蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢课件

22 七月 2024蛋白质的降解和氨基酸蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢的分解代谢蛋白质的蛋白质的水解水解氨基酸的氨基酸的代谢代谢氨基酸的分解氨基酸的分解氨基酸的合成氨基酸的合成*总氮平衡总氮平衡：摄入氮：摄入氮=排出氮排出氮 即蛋白质分解与合成处于平衡，如即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人成人*正氮平衡正氮平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮排出氮 即蛋白质合成量多于分解量，如即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇儿童、孕妇*负氮平衡负氮平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮排出氮 即蛋白质分解量多于合成量，即蛋白质分解量多于合成量，如如饥饿、消耗性疾病饥饿、消耗性疾病 食物摄入氮食物摄入氮-(-(尿氮尿氮+粪氮粪氮)可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系氮平衡氮平衡蛋白质的需要量蛋白质的需要量成人每日最低需要量成人每日最低需要量:303050g/d50g/d我国营养学会推荐的我国营养学会推荐的成人每日需要量成人每日需要量:80g/d 80g/d 取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少 必需氨基酸：必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取：机体不能合成、必需从食物中摄取：赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、色、苏氨酸色、苏氨酸 非必需氨基酸：非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸体内可合成的氨基酸 半必需氨基酸：半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要婴幼儿时期合成量不能满足需要 组氨酸和精氨酸组氨酸和精氨酸蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值 氮的保留量氮的保留量BV=BV=100%100%氮的吸收量氮的吸收量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若与必需氨基酸指营养价值较低的蛋白质若与必需氨基酸互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。蛋白质的生理价值（蛋白质的生理价值（BVBV）：）：指食物蛋白的利用率指食物蛋白的利用率蛋白质营养价值的蛋白质营养价值的化学评分化学评分 蛋白来源蛋白来源 重量重量%单食时单食时BV 混食时混食时BV 豆腐干豆腐干 42 65 77 面面 筋筋 58 67 小小 麦麦 39 67 小小 米米 13 57 89 牛牛 肉肉 26 69 大大 豆豆 2 2 64 混合食物蛋白质的互补作用混合食物蛋白质的互补作用蛋白质的消化和吸收蛋白质的消化和吸收 蛋白质的酶促降解：开始于胃，由胃蛋白蛋白质的酶促降解：开始于胃，由胃蛋白酶催化。在小肠内主要被胰腺分泌的蛋白酶催化。在小肠内主要被胰腺分泌的蛋白酶消化水解成寡肽。再在小肠的酶消化水解成寡肽。再在小肠的 刷状缘刷状缘上，被各种肽酶水解更小的小肽和游离的上，被各种肽酶水解更小的小肽和游离的氨基酸。氨基酸。氨基酸、二肽和三肽的吸收：氨基酸被小氨基酸、二肽和三肽的吸收：氨基酸被小肠细胞吸收的机制与单糖的吸收机制极为肠细胞吸收的机制与单糖的吸收机制极为相似，二肽和三肽的吸收不需要相似，二肽和三肽的吸收不需要Na+。一、一、蛋白质的水解蛋白质的水解水解胞外酶胞外酶氨基酸氨基酸 吸收入作为作为氮氮源和能源进行代谢源和能源进行代谢。蛋白质不能储备。蛋白质不能储备。外源蛋白质外源蛋白质外源蛋白质外源蛋白质泛肽识别并在溶酶体中水解细胞内能有选择的降解细胞内能有选择的降解“过期蛋白过期蛋白”，而不，而不影响细胞的正常功能？影响细胞的正常功能？内源过期蛋白质内源过期蛋白质水解氨基酸氨基酸？泛肽泛肽过期蛋过期蛋过期蛋过期蛋白质白质白质白质泛肽泛肽泛肽泛肽复合体复合体复合体复合体溶酶体溶酶体氨基酸氨基酸泛肽泛肽泛肽泛肽氨基酸代谢库氨基酸代谢库：食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）：食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布与体内组织蛋白质降解的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。General Metabolism of Amino Acid氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收组织蛋白质组织蛋白质分解分解合成合成合成合成脱氨基作用脱氨基作用NH3-酮酸酮酸尿素尿素糖糖氧化供能氧化供能酮体酮体脱羧基作用脱羧基作用CO2胺类胺类其他含氮化合物其他含氮化合物(purine,pyrimide)转变转变蛋蛋白白质质的的胞胞外外水水解解和和吸吸收收1、蛋白质的消化、蛋白质的消化内肽酶：内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶弹性蛋白酶 （水解蛋白质内部肽键）（水解蛋白质内部肽键）外肽酶：外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶氨基肽酶、羧基肽酶 （从肽链两端开始水解肽键）（从肽链两端开始水解肽键）主要的酶类：主要的酶类：据水解肽键部位的不同分为两类：据水解肽键部位的不同分为两类：NH3+NH3+COO-COO-外切外切酶酶氨肽酶氨肽酶随机内切内切酶酶特定氨基酸间限制性内切限制性内切酶酶外切外切酶酶羧肽酶羧肽酶最终产物最终产物氨基酸氨基酸胃蛋白酶原胃蛋白酶原H H+蛋白质蛋白质 多肽（主）多肽（主）酶原的激活酶原的激活水解水解2 2、消化过程、消化过程（1 1）胃中消化）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶 胰蛋白酶原胰蛋白酶原 肠激酶肠激酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶（+）蛋白质蛋白质 肽肽 氨基酸氨基酸内肽酶内肽酶外肽酶外肽酶 酶原的激活酶原的激活 胰蛋白酶胰蛋白酶水解水解（2 2）小肠内消化（主要部位）小肠内消化（主要部位）消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe.Trp）（1 1）主要部位：主要部位：小肠小肠A A 氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白碱性碱性氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白酸性酸性氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白亚氨基酸亚氨基酸运载蛋白运载蛋白B B -谷氨酸循环谷氨酸循环（2 2）吸收机制吸收机制中性中性氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白3 3、氨基酸的吸收、氨基酸的吸收氨氨基基酸酸-谷谷氨酰氨酰基转基转移酶移酶谷胱谷胱甘肽甘肽半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸-谷氨酸谷氨酸环化酶环化酶5-氧脯氧脯氨酸氨酸氨基酸氨基酸谷胱甘肽谷胱甘肽合成酶合成酶甘氨酸甘氨酸-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸合成酶合成酶谷氨酸谷氨酸5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶半胱氨酸半胱氨酸肽酶肽酶细胞膜细胞膜细胞内细胞内|细细胞胞外外-谷氨酰基循环氨基酸吸收二、氨基酸的分解代谢二、氨基酸的分解代谢氨基酸氨基酸 酮酸酮酸1、氧化氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可转化为、提供可转化为G（燃料）（燃料）的的3碳和碳和4碳单位碳单位NH4+1、再利用生成再利用生成AA2、排泄：排泄：NH4+、尿素、尿酸、尿素、尿酸氨基酸氨基酸？分解分解NH3、尿素、尿酸、尿素、尿酸 CO2、H2O、ATP合成其他合成其他合成合成？四大物质、激素等四大物质、激素等氨基酸的分解一般分三步：氨基酸的分解一般分三步：第一步：脱氨基作用，脱下来的氨基或转变为氨（第一步：脱氨基作用，脱下来的氨基或转变为氨（NHNH3 3），），或转化为天冬氨酸或谷氨酸的氨基。或转化为天冬氨酸或谷氨酸的氨基。第二步：氨与天冬氨酸的氮原子结合，成为尿素并被释放。第二步：氨与天冬氨酸的氮原子结合，成为尿素并被释放。第三步：氨基酸的碳骨架转化为一般的代谢中间体。第三步：氨基酸的碳骨架转化为一般的代谢中间体。（一）脱氨基作用（一）脱氨基作用脱氨酶脱氨酶NH3？OO 酮酸酮酸酮酸酮酸定义：定义：氨基酸失去氨基的作用叫氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用。脱氨基作用。脱氨基脱氨基作用作用是氨基酸分解代谢最主要的反应。是氨基酸分解代谢最主要的反应。氨基酸脱氨基的主要方式：氨基酸脱氨基的主要方式：转氨基（氨基转移）作用转氨基（氨基转移）作用 氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 联合脱氨基作用联合脱氨基作用 1.转氨基作用特点特点：a.a.可逆，受平衡影响可逆，受平衡影响 b.b.氨基大多转给了氨基大多转给了-酮戊二酸酮戊二酸（产物（产物谷氨酸谷氨酸）转氨酶转氨酶-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸逆过程逆过程交换交换三羧酸三羧酸循环循环丙酮酸丙酮酸酮戊二酸提问：提问：为什么多转给为什么多转给-酮戊二酸酮戊二酸？答案：答案：来源有保证，来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸酮戊二酸。指指-AA-AA和酮酸之间氨基的转移作用，和酮酸之间氨基的转移作用，-AA-AA的的-氨基借助氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的AAAA生成生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。转氨基作用举例转氨基作用举例谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 +丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸+-酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 +谷氨酸谷氨酸CH2-COO-CH+NH3COO-CH2-COO-CH2-C=OCOO-CH2-COO-C=OCOO-CH2-COO-CH2-CH+NH3COO-+转氨基作用的机制：转氨基作用的机制：转氨酶的辅酶：转氨酶的辅酶：迄今发现的迄今发现的转氨酶转氨酶都以磷酸吡哆都以磷酸吡哆醛（醛（PLP）为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结）为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。合。转氨酶转氨酶(transaminase)/(transaminase)/氨基转移酶氨基转移酶(aminotransferase)(aminotransferase)催化氨基转移的酶，广泛存在于各组织，以心肝脑肾含量较高。催化氨基转移的酶，广泛存在于各组织，以心肝脑肾含量较高。重要的转氨酶有：重要的转氨酶有：1 1）2 2）谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase,glutamic pyruvic transaminase,GPTGPT）或丙氨酶氨基转移酶（或丙氨酶氨基转移酶（alanine aminotransferase,alanine aminotransferase,ALTALT）谷草转氨酶（谷草转氨酶（glutamic oxaloacetic transaminase,glutamic oxaloacetic transaminase,GOTGOT）或）或 天冬氨酸氨基转移酶（天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aspartate aminotransferase,ASTaminotransferase,AST）u哺乳动物细胞中氨基的集合作用是在细胞质中。哺乳动物细胞中氨基的集合作用是在细胞质中。起催化作用的酶是细胞质中的起催化作用的酶是细胞质中的天冬氨酸转氨酶天冬氨酸转氨酶，该酶催化的转氨产物是谷氨酸。该酶催化的转氨产物是谷氨酸。u谷氨酸进入线粒体，谷氨酸或直接脱氨，或在天谷氨酸进入线粒体，谷氨酸或直接脱氨，或在天冬氨酸转氨酶作用下将冬氨酸转氨酶作用下将-氨基转移给草酰乙酸又氨基转移给草酰乙酸又形成天冬氨酸。形成天冬氨酸。u在线粒体内，在线粒体内，天冬氨酸是尿素形成时氨基的直接天冬氨酸是尿素形成时氨基的直接供给者供给者，又可形成腺苷酸代琥珀酸。，又可形成腺苷酸代琥珀酸。提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的血液的100倍倍抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受肝组织受损破裂损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）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？查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？转氨基转氨基本质上本质上没有真正脱氨。没有真正脱氨。葡萄糖葡萄糖-丙氨酸循环，氨运入肝脏丙氨酸循环，氨运入肝脏 肌肉中的氨基转移酶，可把丙酮酸作为它的肌肉中的氨基转移酶，可把丙酮酸作为它的-酮酸的载体。在它们的作用下，产物为丙氨酮酸的载体。在它们的作用下，产物为丙氨酸，丙氨酸被释放到血液，经血液循环进入肝酸，丙氨酸被释放到血液，经血液循环进入肝脏，在肝脏中经转氨作用又产生丙酮酸，通过脏，在肝脏中经转氨作用又产生丙酮酸，通过葡萄糖异生途径形成葡萄糖，葡萄糖通过血液葡萄糖异生途径形成葡萄糖，葡萄糖通过血液循环回到肌肉中，通过糖酵解作用降解为丙酮循环回到肌肉中，通过糖酵解作用降解为丙酮酸。称为酸。称为葡萄糖葡萄糖-丙氨酸循环丙氨酸循环L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）2.氧化脱氨作用脱氨酶脱氨酶脱氢氧化酶脱氢氧化酶酶酶L-氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶酶酶2H+H+亚氨基酸亚氨基酸不稳定不稳定H2O+H+水解加氧水解加氧脱氢脱氢NH4+-酮酮酸酸本应是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。！？提问：提问：那种酶作用最重要？那种酶作用最重要？2n定义：定义：-AA-AA在酶的作用下，氧化生成在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。时消耗氧并产生氨的过程。AAAA氧化酶的种类氧化酶的种类 L-AAL-AA氧化酶：氧化酶：催化催化L-AAL-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10pH10左右，以左右，以FADFAD或或FMNFMN为辅基。在动物体内仅分布于肝为辅基。在动物体内仅分布于肝肾，且活性肾，且活性不高，因此作用不大。不高，因此作用不大。D-AAD-AA氧化酶氧化酶：体内分布广泛，以体内分布广泛，以FADFAD为辅基。但体内为辅基。但体内D-AAD-AA不多。不多。L-L-谷氨酸脱氢酶：谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以活力强，以NAD+NAD+或或NADP+NADP+为辅酶为辅酶。是别构酶，别构抑制剂：是别构酶，别构抑制剂：ATPGTPATPGTP、DADHDADH；别构激活剂：；别构激活剂：ADPGDPADPGDP+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH-+NAD(P)+H2O谷氨酸谷氨酸脱氢酶脱氢酶CH2-COOHC=O-CH2COOH-体内（正）体内（正）体外（反）体外（反）有毒！有毒！L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2ONADH+H+NH4+-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸氧化脱氨氧化脱氨若外环境若外环境NHNH3 3大量进入细胞，或细胞内大量进入细胞，或细胞内NHNH3 3大量积累大量积累酮戊二酸大量转化酮戊二酸大量转化NADPH大量消耗大量消耗三羧酸循环中断，能量供应三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。经、大脑）功能障碍。表现：表现：语言障碍、视力模糊、语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。昏迷、死亡。三羧酸三羧酸循环循环丙酮酸丙酮酸酮戊二酸氨中毒原理氨中毒原理L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2O NADH+H+NH4+-谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸？血氨正常参考值：血氨正常参考值：5.545.546565 mol/Lmol/L 降低血氨的措施：降低血氨的措施：限制蛋白进食量限制蛋白进食量 给于肠道抑菌药物给于肠道抑菌药物 给予给予GluGlu使其与氨结合为使其与氨结合为GlnGln产物反应物3.联合脱氨联合脱氨转氨转氨与与氧化脱氨氧化脱氨的联合的联合谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸酮戊二酸转氨酶转氨酶NH4+-氨基酸氨基酸NAD+H2O-酮酸酮酸NH32H由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸联联合脱氨。合脱氨。骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸脱氨基嘌呤核苷酸脱氨基嘌呤核苷酸脱氨基嘌呤核苷酸脱氨基为主。为主。NADH+H+由于转氨并不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力由于转氨并不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，转氨基和氧化脱氨联合在一起才能迅速脱氨。高，转氨基和氧化脱氨联合在一起才能迅速脱氨。1.转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用产物腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸草酰乙酸草酰乙酸嘌呤核苷酸联合脱氨基嘌呤核苷酸联合脱氨基嘌呤核苷酸联合脱氨基嘌呤核苷酸联合脱氨基谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸转氨酶转氨酶-氨基氨基酸酸-酮酸酮酸NH3NH3天冬氨酸天冬氨酸次黄苷酸次黄苷酸HH2 2OONHNH3 3HH2 2OONAD+NADH+H+腺苷酸腺苷酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸谷谷-草草转转氨酶氨酶HH2 2OO反应物2.2.嘌呤核苷酸循环（肌肉嘌呤核苷酸循环（肌肉中的联合脱氨基方式）中的联合脱氨基方式）还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。（在微生物中个别在微生物中个别AAAA进行进行,但不普遍）但不普遍）4、非氧化脱氨非氧化脱氨L-丝氨酸丝氨酸 CH2 COO-C-NH3+=-CH3 COO-C=NH2+-COOH CH2OHNH2-C-H-COOH CH3 C=O-丝氨酸脱水丝氨酸脱水酶酶+NH3丙酮酸丙酮酸-H2O+H2O-氨基丙烯氨基丙烯酸酸亚氨基丙酸亚氨基丙酸由解氨酶催化由解氨酶催化CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸苯丙氨酸 (酪氨酸酪氨酸)反式肉桂酸反式肉桂酸(反式香豆酸反式香豆酸)单宁等次生物单宁等次生物辅酶辅酶QPAL5.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨？脱氨脱氨H2ONHNH3 3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸天冬酰胺与之类似。天冬酰胺与之类似。天冬酰胺与之类似。天冬酰胺与之类似。NH3何处去呢？何处去呢？谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性专一性。6 6、脱、脱 羧羧 基基 作作 用用AA胺类化合物胺类化合物脱羧酶脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）（辅酶为磷酸吡哆醛）R1 COOH H-C-NH2-H R2O=C-+AA胺类化合物胺类化合物脱羧酶脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）（辅酶为磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 R1 COOH H-C-N=C-H-R2醛亚胺醛亚胺+H2O R1 H H-C-N=C-H-R2CO2H2O H R2O=C-+R1 H H-C-NH2-专一性强专一性强谷谷AA -AA -氨基丁酸氨基丁酸+CO+CO2 2天冬天冬AA -AA -丙丙AA+COAA+CO2 2赖赖AA AA 尸胺尸胺+CO+CO2 2鸟鸟AA AA 腐胺腐胺+CO+CO2 2丝氨酸丝氨酸 乙醇胺乙醇胺 胆碱胆碱 卵磷脂卵磷脂色氨酸色氨酸 吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸 吲哚乙醛吲哚乙醛 吲哚乙酸吲哚乙酸 胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2OAA尿素尿素（1 1）氨的去路：）氨的去路：排氨生物：排氨生物：NHNH3 3转变成酰胺（转变成酰胺（GlnGln），运），运到排泄部位后再分解。到排泄部位后再分解。（原生动物、线（原生动物、线虫和鱼类）虫和鱼类）以尿酸排出：以尿酸排出：将将NHNH3 3转变为溶解度较小的转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。内水分。（陆生爬虫及鸟类）（陆生爬虫及鸟类）以尿素排出：以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将经尿素循环（肝脏）将NHNH3 3转变为尿素而排出。转变为尿素而排出。（哺乳动物）（哺乳动物）重新利用合成重新利用合成AAAA：合成酰胺合成酰胺（高等植物中）（高等植物中）嘧啶环的合成嘧啶环的合成（核酸代谢）（核酸代谢）7.NH3的转运与排泄的转运与排泄水生生物直接扩散脱氨水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨各种生物根据安全、价廉的原则排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能？体内水循环迅速，体内水循环迅速，NHNH3 3浓度低，扩散流失快，浓度低，扩散流失快，毒性小。毒性小。？体内水循环较慢，体内水循环较慢，NHNH3 3浓度较高，需要消耗浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。单，低毒的尿素形式。鸟类、爬虫排尿酸均来自转均来自转氨氨不溶于水不溶于水毒性很小毒性很小需更多能量需更多能量为什么这类生物如此排氨？为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，水循环太慢，保留水分同时不中毒保留水分同时不中毒，付出高能量代价，付出高能量代价。高等植物，高等植物，以以Gln/Asn形式形式储存氨储存氨，不排氨。，不排氨。（2 2）氨的转运）氨的转运（向动物肝脏的运输）（向动物肝脏的运输）以以GlnGln的形式（氨的主要运输形式）：的形式（氨的主要运输形式）：NH NH4 4+Glu+ATP Gln+ADP+Pi+H+Glu+ATP Gln+ADP+Pi+H+Gln+H Gln+H2 2O Glu+NHO Glu+NH4 4+以以AlaAla转运（葡萄糖转运（葡萄糖-丙氨酸转运丙氨酸转运：肌肉）：肌肉）NH NH4 4+-酮戊二酸酮戊二酸+NADPH+H+NADPH+H+Glu+NADP Glu+NADP+H+H2 2O OGlu+Glu+丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸+Ala+AlaAla+Ala+-酮戊二酸酮戊二酸 Glu+Glu+丙酮酸丙酮酸 GlnGln合成酶合成酶Gln Gln 酶酶Glu脱氢酶 丙酮酸转氨酶丙酮酸转氨酶在肌肉在肌肉在肝脏在肝脏尿素循环尿素循环尿素循环尿素循环1932年年Hans Krebs提出提出尿素循环尿素循环(urea cycle)鸟氨酸循环鸟氨酸循环(ornithine cycle)尿素尿素(urea)(urea)的生成的生成实验：实验：动物切除肝脏，输入动物切除肝脏，输入AA后，血氨浓度升高后，血氨浓度升高动物保留肝脏、切除肾脏，输入动物保留肝脏、切除肾脏，输入AA后，血后，血中尿素浓度升高中尿素浓度升高动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高血中尿素含量较低，但血氨浓度升高结论：结论：肝脏肝脏是合成尿素的主要器官是合成尿素的主要器官（3）尿素的形成）尿素的形成尿素循环（尿素循环（鸟氨酸循环）部位肝脏细胞氨基酸氨基酸（外来的或自身的）（外来的或自身的）-酮戊二酸酮戊二酸（转氨作用）（转氨作用）谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸酮戊二酸酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鸟氨酸鸟氨酸瓜瓜氨氨酸酸氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸Pi瓜氨酸瓜氨酸转氨基转氨基氨氨精氨琥珀酸精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延延胡胡索索酸酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸H2O尿素尿素消耗消耗消耗消耗4ATP4ATP能量能量能量能量（三）（三）尿素循环的详细步骤尿素循环的详细步骤 1.氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）2.瓜氨酸的合成（线粒体）瓜氨酸的合成（线粒体）3.精氨琥珀酸的合成（细胞质）精氨琥珀酸的合成（细胞质）4.精氨酸的合成（细胞质）精氨酸的合成（细胞质）5.精氨酸水解生成尿素（细胞质）精氨酸水解生成尿素（细胞质）Urea Biosynthesis-1氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸(Carbamoyl phosphate)CPS-AGA（1）氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶 (carbamoyl phophate synthetase,CPS-)(N-acetyl glutamatic acid,AGA)反应部位：线粒体蛋白质降解蛋白质降解 转氨反应转氨反应 Glu浓度浓度 AGA最终促进最终促进CPSCPS活性活性Urea Biosynthesis-2（2）瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成(Carbamoyl phosphate)(Ornithine)(Citrulline)Urea Biosynthesis-3（3 3）精氨酸的合成（）精氨酸的合成（胞质胞质）(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)Urea Biosynthesis-4（4 4）精氨酸水解生成尿素）精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)尿素生成的尿素生成的要点要点亚细胞定位：线粒体与细胞质亚细胞定位：线粒体与细胞质限速酶：限速酶：氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶耗能过程：耗能过程：4 4ATP/ureaATP/ureaN N与与C C来源：来源：氨基酸脱氨和氨基酸脱氨和COCO2 2尿素合成的尿素合成的调节调节食物蛋白质食物蛋白质的影响的影响CPS-CPS-的调节的调节尿素合成酶系尿素合成酶系的调节的调节尿素的两个氨基，一个来源于氨，另一个来源于天冬氨尿素的两个氨基，一个来源于氨，另一个来源于天冬氨酸；一个碳原子来源于酸；一个碳原子来源于HCO3-，共消耗，共消耗4个高能磷酸键，个高能磷酸键，是一个需能过程，但谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸反应生成是一个需能过程，但谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸反应生成1分子分子NADH；延胡索酸经草酰乙酸转化为天冬氨酸也形；延胡索酸经草酰乙酸转化为天冬氨酸也形成成1分子分子NADH。两个。两个NADH再氧化，可产生再氧化，可产生5个个ATP。总反应总反应尿素合成的调节尿素合成的调节 1.食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响：高蛋白饮食高蛋白饮食尿素合成速度尿素合成速度 2.CPS-的调节：的调节：精氨酸精氨酸尿素合成速度尿素合成速度 N-乙酰谷氨酸激活该酶乙酰谷氨酸激活该酶 3.尿素合成酶系的调节尿素合成酶系的调节 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶 鸟氨酸氨基甲酰转移酶（肝细胞再生时，活性鸟氨酸氨基甲酰转移酶（肝细胞再生时，活性）高血氨症高血氨症 正常血氨浓度正常血氨浓度0.6 mol/L 血氨浓度血氨浓度 高血氨症高血氨症 常见原因：肝功能严重损害常见原因：肝功能严重损害 尿素合成的酶缺陷尿素合成的酶缺陷 三、氨基酸碳骨架的氧化途径 生成生成 non-essential amino acid 转变成转变成Carbohydrate及及Lipids生糖氨基酸生糖氨基酸(glucogenic amino acid)生酮氨基酸生酮氨基酸(ketogenic amino acid)生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino acid)氧化供能氧化供能生酮氨基酸生酮氨基酸(只能转化为脂肪）只能转化为脂肪）只能转化为脂肪）只能转化为脂肪）6.-酮酸的转化(1)合成氨基酸合成氨基酸（合成代谢占优势时）（合成代谢占优势时）(2)进入三羧酸循环彻底氧化分解进入三羧酸循环彻底氧化分解!(3)转化为糖及脂肪转化为糖及脂肪除亮氨酸、赖除亮氨酸、赖氨酸外的氨基氨酸外的氨基酸可由酸可由？转化转化为糖。为糖。糖异生糖异生糖异生糖异生碳骨架的氧化（肝脏中）异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环乙酰乙酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸丙酮酸丙酮酸精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺三、氨基酸碳骨架的氧化途径 生成生成 non-essential amino acid 转变成转变成Carbohydrate及及Lipids生糖氨基酸生糖氨基酸(glucogenic amino acid)生酮氨基酸生酮氨基酸(ketogenic amino acid)生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino acid)氧化供能氧化供能碳骨架的氧化异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环乙酰乙酰CoA-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸丙酮酸丙酮酸精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺氧化供能或转变成糖类及脂类生糖氨基酸：生糖氨基酸：甘、丝、丙甘、丝、丙等多种氨基酸等多种氨基酸生酮氨基酸：生酮氨基酸：亮、赖亮、赖、苯丙、色、酪、苯丙、色、酪 生酮兼生糖氨基酸：生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪苯丙、酪