的水解主要在小肠黏膜细胞内进行,（二）氨基酸的吸收,吸收部位： 主要在小肠 吸收形式： 氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制： 耗能的主动转运过程,二、蛋白质在大肠的腐败作用,定义：在消化过程中，有一小部分蛋白质不被消化，也有一部分消化产物不被吸收。肠道细菌对这部分蛋白质及其消化产物所起的分解作用，称为蛋白质的腐败作用,产物：胺类、氨及其它有害物质（如苯酚、吲哚、硫化氢等），也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质,胺类的生成,蛋白质 肠道细菌水解 氨基酸 脱羧基 胺类,假神经递质,酪氨酸 酪胺 苯丙氨酸

5、 苯乙胺 赖氨酸 尸胺,组氨酸 组胺,*假神经递质学说,一部分氨基酸经肠菌的脱羧作用而形成胺类，如苯乙胺及酪胺，正常情况下可被肝内单胺氧化酶分解而清除。肝功能不全时可直接经体循环入脑，经脑内非特异羟化酶作用生成苯乙醇胺及-羟酪胺，与儿茶酚胺类递质（多巴胺、去甲肾上腺素）结构相似，又不能正常地传递冲动，故称假神经递质,肠道中的氨主要有两个来源：,未被吸收的氨基酸在肠菌作用下脱氨基而生成,血液中尿素渗入肠道，由肠菌尿素酶水解而生成氨,氨的吸收部位主要在结肠。氨的吸收与肠道pH有关。,NH3+H+ NH4+,pH6,pH6,这是酸性灌肠的依据,第三节 氨基酸的一般代谢,General Metabol

6、ism of Amino Acids,一、体内蛋白质的分解,（一）不同的蛋白质以不同的速率降解 （二）真核细胞内蛋白质的降解有两条途径 1.溶酶体内降解过程 2.依赖泛素的降解过程,氨基酸代谢库,氨基酸代谢概况,目 录,结构差异,共同的结构特点 共同代谢途径,(脱羧基),个别氨基酸代谢 (含S、芳香族氨基酸）,（脱氨基）,三、 氨基酸的脱氨基作用,定义 指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程,脱氨基方式,转氨基作用 谷氨酸脱氢酶脱氨基 联合脱氨基 *非氧化脱氨基,（一）转氨基作用,谷丙转氨酶（ALT，又称GPT) 谷草转氨酶（AST，又称GOT）,转氨酶,正常人各组织GOT及GPT酶活性 (单位

7、/克湿组织),GPT-肝炎 GOT-心肌梗死,P83,2. 各种转氨酶都有相同的辅酶,磷酸吡哆醛，VB6的活化形式 P441-442,（二）通过谷氨酸脱氢酶脱氨基,（三）通过嘌呤核苷酸循环脱氨基,主要在骨骼肌、心肌内进行。因为肌肉中L-谷氨酸脱氢酶活性不高,联合脱氨基作用,转氨基与脱氨基的联合作用,2. 类型, 转氨基偶联谷氨酸脱氢作用 （主要方式）,1. 定义, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环（肌肉中的主要方式）,四、 -酮酸代谢,三个方面的代谢途径：,经转氨基作用生成非必需氨基酸 转变成糖和脂类 氧化供能,其他小结,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 转氨酶催化的反应没有游离氨的释放 两个重要的转氨酶 几

8、种-酮酸：丙酮酸、草酰乙酸、-酮戊二酸,第四节 氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,氨是机体正常代谢产物，具有毒性 体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒,体内氨的来源与去路 氨在血液中的转运 尿素的生成,一、血氨的三个来源,（一）氨基酸及胺的分解 氨基酸脱氨基作用（血氨主要来源） 胺类的分解：,（二）肠道腐败作用 肠道产氨较多，在结肠吸收入血。碱性增加吸收,（三）肾脏产氨,二、氨的转运,氨在血液中主要以两种形式运输：,丙氨酸、谷氨酰胺,丙 氨 酸,葡 萄 糖,肌肉 蛋白质,氨基酸,NH3,谷氨酸,-酮戊 二酸,丙酮酸,糖酵解途径,肌肉,丙氨酸,血液,丙氨酸,葡萄糖

9、,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,通过丙氨酸-葡萄糖循环，氨从肌肉运往肝,葡萄糖,谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,小结：简述血氨的来源、去路及转运方式 来源： a、氨基酸及胺类的分解：体内氨的主要来源。 b、肠道吸收的氨。（两个来源：肠菌作用，尿素分解） c、肾脏产氨：肾小管上皮细胞谷氨酰胺分解产生的氨。 去路： 在肝内通过鸟氨酸循环合成尿素，这是最主要的去路。 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物。 在肾以铵盐形式排出。 转运：丙氨酸、谷氨酰胺,三、尿素的生成,尿素合成的鸟氨酸循环学说 尿素合成的反应 尿素合成的调节* 高血氨和氨中毒,主要器官：肝脏 反应部位：肝细

10、胞线粒体及胞液,（一）尿素合成的鸟氨酸循环学说,1932年Hanks Krebs及其同事提出了鸟氨酸循环学说,1. 氨基甲酰磷酸的合成,（二）尿素合成的反应,CPS-I,2. 瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,3. 精氨酸的合成,+,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,4. 精氨酸水解生成尿素,尿素,鸟氨酸,精氨酸,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,目 录,小结及思考： 尿素合成的主要器官及反应部位 尿素合成需要的原料 尿素中两个氮原子的来源 直接参与尿素合成的氨基酸有哪些,（三）*尿素合成的调节,1. 食物蛋白质的影响,

11、高蛋白膳食 合成,低蛋白膳食 合成,2. CPS-的调节：AGA、精氨酸为其激活剂,3. 尿素生成酶系的调节,（四）尿素合成障碍：高氨血症和氨中毒,血氨浓度升高称高氨血症 ，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症,高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒,TAC ,脑供能不足,脑内 -酮戊二酸,氨中毒的可能机制,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。,第五节 个别氨基酸的代谢,Metabolism of Individual Amino Acids,氨基酸的脱羧基作用 一碳单位的代谢 含硫氨基酸的代谢 芳香族氨基酸的代谢 支链氨基酸的代谢,

12、主要内容：,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用(decarboxylation),谷氨酸 -氨基丁酸（GABA） 组氨酸 组胺 色氨酸 5-羟色胺（5-HT）,抑制性神经递质,血管扩张剂/平滑肌收缩,抑制性神经递质 具有强烈的血管收缩作用,二、一碳单位的代谢,定义,某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位。如：甲基、甲烯基等。一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合而参与代谢,种类,甲基 (methyl),-CH3,甲烯基 (methylene),-CH2-,甲炔基 (methenyl),-CH=,甲酰基 (formyl),-CHO,亚胺甲基 (formimino),-CH=

13、NH,（一）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,P442,N5 CH =NH FH4,N5 ，N10 = CH FH4,N10 CHO FH4,（二）一碳单位主要来源于氨基酸代谢,一碳单位的互相转变,N10CHOFH4,N5, N10=CHFH4,N5, N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H+,H2O,NADPH+H+,NADP+,NADH+H+,NAD+,NH3,（三）一碳单位的生理功能,主要是参与嘌呤和嘧啶的合成 一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来 叶酸缺乏或一碳单位代谢障碍，DNA合成受到抑制，产生巨幼红细胞性贫血,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲

14、硫氨酸,半胱氨酸,P10,（一）甲硫氨酸的代谢,转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S腺苷甲硫氨酸(SAM),SAM中的甲基是高度活化的，称活性甲基，SAM称为活性甲硫氨酸，为体内甲基最重要的直接供体，可参与体内多种物质合成，例如：肌酸、肾上腺素、胆碱等。,甲硫氨酸循环(methionine cycle),甲硫氨酸,S-腺苷同型 半胱氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,同型半胱氨酸,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,P443,2. *甲硫氨酸为肌酸的合成提供甲基,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(crea

15、tine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。 肝是合成肌酸的主要器官。 肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。 肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。,P173,（二）半胱氨酸的代谢,1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变,2,2. 半胱氨酸可转变为牛磺酸,3. 半胱氨酸可生成活性硫酸根,半胱氨酸是体内硫酸根的主要来源,PAPS为活性硫酸根，在肝的生物化学中有重要作用,四、芳香族氨基酸的代谢,先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷者，苯丙氨酸经作用造成成苯丙酮酸堆积，对中枢神经有毒性，出现苯丙酮酸尿症，使脑发育障碍，

16、患儿智力低下,苯丙酮酸尿症,苯丙氨酸,苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,主要代谢途径,儿茶酚胺的生成,帕金森氏病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少,酪氨酸酶,白化病患者色素细胞内酪氨酸酶缺陷时 黑色素生成受阻,白化病,酪氨酸 多巴 黑色素,黑色素的生成,* 酪氨酸分解生成尿黑酸,=,体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时， 尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。,（二）*色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA,维生素 PP,五、*支链氨基酸的代谢,亮氨酸（Leu） 异亮氨酸（Ile） 缬氨酸（Val）,生酮氨基酸,生糖氨基酸,生糖兼生酮氨基酸,支链氨基酸/骨骼肌 芳香

17、族氨基酸/肝脏 支/芳比值正常人为2.33.5,思考题,葡萄糖软脂酸 软脂酸葡萄糖 丙氨酸葡萄糖 葡萄糖亚油酸 *亮氨酸葡萄糖 以上反应能否进行?,脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,糖异生的途径基本上是酵解的逆向过程,糖异生途径,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,Review,八种人体必需氨基酸（三字符） 联合脱氨基作用是体内主要的脱氨基途径，两种形式，不同组织中 两个重要的转氨酶，催化的反应（涉及的氨基酸与对应的-酮酸），临床意义 转氨酶含有共同的辅酶，对应的维生素 血氨主要的来源、去路及血液中的运输形式,Review,尿素合成的器官和部位及原料 鸟氨酸循环中相关的氨基酸，关键酶 脑中氨的主要去

18、路是什么？ 高氨血症导致脑功能障碍的生化机理是氨增高可（ ） A抑制脑中酶活性 B升高脑中pH C大量消耗脑中- 酮戊二酸 D直接抑制呼吸链 E升高脑中尿素浓度 举出1至2种降血氨的常用方法,下列哪一种不是一碳单位（ ） ACO2 BCH3 C=CH DCH2,肌肉中氨基酸脱氨基的主要方式是（ ） A转氨基 B氧化脱氨基 C谷氨酸联合脱氨基 D嘌呤核苷酸循环 E非氧化脱氨基,鸟氨酸循环生成的尿素分子中一个氮原子来源于 ，另一个氮原子来源于 。,Review,什么是一碳单位?,Review,一碳单位的载体，合成的前体是哪种维生素？哪些药物可干扰该载体的合成,机理是什么,有何应用? 体内活性甲基的

19、供体，体内活性硫酸根的供体，分别是哪个氨基酸的直接代谢产物？ 苯丙酮酸尿症患者、白化病患者分别缺乏哪个酶？（可生成黑色素的氨基酸）,草酰乙酸,琥珀酰辅酶A,柠檬酸,琥珀酸,异柠檬酸,延胡索酸,-酮戊二酸,苹果酸,1次底物水平磷酸化（琥珀酰CoA琥珀酸） 2次脱羧反应 3步关键反应 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 4次脱氢（3 次NAD+及1次FAD+） 能量：10 ATP,乙酰草酰成柠檬，柠檬又成-酮。 琥酰琥酸延胡索，苹果落在草丛中。,吡哆醛：R= -CHO 吡哆胺：R= -CH2NH2 吡哆醇：R= -CH2OH,磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺,生化作用： 转氨酶的辅酶，起递氨基作用 P65,5,5,VB,6,