第9章-含氮化合物的代谢

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,*,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,*,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,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,09,章 含氮化合物的代谢,描述,解蛋白质的消化、吸收及腐败作用、肝昏迷及氨基酸代谢障碍相关疾病、痛风症的原因及治疗措施,记住,氨基酸的脱氨基作用及氨的来源去路、核苷酸酸合成的原料及分解代谢产物,说出,个别氨基酸的代谢、核苷酸的功能,学习目标,第,1,节 概述,第,2,节 氨基酸的一般代谢,第,3,节 个别氨基酸的代谢,第,4,节 核苷酸的代谢,第,09,章,第,1,节 概述,（一）消化,1,、胃中消化,胃蛋白酶原,胃蛋白酶,H,+,激活,蛋白质 多肽,胃蛋白酶,一、蛋白质的消化吸收和腐败作用,胰蛋白酶原,肠激酶,糜蛋白酶,弹性蛋白酶,羧基肽酶,（,+,）,蛋白质,肽,氨基酸,内肽酶,外肽酶,酶原的激活,胰蛋白酶,水解,2,、小肠内消化（主要部位）,1,主要部位：小肠,（,1,）氨基酸载体（运载蛋白）,碱性氨基酸载体,酸性氨基酸载体,亚氨基酸载体,（,2,）,-,谷氨酰基循环：通过谷胱甘肽转运,2,吸收机制,中性氨基酸载体：主要载体,（二）氨基酸的吸收,（三）腐败作用,概念,：,肠道细菌对肠中未消化的蛋白质和未吸收的氨基酸所起的分解作用。,腐败作用产物,：,胺类,（尸胺、色胺、,酪胺、苯乙胺,）,氨,其他有害物质（,苯酚、吲哚、硫化氢等,）,二、核酸的消化与吸收,食物核蛋白,蛋白质,核酸（,RNA,及,DNA,）,胃酸,核苷酸,胰核酸酶,核苷,磷酸,胰、肠核苷酸酶,碱基,戊糖,核苷酶,Metabolism of Normal,Amino Acids,第,2,节 氨基酸的一般代谢,脱羧,氧化分解,脱氨,一、氨基酸的来源和去路,食物蛋白,消化吸收,体内合成,（,非必需氨基酸 ）,组织蛋白（主）,合成,其它含氮化合物,氨,基,酸,代,谢,库,组织蛋白,降解,转变,来源,去路,二、氨基酸的脱氨基作用,四种方式：,（一）氧化脱氨基作用,（二）转氨基作用,（三）联合脱氨基作用（主要方式）,（四）嘌呤核苷酸循环（心肌和骨骼肌脱氨基方式）,CH,COOH,R,N,H,2,亚氨基酸,氨基酸氧化酶, 2H,H,N,CH,COOH,R,氨基酸,-,酮酸,+ H,2,O,NH,3,（一）氧化脱氨基作用,COOH,C,R,O,+,L-谷氨酸脱氢酶,在人体内分布广且活性高,辅酶为,NAD,+,或,NADP,+,能催化L-谷氨酸氧化脱 氨生成,-酮戊二酸,和,氨,但L-谷氨酸脱氢酶在,心肌和骨骼肌,中,活性较低,。,重要的氨基酸氧化酶,L-,谷氨酸脱氢酶,谷氨酸,+,H,2,O,-,酮戊二,酸,+,NH,3,NAD,（,P,）,+,NAD,（,P,）,H,-,氨基酸,氨基酸氧化酶（,FAD,、,FMN,）,-,酮酸,R-CH-COO,-,NH,3,+,|,R-C-COO-+,NH,3,O,|,H,2,O+O,2,H,2,O,2,（二）转氨基作用,-,氨基酸,1,R,1,-CH-COO,-,NH,+,3,|,-,酮酸,1,R,1,-C-COO,-,O,|,R,2,-C-COO,-,O,|,-,酮酸,2,R,2,-CH-COO,-,NH,+,3,|,-,氨基酸,2,转氨酶,（磷酸吡哆醛,）,1.,丙氨酸氨基转移酶（,ALT,）或谷丙转氨酶,（,GPT,）,临床意义：急性肝炎患者血清,ALT,升高,2.,天冬氨酸氨基转移酶,（,AST,）或,谷草转氨酶,(GOT,),临床意义：,心肌梗患者血清,AST,升高,谷氨酸,+,丙酮酸,-,酮戊二酸,+,丙氨酸,重要的转氨酶,ALT,谷氨酸,+,草酰乙酸,-,酮戊二酸,+,天冬氨酸,AST,正常人各组织,GOT,及,GPT,活性,(,单位,/,克湿组织,),测定血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。,转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式,相关的酶,：转氨酶,L-,谷氨酸脱氢酶,（三）联合脱氨基作用,（体内氨基酸脱氨基的,主要方式,）,联合脱氨基作用,转氨酶,L-,谷氨酸脱氢酶,H,2,0+NAD,+,NH,3,+NADH,-,酮酸,-,氨基酸,-,酮戊二酸,L-,谷氨酸,（四）嘌呤核苷酸循环（,心肌、骨骼肌）,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,脱氢酶,H,2,O,NH3,延胡索酸,腺嘌呤,核苷酸,(AMP),（一） 体内氨的来源,1.,氨基酸脱氨基作用产生的氨是,血氨主要来源,2.,肠道吸收的氨,肠道细菌腐败作用产生的氨,尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨（肝性脑病患者，,禁用肥皂水灌肠）,3.,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,三、氨的代谢,1.,谷氨酰胺的运氨作用,谷氨酸,+ NH,3,谷氨酰胺,谷氨酰胺合成酶,ATP,ADP+Pi,谷氨酰胺酶,在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。,谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。,(,脑、肌肉,),(,肝、肾,),(,二,),氨的转运,2.,丙氨酸,-,葡萄糖循环,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,(,三,),氨的去路,1.,合成尿素排出,2.,以铵盐形式经肾脏排出,3.,合成非必需氨基酸,4.,参与嘌呤和嘧啶等含氮化合物的合成。,尿素的生成,生成部位,主要在,肝细胞,的,线粒体及胞液,中,。,生成过程,鸟氨酸循环,(orinithine cycle),又称,尿素循环,(urea cycle),1,）氨基甲酰磷酸的合成（,线粒体）,CO,2,+ NH,3,+ H,2,O + 2ATP,氨基甲酰磷酸合成酶,（,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,消耗,2,分子,ATP,2,） 瓜氨酸的合成,（线粒体）,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H,3,PO,4,+,氨基甲酰磷酸,3,）精氨酸的合成（胞液）,精氨酸代琥珀酸合酶,ATP,AMP+PPi,H,2,O,Mg,2+,+,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,COOH,CH,CH,HOOC,+,NH,NH,2,(CH,2,),3,CH,COOH,NH,NH,2,C,NH,(CH,2,),3,CH,COOH,NH,2,NH,2,C,N,COOH,C,H,CH,2,COOH,NH,(CH,2,),3,CH,COOH,NH,2,NH,2,C,N,COOH,C,H,CH,2,COOH,4,）精氨酸水解生成尿素（胞液）,NH,NH,2,(CH,2,),3,CH,COOH,NH,NH,2,C,精氨酸酶,C,NH,2,NH,2,O,+,精氨酸,尿素,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,1),主要器官,：肝脏（肝细胞线粒体和胞浆）, 1,CO,2,2NH,3,（其中,1,分子来自于天冬氨酸）, 3,个,ATP,的,4,个高能磷酸键,4),生理意义,：是体内氨的主要去路，解氨毒的,重要途径。,3),总反应方程式：限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶,尿素,+ 2ADP + AMP + 2Pi +PPi,2),原料,：合成,1,分子尿素需：,2NH,3,+ CO,2,+,3ATP + H,2,O,尿素合成的特点,(,四,),高氨血症和氨中毒,血氨浓度升高称,高氨血症,，常见于,肝功能严重损伤,时，,尿素合成酶的遗传缺陷,也可导致高氨血症。,高氨血症时可引起脑功能障碍，称,氨中毒,严重者出现,肝昏迷（肝性脑病）,四、,-,酮酸的代谢,(,一,),合成非必需氨基酸,：联合脱氨基的逆反应,(,二,),转变成糖及脂肪,：生糖兼生酮,(,三,),氧化供能：,三羧酸循环,必需氨基酸和非必需氨基酸,必需氨基酸,人体需要但不能自行合成，只能由食物提供的一类氨基酸；,共,8,种,色、亮、异亮、蛋、苯丙、苏、缬、赖,非必需氨基酸,人体需要但自身能合成的一类氨基酸。,12,种,第,3,节 氨基酸的特殊代谢,Metabolism of special,Amino Acids,一、氨基酸的脱羧基作用,氨基酸,胺,+ CO,2,脱羧酶,氨基酸脱羧生成的几种重要的胺,2.,组氨酸,的脱羧基生成,组胺,1.,谷氨酸,脱羧生成,-,氨基丁酸（,GABA,）,3.,色氨酸,脱羧基生成,5-,羟色胺（,5-HT,）,4.,半胱氨酸,氧化脱羧生成,牛磺酸,5.,鸟氨酸及蛋氨酸,脱羧生成,多胺 （精脒和精胺）,二、一碳单位的代谢,某些氨基酸在分解过程中产生的含一个碳原子的有机基团（不包括,CO,、,CO,2,、,-COOH,）。,包括：,甲基（,-CH,3,）,亚甲基（,-CH,2,-,甲烯基）,次甲基（,=CH-,甲炔基）,甲酰基（,-CHO,）,亚氨甲基（,-CH=NH,）,（一）一碳单位的来源,丝氨酸,N,5, N,10,CH,2,FH,4,甘氨酸,N5, N10CH2FH4,组氨酸,N5CH=NHFH4,色氨酸,N10CHOFH4,主要来源于以下氨基酸分解代谢,（二）一碳单位的载体,四氢叶酸 （,FH,4,）,F,FH,2,FH,4,FH,2,还原酶,FH,2,还原酶,NADPH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,NADP,+,1.,参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。,2.,将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。,巨幼红细胞性贫血；磺胺药与某些抗肿瘤药,（甲氨蝶呤）发挥药效的机理。,（三）一碳单位的生理功用,三、蛋氨酸的代谢,（一）蛋氨酸的转甲基作用,蛋氨酸,+,ATP,S-,腺苷蛋氨酸,(SAM),PPi+Pi,S-,腺苷蛋氨酸,提供活泼甲基,肾上腺素,胆碱,肌酸等,(,二,),蛋氨酸循环,(methionine cycle),蛋氨酸,S-,腺苷同型,半胱氨酸,S-,腺苷蛋氨酸,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,RH,-CH,3,1,、谷胱甘肽的生成和生理功用,四、半胱氨与胱氨酸的代谢,2GSH,还原型,氧化型,GSSG,+ 2H, 2H,谷氨酸,+,半胱氨酸,-,谷氨酰半胱氨酸,谷胱甘肽（,GSH,）,-,谷氨酰半胱,氨酸合成酶,ATP,ADP+P,i,甘氨酸,+ATP,谷胱甘肽合成酶,ADP+P,i,生成：,谷胱甘肽的生理功用：,* 2GSH + 2Hb-Fe,3+,GSSG,+,2Hb-Fe,2+,+ 2H,2,O,2GSH,+ H,2,O,2,GSSG,+ 2H,2,O,*,作为抗氧化剂，维持酶,-SH,的还原性和膜的完整性,*,参与生物转化,*,参与氨基酸转运,ATP + SO,4,-, PPi,AMP-SO,3,-,腺苷,-5-,磷酸硫酸,+ ATP,3-PO,3,H,2,-AMP-SO,3,-,+ ADP,3-,磷酸腺苷,-5-,磷酰硫酸（,PAPS,）,2,、硫酸的代谢,一些转化反应中的硫酸根主要来自半胱氨酸的氧化,.,PAPS,是活性硫酸根，参与转硫酸基反应,五、芳香族氨基酸的代谢,芳香族氨基酸,苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸,儿茶酚胺,苯丙氨酸,酪氨酸,苯丙氨酸羟化酶,酪氨酸酶,甲状腺素,碘,化,黑色素,氧化分解,乙酰乙酸,延胡索酸,+,多巴胺,肾上腺素,去甲肾上腺素,先天性缺乏,酪氨酸酶,导致,白化病,苯丙酮酸尿症,(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,4,节 核苷酸的代谢,Metabolism of Nucleotides,一、核苷酸的合成代谢,从头合成途径,补救合成途径,从头合成途径,:,是指利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核糖等简单物质为原料，经过一系列酶促反应合成嘌呤或嘧啶核苷酸的途径。,补救合成途径,:,是指利用游离的嘌呤、嘧啶或其核苷，经过简单的反应过程，合成核苷酸的途径。,（一）嘌呤核苷酸的合成,1,嘌呤核苷酸的从头合成,部位,:,肝,(,主要,),其次是小肠粘膜和胸腺。,整个过程在胞液中进行。,合成原料,:,甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、,一碳单位、二氧化碳和,5-,磷酸核糖。,嘌呤碱合成的元素来源,CO,2,天冬氨酸,甲酰基,（一碳单位）,甘氨酸,甲酰基,（一碳单位）,谷氨酰胺,（酰胺基）,从头合成过程：两个阶段,1)IMP,的合成,2)AMP,和,GMP,的合成,R-5-P,（,5-,磷酸核糖）,ATP,AMP,PRPP,合成酶,PP-1-R-5-P,（磷酸核糖焦磷酸）,在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下,IMP,AMP,GMP,H,2,N-1-R-5-P,（,5,-,磷酸核糖胺）,谷氨酰胺,谷氨酸,酰胺转移酶,1)IMP,的合成,2)AMP,和,GMP,的生成,AMP,ADP,ATP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,GMP,GDP,GTP,ADP,ATP,激酶,ADP,ATP,激酶,ATP,和,GTP,的生成,2.,嘌呤核苷酸的补救合成途径,部位,:,脑、骨髓等,参,与补救合成的酶,:,腺嘌呤磷酸核糖转移酶,(APRT),次黄嘌呤,-,鸟嘌呤磷酸核糖转移酶,(HGPRT),腺苷激酶,(adenosine kinase),腺嘌呤,+,PRPP,AMP + PPi,APRT,次黄嘌呤,+ PRPP,IMP + PPi,HGPRT,鸟嘌呤,+,PRPP,HGPRT,GMP + PPi,合成过程,腺嘌呤核苷,腺苷激酶,ATP,ADP,AMP,补救合成的生理意义,补救合成节省从头合成时的能量和一些氨基酸的消耗。,体内某些组织器官，如脑、骨髓等只能进行补救合成。,先天性缺乏,HGPRT,导致,自毁容貌症,3.,嘌呤核苷酸的抗代谢物,嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。,从头合成途径,补救合成途径,(,二,),嘧啶核苷酸的合成代谢,嘧啶合成的元素来源,氨基甲,酰磷酸,天冬氨酸,1.,嘧啶核苷酸的从头合成,合成部位,主要是肝细胞胞液,合成过程,1),尿嘧啶核苷酸的合成,2),胞嘧啶核苷酸的合成,1),尿嘧啶核苷酸的合成,2),胞嘧啶核苷酸的合成,ATP,ADP,尿苷酸激酶,UDP,二,磷酸核苷激,酶,ATP,ADP,UTP,CTP,合成酶,谷氨酰胺,ATP,谷氨酸,ADP+Pi,2.,嘧啶核苷酸的补救合成,嘧啶,+,PRPP,磷酸嘧啶核苷,+ PPi,嘧啶磷酸核糖转移酶,尿嘧啶核苷,+ ATP,尿苷激酶,UMP +ADP,胸腺嘧啶核苷,+ ATP,胸苷激酶,TMP +ADP,UMP,UTP,CTP,CDP,dCDP,UDP,dUDP,dUMP,dTMP,氮杂丝氨酸,阿糖胞苷,氨甲碟呤,氮杂丝氨酸,3.,嘧啶核苷酸的抗代谢物,dNDP,+,ATP,激酶,dNTP + ADP,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,核糖核苷酸还原酶，,Mg,2+,（三） 脱氧核糖核苷酸的生成,脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸在二磷酸水平还原而来,dTMP,的生成,TMP,合酶,N,5, N,10,-,甲烯,FH,4,FH,2,FH,2,还原酶,FH,4,NADP,+,NADPH+H,+,dUMP,脱氧胸苷一磷酸,dTMP,UDP,脱氧核苷酸还原酶,dUDP,CTP,CDP,dCDP,dCMP,二、核苷酸的分解代谢,（一）嘌呤核苷酸的分解代谢,（,二）嘧啶核苷酸的分解代谢,嘌呤碱的终,代谢产物,AMP,GMP,H,（次黄嘌呤,）,G,X,（黄嘌呤,）,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,（一）嘌呤核苷酸的分解代谢,痛风症的治疗机制,鸟嘌呤,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,别嘌呤醇,胞嘧啶,-,氨基异丁酸,NH,3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H,2,O,CO,2,+ NH,3,-,丙氨酸,胸腺嘧啶,-,脲基异丁酸,H,2,O,（,二）嘧啶核苷酸的分解代谢,