氨基酸代谢ppt课件

目 录 氨 基 酸 代 谢 Metabolism of amino acid 第 七 章 目 录 第一节 n 氨基酸的分解代谢 目 录 半胱氨酰甘氨酸 (Cys-Gly) 半胱氨酸甘氨酸 肽酶 -谷氨 酸环化 转移酶 氨基酸 5-氧脯氨酸 谷氨酸 5-氧脯 氨酸酶 ATP ADP+Pi -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 -谷氨酰基循环过程 -谷氨酰 氨基酸 氨基酸 目 录 目 录 真核生物中蛋白质的降解有两条途径 不依赖ATP 利用组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋 白和长寿命的细胞内蛋白 依赖泛素(ubiquitin)的降解过程 溶酶体内降解过程 依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白 目 录 泛素泛素 $泛素广泛存在于古细菌和所有的真核生物，但不存在于 真细菌。 $它由76个氨基酸残基组成，是一种高度保守的蛋白质。 $在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白，但其 C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）离开蛋白主体伸向水 相，这有助于它与其它蛋白质形成异肽键。 $泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打 上标记，降解过程由26S蛋白酶体执行。 $泛素是一种热激蛋白 目 录 泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键 目 录蛋白质泛酰化与蛋白质的定向水解 目 录 泛酰化的类型及其功能 目 录 蛋白酶体蛋白酶体 n20S核心颗粒，形状如桶，为大的 多功能蛋白酶复合物，降解细胞内 多聚泛酰化的蛋白质 n19S帽状调节颗粒 ，负责识别泛酰 化的蛋白质，并将它们去折叠以及 输送到CP的蛋白酶活性中心。 26S26S 目 录 蛋白酶体的结构以及靶蛋白 进入蛋白酶体的水解过程 目 录 氨基酸的脱氨基作用 定义 指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。 脱氨基方式 氧化脱氨基 转氨基作用 联合脱氨基 非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联 目 录 （一）转氨基作用(transamination) 1. 转氨酶与转氨基作用 在转氨酶(transaminase)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。 目 录 反应式 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、 脯氨酸、羟脯氨酸除外。 目 录 转氨酶 正常人各组织GOT及GPT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。 目 录 2. 转氨基作用的机制 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 目 录 目 录 目 录 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。 3. 转氨基作用的生理意义 目 录 （二）L-谷氨酸的氧化脱氨基作用 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 NH3 -酮戊二酸 NAD(P)+ NAD(P)H+H+ H2O 目 录 （三）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。 2. 类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用 1. 定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 目 录 转氨基偶联氧化脱氨基作用 氨基酸 谷氨酸 -酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+ 转氨酶 NH3+NADH+H+ L-谷氨酸脱氢酶 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是 体内合成非必需氨基酸的主要方式。 主要在肝、肾组织进行。 目 录 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 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 此种方式主要在肌肉组织进行。 腺苷酸 脱氢酶 H2O NH3 延胡索酸 腺嘌呤 核苷酸 (AMP) 目 录 四、-酮酸的代谢 （一）经氨基化生成非必需氨基酸 （二）转变成糖及脂类 目 录 （三）氧化供能 -酮酸在体内可通过TCA循环和氧化磷酸 化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。 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 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸 CO2 CO2 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T A C 目 录 目 录 五、氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用(decarboxylation) 氨基酸脱羧酶 氨基酸胺类 RCH2NH2+ CO2 磷酸吡哆醛 目 录 胺类(amines)的生成 蛋白质 氨基酸胺类 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 目 录 （一）-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA) L-谷氨酸GABA CO2 L- 谷氨酸脱羧酶 GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制 作用。 目 录 （二）牛磺酸(taurine) 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。 L-半胱氨酸磺酸丙氨酸 牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 CO2 目 录 （三）组胺 (histamine) L-组氨酸组胺 组氨酸脱羧酶 CO2 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的 通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。 目 录 （四）5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 色氨酸5-羟色氨酸 5-HT 色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸脱羧酶 CO2 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。 目 录 （五）多胺(polyamines) 鸟氨酸腐胺 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ) 脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶 CO2 SAM脱羧酶 CO2 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 5-甲基-硫-腺苷 丙胺转移酶 精胺 (spermine) 多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的 组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高， 其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。 目 录 第二节 尿素循环 Urea cycle 目 录 氨是机体正常代谢产物，具有毒性。 体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。 正常人血氨浓度一般不超过 0.6mol/L。 目 录 一、血氨的来源与去路 1. 血氨的来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源, 胺类的分解也可以产生氨 RCH2NH2RCHO + NH3 胺氧化酶 肠道吸收的氨 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 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 + NH3 谷氨酰胺酶 目 录 2. 血氨的去路 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATPADP+Pi 肾小管泌氨 分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。 目 录 二、氨的转运 1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle) 反应过程 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。 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 目 录 目 录 2. 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程 谷氨酸 + NH3 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。 生理意义 谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储 存及运输形式。 目 录 动物的氨解毒 目 录 植物的氨解毒 目 录 目 录 三、尿素的生成 （一）生成部位 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。 （二）生成过程 尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。 目 录 1. 氨基甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶 （N-乙酰谷氨酸，Mg2+） C O H2NO PO32-+ 2ADP + Pi 氨基甲酰磷酸 反应在线粒体中进行 目 录 反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase, 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) 目 录 2. 瓜氨酸的合成 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 H3PO4 + 氨基甲酰磷酸 目 录 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,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。 目 录 3. 精氨酸的合成 反应在胞液中进行。 精氨酸代琥珀酸合成酶 ATPAMP+PPiH2O Mg2+ + 天冬氨酸精氨酸代琥珀酸 目 录 精氨酸延胡索酸 精氨酸代琥 珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 目 录 4. 精氨酸水解生成尿素 反应在胞液中进行 尿素鸟氨酸 精氨酸 鸟 氨 酸 循 环 2ADP+Pi CO2 + NH3 + H2O 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 目 录 目 录 目 录 （三）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：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。 目 录 （四）尿素生成的调节 1. 食物蛋白质的影响 高蛋白膳食 合成 低蛋白膳食 合成 2. CPS-的调节：AGA、精氨酸为其激活剂 3. 尿素生成酶系的调节： 目 录 目 录 （五）高氨血症和氨中毒 血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)， 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 (ammonia poisoning)。 目 录 TAC 脑供能不足 -酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺 NH3 NH3 脑内 -酮戊二酸 氨中毒的可能机制 谷氨酸 谷氨酰胺 脑水肿 目 录 四、 肌酸的合成 肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate) 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 (creatinine)。 目 录 H2O + 目 录 目 录 四、 甲硫氨酸循环(methionine cycle) 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 FH4 N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶 (VitB12) H2O 腺苷 RH ATP PPi+Pi RH-CH3 目 录 甲基转移酶 RHRHCH3 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 + NO+ O2 NADPH+H+ NADP+ 一氧化氮合酶 （NOS） 精氨酸瓜氨酸一氧化氮 目 录 目 录 第三节 氨基酸的合成代谢 目 录 一、氨基酸的生物合成 1. 氨基酸生物合成的氮源 (1)生物固氨作用 N2 + 8H +8e- + 16ATP + 16H2O 2NH3 + H2 + 16ADP +16Pi (2)硝酸盐和亚硝酸盐 硝酸盐还原酶 NO3 + NADPH + H NADP + NO2 + H2O 亚硝酸盐还原酶 NO2- + 3NADPH + 4H