课件：含氮化合物的代谢.ppt

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,H+激活,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,（+）,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,Metabolism of Normal Amino Acids,第2节 氨基酸的一般代谢,一、氨基酸的来源和去路,其它含氮化合物,氨 基 酸 代 谢 库,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）,亚氨基酸,氨基酸氧化酶, 2H,H,-酮酸,+ H2O,NH3,（一）氧化脱氨基作用,+,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,（二）转氨基作用,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,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,H20+NAD+,NH3+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,（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,3.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,三、氨的代谢,1.谷氨酰胺的运氨作用,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,NH3,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,NH3,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）,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,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,3）精氨酸的合成（胞液）,+,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,(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）,精氨酸酶,+,精氨酸,尿素,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,1)主要器官：肝脏（肝细胞线粒体和胞浆）, 1CO2 2NH3（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,2)原料：合成1分子尿素需：,2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O,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 + CO2,脱羧酶,42,可编辑,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、CO2、-COOH）。,包括： 甲基（-CH3） 亚甲基（-CH2- 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,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 （FH4 ）,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,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,谷氨酸 + 半胱氨酸, -谷氨酰半胱氨酸,谷胱甘肽（GSH）,生成：,谷胱甘肽的生理功用：,* 2GSH + 2Hb-Fe3+,2GSH + H2O2,* 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 + SO4-,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,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,CO2,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）,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,H2N-1-R-5-P （5-磷酸核糖胺）,1)IMP的合成,2)AMP和GMP的生成,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),合成过程,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,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,UDP,UTP,2. 嘧啶核苷酸的补救合成,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,二磷酸脱氧核苷,NDP,dNDP,二磷酸核糖核苷,核糖核苷酸还原酶，Mg2+,（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,dUMP,脱氧胸苷一磷酸