生物化學(xué)與分子生物學(xué)八年制課件13.ppt

氨基酸代謝MetabolismofAminoAcids 第十二章 第一節(jié)氨基酸的代謝概況OverviewofMetabolismofAminoAcids 一 氮平衡狀態(tài)反映氨基酸攝入與消耗的狀態(tài) 氮平衡 nitrogenbalance 氨基酸的攝入和消耗的狀態(tài) 氮總平衡 攝入氮 排出氮 正常成人 氮正平衡 攝入氮 排出氮 兒童 孕婦等 氮負(fù)平衡 攝入氮 排出氮 饑餓 消耗性疾病患者 測(cè)定尿與糞中的含氮量 排出氮 及攝入食物的含氮量 攝入氮 可以反映體內(nèi)氨基酸的代謝狀況 氨基酸代謝庫(kù) metabolicpool 食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸 外源性氨基酸 與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸 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(kù) 一 外源性氨基酸和內(nèi)源性氨基酸組成氨基酸代謝庫(kù) 二 氨基酸在體內(nèi)滿足各種生理需求 組織蛋白質(zhì)降解所產(chǎn)生的氨基酸 二 氨基酸在體內(nèi)主要功能 1 大部分氨基酸用于蛋白質(zhì)生物合成 蛋白質(zhì)的合成 食物蛋白質(zhì)消化 吸收的氨基酸 2 氨基酸的碳骨架可進(jìn)入能量代謝 氨基酸代謝庫(kù)中的氨基酸過(guò)多 食物蛋白質(zhì)中某些氨基酸超過(guò)機(jī)體合成蛋白質(zhì)的需要時(shí) 這些氨基酸就會(huì)進(jìn)入分解代謝 徹底氧化 產(chǎn)生能量 機(jī)體每日產(chǎn)生的能量約有18 來(lái)自氨基酸的氧化分解 饑餓時(shí)蛋白質(zhì)降解釋放氨基酸 這些氨基酸并不直接氧化供能 而是轉(zhuǎn)變成為葡萄糖或酮體 產(chǎn)生的葡萄糖則滿足饑餓時(shí)機(jī)體對(duì)葡萄糖的需要 酮體也可進(jìn)入能量代謝 3 氨基酸代謝轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生多種物質(zhì) 氨基酸可通過(guò)代謝轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生多種物質(zhì)含氮化合物 包括神經(jīng)遞質(zhì) 核苷酸 激素及其他多種含氮生理活性物質(zhì) 產(chǎn)生一些重要的化學(xué)基團(tuán) 具有重要調(diào)節(jié)功能 或者用于非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的 轉(zhuǎn)化 代謝 氨基酸衍生的重要含氮物 氨基酸代謝庫(kù) 氨基酸代謝概況 目錄 第二節(jié)體內(nèi)氨基酸的來(lái)源SourcesofAminoAcidsinBody 一 氨基酸可分為營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸和營(yíng)養(yǎng)非必需氨基酸 營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸 nutritionallyessentialaminoacid 指體內(nèi)需要而又不能自身合成 必須由食物供給的氨基酸 共有8種 Val Ile Leu Thr Met Lys Phe Trp 其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成 稱非必需氨基酸 nutritionallynon essentialaminoacid 一 機(jī)體從食物蛋白質(zhì)獲取氨基酸 組氨酸和精氨酸雖能在人體內(nèi)合成 但合成量不多 長(zhǎng)期缺乏也能造成負(fù)氮平衡 可以將這兩種氨基酸視為營(yíng)養(yǎng)半必需氨基酸 nutritionallysemi essentialaminoacid 二 機(jī)體攝取食物蛋白質(zhì)以滿足對(duì)氨基酸的需要 蛋白質(zhì)的生理需要量 成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30 50g 我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g 蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸種類多 數(shù)量足的蛋白質(zhì) 其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高 反之則營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低的蛋白質(zhì)混合食用 則營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸可以互相補(bǔ)充 從而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 稱為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用 食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用 三 食物蛋白在胃和腸道被消化成氨基酸和寡肽 蛋白質(zhì)消化的生理意義 由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?便于吸收 消除種屬特異性和抗原性 防止過(guò)敏 毒性反應(yīng) 1 食物蛋白質(zhì)在胃中消化 胃蛋白酶的最適pH為1 5 2 5 水解由芳香族氨基酸的羧基所形成的肽鍵 產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸 2 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 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 氨基酸 蛋白水解酶作用示意圖 腸液中酶原的激活 胰蛋白酶的自身激活作用較弱 由于胰液中各種蛋白酶均以酶原形式存在 同時(shí)胰液中還存在胰蛋白酶抑制劑 能保護(hù)胰腺組織免受蛋白酶的自身消化 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 小腸黏膜細(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 在小腸黏膜細(xì)胞中進(jìn)行 四 氨基酸的吸收是一個(gè)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程 吸收部位 主要在小腸黏膜細(xì)胞吸收形式 氨基酸 寡肽 二肽吸收機(jī)制 耗能的主動(dòng)吸收過(guò)程 氨基酸吸收載體 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 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 transporter 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 氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 谷氨?；h(huán)對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)作用 谷氨?；h(huán) glutamylcycle 過(guò)程 谷胱甘肽對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)谷胱甘肽再合成 細(xì)胞外 谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶 細(xì)胞膜 谷胱甘肽GSH 細(xì)胞內(nèi) 谷氨?；h(huán)過(guò)程 氨基酸 目錄 轉(zhuǎn)運(yùn)體系將小肽轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入腸黏膜細(xì)胞 吸收部位 小腸近端轉(zhuǎn)運(yùn)體系 二肽或三肽轉(zhuǎn)運(yùn)體系吸收機(jī)制 耗能的主動(dòng)吸收過(guò)程 五 未被吸收的蛋白質(zhì)被腸道細(xì)菌代謝 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 腸道細(xì)菌對(duì)這部分蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的代謝 腐敗作用的產(chǎn)物大多有害 如胺 氨 苯酚 吲哚等 也可產(chǎn)生少量的脂肪酸及維生素等可被機(jī)體利用的物質(zhì) 蛋白質(zhì)的腐敗作用 putrefaction 1 腸道細(xì)菌使氨基酸脫羧基產(chǎn)生胺類 假神經(jīng)遞質(zhì) falseneurotransmitter 某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)構(gòu)相似 可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功能 稱假神經(jīng)遞質(zhì) 羥酪胺和苯乙醇胺結(jié)構(gòu)類似兒茶酚胺 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 2 在腸道細(xì)菌作用下氨基酸脫氨基生成氨 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) 3 腐敗作用產(chǎn)生其他有害物質(zhì) 除了胺類和氨以外 通過(guò)腐敗作用還可產(chǎn)生一些其他有害物質(zhì) 例如苯酚 吲哚 甲基吲哚及硫化氫等 二 體內(nèi)蛋白質(zhì)降解生成氨基酸 一 體內(nèi)蛋白質(zhì)被不斷地轉(zhuǎn)換更新 蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時(shí)間 用t1 2表示 蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換 proteinturnover 指體內(nèi)蛋白質(zhì)的不斷降解與合成的動(dòng)態(tài)平衡 蛋白質(zhì)半壽期 halflife 二 體內(nèi)蛋白質(zhì)在不同因素的控制下被降解 1 蛋白質(zhì)功能調(diào)控的機(jī)制之一是降解蛋白質(zhì) 具有調(diào)節(jié)功能的蛋白質(zhì)在需要時(shí)合成 隨后被迅速降解 某些因素導(dǎo)致這些蛋白質(zhì)的半壽期延長(zhǎng) 則會(huì)導(dǎo)致基因表達(dá)的異常 2 結(jié)構(gòu)蛋白需要更新 組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白多為長(zhǎng)壽蛋白質(zhì) 但仍然以一定的速率被降解 細(xì)胞代謝過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的物質(zhì) 通過(guò)氧化作用而損傷蛋白質(zhì) 這些蛋白質(zhì)即通過(guò)特定的機(jī)制被降解 細(xì)胞則重新合成相同的蛋白質(zhì)以替代被降解的蛋白質(zhì) 3 饑餓狀態(tài)引起蛋白質(zhì)降解 在機(jī)體處于饑餓狀態(tài)時(shí) 機(jī)體也會(huì)降解一部分蛋白質(zhì) 釋放出氨基酸 氨基酸分解代謝的中間產(chǎn)物通過(guò)糖異生途徑轉(zhuǎn)變成葡萄糖 對(duì)維持血糖水平具有重要意義 三 真核細(xì)胞內(nèi)有兩條主要的蛋白質(zhì)的降解途徑 不依賴ATP利用溶酶體中的組織蛋白酶 cathepsin 降解外源性蛋白 膜蛋白和長(zhǎng)壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白 1 外在和長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)在溶酶體通過(guò)ATP 非依賴途徑降解 溶酶體的主要功能是消化作用 是細(xì)胞內(nèi)的消化器官 含有多種蛋白酶 根據(jù)完成生理功能的不同階段可將溶酶體分為 初級(jí)溶酶體 由高爾基體分泌形成 含有多種水解酶原 次級(jí)溶酶體 正在進(jìn)行或完成消化作用的消化泡 內(nèi)含水解酶和相應(yīng)底物 殘?bào)w 后溶酶體 已失去酶活性 僅留未消化的殘?jiān)?2 異常和短壽蛋白質(zhì)在蛋白酶體通過(guò)需要ATP的泛素途徑降解 依賴ATP降解異常蛋白和短壽命蛋白 泛素 ubiquitin 76個(gè)氨基酸的小分子蛋白 8 5kD 普遍存在于真核生物而得名一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守 1 泛素化使蛋白質(zhì)貼上了被降解的標(biāo)簽 泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接 并使其激活 2 泛素化的蛋白質(zhì)在蛋白酶體降解 泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過(guò)程 蛋白酶體對(duì)泛素化蛋白質(zhì)的降解 泛素化過(guò)程 E1 泛素活化酶 E2 泛素結(jié)合酶 E3 泛素蛋白連接酶 蛋白酶體是一個(gè)26S蛋白質(zhì)復(fù)合物 由20S的核心顆粒 coreparticle CP 和19S的調(diào)節(jié)顆粒 regulatoryparticle RP 組成 蛋白酶體 蛋白酶體的核心顆粒是由4個(gè)環(huán) 2個(gè) 環(huán)和2個(gè) 環(huán)組成的圓柱體 每個(gè) 環(huán)由7個(gè) 類型的亞基組成 它們位于圓柱體的頂端 每個(gè) 環(huán)由7個(gè) 類型的亞基組成 它們位于圓柱體的中央 蛋白酶體核心顆粒 三 營(yíng)養(yǎng)非必需氨基酸可在體內(nèi)通過(guò)不同途徑合成 一 酮戊二酸還原氨化生成谷氨酸 H2O NH4 酮戊二酸 L 谷氨酸 二 丙酮酸和草酰乙酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸 丙酮酸 轉(zhuǎn)氨酶 丙氨酸 谷氨酸或天冬氨酸 酮戊二酸或草酰乙酸 三 谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游離氨合成谷氨酰胺 L 谷氨酰胺 L 谷氨酸 NH4 Mg ATP Mg ADP Pi NH3 NH3 四 天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺 L 天冬酰胺 L 天冬氨酸 天冬酰胺合成酶 NH3 NH3 Gln Glu Mg ATP Mg AMP PPi 五 利用3 磷酸甘油酸合成絲氨酸 六 甘氨酸在哺乳動(dòng)物中有幾條合成途徑 七 脯氨酸是從谷氨酸形成的 L 谷氨酸 L 脯氨酸 L 谷氨酸 半縮醛 2 吡咯 5 羧酸 H2O NADH H NADH H NAD NAD H2O NH3 NH2 NH H3N 八 甲硫氨酸分解代謝過(guò)程可產(chǎn)生半胱氨酸 九 苯丙氨酸在苯丙氨酸羥化酶催化下形成酪氨酸 四氫生物蝶呤 二氫生物蝶呤 L 丙氨酸 L 酪氨酸 NADP NADPH H 酶II 酶I O2 H2O CH2 CH COO CH2 CH COO NH3 NH3 HO 十 組氨酸和精氨酸是營(yíng)養(yǎng)性半必需氨基酸 組氨酸 histidine 和精氨酸 arginine 都是營(yíng)養(yǎng)半必需氨基酸 當(dāng)組氨酸短期缺乏時(shí) 成年人和成年大鼠能夠維持氮平衡 而正在生長(zhǎng)的動(dòng)物需要食物中的組氨酸 假如延長(zhǎng)研究時(shí)間 成年人也需要補(bǔ)充組氨酸 第三節(jié)氨基酸氮的代謝 CatabolismofAminoAcidNitrogen 一 脫氨基是氨基酸分解代謝的起始反應(yīng) 轉(zhuǎn)氨基作用 transamination 在轉(zhuǎn)氨酶 transaminase 的作用下 某一氨基酸去掉 氨基生成相應(yīng)的 酮酸 而另一種 酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過(guò)程 一 待分解的氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨酶作用移去 氨基 反應(yīng)式 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 轉(zhuǎn)氨酶又稱氨基轉(zhuǎn)移酶 aminotransferase 體內(nèi)存在多種轉(zhuǎn)氨酶 不同氨基酸與 酮酸之間的轉(zhuǎn)氨基作用只能由專一的轉(zhuǎn)氨酶催化 體內(nèi)有兩種重要的轉(zhuǎn)氨酶 谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶谷 丙轉(zhuǎn)氨酶 glutamate pyruvatetransaminase GPT或ALT 谷 草轉(zhuǎn)氨酶 glutamate oxaloacetatetransaminase GOT或AST 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 轉(zhuǎn)氨酶 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 二 所有的轉(zhuǎn)氨酶均有相同的輔基和相同的作用機(jī)制 轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛 目錄 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 聯(lián)合脫氨基 轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián) 三 聯(lián)合脫氨基作用將氨基最終從氨基酸除去并產(chǎn)生氨 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 NH3 酮戊二酸 NAD P NAD P H H H2O glutamatedehydrogenase 谷氨酸脫氫酶催化 谷氨酸氧化脫氨基 轉(zhuǎn)氨基作用和谷氨酸氧化脫氨的結(jié)合被稱為轉(zhuǎn)氨脫氨作用 transdeamination 又稱聯(lián)合脫氨作用 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用 H2O NAD 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 腎組織進(jìn)行 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán) 腺苷酸代琥珀酸 次黃嘌呤核苷酸 IMP 此種方式主要在肌肉組織進(jìn)行 二 氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式轉(zhuǎn)運(yùn) 正常情況下 血氨水平在47 65 mol L 氨是以無(wú)毒丙氨酸及谷氨酰胺兩種形式經(jīng)血液轉(zhuǎn)運(yùn) 運(yùn)輸?shù)礁魏铣赡蛩?或運(yùn)至腎以銨鹽的形式排出 一 丙氨酸 葡萄糖循環(huán)將氨從肌肉運(yùn)輸?shù)礁?反應(yīng)過(guò)程 丙氨酸 葡萄糖循環(huán) alanine glucosecycle 丙氨酸 葡萄糖 肌肉蛋白質(zhì) 氨基酸 NH3 谷氨酸 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 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 目錄 二 谷氨酰胺是運(yùn)輸氨的重要分子 反應(yīng)過(guò)程 在腦 肌肉合成谷氨酰胺 運(yùn)輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸 從而進(jìn)行解毒 谷氨酰胺 谷氨酸 Asp Asn H2O NH3 天冬酰胺酶 白血病細(xì)胞不能 臨床上用此酶分解血的Asn治療白血病 COOH CH 2 CHNH 2 COOH CONH 2 CH 2 CHNH 2 COOH 三 肝合成尿素是機(jī)體排泄氨的主要方式 在肝內(nèi)合成尿素 這是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其他含氮化合物 合成谷氨酰胺 谷氨酸 NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP Pi 腎小管泌氨 分泌的NH3在酸性條件下生成NH4 隨尿排出 體內(nèi)氨的去路 一 在肝進(jìn)行的鳥(niǎo)氨酸循環(huán)合成尿素 主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中 尿素生成的過(guò)程由HansKrebs和KurtHenseleit提出 稱為鳥(niǎo)氨酸循環(huán) orinithinecycle 又稱尿素循環(huán) ureacycle 或Krebs Henseleit循環(huán) 反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行 1 CO2 氨和ATP縮合形成氨基甲酰磷酸 反應(yīng)由氨基甲酰磷酸合成酶 carbamoylphosphatesynthetase CPS 催化N 乙酰谷氨酸為其激活劑 反應(yīng)消耗2分子ATP N 乙酰谷氨酸 AGA 鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶 H3PO4 氨基甲酰磷酸 2 氨基甲酰磷酸與鳥(niǎo)氨酸反應(yīng)生成瓜氨酸 NH 2 CH 2 3 CH COOH NH 2 鳥(niǎo)氨酸 NH 2 CH 2 3 CH COOH NH 2 NH CH COOH NH 2 NH 2 C O 瓜氨酸 CH 2 3 由鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶 ornithinecarbamoyltransferase OCT 催化 反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行 瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液 線粒體內(nèi)膜存在一種堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 將瓜氨酸向線粒體外轉(zhuǎn)運(yùn) 同時(shí)將鳥(niǎo)氨酸向線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn) 3 瓜氨酸與天冬氨酸反應(yīng)生成精氨酸代琥珀酸 反應(yīng)在胞液中進(jìn)行 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 NH CH COOH NH 2 NH 2 C O 瓜氨酸 CH 2 3 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 精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸 反應(yīng)在胞液中進(jìn)行 5 精氨酸裂解釋放出尿素并再形成鳥(niǎo)氨酸 鳥(niǎo)氨酸循環(huán) 線粒體 胞液 目錄 反應(yīng)小結(jié) 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 但都是各種氨基酸分解代謝過(guò)程中所脫掉的氨基 過(guò)程 先在線粒體中進(jìn)行 再在胞液中進(jìn)行 耗能 3個(gè)ATP 4個(gè)高能磷酸鍵 尿素合成過(guò)程不可逆 二 尿素合成受膳食蛋白質(zhì)和兩個(gè)調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié) 食物蛋白的攝入量影響尿素的合成高蛋白質(zhì)膳食增加體內(nèi)氨基酸的量 體內(nèi)分解代謝的氨基酸多 因而增加尿素合成 2 N 乙酰谷氨酸別位激活氨基甲酰磷酸合酶 啟動(dòng)尿素合成 3 精氨酸代琥珀酸合酶活性促進(jìn)尿素合成 AGA 谷氨酸為其激活劑 1 血氨來(lái)源 氨基酸脫氨基作用和胺類的分解均可以產(chǎn)生氨 產(chǎn)生的氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸的形式在血液中運(yùn)輸 正常情況下并不會(huì)增加血液中游離氨的濃度 三 尿素合成障礙引起高血氨癥和氨中毒 腸道細(xì)菌腐敗作用產(chǎn)生氨 臨床上對(duì)高血氨病人采用弱酸性透析液作結(jié)腸透析 而禁止用堿性的肥皂水灌腸 就是為了減少氨的吸收 腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來(lái)自谷氨酰胺 酸性尿有利于腎小管細(xì)胞中的氨擴(kuò)散入尿 但堿性尿則妨礙腎小管細(xì)胞中的NH3的分泌 血氨濃度升高稱高氨血癥 hyperammonemia 常見(jiàn)于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí) 尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高氨血癥 高氨血癥時(shí)可引起腦功能障礙 稱氨中毒 ammoniapoisoning 2 尿素合成障礙可導(dǎo)致高血氨癥 遺傳性缺陷導(dǎo)致高氨血癥 1型血氨過(guò)多癥 氨基甲酰磷酸合酶I缺陷引起 2型血氨過(guò)多癥 因鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶缺失所致 瓜氨酸血癥 精氨酸代琥珀酸合酶活性缺失或活性極低 精氨酸代琥珀酸尿癥 精氨酸代琥珀酸裂解酶缺失 高精氨酸血癥 紅細(xì)胞精氨酸酶的水平降低 TAC 腦供能不足 腦內(nèi) 酮戊二酸 3 血氨濃度過(guò)高可導(dǎo)致氨中毒 高血氨可減少腦內(nèi) 酮戊二酸 導(dǎo)致能量代謝障礙 腦星狀細(xì)胞內(nèi)谷氨酰胺增多 可導(dǎo)致水分滲入細(xì)胞 引起腦水腫 谷氨酸以及由谷氨酸產(chǎn)生的 氨基丁酸都是主要的信號(hào)分子 過(guò)多谷氨酸用于合成谷氨酰胺 可導(dǎo)致腦內(nèi)谷氨酸和 氨基丁酸減少 影響腦的功能 第四節(jié)氨基酸碳鏈骨架的代謝 CatabolismoftheCarbonSkeletonsofAminoAcids 一 酮酸 ketoacid 經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸 氨基酸經(jīng)脫氨基作用生成的 酮酸并不一定進(jìn)入分解代謝 而是重新氨基化 形成原來(lái)的氨基酸 或經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)反應(yīng)過(guò)程后 重新形成原來(lái)的氨基酸 分解產(chǎn)生乙酰CoA和乙酰乙酸的氨基酸即為生酮氨基酸 ketogenicaminoacid 產(chǎn)生丙酮酸和三羧酸循環(huán)中間物的氨基酸即為生糖氨基酸 glucogenicaminoacid 氨基酸分解后可產(chǎn)生兩個(gè)產(chǎn)物分子 分別轉(zhuǎn)變成葡萄糖和酮體 因而屬于生糖兼生酮氨基酸 glucogenicandketogenicaminoacid 二 氨基酸脫氨基后的碳鏈骨架可轉(zhuǎn)變成糖或酮體 琥珀酰CoA 延胡索酸 草酰乙酸 酮戊二酸 檸檬酸 乙酰CoA 丙酮酸 PEP 磷酸丙糖 葡萄糖或糖原 糖 磷酸甘油 脂肪酸 脂肪 甘油三酯 乙酰乙酰CoA 酮體 CO2 CO2 氨基酸分解代謝產(chǎn)生用于合成葡萄糖和酮體的材料 TCA循環(huán) 目錄 氨基酸經(jīng)脫氨基產(chǎn)生 酮酸在體內(nèi)可通過(guò)TAC和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2 同時(shí)生成ATP 三 氨基酸脫氨基后的碳鏈骨架可徹底氧化分解供能 丙酮酸可進(jìn)入線粒體氧化產(chǎn)生乙酰CoA 進(jìn)入三羧酸循環(huán)而徹底氧化酮體可直接分解產(chǎn)生乙酰CoA三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物通過(guò)三羧酸循環(huán)中的反應(yīng)轉(zhuǎn)變成蘋果酸 運(yùn)輸?shù)骄€粒體外 在胞質(zhì)內(nèi)依次轉(zhuǎn)變成草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 然后進(jìn)入線粒體徹底氧化 氨基酸分解代謝的中間產(chǎn)物主要有3類 一般在下列3種代謝狀況下 氨基酸才氧化降解 細(xì)胞的蛋白質(zhì)進(jìn)行正常的合成和降解時(shí) 蛋白質(zhì)合成并不需要蛋白質(zhì)降解釋放出的某些氨基酸 這些氨基酸會(huì)進(jìn)行氧化分解 食品富含蛋白質(zhì) 消化產(chǎn)生的氨基酸超過(guò)了蛋白質(zhì)合成的需要 由于氨基酸不能在體內(nèi)儲(chǔ)存 過(guò)量的氨基酸在體內(nèi)被氧化降解 機(jī)體處于饑餓狀態(tài)或未控制的糖尿病狀態(tài)時(shí) 機(jī)體不能利用或不能合適地利用糖作為能源 細(xì)胞的蛋白質(zhì)被用做重要的能源 第五節(jié)氨基酸代謝轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的特殊產(chǎn)物 ConversionofAminoAcidstoSpecialProducts 一 機(jī)體利用某些氨基酸產(chǎn)生具有生物活性的胺類化合物 一 脫羧基 decarboxylation 作用將氨基酸轉(zhuǎn)變成胺類化合物 RCH2NH2 RCHO RCOOH 醛 胺 單胺氧化酶 羧酸 NH3 H2O2 H2O O2 胺類是體內(nèi)重要的生物活性物質(zhì) 在參與特定的生理反應(yīng)之后 胺類物質(zhì)可通過(guò)生物轉(zhuǎn)化作用而被分解 1 谷氨酸脫羧生成 氨基丁酸 L 谷氨酸 GABA CO2 L 谷氨酸脫羧酶 GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì) 其作用是抑制突觸傳導(dǎo) 氨基丁酸 aminobutyricacid GABA 二 氨基酸脫羧基 decarboxylation 可產(chǎn)生重要的生物活性物質(zhì) 腦 腎 2 組氨酸脫羧生成組胺 組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑 可增加毛細(xì)血管的通透性 還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌 組胺 histamine 3 色氨酸經(jīng)5 羥色氨酸生成5 羥色胺 5 HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì) 起抑制作用 在外周組織有收縮血管的作用 5 羥色胺 5 hydroxytryptamine 5 HT 4 精氨酸和甲硫氨酸可合成多胺類物質(zhì) 鳥(niǎo)氨酸 腐胺 S 腺苷甲硫氨酸 SAM 脫羧基SAM 鳥(niǎo)氨酸脫羧酶 CO2 SAM脫羧酶 CO2 精脒 spermidine 丙胺轉(zhuǎn)移酶 5 甲基 硫 腺苷 精胺 spermine 多胺 polyamines 是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的重要物質(zhì) 在生長(zhǎng)旺盛的組織 如胚胎 再生肝 腫瘤組織 含量較高 其調(diào)節(jié)酶鳥(niǎo)氨酸脫羧酶活性較強(qiáng) 精氨酸 精氨酸酶 二 分解氨基酸獲得一碳單位 定義 某些氨基酸代謝過(guò)程中產(chǎn)生的只含有一個(gè)碳原子的基團(tuán) 稱為一碳單位 onecarbonunit 一 一碳單位是由四氫葉酸轉(zhuǎn)運(yùn)的分子結(jié)構(gòu)成分 甲基 methyl CH3 甲烯基 methylene CH2 甲炔基 methenyl CH 甲酰基 formyl CHO 亞胺甲基 formimino CH NH 種類 FH4的生成 四氫葉酸是一碳單位的載體 二 一碳單位主要經(jīng)氨基酸分解而獲得 1 一碳單位從幾種氨基酸分解過(guò)程中產(chǎn)生 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 FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 N10 CH FH4 N10 CHO FH4 N5 CH NH FH4 2 一碳單位的互相轉(zhuǎn)變 N10 CHO FH4 N5 N10 CH FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 CH3 FH4 N5 CH NH FH4 H H2O NADPH H NADP NADH H NAD NH3 胱氨酸 甲硫氨酸 半胱氨酸 三 含硫氨基酸可產(chǎn)生重要的化學(xué)修飾基團(tuán) 1 S 腺苷甲硫氨酸是甲基的直接供體 腺苷轉(zhuǎn)移酶 PPi Pi 甲硫氨酸 ATP S 腺苷甲硫氨酸 SAM 一 甲硫氨酸是甲基轉(zhuǎn)移的中間載體 甲基轉(zhuǎn)移酶 RH RH CH3 腺苷 SAM S 腺苷同型半胱氨酸 同型半胱氨酸 SAM為體內(nèi)甲基的直接供體 修飾DNA的結(jié)構(gòu)而控制基因表達(dá)修飾非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而使之失活合成反應(yīng)中通過(guò)加甲基而生成膽堿 肌酸 肉堿以及腎上腺素等生物活性物質(zhì) S 腺苷甲硫氨酸在甲基轉(zhuǎn)移酶 methyltransferase 催化下 將甲基轉(zhuǎn)移至其他物質(zhì)使其甲基化 2