课件：第章氨基酸代谢.ppt

第8章 蛋白质降解和氨基酸代谢,蛋白质的消化和吸收 氨基酸的分解代谢 氨基酸的合成代谢,8.1 蛋白质的消化和吸收,蛋白质的消化从胃开始。 胃中的胃蛋白酶将蛋白质水解成多肽， 然后进入肠道被胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶及二肽酶等进一步水解为氨基酸 在人及动物体中，氨基酸被小肠粘膜吸收后通过微血管进入血液输送到肝脏及其它器官进行代谢， 也有少量氨基酸由淋巴系统进入血液。,高等植物中也含有蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶 微生物也含有蛋白酶，也能利用蛋白质为营养来源,8.2 氨基酸的分解代谢,氨基酸分解代谢的共同途径 氨的代谢 氨基酸碳架的代谢途径,1、氨基酸分解代谢的共同途径,氨基酸分解代谢,脱氨基,脱羧基,脱氨基作用 转氨基作用 联合脱氨基作用,（1）脱氨基作用,转氨基作用 氧化脱氨基作用 联合脱氨基作用, 转氨基作用,谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT), 谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT),Glu,Pyruvate,-Ketoglutarate (-KG),Ala,GPT, 氧化脱氨基作用,氨基酸在氧化酶催化下，脱氢形成亚氨基酸，再通过加水生成-酮酸和氨, 联合脱氨基作用,-KG,谷氨酸,转氨酶,谷氨酸脱氢酶,酮酸的还原氨基化,氨基酸的脱氨基作用,（2）脱羧基作用, CO2,微生物中很普遍，高等动植物中也有此作用，但不是氨基酸代谢的主要方式。,脱羧产物有重要生理作用,组氨酸脱羧 组胺，具有降低血压、扩张血管，引起支气管痉挛等作用 谷氨酸脱羧 -氨基丁酸，一种中枢神经突触的抑制性递质。 -氨基丁酸用于抗焦虑，治疗肝昏迷及脑代谢障碍,氨基酸代谢库 (metabolic pool),食物蛋白质,消化吸收,组织蛋白质,分解,合成,合成,脱氨基作用,NH3,- 酮酸,尿素,糖,氧化供能,酮体,脱羧基作用,CO2,胺类,其他含氮化合物 (purine,pyrimide),转变,氨基酸分解代谢,2、氨的代谢,氨对生物机体是有毒物质，特别是对高等动物的脑细胞影响最大 人血液中氨浓度超过1mg/mL，就可能可能引起中枢神经系统中毒,（1）氨在生物体内的输送,人及其它哺乳动物细胞中产生的氨，首先要输送到肝脏，因为只有肝脏细胞才能将氨转变为尿素,实验：,动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高； 动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，血中尿素浓度升高； 动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血氨浓度升高，血中尿素含量较低； 结论：肝脏是合成尿素的主要器官,由于氨是有毒物质，不能直接由血液输送，需转变为无毒的中间物，将氨转移至肝脏,上述机制可同时解决氨基和丙酮酸的输送问题,由于肌肉细胞中既产生大量的氨，同时也产生大量的丙酮酸，两者都需要输送到肝脏进一步转化,（2）尿素的生物合成尿素循环,1932,德国学者Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle)或鸟氨酸循环(ornithine cycle),Urea Biosynthesis -1,氨基甲酰磷酸 (Carbamol phosphate),CPS-,AGA,1、氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸合成酶 (carbamoyl phophate synthetase,CPS-),(N-acetyl glutamatic acid,AGA),别构激活剂,Urea Biosynthesis -2,2、瓜氨酸的合成,(Carbamol phosphate),(Ornithine),(Citrulline),Urea Biosynthesis -3,3、精氨酸的合成,(Citrulline),(Asp),(Argininosuccinate),(Argininosuccinate),(Arginine),(Fumarate),Urea Biosynthesis -4,4、精氨酸水解生成尿素,(Arginine),(Urea),(Ornithine),Urea Biosynthesis,尿素循环与TCA循环的连接点,高血氨症与肝昏迷氨中毒,肝脏是合成尿素的主要器官 临床治疗高血氨症，有时会给病人补充适量的必需氨基酸相应的酮酸 因为必需氨基酸相应的酮酸进入体内后在转氨酶的作用下，生成必需氨基酸，供机体合成蛋白质需要，这样利用1分子酮酸相当于清除掉1分子氨，对缓解高血氨症有一定帮助。,当血液中氨浓度升高时，引起高血氨症，出现昏迷现象的原因,A、当氨不能正常排泄而浓度升高时： 氨与酮戊二酸和在谷氨酸脱氢酶作用下形成谷氨酸，需NADH参加 氨与谷氨酸在谷氨酰胺合成酶的作用下形成谷氨酰胺，反应需ATP参加 这样当它们大量合成时，就会严重干扰脑中的能量代谢。 B、酮戊二酸和谷氨酸水平的降低影响TCA循环和氨基丁酸（谷氨酸脱羧形成，一种重要的神经介质）的合成，最终导致脑细胞功能的损伤，出现昏迷症状,不同类型的动物排泄氨的方式不同 鱼类和其它水生动物，将氨直接排出体外 鸟类和爬行类以尿酸形式排出体外 人及其它哺乳动物将氨转变为尿素排出体外,3、氨基酸碳架的代谢途径,生糖氨基酸和生酮氨基酸 氨基酸碳架的代谢途径,（1）氨基酸碳架的代谢途径,氨基酸 丙酮酸 氨基酸 草酰乙酸 氨基酸 -酮戊二酸 氨基酸 琥珀酰CoA 氨基酸 延胡索酸 氨基酸 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA, 氨基酸 丙酮酸,2019/4/19,33,可编辑, 氨基酸 草酰乙酸, 氨基酸 -酮戊二酸,(-咪唑丙烯酸),C,CH,4,5, 氨基酸 琥珀酰CoA,经一系列反应,缬氨酸经一系列反应生成甲基丙二酰CoA，再经异构化生成琥珀酰CoA,甲硫氨酸和异亮氨酸经一系列反应生成丙酰CoA，后者经羧化形成甲基丙二酰CoA，再经异构化生成琥珀酰CoA, 氨基酸 延胡索酸,缺乏尿黑酸氧化酶,引起尿黑酸症,O2,CO2,尿黑酸氧化酶,苯丙酮尿症,缺乏苯丙氨酸羟化酶， 苯丙氨酸与-酮戊二酸转氨基形成苯丙酮酸 造成血液和尿液中苯丙氨酸和苯丙酮酸增高 新生儿呕吐、智力迟钝,限制吃含有苯丙氨酸的食品可防止发生智力迟钝 酪氨酸也是必需氨基酸,尿黑酸症（alcaptonuria）：,是常染色体隐性遗传病，1908的Garrod最早提出的先天代谢异常之一。自1959年起我国有报告。 缺乏尿黑酸氧化酶 尿中含有尿黑酸，在碱性条件下暴露于氧气中，氧化并聚合为类似于黑色素的物质，从而使尿成黑色。 患儿并无其他不适。成年以后可出现褐黄病，因被氧化的尿黑酸长期沉积于结缔组织中，致使中廓、巩膜、鼻、颊等变为褐色或蓝黑色。晚期可伴有骨关节炎。, 氨基酸 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA, ,（2）生糖氨基酸和生酮氨基酸,20种基本氨基酸的氧化分解主要生成7种中间产物： 丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸、延胡索酸、琥珀酰CoA、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA 这些中间产物与糖代谢及脂代谢有密切关系，在一定条件下可以相互转化, ,生糖AA 生糖AA 生糖AA 生糖AA,生糖AA,生糖、生酮AA 生糖AA 生糖AA,生糖AA 生糖AA,生糖、生酮AA 生糖、生酮AA 生糖、生酮AA 生糖、生酮AA 生糖、生酮AA,生糖、生酮AA 生糖、生酮AA,丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸、延胡索酸、琥珀酰CoA等，可以通过糖代谢途径转变成糖，称为生糖氨基酸 乙酰CoA、乙酰乙酰CoA，可转变成酮体，称为生酮氨基酸,生酮AA 生酮AA 生酮AA,GOT,天冬氨酸,GOT,Asp,丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸、延胡索酸、琥珀酰CoA等，可以通过糖代谢途径转变成糖，称为生糖氨基酸 乙酰CoA、乙酰乙酰CoA，可转变成酮体，称为生酮氨基酸 有些氨基酸分解的中间产物既可转变成糖，也可转变成酮体，称为生糖兼生酮氨基酸,8.3 氨基酸的合成代谢,人体只能合成非必需氨基酸 微生物及植物可合成各种必需和非必需氨基酸,在不同氨基酸的生物合成中，起始物主要来自糖代谢中的几个中间产物 按照合成的起始物质，可将氨基酸的生物合成分为：,-酮戊二酸衍生型氨基酸（Glu、Gln、Pro、Arg、Lys） 草酰乙酸衍生型氨基酸（Asn、Asp、Met、Thr、Ile、Lys） 丙酮酸衍生型氨基酸（Ala、Val、Leu） 磷酸甘油酸衍生型氨基酸（Gly、Ser、Cys） 芳香衍生型氨基酸（ Phe、Tyr、Trp ）只能在植物和微生物中合成 组氨酸的合成:嘌呤核苷酸代谢的产物 D-氨基酸的合成,1、 -酮戊二酸衍生型氨基酸 （Glu、Gln、Pro、Arg、Lys）,2、草酰乙酸衍生型氨基酸 （Asn、Asp、Met、Thr、Ile、Lys）,3、丙酮酸衍生型氨基酸 （Ala、Val、Leu）,4、磷酸甘油酸衍生型氨基酸 （Gly、Ser、Cys）,5、芳香衍生型氨基酸 （ Phe、Tyr、Trp ）,Phe、Trp属必需氨基酸，只能在植物和微生物中合成,6、组氨酸的合成,是嘌呤核苷酸代谢的产物,7、D-氨基酸的合成,许多微生物中除了含L-氨基酸外，也含D-氨基酸 主要由L-氨基酸经消旋化酶作用转变而成,一、选择题,1在鸟氨酸循环中，尿素由下列哪种物质水解而得（ ） A、鸟氨酸 B、胍氨酸 C、精氨酸 D、精氨琥珀酸 2糖分解代谢中-酮酸由转氨基作用可产生的氨基酸为（ ） A、苯丙氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺 B、甲硫氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸 C、谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸 D、天冬酰胺、精氨酸、赖氨酸,3NH3经鸟氨酸循环形成尿素的主要生理意义（ ） A、对哺乳动物来说可消除NH3毒性，产生尿素由尿排泄 B、对哺乳动物来说可消除NH3毒性，产生尿酸由尿排泄 C、是鸟氨酸合成的重要途