第九氨基酸代谢课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,目录,二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述,氮平衡,指每日氮的摄入量与排出量之间的关系。,氮总平衡：摄入氮,=,排出氮（正常成人）,氮正平衡：摄入氮,排出氮（儿童、孕妇、恢复,期病人）,氮负平衡：摄入氮,排出氮（饥饿、严重烧伤 、出血、消耗性疾病患者）,第一页，共107页。,二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述 氮平衡氮总平衡：摄入,1,蛋白质的生理需要量,成人每日蛋白质最低生理需要量为,30g-50g,，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为,80g,。,氮平衡的意义,可以反映体内蛋白质代谢的概况。,第二页，共107页。,蛋白质的生理需要量氮平衡的意义第二页，共107页。,2,营养必需氨基酸,(essential amino acid),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：,Val,、,Ile,、,Leu,、,Thr,、,Met,、,Lys,、,Phe,、,Trp,。,其余,12,种氨基酸体内可以合成，称为营养非必需 氨基酸。,三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值,第三页，共107页。,营养必需氨基酸(essential amino acid)指,3,蛋白质的营养价值,(nutrition value),蛋白质的营养价值是指食物蛋白质在体内的利用率，取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。,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。,第四页，共107页。,蛋白质的营养价值(nutrition value)蛋白质的,4,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败,第五页，共107页。,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败第五页，共107页。,5,一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收,蛋白质消化的生理意义,由大分子转变为小分子，便于吸收。,消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。,（一）在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽,第六页，共107页。,一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收 蛋白质消化的生理,6,1.,蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸,胃蛋白酶的最适,pH,为,1.52.5,，对蛋白质肽键的作用特异性较差，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成的肽键，产物主要为多肽及少量氨基酸。,胃蛋白酶的凝乳作用：乳汁中的酪蛋白与,Ca,2+,形成乳凝块，胃停留时间延长，利于消化。,胃蛋白酶原,胃蛋白酶,+,多肽碎片,胃酸,胃蛋白酶,自身激活作用,第七页，共107页。,1.蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸胃蛋白酶的最适pH为1.,7,2.,蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸,小肠是蛋白质消化的主要部位。,胰酶及其作用,胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适,pH,为,7.0,左右，包括内肽酶和外肽酶。,内肽酶,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,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。,第八页，共107页。,2.蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸胰酶及其作用胰酶是消化蛋,8,蛋白水解酶作用示意图,氨基酸,二肽酶,氨基肽酶,内肽酶,氨基酸,+,NH,NH,羧基肽酶,5,6,第九页，共107页。,蛋白水解酶作用示意图氨基酸二肽酶氨基肽酶内肽酶氨基酸 +N,9,肠液中酶原的激活,胰蛋白酶,肠激酶,胰蛋白酶原,弹性蛋白酶,弹性蛋白酶原,糜蛋白酶,糜蛋白酶原,羧基肽酶,(A,或,B),羧基肽酶原,(A,或,B),第十页，共107页。,肠液中酶原的激活胰蛋白酶肠激酶胰蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白,10,小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用,主要是寡肽酶的作用，例如氨基肽酶及二肽等，最终产物为氨基酸。,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式。,酶原激活的意义,第十一页，共107页。,小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶的作用，例如氨基肽,11,（二）氨基酸和寡肽通过主动转运机制被吸收,吸收部位：,主要在小肠,吸收形式：,氨基酸、寡肽、二肽,吸收机制：,耗能的主动吸收过程,第十二页，共107页。,（二）氨基酸和寡肽通过主动转运机制被吸收 吸收部位：主要在,12,通过转运蛋白完成氨基酸和小肽的吸收,载体蛋白与氨基酸、,Na,+,组成三联体，由,ATP,供能将氨基酸、,Na,+,转入细胞内，,Na,+,再由钠泵排出细胞。,七种转运蛋白,中性氨基酸转运蛋白,酸性氨基酸转运蛋白,碱性氨基酸转运蛋白,亚氨基酸,转运蛋白,氨基酸转运蛋白,二肽,转运蛋白,三肽转运蛋白,第十三页，共107页。,通过转运蛋白完成氨基酸和小肽的吸收 载体蛋白与氨基酸、Na,13,-,谷氨酰基循环过程：,谷胱甘肽对氨基酸的转运,谷胱甘肽再合成,通过,-,谷氨酰基循环,(Meister,循环,),完成氨基酸的吸收,第十四页，共107页。,-谷氨酰基循环过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运 通过-谷氨酰,14,谷氨酸,5-,氧脯,氨酸酶,ATP,ADP+Pi,半胱氨酰甘氨酸,(Cys-Gly),半胱氨酸,甘氨酸,肽酶,-,谷氨,酰环化,转移酶,氨基酸,5-,氧脯氨酸,-,谷氨酰半胱氨酸,-,谷氨酰,半胱氨酸,合成酶,ADP+Pi,ATP,谷胱甘肽,合成酶,ATP,ADP+Pi,细胞外,-,谷,氨酰,基转,移酶,细胞膜,谷胱甘肽,GSH,细胞内,-,谷氨酰,氨基酸,氨基酸,第十五页，共107页。,谷氨酸 5-氧脯ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸半胱氨酸甘氨,15,二、,未消化吸收蛋白质在大肠下段发生腐败作用,未被消化的蛋白质及未被吸收的氨基酸，在大肠下部受大肠杆菌的分解，此分解作用称为,腐败作用。,腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、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,。,蛋白质的腐败作用,第十六页，共107页。,二、未消化吸收蛋白质在大肠下段发生腐败作用未被消化的蛋白质及,16,（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类,蛋白质,氨基酸,胺类,(amines),蛋白酶,脱羧基作用,组氨酸,组胺,赖氨酸,尸胺,色氨酸,色胺,酪氨酸,酪胺,苯丙氨酸,苯乙胺,第十七页，共107页。,（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类蛋白质 氨基酸胺类(a,17,假神经递质,某些物质结构,(,如苯乙醇胺，,-,羟酪胺）,与神经递质（如儿茶酚胺）结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。,苯乙胺,苯乙醇胺,酪胺,-,羟酪胺,第十八页，共107页。,假神经递质 某些物质结构(如苯乙醇胺，-羟酪胺）与神经,18,（二）,肠道细菌通过脱氨基作用产生氨,未被吸收的氨基酸,渗入肠道的尿素,氨,脱氨基作用,尿素酶,降低肠道,pH,，,NH,3,转变为,NH,4,+,以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。,第十九页，共107页。,（二）肠道细菌通过脱氨基作用产生氨未被吸收的氨基酸渗入肠道的,19,（三）,腐败作用产生其它有害物质,酪氨酸,苯酚,半胱氨酸,硫化氢,色氨酸,吲哚,正常情况下，上述有害物质大部分随粪便排出，只有小部分被吸收，经肝的代谢转变而解毒，故不会发生中毒现象。,第二十页，共107页。,（三）腐败作用产生其它有害物质酪氨酸 苯酚半胱氨酸 硫化氢,20,第三节氨基酸的一般代谢,第二十一页，共107页。,第三节氨基酸的一般代谢第二十一页，共107页。,21,一、体内蛋白质分解生成氨基酸,成人体内的蛋白质每天约有,1%-2%,被降解，主要是肌肉蛋白质。,蛋白质降解产生的氨基酸，大约,70%-80%,被重新利用合成新的蛋白质。,第二十二页，共107页。,一、体内蛋白质分解生成氨基酸成人体内的蛋白质每天约有1%-2,22,蛋白质的半寿期,(,half-life),蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用,t,1/2,表示。,（一）蛋白质以不同的速率进行降解,不同的蛋白质降解速率不同，降解速率随生理需要而变化。,第二十三页，共107页。,蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度一半,23,不依赖,ATP,和泛素；,利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。,1,、蛋白质在溶酶体通过,ATP-,非依赖途径被降解,（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径,第二十四页，共107页。,不依赖ATP和泛素；1、蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径,24,2,、蛋白质在蛋白酶体通过,ATP-,依赖途径被降解,依赖,ATP,和泛素,降解异常蛋白和短寿蛋白质,泛素,(ubiquitin),由,76,个氨基酸组成,(8.5kD),普遍存在于真核生物而得名,一级结构高度保守,第二十五页，共107页。,2、蛋白质在蛋白酶体通过ATP-依赖途径被降解 依赖ATP和,25,泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活,即泛素化，包括三种酶参与的,3,步反应，并需消耗,ATP,。,蛋白酶体,(proteasome),对泛素化蛋白质的降解。,泛素介导的蛋白质降解过程,第二十六页，共107页。,泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活,即泛素化，,26,泛素化过程,E,1,：泛素激活酶,E,2,：泛素结合酶,E,3,：泛素蛋白连接酶,UB,C,O,-,O,+,HS-E,1,ATP,AMP+PPi,UB,C,O,S E,1,HS-E,2,HS-E,1,UB,C,O,S E,2,UB,C,O,S E,1,UB,：,泛素,Pr,：被降解蛋白质,Pr,HS-E,2,UB,C,O,S E,2,UB,C,NH,O,E,3,Pr,第二十七页，共107页。,泛素化过程E1：泛素激活酶E2：泛素结合酶E3：泛素蛋白连接,27,蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质。,26S,蛋白质酶体,20S,的核心颗粒,(CP),19S,的调节颗粒,(RP) : 18,个亚基, 6,个亚基具有,ATP,酶活性,2,个,环：,7,个,亚基,2,个,环：,7,个,亚基,第二十八页，共107页。,蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质,28,第二十九页，共107页。,第二十九页，共107页。,29,泛素介导的蛋白质降解过程：,第三十页，共107页。,泛素介导的蛋白质降解过程：第三十页，共107页。,30,二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库,食物蛋白质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产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸（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。,第三十一页，共107页。,二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库食物蛋白质经消,31,氨基酸代谢概况：,合成,分解,嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物,代谢转变,胺类,+ CO,2,脱羧基作用,脱氨基作用,消化吸收,其它含氮物质,非必需氨基酸,NH,3,CO,2,+H,2,O,糖或脂类,-,酮酸,谷氨酰胺,尿素,食物蛋白质,组织蛋白质,血液氨基酸,组织氨基酸,氨基酸代谢库,第三十二页，共107页。,氨基酸代谢概况：合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代谢转变,32,（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基,转氨基作用,(transamination),1.,转氨基作用由转氨酶催化完成,在转氨酶,(transaminase),（又称氨基转移酶）,的作用下，某一氨基酸去掉,-,氨基生成相应的,-,酮酸，而另一种,-,酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,三,、氨基酸,分解先脱氨基,第三十三页，共107页。,（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基转氨基作用(transam,33,反应式,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,转氨酶的专一性强，不同氨基酸与,-,酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。在各种转氨酶中，以,L-,谷氨酸和,-,酮酸的转氨酶最为重要。,第三十四页，共107页。,反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨,34,ALT,CHNH,2,COOH,CH,3,丙氨酸,C=O +,COOH,COOH,(CH,2,),2,-,酮戊二酸,C=O,COOH,CH,3,丙酮酸,CHNH,2,+,COOH,COOH,(CH,2,),2,谷氨酸,AST,(CH,2,),2,CHNH,2,COOH,COOH,谷氨酸,C=O,(CH,2,),2,COOH,COOH,-,酮戊二酸,CHNH,2,COOH,COOH,CH,2,天冬氨酸,C=O,CH,2,COOH,COOH,草酰乙酸,+,+,第三十五页，共107页。,ALTCHNH2COOHCH3丙氨酸C=O +,35,正常人各组织中,ALT,及,AST,活性,(,单位,/,克湿组织,),血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。,组 织,ALT AST,组 织,ALT AST,肝,44000 142000,胰 腺,2000 28000,肾,19000 91000,脾,1200 14000,心,7100 156000,肺,700 10000,骨骼肌,4800 99000,血清,16 20,第三十六页，共107页。,正常人各组织中ALT及AST 活性 (单位/克湿组织)血清转,36,2.,各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,氨基酸,磷酸吡哆醛,-,酮酸,磷酸吡哆胺,谷氨酸,-,酮戊二酸,转氨酶,第三十七页，共107页。,2.各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制 转氨酶的辅酶是磷,37,转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。,通过此种方式并未产生游离的氨。,转氨基作用的生理意义,第三十八页，共107页。,转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成,38,维生素B12不足：巨幼红细胞性贫血,保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。,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。,（三）腐败作用产生其它有害物质,氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、严重烧伤 、出血、消耗性疾病患者）,N5, N10CH2FH4,第六十三页，共107页。,修饰非营养物质而使之失活,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,第一百零五页，共107页。,（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨,在外周组织有收缩血管的作用。,吸收部位：主要在小肠,第一百零二页，共107页。,甲基 (methyl) -CH3,谷氨酸,指每日氮的摄入量与排出量之间的关系。,NH2,5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；,三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路,（二）,L-,谷氨酸通过,L-,谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基,存在于肝、脑、肾中,辅酶为,NAD,+,或,NADP,+,GTP,、,ATP,为其抑制剂,GDP,、,ADP,为其激活剂,催化酶：,L-,谷氨酸脱氢酶,L-,谷氨酸,NH,3,-,酮戊二酸,NAD(P),+,NAD(P)H+H,+,H,2,O,第三十九页，共107页。,维生素B12不足：巨幼红细胞性贫血（二）L-谷氨酸通过L-谷,39,转氨脱氨作用,/,联合脱氨基作用,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。,定义,第四十页，共107页。,转氨脱氨作用/联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使,40,氨基酸,谷氨酸,-,酮酸,-,酮戊二酸,H,2,O+NAD,+,转氨酶,NH,3,+NADH+H,+,L-,谷氨酸脱氢酶,主要在肝、肾和脑组织进行。,转氨基作用与谷氨酸脱氢作用的结合被称作,转氨脱氨作用,/,联合脱氨基作用,转氨脱氨作用,/,联合脱氨基作用,第四十一页，共107页。,氨基酸 谷氨酸 -酮酸 -酮戊二酸,41,苹果酸,腺苷酸,代琥珀酸,次黄嘌呤,核苷酸,(IMP),腺苷酸代琥,珀酸合成酶,-,酮戊,二酸,氨基酸,谷氨酸,-,酮酸,转氨酶,1,草酰乙酸,天冬氨酸,转氨酶,2,腺苷酸,脱氨酶,H,2,O,NH,3,延胡索酸,腺嘌呤,核苷酸,(AMP),（三）,氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基,第四十二页，共107页。,苹果酸 腺苷酸次黄嘌呤腺苷酸代琥-酮戊氨基酸 谷氨酸-,42,（四）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基,-,酮酸,NH,+,4,+H,2,O,2,L-,氨基酸氧化酶,O,2,+FMNH,2,-,氨基酸,第四十三页，共107页。,（四）氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基-酮酸NH+4+H2O,43,四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解,氨基酸脱氨基后生成的,-,酮酸，主要有三条代谢去路。,（一）,-,酮酸可彻底氧化分解并提供能量,（二）,-,酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸,（三）,-,酮酸可转变成糖及脂类化合物,第四十四页，共107页。,四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸脱氨基后生成的,44,2L: Leu, Lys,2e: Ile, Phe,3T: Tyr, Thr, Trp,第四十五页，共107页。,2L: Leu, Lys第四十五页，共107页。,45,丙酮酸,可进入线粒体氧化产生乙酰,CoA,，进入三羧酸循环而彻底氧化,酮体,可直接分解产生乙酰,CoA,或乙酰乙酰,CoA,三羧酸循环的中间产物,通过三羧酸循环中的反应转变成苹果酸，运输到线粒体外，在胞质内依次转变成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后进入线粒体彻底氧化,氨基酸分解代谢的中间产物主要有,3,类：,第四十六页，共107页。,丙酮酸氨基酸分解代谢的中间产物主要有3类：第四十六页，共1,46,琥珀酰,CoA,延胡索酸,草酰乙酸,-,酮戊二酸,柠檬酸,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,丙氨酸,半胱氨酸,丝氨酸,苏氨酸,色氨酸,异亮氨酸,亮氨酸,色氨酸,天冬氨酸,天冬酰胺,苯丙氨酸,酪氨酸,异亮氨酸 蛋氨酸,丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸,酮体,亮氨酸 赖氨酸,酪氨酸 色氨酸,苯丙氨酸 苏氨酸,谷氨酸,精氨酸 谷氨酰胺,组氨酸 缬氨酸,CO,2,CO,2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,T A C,第四十七页，共107页。,琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙,47,第四节,氨的代谢,第四十八页，共107页。,第四节氨的代谢第四十八页，共107页。,48,血氨,体内代谢产生的氨及消化道吸收的氨进入血液，形成血氨。,血氨水平,正常生理情况下，血氨水平在,47,65,mol/L,。,第四十九页，共107页。,血氨第四十九页，共107页。,49,一、血氨有三个重要来源,（一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨,RCH,2,NH,2,RCHO + NH,3,胺氧化酶,氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。,第五十页，共107页。,一、血氨有三个重要来源 （一）氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可,50,（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,谷氨酰胺,谷氨酸,+ NH,3,谷氨酰胺酶,H,2,O,（二）肠道细菌腐败作用产生氨,蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨,尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨,第五十一页，共107页。,（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷,51,二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式转运,（一）,氨通过丙氨酸,-,葡萄糖循环从骨骼肌运往肝,生理意义,肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。,肝为肌肉提供葡萄糖。,第五十二页，共107页。,二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式转运（一）氨通过丙氨酸,52,丙,氨,酸,葡,萄,糖,肌肉,蛋白质,氨基酸,NH,3,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,-,酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH,3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,丙氨酸,-,葡萄糖循环,葡萄糖,第五十三页，共107页。,丙葡 肌肉氨基酸NH3谷氨酸-酮戊丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨,53,（二）,氨通过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾,反应过程,谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。,谷氨酸,+ NH,3,谷氨酰胺,谷氨酰胺合成酶,ATP,ADP+Pi,谷氨酰胺酶,+,H,2,O,生理意义,第五十四页，共107页。,（二）氨通过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾 反,54,天冬酰胺酶治疗白血病机理：,减少血中天冬酰胺,Gln,Asp,Asn,H,2,O,NH,3,天冬酰胺酶,白血病细胞不能,COOH,CH,2,CHNH,2,COOH,CONH,2,CH,2,CHNH,2,COOH,CONH,2,(CH,2,),2,CHNH,2,COOH,COOH,(CH,2,),2,CHNH,2,COOH,Glu,Protein,第五十五页，共107页。,天冬酰胺酶治疗白血病机理：GlnAspAsnH2ONH3天冬,55,三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路,体内氨的去路有：,在肝内合成尿素，这是最主要的去路,谷氨酸,+ NH,3,谷氨酰胺,谷氨酰胺合成酶,ATP,ADP+Pi,肾小管泌氨,分泌的,NH,3,在酸性条件下生成,NH,4,+,，随尿排出。,合成非必需氨基酸及其它含氮化合物,合成谷氨酰胺,第五十六页，共107页。,三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路体内氨的去路有：在肝内合成尿,56,（一）,Krebs,提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说,尿素生成的过程由,Hans Krebs,和,Kurt Henseleit,提出，称为鸟氨酸循环，又称尿素循环或,Krebs- Henseleit,循环。,*,组织切片技术,* 同位素示踪技术,第五十七页，共107页。,（一）Krebs提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说尿素生成的,57,1. NH,3,、,CO,2,和,ATP,缩合生成氨基甲酰磷酸,CO,2,+ NH,3,+ H,2,O + 2ATP,氨基甲酰磷酸合成酶,(CPS-I),（,N-,乙酰谷氨酸，,Mg,2+,）,C,O,H,2,N,O,PO,3,2-,+,2ADP + Pi,氨基甲酰磷酸,反应在线粒体中进行,（二）肝中鸟氨酸循环详细步骤,第五十八页，共107页。,1. NH3、CO2和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸 CO2,58,反应由氨基甲酰磷酸合成酶,(CPS-),催化,N-,乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗,2,分子,ATP,N-,乙酰谷氨酸,(AGA),第五十九页，共107页。,反应由氨基甲酰磷酸合成酶(CPS-)催化N-乙酰谷氨酸(,59,2.,氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,OCT,H,3,PO,4,+,氨基甲酰磷酸,第六十页，共107页。,2.氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶H,60,反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶,(OCT),催化，,OCT,常与,CPS-,构成复合体。,反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。,第六十一页，共107页。,反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(OCT)催化，OCT常与CPS-,61,3.,瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸,反应在胞液中进行,精氨酸代琥珀酸合成酶,ATP,AMP+PPi,H,2,O,Mg,2+,+,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,第六十二页，共107页。,3.瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸反应在胞液中进行,62,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生成精氨酸和延胡索酸,反应在胞液中进行,第六十三页，共107页。,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,63,5.,精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸,反应在胞液中进行,尿素,鸟氨酸,精氨酸,H,2,O,第六十四页，共107页。,5.精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸反应在胞液中进行尿素鸟氨,64,鸟氨酸循环,2ADP+Pi,CO,2,+ NH,3,+ H,2,O,氨基甲酰磷酸,2ATP,N-,乙酰谷氨酸,Pi,鸟氨酸,瓜氨酸,精氨酸,延胡索酸,氨基酸,草酰乙酸,苹果酸,-,酮戊,二酸,谷氨酸,-,酮酸,精氨酸代,琥珀酸,瓜氨酸,天冬氨酸,ATP,AMP + PPi,鸟氨酸,尿素,线粒体,胞 液,第六十五页，共107页。,鸟氨酸循环2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲,65,反应小结：,原料：,2,分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸,过程：通过鸟氨酸循环，先在线粒体中进行，再在胞液中进行,耗能：,3,个,ATP,，,4,个高能磷酸键,2NH,3,+ CO,2,+ 3ATP + 3H,2,O H,2,NCONH,2,+ 2ADP + AMP + 4Pi,第六十六页，共107页。,反应小结：原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬,66,1.,高蛋白质膳食促进尿素合成,2.AGA,激活,CPS-,启动尿素合成,3.,精氨酸代琥珀酸合成酶活性促进尿素合成,（三）尿素合成受膳食蛋白质和两种关键酶活性的调节,第六十七页，共107页。,1.高蛋白质膳食促进尿素合成（三）尿素合成受膳食蛋白质和两种,67,酶,相对活性,氨基甲酰磷酸合成酶,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,精氨酸代琥珀酸合成酶,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸酶,4.5,163.0,1.0,3.3,149.0,正常成人肝尿素合成酶的相对活性,酶,相对活性,氨基甲酰磷酸合成酶,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,精氨酸代琥珀酸合成酶,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸酶,4.5,163.0,1.0,3.3,149.0,第六十八页，共107页。,酶相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀,68,血氨浓度升高称高血氨症,高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。,（四）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒,常见于肝功能严重损伤或尿素合成相关酶的遗传缺陷。,第六十九页，共107页。,血氨浓度升高称高血氨症高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。,69,TAC,脑供能不足,-,酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酰胺,NH,3,NH,3,脑内,-,酮戊二酸,高血氨可减少脑内,-,酮戊二酸，导致能量代谢障碍。,氨中毒的可能机制,谷氨酰胺增多，引起脑水肿。,第七十页，共107页。,TAC 脑供能不足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3,70,第五节,个别氨基酸的代谢,第七十一页，共107页。,第五节 个别氨基酸的代谢第七十一页，共107页。,71,一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物,脱羧基作用,(decarboxylation),磷酸吡哆醛,第七十二页，共107页。,一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物脱羧基作用(de,72,（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成,-,氨基丁酸,(GABA),GABA,是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。,GABA,COOH,(CH,2,),2,CH,2,NH,2,CO,2,L-,谷氨酸脱羧酶,COOH,(CH,2,),2,CHNH,2,COOH,L-,谷氨酸,第七十三页，共107页。,（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成-氨基丁酸(GABA)G,73,（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺,组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性；使支气管平滑肌收缩，引起哮喘；还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。,L-,组氨酸,组胺,组氨酸脱羧酶,CO,2,HN N,CH,2,CHCOOH,NH,2,HN N,CH,2,CH,2,NH,2,第七十四页，共107页。,（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺组胺是强烈的血管舒张剂,74,（三）色氨酸经,5-,羟色胺酸生成,5-,羟色胺,5-HT,在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。,5-,羟色氨酸,5-HT,色氨酸羟化酶,5-,羟色氨酸脱羧酶,CO,2,色氨酸,CH,2,CHCOOH,NH,2,CH,2,CHCOOH,NH,2,HO,CH,2,CH,2,NH,2,HO,第七十五页，共107页。,（三）色氨酸经5-羟色胺酸生成5-羟色胺5-HT在脑内作为神,75,（四）某些氨基酸的脱羧基作用可产生多胺类物质,多胺是调节细胞生长的重要物质。,腺苷,-S-(CH,2,),3,-NH,2,COOH,(SAM ),腺苷,-S-(CH,2,),3,-NH,2,脱羧基,SAM,SAM,脱羧酶,CO,2,H,2,N-(CH,2,),4,-NH-(CH,2,),3,-NH,2,精脒,(spermidine),5-,甲基,-,硫,-,腺苷,丙胺转移酶,H,2,N- (CH,2,),3,-NH- (CH,2,),4,-NH- (CH,2,),3,-NH,2,精胺,(spermine),鸟氨酸脱羧酶,H,2,N-(CH,2,),4,-NH,2,腐胺,CO,2,H,2,N-(CH,2,),4,-COOHNH,2,鸟氨酸,丙胺转移酶,第七十六页，共107页。,（四）某些氨基酸的脱羧基作用可产生多胺类物质多胺是调节细胞生,76,二、某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位,一碳单位的定义,（一）四氢叶酸作为一碳单位的运载体参与一碳单位代谢,某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位,(one carbon unit),。,第七十七页，共107页。,二、某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位一碳单位的定义（一）四,77,一碳单位的种类,甲基,(methyl) -CH,3,甲烯基,(methylene) -CH,2,-,甲炔基,(methenyl) -CH=,甲酰基,(formyl) -CHO,亚胺甲基,(formimino) -CH=NH,第七十八页，共107页。,一碳单位的种类甲基 (methyl),78,四氢叶酸的结构,FH,4,的生成,F,FH,2,FH,4,FH,2,还原酶,FH,2,还原酶,NADPH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,NADP,+,5,第七十九页，共107页。,四氢叶酸的结构FH4的生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还,79,一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸的分解代谢,丝氨酸,N,5, N,10,CH,2,FH,4,甘氨酸,N,5, N,10,CH,2,FH,4,组氨酸,N,5,CH=NHFH,4,色氨酸,N,10,CHOFH,4,（二）由氨基酸产生的一碳单位可相互转变,第八十页，共107页。,一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸的分解代谢丝,80,第八十一页，共107页。,第八十一页，共107页。,81,一碳单位的互相转变,N,10,CHOFH,4,N,5, N,10,=CHFH,4,N,5, N,10,CH,2,FH,4,N,5,CH,3,FH,4,N,5,CH=NHFH,4,H,+,H,2,O,NADPH+H,+,NADP,+,NADH+H,+,NAD,+,NH,3,第八十二页，共107页。,一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5, N10=CH,82,（三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成,N,10,-CHO-FH,4,与,N,5,N,10,=CH-FH,4,分别为嘌呤合成提供,C,2,与,C,8,，,N,5,N,10,-CH,2,-FH,4,为胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。,把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。,甲烯基,第八十三页，共107页。,（三）一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成N10-CHO,83,三、含硫氨基酸的代谢是相互联系的,胱氨酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,含硫氨基酸,第八十四页，共107页。,三、含硫氨基酸的代谢是相互联系的胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨,84,（一）甲硫氨酸参与甲基转移,1.,甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S,腺苷甲硫氨酸,(SAM),第八十五页，共107页。,（一）甲硫氨酸参与甲基转移1.甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循,85,甲基转移酶,RH,RCH,3,腺苷,SAM,S-,腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,SAM,为体内甲基的直接供体,第八十六页，共107页。,甲基转移酶RHRCH3腺苷SAMS-腺苷同型半胱氨酸同型半,86,修饰,DNA,的结构而控制基因表达,修饰非营养物质而使之失活,合成反应中通过加甲基而生成胆碱、肌酸、肉碱以及肾上腺素等生物活性物质。,S,-,腺苷甲硫氨酸在甲基转移酶（,methyl transferase,）催化下，将甲基转移至其他物质使其甲基化。,第八十七页，共107页。,修饰DNA的结构而控制基因表达S-腺苷甲硫氨酸在甲基转移酶（,87,甲硫氨酸循环,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,FH,4,N,5,CH,3,FH,4,N,5,CH,3,FH,4,转甲基酶,(VitB,12,),H,2,O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,R,-CH,3,第八十八页，共107页。,甲硫氨酸循环甲硫氨酸S-腺苷同型,88,1.,为体内广泛存在的甲基化反应提供甲基,2.,促进,FH,4,再生,甲硫氨酸循环生理意义：,维生素,B12,不足：巨幼红细胞性贫血,高同型半胱氨酸血症：动脉粥样硬化和冠心病,第八十九页，共107页。,1. 为体内广泛存在的甲基化反应提供甲基甲硫氨酸循环生理意义,89,同型半胱氨酸与疾病,第九十页，共107页。,同型半胱氨酸与疾病第九十页，共107页。,90,2.,甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基,肌酸和磷酸肌酸是能量储存、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。,第九十一页，共107页。,2.甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基肌酸和磷酸肌酸是能量储存、利用,91,H,2,O,第九十二页，共107页。,H2O第九十二页，共107页。,92,两种亚基：,M,亚基（肌型）与,B,亚基（脑型）,3,种同工酶：,MM,、,MB,和,BB,。,MM,主要在骨骼肌，,MB,主要在心肌，而,BB,主要在脑。,心肌梗死时，血中,MB-CK,增高，可作为辅助诊断的指标之一。,肌酸激酶（,CK,）,肌酐随尿排出，正常人每日尿中肌酐的排出量恒定。当肾功能障碍时，肌酐排出受阻，血中浓度升高。血中肌酐的测定有助于肾功能不全的诊断。,肌酐,第九十三页，共107页。,两种亚基：M亚基（肌型）与B亚基（脑型） 肌酸激酶（CK）,93,（二）半胱氨酸代谢可产生多种重要的生理活性物质,1.,半胱氨酸与胱氨酸可以互变,-,2H,+,2H,CH,2,SH,CHNH,2,COOH,CH,2,CHNH,2,COOH,CH,2,CHNH,2,COOH,S,S,2,二硫键对于维持蛋白质空间构象的稳定性具有重要作用。,第九十四页，共107页。,（二）半胱氨酸代谢可产生多种重要的生理活性物质1.半胱氨酸与,94,2.,半胱氨酸可转变成牛磺酸,牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分之一。,第九十五页，共107页。,2.半胱氨酸可转变成牛磺酸牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分之一。,95,3.,半胱氨酸可生成活性硫酸根,SO,4,2-,+,ATP,AMP,-,SO,3,-,(,腺苷,-5,-,磷酸硫酸,),3-PO,3,H,2,-,AMP,-,SO,3,-,（,3,-,磷酸腺苷,-5,-,磷酸硫酸，,PAPS,）,PAPS,为活性硫酸根，是体内硫酸基的供体。,第九十六页，共107页。,3.半胱氨酸可生成活性硫酸根SO42-+ ATPAMP -,96,四、芳香族氨基酸代谢可产生神经递质,芳香族氨基酸,苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸,第九十七页，共107页。,四、芳香族氨基酸代谢可产生神经递质芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸,97,1.,苯丙氨酸羟化生成酪氨酸,此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。,（一）苯丙氨酸和酪氨酸代谢有联系又有区别,苯丙氨酸,+ H,2,O,苯丙氨酸羟化酶,四氢生物蝶呤,二氢生物蝶呤,NADPH+H+,NADP+,酪氨酸,+ O,2,第九十八页，共107页。,1.苯丙氨酸羟化生成酪氨酸 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。,98,苯酮酸尿症,(phenyl keronuria, PKU),体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。,第九十九页，共107页。,苯酮酸尿症(phenyl keronuria, PKU)体内,99,2.,酪氨酸转变为儿茶酚胺和黑色素或彻底氧化分解,多巴醌,吲哚醌,黑色素,聚合,黑色素,(melanin),的生成,第一百页，共107页。,2.酪氨酸转变为儿茶酚胺和黑色素或彻底氧化分解多巴醌吲哚醌黑,100,儿茶酚胺,(catecholamine),的生成,S-,腺苷同型半胱氨酸,第一百零一页，共107页。,儿茶酚胺(catecholamine) 的生成S-腺苷同型,101,帕金森病,(Parkinson disease),患者多巴胺生成减少。,人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病,(albinism),。,第一百零二页，共107页。,帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成,102,第一百零三页，共107页。,第一百零三页，共107页。,103,酪氨酸的分解代谢,体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸尿症。,第一百零四页，共107页。,酪氨酸的分解代谢,104,苯丙氨酸和酪氨酸的代谢过程总结,第一百零五页，共107页。,苯丙氨酸和酪氨酸的代谢过程总结 第一百零五页，共107页。,105,（二）色氨酸的分解代谢可产生丙酮酸和乙酰乙酰,CoA,色氨酸,5-,羟色胺,一碳单位,丙酮酸,+,乙酰乙酰,CoA,维生素,PP,第一百零六页，共107页。,（二）色氨酸的分解代谢可产生丙酮酸和乙酰乙酰CoA色氨酸5-,106,五、支链氨基酸的分解有相似的代谢过程,支链氨基酸,亮氨酸,异亮氨酸,缬氨酸,第一百零七页，共107页。,五、支链氨基酸的分解有相似的代谢过程支链氨基酸亮氨酸异亮氨酸,107,