氮代谢专题知识讲座培训课件

概述概述n nN N是构成生物机体的主要元素之一，是构成生物机体的主要元素之一，分子分子N N2 2不能直接利用，以不能直接利用，以NH4+NH4+形式形式渗入细胞各种含渗入细胞各种含N N化合物中（主要化合物中（主要是蛋白质和核酸），而动植物都无是蛋白质和核酸），而动植物都无还原还原N2N2为为NH3NH3的能力，因而要维持的能力，因而要维持体内体内N N代谢平衡，要注意饮食平衡，代谢平衡，要注意饮食平衡，维持正常维持正常N N代谢。代谢。7/4/20241氮代谢专题知识讲座一、一、氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成 不同生物合成不同生物合成AAAA的能力和种类不同，的能力和种类不同，动物不能合成构成蛋白质的全部动物不能合成构成蛋白质的全部AA,AA,因因此在合成代谢上分为此在合成代谢上分为必需氨基酸（必需氨基酸（essential AA)：Lys、Trp、Thr、Phe、Ile、Leu、Val、Met（Arg/His）非必需氨基酸（非必需氨基酸（nonessential AA)第一节第一节 氨基酸的代谢氨基酸的代谢7/4/20242氮代谢专题知识讲座（一）氨基酸生物合成的氮源（一）氨基酸生物合成的氮源n n1、生物固氮作用：豆科植物与根瘤菌、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共生及自生固氮菌将空气中的氮固定还原成氨。原成氨。n n2、硝酸盐和亚硝酸盐：大多数植物和、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微生物能催化硝酸盐和亚硝酸盐转变成氨。氨。n n3、各种脱氨基作用产生的氨、各种脱氨基作用产生的氨。7/4/20243氮代谢专题知识讲座（二）氨基酸生物合成的碳源（二）氨基酸生物合成的碳源n n氨基酸生物合成的直接碳源是氨基酸生物合成的直接碳源是a-酮酮酸，主要来源于糖酵解、酸，主要来源于糖酵解、PPP途径途径和和TCA循环，各种氨基酸的碳骨架循环，各种氨基酸的碳骨架不同，形成过程也不同。不同，形成过程也不同。7/4/20244氮代谢专题知识讲座（三）（三）各族氨基酸的生物合成各族氨基酸的生物合成1.丙氨酸族：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸丙氨酸族：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸 3种种2.丝氨酸族：丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸丝氨酸族：丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸 3种种3.天冬氨酸族：天冬氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、天冬氨酸族：天冬氨酸、天冬酰胺、赖氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸苏氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸 6种种4.谷氨酸族：谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸族：谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸精氨酸 4种种5.组氨酸和芳香族氨基酸：组氨酸、色氨酸、组氨酸和芳香族氨基酸：组氨酸、色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸酪氨酸、苯丙氨酸4种种7/4/20245氮代谢专题知识讲座（四）氨基酸衍生物的合成（四）氨基酸衍生物的合成n n1 1、多胺：为脂肪族含氮碱，主要有尸胺、多胺：为脂肪族含氮碱，主要有尸胺、腐胺、精胺及亚精胺腐胺、精胺及亚精胺n n2 2、儿茶酚胺和黑色素：儿茶酚胺是一类神、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，进一步反和肾上腺素。均由酪氨酸形成，进一步反应形成黑色素。应形成黑色素。n n3 3、生物碱：碱性的植物次生物，种类多，、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。绝大多数的前体是氨基酸。n n4 4、由氨基酸衍生的辅酶：色氨酸转变成维、由氨基酸衍生的辅酶：色氨酸转变成维生素生素B5B5和维生素和维生素PPPP、酪氨酸转变成辅酶、酪氨酸转变成辅酶Q Q和和质醌质醌7/4/20246氮代谢专题知识讲座 二、氨基酸的降解二、氨基酸的降解 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解（1）蛋白质的酶水解（消化）蛋白质的酶水解（消化）：水解过程：水解过程：protein 眎眎 胨胨 肽肽 AA7/4/20247氮代谢专题知识讲座动物蛋白质的酶促降解动物蛋白质的酶促降解 蛋白酶蛋白酶（肽酶）（肽酶）肽链内切酶（肽链内切酶（endopeptidase）肽链外切酶（肽链外切酶（exopeptidase）二肽酶二肽酶（dipeptidase）7/4/20248氮代谢专题知识讲座肽链内切酶：肽链内切酶：产生小肽产生小肽胃蛋白酶胃蛋白酶：水解水解芳香族氨基酸芳香族氨基酸的的NH2形成形成的肽键。的肽键。胰蛋白酶胰蛋白酶：水解水解碱性氨基酸的碱性氨基酸的COOH形形成的肽键。成的肽键。胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶：水解水解芳香族氨基酸芳香族氨基酸的的COOH形成的肽键。形成的肽键。肽链外切酶肽链外切酶产生自由氨基酸产生自由氨基酸氨肽酶：水解靠近肽链氨肽酶：水解靠近肽链N端的肽键端的肽键羧肽酶：羧肽酶：水解靠近肽链水解靠近肽链C端的肽键端的肽键7/4/20249氮代谢专题知识讲座相关概念相关概念代谢库（代谢库（metabolie pool）：）：指机体中储存的某一代谢物质的总量。这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，也可因吸些代谢物可因代谢需要而减少，也可因吸收或合成而增加。收或合成而增加。生糖氨基酸（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凡在体内可转变为糖的氨基酸称生糖氨基酸。酸。生酮氨基酸（生酮氨基酸（ketogenic amino acid）:可转变为酮的氨基酸称生酮氨基酸可转变为酮的氨基酸称生酮氨基酸 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢7/4/202410氮代谢专题知识讲座n n 生酮氨基酸生酮氨基酸 Leu,Lys 生糖氨基酸生糖氨基酸Pro,Arg,Ala,Asp,Met,Ser,Asn,Cys,Thr,Glu,Gly,Gln,Val,His生酮兼生糖氨基生酮兼生糖氨基酸酸 Ile,Trp,Phe,Tyr7/4/202411氮代谢专题知识讲座 氨基酸的共同分解反应氨基酸的共同分解反应7/4/202412氮代谢专题知识讲座（一）转氨基作用（一）转氨基作用（transaminationtransamination）（氨基移换作用）（氨基移换作用）7/4/202413氮代谢专题知识讲座 转氨基作用意义转氨基作用意义n n1、由于生物组织中普遍存在转氨酶且活、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性强，因此是氨基酸脱氨的主要方式n n2、通过转氨基作用促进氨基酸的分解与、通过转氨基作用促进氨基酸的分解与合成新的氨基酸。合成新的氨基酸。n n3、转氨基作用促进丙酮酸、转氨基作用促进丙酮酸、a同戊二酸同戊二酸与氨基酸的互变，因此对糖和蛋白质代谢与氨基酸的互变，因此对糖和蛋白质代谢产物的相互转变有重要性。产物的相互转变有重要性。n n4、临床有助于肝疾病的诊断。患者谷丙、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。转氨酶活性大大高于正常人。7/4/202414氮代谢专题知识讲座（二）谷氨酸的氧化脱氨基作用（二）谷氨酸的氧化脱氨基作用（deaminationdeamination）n n氨基酸脱氢酶（不需氧）氨基酸脱氢酶（不需氧）氨基酸脱氢酶（不需氧）氨基酸脱氢酶（不需氧）7/4/202415氮代谢专题知识讲座（三）联合脱氨基作用（间接脱氨）（三）联合脱氨基作用（间接脱氨）7/4/202416氮代谢专题知识讲座（四）其他（四）其他的脱氨基作用的脱氨基作用主要在微生物体内进行，分为主要在微生物体内进行，分为n n脱水脱氨脱水脱氨n n脱硫化氢脱氨脱硫化氢脱氨n n直接脱氨直接脱氨n n水解脱氨水解脱氨7/4/202417氮代谢专题知识讲座（五）氨基酸的脱羧基作用（五）氨基酸的脱羧基作用（decarboxylation）7/4/202418氮代谢专题知识讲座脱羧基作用的特点和意义脱羧基作用的特点和意义n n1、除组氨酸脱羧酶不需辅酶外，其余氨、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基酸脱羧酶皆需吡哆醛磷酸为辅酶n n2、各种生物体内都可发生氨基酸的脱羧、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。反应，但不是氨基酸代谢的主要方式。n n3、脱羧产生的胺类少数有生理调节功能，、脱羧产生的胺类少数有生理调节功能，如组胺可降低血压。如组胺可降低血压。n n4、多数胺类对机体有毒，毒性较大的有、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。腐烂后的臭味即由于腐胺和尸胺的缘故。7/4/202419氮代谢专题知识讲座 一、氨的排泄一、氨的排泄 （1 1 1 1）自由氨对机体有毒害作用因此，产生的）自由氨对机体有毒害作用因此，产生的）自由氨对机体有毒害作用因此，产生的）自由氨对机体有毒害作用因此，产生的氨要适当处理。氨要适当处理。氨要适当处理。氨要适当处理。（2 2 2 2）处理方式有）处理方式有）处理方式有）处理方式有直接排氨直接排氨直接排氨直接排氨（如水生动物），（如水生动物），（如水生动物），（如水生动物），排排排排尿酸尿酸尿酸尿酸（鸟类和爬行动物），（鸟类和爬行动物），（鸟类和爬行动物），（鸟类和爬行动物），排尿素排尿素排尿素排尿素（陆栖高等（陆栖高等（陆栖高等（陆栖高等动物）动物）动物）动物）（3 3 3 3）陆栖高等动物除一部分氨合成尿素外，一）陆栖高等动物除一部分氨合成尿素外，一）陆栖高等动物除一部分氨合成尿素外，一）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，或以谷氨酰胺或部分用于合成其他含氮物质，或以谷氨酰胺或部分用于合成其他含氮物质，或以谷氨酰胺或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。天冬酰胺形式储存。天冬酰胺形式储存。天冬酰胺形式储存。第二节第二节 尿素循环尿素循环7/4/202420氮代谢专题知识讲座 再合成再合成再合成再合成AAAAAAAA 成酰胺成酰胺成酰胺成酰胺 生成尿素排泄（鸟氨酸（尿素）循环）生成尿素排泄（鸟氨酸（尿素）循环）生成尿素排泄（鸟氨酸（尿素）循环）生成尿素排泄（鸟氨酸（尿素）循环）7/4/202421氮代谢专题知识讲座二、尿素循环二、尿素循环n n各组织产生的氨主要（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以尿素形式排出，因此尿素是氨的主要去路。去路。n n（一）肝脏是尿素合成的主要器官（一）肝脏是尿素合成的主要器官n n（二）尿素合成的鸟嘌呤循环学说（二）尿素合成的鸟嘌呤循环学说n n（三）尿素循环的过程：五步、两步在（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。线粒体中完成，三步在细胞液中完成。7/4/202422氮代谢专题知识讲座 第三节 核苷酸的合成和降解 从头合成（肝脏）从头合成（肝脏）基本途径基本途径 半合成（补救合成半合成（补救合成：脑、骨髓）（CO2/NH3/AA/戊糖）核苷酸 dNDP分解的现成嘌呤、嘧啶分解的现成嘌呤、嘧啶ATP7/4/202423氮代谢专题知识讲座一、嘌呤核苷酸的从头合成一、嘌呤核苷酸的从头合成7/4/202424氮代谢专题知识讲座 嘌呤核苷酸的从头合成嘌呤核苷酸的从头合成NNC123547689CO2Asp天冬氨酸天冬氨酸一碳单位一碳单位Gln甘氨酸甘氨酸一碳单位一碳单位N5,N10-次甲基四氢叶酸次甲基四氢叶酸7/4/202425氮代谢专题知识讲座二、嘧啶核苷酸的合成二、嘧啶核苷酸的合成7/4/202426氮代谢专题知识讲座 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成CO2谷氨酰胺的谷氨酰胺的酰胺氮酰胺氮Asp天冬氨酸天冬氨酸7/4/202427氮代谢专题知识讲座三、核苷酸转化为核苷三磷酸三、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四、脱氧核苷酸的生物合成UDP（d）UDP还原型硫氧还蛋白还原型硫氧还蛋白氧化型硫氧还蛋白氧化型硫氧还蛋白NDP还原酶还原酶NADPH+H+NADP+7/4/202428氮代谢专题知识讲座六、核苷酸合成的补救途径六、核苷酸合成的补救途径（一）嘌呤核苷酸补救途径（一）嘌呤核苷酸补救途径（一）嘌呤核苷酸补救途径（一）嘌呤核苷酸补救途径 1 1、磷酸核糖转移酶途径（重要途径）、磷酸核糖转移酶途径（重要途径）、磷酸核糖转移酶途径（重要途径）、磷酸核糖转移酶途径（重要途径）2 2、核苷酸激酶途径、核苷酸激酶途径、核苷酸激酶途径、核苷酸激酶途径 3 3、嘌呤核苷酸补救合成的生理意义、嘌呤核苷酸补救合成的生理意义、嘌呤核苷酸补救合成的生理意义、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（二）嘧啶核苷酸对补救合成（二）嘧啶核苷酸对补救合成（二）嘧啶核苷酸对补救合成 1 1、磷酸核糖转移酶途径、磷酸核糖转移酶途径、磷酸核糖转移酶途径、磷酸核糖转移酶途径 2 2、嘧啶核苷酸激酶途径、嘧啶核苷酸激酶途径、嘧啶核苷酸激酶途径、嘧啶核苷酸激酶途径 3 3、脱氧核苷酸补救途径、脱氧核苷酸补救途径、脱氧核苷酸补救途径、脱氧核苷酸补救途径7/4/202429氮代谢专题知识讲座八、核苷酸的降解八、核苷酸的降解核酸核酸核酸酶核酸酶单核苷酸单核苷酸核苷酸酶核苷酸酶核苷（小肠吸收）核苷（小肠吸收）嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤）核糖（脱氧核糖）核糖（脱氧核糖）核苷酶核苷酶（一）核酸的酶促降解（一）核酸的酶促降解7/4/202430氮代谢专题知识讲座与与核酸的酶促降解核酸的酶促降解有关的工具有关的工具酶酶一、核酸内切酶（一、核酸内切酶（endonuclease）：）：作用作用于核酸链内部磷酸二酯键的酶，称核酸酶于核酸链内部磷酸二酯键的酶，称核酸酶或核酸内切酶或核酸内切酶二、核酸外切酶（二、核酸外切酶（exonuclease）：）：作用于作用于DNA或或RNA，从，从3-羟基端或羟基端或5-磷磷酸端开始，逐个切开酯键。酸端开始，逐个切开酯键。7/4/202431氮代谢专题知识讲座（二）嘌呤和嘧啶的分解（二）嘌呤和嘧啶的分解 1、嘌呤的分解、嘌呤的分解嘌呤代谢的终产物嘌呤代谢的终产物尿酸尿酸灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动灵长类，短毛狗，鸟类、爬虫类、软体动物、海鞘类、昆虫物、海鞘类、昆虫尿囊素尿囊素哺乳动物（灵长类除外）、腹足类哺乳动物（灵长类除外）、腹足类尿囊酸尿囊酸硬骨鱼硬骨鱼尿素尿素大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类大多数鱼类、两栖类、淡水瓣鳃类氨氨海洋无脊椎动物（甲壳类、咸水瓣鳃类）海洋无脊椎动物（甲壳类、咸水瓣鳃类）7/4/202432氮代谢专题知识讲座n n（1）嘌呤核苷及嘌呤的分解代谢）嘌呤核苷及嘌呤的分解代谢n n（2）黄嘌呤是嘌呤分解的共同中间产物，）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。黄嘌呤经氧化作用变成尿酸。n n（3）人体嘌呤的分解代谢主要在肝、小肠、）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。痛（痛风病），多见于成年男性。n n（4）别嘌呤醇抑制黄嘌呤氧化酶，因而减）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。少尿酸形成，临床上用于治疗痛风病。7/4/202433氮代谢专题知识讲座2、嘧啶的分解（尿嘧啶）、嘧啶的分解（尿嘧啶）NH2二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶还原还原H2O（开环开环）脲基丙酸脲基丙酸H2O丙氨酸丙氨酸7/4/202434氮代谢专题知识讲座