生物化学氨基酸代谢培训课件

生物化学氨基酸代谢1 1掌握氨基酸的一般代谢途径及代谢产物的去路；掌握氨基酸的一般代谢途径及代谢产物的去路；2 2熟悉蛋白质的酶促降解；熟悉蛋白质的酶促降解；3 3了解氨基酸的生物合成。了解氨基酸的生物合成。教学目标教学目标教学重点教学重点教学难点教学难点氨基酸的脱氨作用、脱羧作用、脱氨脱羧产物氨基酸的脱氨作用、脱羧作用、脱氨脱羧产物氨基酸的脱氨作用、脱羧作用、脱氨脱羧产物氨基酸的脱氨作用、脱羧作用、脱氨脱羧产物的去路。的去路。的去路。的去路。氨的去路。氨的去路。氨的去路。氨的去路。2生物化学氨基酸代谢 氨基酸代谢概述氨基酸代谢概述11.1 11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解11.211.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 11.211.2脱氨基作用脱氨基作用 11.211.2脱羧基作用脱羧基作用 11.211.2氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢11.311.3 氨基酸的合成代谢氨基酸的合成代谢教学纲要教学纲要3生物化学氨基酸代谢氨基酸代谢概述氨基酸代谢概述总氮平衡：总氮平衡：摄入氮摄入氮=排出氮排出氮（正常成人）（正常成人）正氮平衡：正氮平衡：摄入氮摄入氮 排出氮排出氮（儿童、孕妇等）（儿童、孕妇等）负氮平衡：负氮平衡：摄入氮摄入氮 排出氮排出氮（饥饿、消耗性疾病（饥饿、消耗性疾病患者）患者）n N N平衡：平衡：比较一个人（或动物）每日摄入食物的含氮比较一个人（或动物）每日摄入食物的含氮比较一个人（或动物）每日摄入食物的含氮比较一个人（或动物）每日摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况4生物化学氨基酸代谢必需氨基酸：必需氨基酸：指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种（对成人而言）：异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、缬氨酸。(一两色素本来淡些)(借来一两本淡色书:缬赖异亮苯蛋色苏)半必需氨基酸：半必需氨基酸：有2种：精、组。非必需氨基酸非必需氨基酸:体内可以合成的氨基酸。12种（或10种）蛋白质的营养价值：蛋白质的营养价值：取决于必需氨基酸的数量、种类、比例。蛋白质的互补作用：蛋白质的互补作用：指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值（豆类赖多色少；谷类相反）。氨基酸代谢概述氨基酸代谢概述5生物化学氨基酸代谢11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解蛋白质的消化过程蛋白质的消化过程 6生物化学氨基酸代谢蛋白水解酶的作用示意图蛋白水解酶的作用示意图7生物化学氨基酸代谢R R2 2=苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe),(Phe),色氨酸色氨酸(Trp),(Trp),酪氨酸酪氨酸(Tyr)(Tyr)水解位点水解位点胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶作用于芳香族氨基酸的氨基所构成的肽键芳香族氨基酸的氨基所构成的肽键（属基团专一性）8生物化学氨基酸代谢R R1 1=苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe),(Phe),色氨酸色氨酸(Trp),(Trp),酪氨酸酪氨酸(Tyr)(Tyr)水解位点水解位点胰凝乳蛋白酶或胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶糜蛋白酶胰凝乳蛋白酶作用于芳香族氨基酸的羧基所构成的肽键芳香族氨基酸的羧基所构成的肽键（属基团专一性）9生物化学氨基酸代谢R R1 1=赖氨酸赖氨酸(Lys)(Lys)和精氨酸和精氨酸(Arg)(Arg)侧链侧链水解位点水解位点胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶作用于碱性氨基酸的羧基所构成的肽键碱性氨基酸的羧基所构成的肽键（属基团专一性）10生物化学氨基酸代谢11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解氨基酸的吸收氨基酸的吸收部位：部位：部位：部位：主要在小肠主要在小肠主要在小肠主要在小肠形式：形式：形式：形式：氨基酸、二肽、寡肽氨基酸、二肽、寡肽氨基酸、二肽、寡肽氨基酸、二肽、寡肽机理：机理：机理：机理：耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程氨基酸吸收载体：氨基酸吸收载体：氨基酸吸收载体：氨基酸吸收载体：氨基酸、氨基酸、氨基酸、氨基酸、Na+Na+Na+Na+、载体蛋白组成三联、载体蛋白组成三联、载体蛋白组成三联、载体蛋白组成三联 体，为主动转运，由体，为主动转运，由体，为主动转运，由体，为主动转运，由ATPATPATPATP供能。供能。供能。供能。载体载体中性氨基酸载体中性氨基酸载体快快碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体慢慢酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体很慢很慢亚氨基酸、甘氨酸载体亚氨基酸、甘氨酸载体很慢很慢11生物化学氨基酸代谢-谷氨酰循环谷氨酰循环12生物化学氨基酸代谢氨基酸的转化氨基酸的转化 11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解13生物化学氨基酸代谢蛋白质的腐败作用：蛋白质的腐败作用：肠道细菌对未被消化和吸收的肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其产物所起的作用。蛋白质及其产物所起的作用。生理解毒作用：生理解毒作用：生理解毒作用：生理解毒作用：随粪便排出（大部分）随粪便排出（大部分）肝脏解毒（少部分）肝脏解毒（少部分）氧化解毒：氧化解毒：氧化解毒：氧化解毒：有机物有机物 COCO2 2+H H2 2O+NHO+NH3 3结合解毒：结合解毒：结合解毒：结合解毒：苯甲酸苯甲酸+甘氨酸甘氨酸 马尿酸马尿酸(无毒无毒,排排泄泄)腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚；腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚；腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚；腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚；也可产生少量的脂肪及维生素。也可产生少量的脂肪及维生素。也可产生少量的脂肪及维生素。也可产生少量的脂肪及维生素。11.1 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解14生物化学氨基酸代谢脱氨基作用脱氨基作用氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用氨基转换作用氨基转换作用联合脱氨基作用联合脱氨基作用非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢15生物化学氨基酸代谢11.2.111.2.1氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用（1 1）氧化脱氨基作用）氧化脱氨基作用 定义：定义：氨基酸在酶的催化下氧化生成-酮酸，此时消耗氧并释放出游离氨，这一过程称为氧化脱氨基作用。反应式：反应式：P289P289包括脱氢和加水脱氨两步包括脱氢和加水脱氨两步 酶：酶：氨基酸氧化酶，有三种：氨基酸氧化酶，有三种：脱氢脱氢11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢脱氢脱氢脱氢脱氢脱氢脱氢脱氢脱氢16生物化学氨基酸代谢氨基酸氧化酶（需氧）氨基酸氧化酶（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）氨基酸脱氢酶（不需氧）COOHCHNH2RCOOHC=NHRCOOHCORH2O NH3FAD FAD2HH2O2 O2氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢17生物化学氨基酸代谢（2 2）转氨基作用）转氨基作用 定义：定义：在转氨酶的作用下，一个氨基酸去掉在转氨酶的作用下，一个氨基酸去掉-氨基生成相应氨基生成相应的的-酮酸，而另一个酮酸，而另一个-酮酸得到此氨基生成相应的酮酸得到此氨基生成相应的-氨氨基酸的过程称为转氨基作用。基酸的过程称为转氨基作用。反应式：反应式：11.2.111.2.1氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢11.2.111.2.1氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢18生物化学氨基酸代谢转氨机制转氨机制19生物化学氨基酸代谢转氨酶的应用转氨酶的应用 转氨酶主要分布在细胞内，种类多，分布广。其中以谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（GPT）的活性最高，在肝细胞肝细胞中含量最丰富。谷草转氨酶（GOT）以心肌细胞内活性最高、含量最多。GPT和GOT是临床疾病诊断的重要指标之一。20生物化学氨基酸代谢（3 3）联合脱氨基作用）联合脱氨基作用 定义：定义：两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸 脱下-氨基生成-酮酸的过程。11.2.111.2.1氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢21生物化学氨基酸代谢（1 1）转氨基偶联氧化脱氨基作用）转氨基偶联氧化脱氨基作用22生物化学氨基酸代谢（4 4）非氧化脱氨基作用）非氧化脱氨基作用 此作用主要在微生物体内进行，动物体此作用主要在微生物体内进行，动物体内也有，但不普遍。内也有，但不普遍。类类型型直接脱氨基作用直接脱氨基作用脱水脱氨基作用脱水脱氨基作用脱硫化氢脱氨基作用脱硫化氢脱氨基作用水解脱氨水解脱氨11.2.111.2.1氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢24生物化学氨基酸代谢 氨基酸在氨基酸脱羧酶的作用下，生成氨基酸在氨基酸脱羧酶的作用下，生成COCO2 2和和伯胺类化合物。伯胺类化合物。11.2.211.2.2氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢25生物化学氨基酸代谢有些胺具有生理作用有些胺具有生理作用26生物化学氨基酸代谢氨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而解毒。正常人血氨浓度一般不超过 0.6umol/L。酮酸酮酸胺胺CO211.2.311.2.3氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢27生物化学氨基酸代谢（1 1）氨的代谢转变）氨的代谢转变尿素的合成尿素的合成合成的部位：合成的部位：主要在肝脏的线粒体和胞浆中主要在肝脏的线粒体和胞浆中合成的过程：合成的过程：鸟氨酸循环（包括鸟氨酸循环（包括5 5步反应，先在线粒体步反应，先在线粒体 中进行中进行2 2步，再在胞液中进步，再在胞液中进行行3 3步）步）合成的原料：合成的原料：1 1分子分子COCO2 2；2 2分子氨：一个来自游离分子氨：一个来自游离 氨，另一个来自天冬氨酸氨，另一个来自天冬氨酸合成需要耗能：合成需要耗能：3 3个个ATP(ATP(计计4 4个高能磷酸键）个高能磷酸键）11.2.311.2.3氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢28生物化学氨基酸代谢29生物化学氨基酸代谢30生物化学氨基酸代谢尿素的合成尿素的合成酰胺的合成酰胺的合成再合成氨基酸再合成氨基酸嘧啶环的合成嘧啶环的合成11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢（1 1）氨的代谢转变）氨的代谢转变31生物化学氨基酸代谢（2 2）-酮酸的代谢酮酸的代谢生糖氨基酸生糖氨基酸：14种，经过丙酮酸，草酰乙酸种，经过丙酮酸，草酰乙酸，a-酮戊二酸酮戊二酸，琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA等中间产物等中间产物等中间产物等中间产物生酮氨基酸生酮氨基酸：LeuLeu、LysLys，经过经过乙酰乙酰乙酰乙酰CoA,CoA,乙酰乙酸等中间产物乙酰乙酸等中间产物乙酰乙酸等中间产物乙酰乙酸等中间产物生糖兼生酮氨基酸：生糖兼生酮氨基酸：IleIle，LysLys，PhePhe，Trp,Tyr，经过，经过乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA，乙酰，乙酰，乙酰，乙酰 乙酸，琥珀酰乙酸，琥珀酰乙酸，琥珀酰乙酸，琥珀酰CoACoA，延胡索酸等中间产物。延胡索酸等中间产物。11.2.311.2.3氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢32生物化学氨基酸代谢不同的生物合成不同的生物合成AAAA的能力不同：的能力不同：人及动物人及动物只能合成只能合成1010（或（或1212）种）种;植物和大多数的微生物植物和大多数的微生物能合成全部能合成全部AAAA。11.3 氨基酸的合成代谢氨基酸的合成代谢11.3.111.3.1合成的能合成的能力力33生物化学氨基酸代谢 不同的生物合成不同的生物合成AAAA的的N N源也有很大差异：源也有很大差异：人及动物人及动物的的N N源来自于食物；源来自于食物；植物和某些微生物植物和某些微生物来自于土壤中的铵盐、硝酸盐。还原来自于土壤中的铵盐、硝酸盐。还原N N（NHNH3 3和和NHNH4 4）何以直接用于合成氨基酸；非还原）何以直接用于合成氨基酸；非还原N N（N0N03 3和和N0N02 2）则需还原才能用于合成氨基酸。）则需还原才能用于合成氨基酸。（处于高度氧化态，（处于高度氧化态，不能直接利用的硝酸盐和亚硝酸盐还原为能直接利用的铵盐不能直接利用的硝酸盐和亚硝酸盐还原为能直接利用的铵盐的过程称为的过程称为硝酸盐和亚硝酸盐的还原硝酸盐和亚硝酸盐的还原）。）。固固N N菌菌来自于空气的来自于空气的N N2 2。（具有固。（具有固N N 能力的微生物通过固能力的微生物通过固N N酶的作用把空气中的游离酶的作用把空气中的游离N N转化为氨态转化为氨态N N的作用称为的作用称为固氮作固氮作用用）。）。11.3.211.3.2合成的合成的N N源源11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢34生物化学氨基酸代谢（1 1）还原氨基化作用还原氨基化作用定义：定义：在酶的催化下，直接使在酶的催化下，直接使-酮酸与氨结合，使酮基转变酮酸与氨结合，使酮基转变 成氨基，形成相应的成氨基，形成相应的-氨基酸的作用。它是氧氨基酸的作用。它是氧化脱氨化脱氨 基的逆过程。基的逆过程。反应式：反应式：特点：特点：植物中形成的植物中形成的AAAA最多、最早的是谷氨酸，它是由最多、最早的是谷氨酸，它是由L-L-谷谷 氨酸脱氢酶催化把氨酸脱氢酶催化把-酮戊二酸还原成谷氨酸的。酮戊二酸还原成谷氨酸的。此方此方 式是谷氨酸生成的主要途径，而且对其他式是谷氨酸生成的主要途径，而且对其他AAAA的的合成来合成来 说也具有重要意义，因为谷氨酸上的氨基可以说也具有重要意义，因为谷氨酸上的氨基可以转移到转移到 其他酮酸从而生成除了赖、苏以外的其他酮酸从而生成除了赖、苏以外的1717种种AAAA。（2 2）转氨基作用）转氨基作用（和前面讲过的一样）（和前面讲过的一样）11.3.211.3.2合成的方式合成的方式11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢35生物化学氨基酸代谢（3 3）氨基酸之间的转化氨基酸之间的转化 是指一种是指一种AAAA（必需或非必需（必需或非必需AAAA），在某），在某些情况下转变成另一种些情况下转变成另一种AAAA（只能是非必需（只能是非必需AAAA）的过程。）的过程。（4 4）个别）个别AAAA的代谢（自学）的代谢（自学）n有了AA就何以合成蛋白质11.3.211.3.2合成的方式合成的方式11.2 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢36生物化学氨基酸代谢思考与练习思考与练习1催化蛋白质降解的酶有哪几类？它们的催化蛋白质降解的酶有哪几类？它们的 作用特点如何？作用特点如何？2氨基酸脱氨后产生的氨和氨基酸脱氨后产生的氨和a-酮酸有哪些酮酸有哪些 主要的去路？主要的去路？3蛋白质的营养价值是由什么决定的？为蛋白质的营养价值是由什么决定的？为 什么？什么？37生物化学氨基酸代谢