蛋白质降解及氨基酸代谢.ppt

蛋白质降解及氨基酸的代谢 Metabolism of Amino Acids,第 七 章,蛋白质的营养作用 Nutritional Function of Protein,第一节,一、 蛋白质的生理功能,1.是构成组织细胞的重要成分,并维持组织细 胞的生长、修补和更新。,2. 转变为生理活性分子，参与多种重要的生 理活动及物质代谢的调控,催化(酶)、免疫(抗原及抗体)、运动(肌肉)、物质转运(载体)、凝血(凝血系统)、调节代谢(激素)等。,3. 氧化供能 4.1kcal(17.19kj)/g。人体每日18%能量由蛋白质提供。,人体每日需分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，需从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量。 体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡(nitrogen balance, NB)。,二、蛋白质需要量和营养价值,NB I (UFO) （ I：摄入氮， U：尿尿素氮、尿蛋白， F：粪氮， O：其它途径丢失的氮，3.5）,1. 氮平衡(nitrogen balance) 摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。,氮总平衡：摄入氮 = 排出氮（正常成年动物）,氮正平衡：摄入氮 排出氮（生长动物、疾病恢复期及妊娠动物等）,氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病）,氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。,2. 蛋白质的最低生理需要量,在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量，称为。成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。,3. 蛋白质的生物学价值,其余10种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。,（1）苯丙氨酸(Phe)：参与消除肾及膀胱功能的损耗； （2）蛋氨酸(Met)；参与血红蛋白、结缔组织与血清的组 成，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能； （3）赖氨酸(Lys)：促进大脑发育，是肝及胆的组成成 分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及 卵巢，防止细胞退化； （4）苏氨酸(Thr):有转变某些氨基酸达到平衡的功能； （5）色氨酸(Try)：促进胃液及胰液的产生; （6）亮氨酸(Leu)：作用平衡异亮氨酸； （7）异亮氨酸(Ile)：参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节 以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺； （8） 缬氨酸(Val)：作用于黄体、乳腺及卵巢。,必需氨基酸的功用,蛋白质的生物学价值(Biological value),蛋白质的生物学价值指饲料蛋白质被动物机体合成组织蛋白质的利用率，取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。,氮的保留量 BV = 100% 氮的吸收量,蛋白质的生物学价值（BV）：,指食物蛋白的利用率,蛋白来源 重量% 单食时BV 混食时BV 豆腐干 42 65 77 面 筋 58 67 小 麦 39 67 大 米 20 77 小 米 13 57 89 牛 肉 26 69 大 豆 22 64,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。 谷类：Lys少，Trp多； 豆类：Lys多，Trp少。,蛋白质的互补作用,蛋白质的消化、吸收与腐败 （一）胃中的消化 1、HCl的作用(胃液中H+的最大浓度可达150mmol/L，比血液中H+的浓度高34百万倍， 因此，胃粘膜主细胞分泌H+是逆着巨大的浓度梯度进行的，需要消耗大量的 能 量，能量来源于有氧代谢) 胃酸可使蛋白质变性，但有利于胃蛋白酶(pepsin)发挥作用。 2、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在 H+ 条件下被激活成为胃蛋白酶。,蛋白质 小分子肽 肠道 胃蛋白酶作用于：Phe, Tyr, Trp. (芳香族，内肽酶),胃蛋白酶,（二）小肠中的消化：,内肽酶: （水解蛋白质内部肽键，内肽酶） 胰蛋白酶：Lys、Arg 羧基端肽键；(碱性） 糜蛋白酶：Phe、Tyr、Trp 肽键； (芳香族） 弹性蛋白酶：Val、Leu、Ser、Ala 肽键；（脂肪族） 外肽酶:（从肽键两端开始水解，外肽酶） 羧基肽酶 A: 从C端水解; 羧基肽酶 B: 水解中性aa为C端的肽键； 氨基肽酶: 水解碱性aa为C端的肽键. 小肠粘膜细胞的寡肽酶: 氨肽酶：从N端水解，形成二肽; 二肽酶：作用于二肽.,肠液中酶原的激活,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,蛋白水解酶作用示意图,氨基肽酶,内肽酶,羧基肽酶,4 氨基酸 +,2 氨基酸,二肽酶,氨基酸进入肠粘膜组织细胞的需钠主动转运机制,ADP+Pi,ATP,K+,K+,Na+,Na+,外,膜,内,蛋白质（aa）的吸收,中性、碱性、酸性、亚氨基酸及甘氨酸载体,-谷氨酰循环 （-glutamyl cycle） 为在动物细胞中与氨基酸的吸收有关的肽转移、变化的循环。在脑、肾及小肠中起作用。由结合于细胞膜的-谷氨酰转肽酶的作用，从细胞内存在的5mM浓度的谷胱甘肽将-谷氨酰基转移于细胞外的氨基酸的-氨基，生成-谷氨酰胺基氨基酸，并将其吸收于细胞内；它再分解时，将-氨基酸贮于细胞内。谷氨酰胺基及半胱氨酰甘氨酸可经游离氨基酸重新形成谷胱甘肽，而重新被利用。最后由于ATP的分解而将氨基酸吸收于细胞内。此循环除了脯氨酸外，对多数氨基酸也都适用，亦为细胞吸收氨基酸的机理之一。,谷胱 甘肽,半胱氨酰甘氨酸,-谷氨酸 环化酶,5-氧脯 氨酸,谷胱甘肽 合成酶,-谷氨酰 半胱氨酸 合成酶,5-氧脯 氨酸酶,细胞膜,细胞内,细 胞 外,-谷氨酰基循环,氨 基 酸,-谷氨酰 氨基酸,ADP+Pi,定义：肠道细菌对未被消化的蛋白质及未被吸收的 消化产物进行的代谢过程。,1、胺的生成,蛋白质的腐败作用,2.肠道氨的生成（肠道氨的两种主要来源）,*氨基酸脱氨,*尿素水解,肠菌尿素酶,血中尿素,氨的吸收主要在结肠，其受肠腔pH的影响，降低结肠的pH，可减少肠道氨的吸收,肠道氨的生成,3 其它有害物质的生成(如苯酚、吲哚、硫化氢等）,第二节 氨基酸的一般分解代谢,General Metabolism of Amino Acids,氨基酸（amino acids)是蛋白质(protein)的基本组成单位。氨基酸代谢包括合成代谢和分解代谢。本章主要讨论氨基酸的分解代谢。 氨基酸具有氨基和羧基，因此有共同的代谢途径，但由于各氨基酸的侧链不同，个别氨基酸还有其特有的代谢谢途径，即个别氨基酸的代谢。 氨基酸的共同代谢途径包括脱氨基作用和脱羧基作用：,其中脱氨基作用是本节的重点。,一、氨基酸代谢概述,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t1/2表示。成人每天有总体蛋白1%2%被降解、更新。 人血浆蛋白t1/2约10d，肝脏的t1/2约18d，结缔组织t1/2约180d，但许多关键性的调节酶的t1/2 均很短。,食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（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。,氨基酸代谢库(metabolic pool),氨基酸代谢库,氨基酸代谢库：一般,氨基酸代谢库以游离aa总量计算。 主要器官组织中aa数量占代谢库的比例为： 肌肉：50、肝脏：10、肾脏：4、 血浆：16 肝、肾体积小，所含的aa浓度很高。血浆aa是体内各组织之间aa转运的主要形式。,二、 氨基酸的脱氨基作用,定义：指氨基酸在酶的作用下脱去氨基生成相应-酮酸的过程。主要在肝、肾中进行。,脱氨基方式,氧化脱氨基 转氨基作用 联合脱氨基,反应过程包括脱氢和水解两步。 -2H +H2O R-CH（NH2）COOH R-C（=NH）COOH R-COCOOH + NH3,（一）氧化脱氨基作用,氨基酸的氧化脱氨基反应主要由L-氨基酸氧化酶（L-amino acid oxidase)和L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamate dehydrogenase)所催化。 L-氨基酸氧化酶是一种需氧脱氢酶，以FAD或FMN为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。,氧化脱氨基作用 需氧、作用有限,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,-酮戊二酸,有毒,若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,酮戊二酸大量转化 NADPH大量消耗 三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。 表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,氨中毒原理,（二）转氨基作用(transamination),1. 定义 在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸脱去-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到氨基生成相应的氨基酸的过程。,转氨基作用,特点：a. 可逆，受平衡影响 b. 氨基大多转给了-酮戊二酸（产物谷氨酸）,转氨酶,-酮酸,-氨基酸,-酮酸,逆过程,酮戊二酸,问题：为什么氨基会大多转给-酮戊二酸？ 答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生 -酮戊二酸。,谷氨酸氧化脱氨,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,-谷氨酸,-酮戊二酸,氧化脱氨,转氨基制谷氨酸,2. 反应式,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸除外。,作业：为什么甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸不能进行转氨基。,体内较为重要的转氨酶有： 丙氨酸氨基转移酶（alanine trans-aminase，ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）。催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。 ALT（GPT） 丙氨酸 + -酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸,3. 转氨酶, 天冬氨酸氨基转移酶（aspartate transaminase,AST），又称为谷草转氨酶（GOT）。催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。 AST（GOT） 天冬氨酸 + -酮戊二酸 草酰乙酸 + 谷氨酸,(GPT),(GOT),转氨基作用是可逆的，该反应中G0，所以平衡常数约为1。反应的方向取决于四种反应物的相对浓度。因而，转氨基作用也是体内某些aa（非必需aa）合成的重要途径。,肝功各项化验指标的临床意义,通常医院所做的肝功能化验指标包括谷丙转氨酶ALT(GPT)，谷草转氨酶AST(GOT)，碱性磷酸酶(ALP)，-谷氨酰转肽酶(GGT)，白蛋白/球蛋白(A/G)，总胆红素(T-Bil)，直接胆红素(D-Bil)。,GPT与GOP主要分布在肝脏的肝细胞内。如果肝细胞坏死, GPT和GOP就会升高。但这两种酶在肝细胞内的分布是不同的。GPT分布在肝细胞浆，GOP分布在肝细胞浆和线粒体中。急性肝炎和轻症的慢性肝炎, 主要表现为GPT的升高，GOP/GPT 1甚至2。,碱性磷酸酶ALP和-谷氨酰转肽酶GGT在淤胆型肝炎和肝外梗阻时明显升高；酒精性肝炎患者的GGT明显升高；白蛋白是在肝脏制造的, 当肝功能受损时, 白蛋白产生减少, 球蛋白是机体免疫器官制造的, 当体内存在“敌人”时, 球蛋白产生增加, 因而慢性肝炎病人由于肝功能减退，白蛋白产生减少，又由于体内存在肝炎病毒这个“敌人”，球蛋白产生增加, 而造成A/G（白/球）比值倒置。 肝细胞受损时, 胆红素的代谢及泄均发生障碍, 因此T-Bil和D-Bil均升高。,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。,4. 转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,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。,通过此种方式不产生游离的氨！,5. 转氨基作用的生理意义,（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。联合脱氨基作用可在大多数组织细胞中进行，是体内主要的脱氨基的方式。,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, 转氨基偶联氧化脱氨基作用,H2O+NAD+,转氨酶,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。, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环（purine nucleotide cycle, PNC）,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,此种方式主要在肌肉组织进行。,三、-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,氨基酸生糖及生酮性质的分类,氨基酸生糖及生酮性质的分类,20种aa的碳架可转化成7种物质： 丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、 -酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。 最后集中为5种物质进入TCA： 乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。,-酮酸的代谢,(1)合成氨基酸（合成代谢占优势时） (2)进入三羧酸循环彻底氧化分解!,(3)转化为糖及脂肪,除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由？转化为糖。,糖异生,碳骨架的氧化（肝脏中）,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸,丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸,丙酮酸,精氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸,天冬酰胺 谷氨酰胺,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,酮体,CO2,CO2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,T C A,（三）氧化供能,-酮酸在体内可通过 TCA 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。,生物体内大部分aa可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。 aa脱羧酶专一性很强，每一种aa都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。 aa脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中L-Glu脱羧生成-氨基丁酸，是重要的神经介质。His脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。 但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。,-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA),GABA是抑制性神经递质，分布于丘脑、基底神经核、海马、小脑等部位，大脑中约有40%的突触是GABA能突触。对中枢神经有抑制作用。,个别氨基酸代谢物,牛磺酸(taurine),牛磺酸，又称-氨基乙磺酸，最早由牛黄中分离出来，故得名。是结合胆汁酸的组成成分。 牛磺酸虽然不参与蛋白质合成，但它却与胱氨酸、半胱氨酸的代谢密切相关。人体合成牛磺酸的半胱氨酸亚硫酸羧酶（CSAD）活性较低，主要依靠摄取食物中的牛磺酸来满足机体需要。,组胺 (histamine),组胺，以皮肤、支气管粘膜、肠粘膜和神经系统中含量较多。当机体受到理化刺激或发生过敏反应时，可引起这些细胞脱颗粒，导致组胺释放，与组胺受体结合而产生生物效应。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。,5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT),5-HT最早是从血清中发现的，又名血清素，广泛存在于哺乳动物组织中，特别在大脑皮层质及神经突触内含量很高，它也是一种抑制性神经递质。在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织是一种强收缩血管的作用和平滑肌收缩刺激剂。,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,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。,第三节 氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,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。,一、血氨的来源与去路,1. 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, 肠道吸收的氨, 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,2. 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, 生成尿酸 ，肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,二、氨的转运,1. 丙氨酸-葡萄糖循环(Alanine-Glucose cycle),运动时骨骼肌释放丙氨酸进入血液循环中,由血中输送到肝脏.经糖的异生 作用生成葡萄糖,从而可以维持血糖浓度的稳定,对保证运动能力有积极作 用。 将运动肌中糖分分解代谢的中间产物丙酮酸转变为丙氨酸,防止肌细胞内 丙酮酸浓度升高。减少乳酸生成,保证糖分解代谢通畅,有利于延缓运动中 产生的疲劳。 将运动肌中氨基酸的氨基以无毒形式运输到肝脏内解毒,避免血氨过度升 高,对维持运动能力有益。,丙氨酸-葡萄糖循环在运动中的意义:,肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝脏经过联合脱氨基作用再脱氨基，放出的氨用于合成尿素；生成的丙酮酸经糖异生转变为葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，丙酮酸再接受氨基生成丙氨酸。丙氨酸和葡萄糖反复地在肌肉和肝之间进行氨的转运，故将这一循环过程称为丙氨酸-葡萄糖循环。,(主要是肌肉),NH3的转运与排泄,各组织细胞,脱氨,NH3,谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,丙氨酸,谷氨酰胺,血液,肝脏,脱氨，转化为排泄形式,肌肉剧烈运动,丙酮酸,NH3,丙氨酸,糖异生,糖原,脱氨,酵解,蛋白质分解产能,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,哺乳、两栖动物排尿素,各种生物根据安全、价廉的原则排氨。,直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。,？,体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。,体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。,大麦町狗主要排泄尿酸，不是尿素，因为其尿素循环中的一个转换酶的基因坏了。,2. 谷氨酰胺的运输和贮存作用,反应过程,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。,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 1932年提出，称为鸟氨酸循环(Orinithine cycle)，又称尿素循环(Urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。,1. 氨甲酰磷酸的合成,反应在线粒体中进行,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),2. 瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨甲酰基转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。,3. 精氨酸的合成,反应在胞液中进行。,+,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,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,H2O,尿素的形成鸟氨酸循环,部位肝脏细胞,氨基酸,（外来的或自身的）,-酮戊二酸 （转氨作用）,谷氨酸,谷氨酸,酮戊二酸,NH4+,CO2,2ADP+Pi+H+,2ATP,Pi,鸟氨酸,瓜氨酸,氨甲酰磷酸,Pi,瓜氨酸,转氨基氨,精氨酸代琥珀酸,ATP,AMP+PPi,延胡索酸,鸟氨酸,精氨酸,H2O,尿素,消耗3ATP、4个高能磷酸键能量,（三）循环小结,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。,（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：,（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)。,TCA ,脑供能不足,脑内 -酮戊二酸,氨中毒的可能机制,必需氨基酸分解不可逆，缺乏碳骨架供给。,氨基酸的合成,由糖代谢中间产物转化而来。,蛋白质,氨基酸,非必需氨基酸 (10种),糖,必需氨基酸 (810种),酮,动物,第五节 个别氨基酸的代谢,Metabolism of Individual Amino Acids,一、提供一碳基团（单位）氨基酸的代谢,定义,（一）概述,某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(one carbon unit)。,种类,甲基 (methyl),-CH3,甲烯基 (methylene),-CH2-,甲炔基 (methenyl),-CH=,甲酰基 (formyl),-CHO,亚氨甲基 (formimino),-CH=NH,（二）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,叶酸对人体的重要营养作用早在1948年即已得到证实，人类（或其它动物）如缺乏叶酸可引起巨红细胞性贫血以及白细胞减少症。此外，研究还发现，叶酸对孕妇尤其重要。如在怀孕头3个月内缺乏叶酸，可导致胎儿神经管发育缺陷，从而增加裂脑儿，无脑儿的发生率。其次，孕妇经常补充叶酸，可防止新生儿体重过轻、早产以及婴儿腭裂（兔唇）等先天性畸形。近几年来，国内外学者陆续发现了叶酸有不少令人感举的新用途。 叶酸是由喋啶，对氨基苯甲酸和谷氨酸残基组成的一种水溶性B族维生素，亦称为维生素BC、B9或维生素M；为机体细胞生长和繁殖所必需的物质。帮助蛋白质的代谢。并与维生素B12共同促进红细胞的生成和成熟。是制造红血球不可缺少的物质。在体内叶酸以四氢叶酸的形式起作用，四氢叶酸在体内参与嘌呤核酸和嘧啶核苷酸的合成和转化。在制造核酸（核糖核酸、脱氧核糖核酸）上扮演重要的角色 。亦是人体在利用糖分和氨基酸时的必要物质。,FH4携带一碳单位的形式,（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）,N5CH3FH4,N5、N10CH2FH4,N5、N10=CHFH4,N10CHOFH4,N5CH=NHFH4,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,（三）一碳单位与氨基酸代谢,（四）一碳单位的互相转变,N10CHOFH4,N5, N10=CHFH4,N5, N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H+,H2O,NADPH+H+,NADP+,NADH+H+,NAD+,NH3,该步反应不可逆,（五）一碳单位的生理功能,作为合成嘌呤和嘧啶的原料 将氨基酸代谢和核酸代谢联系起来,二、芳香族氨基酸的代谢,（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。,1. 儿茶酚胺与肾上腺素的合成,帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺（儿茶酚乙胺 ）生成减少。 在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。 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)。,2. 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，可出现尿黑酸症。,3. 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。,（二）色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA,维生素 PP,（三）甲硫氨酸的代谢,1. 甲硫氨酸与转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S腺苷甲硫氨酸(SAM),甲基转移酶,RH,RHCH3,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,2. 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,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,从甲硫氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后转变为同型半胱氨酸，然后再反方向重新合成甲硫氨酸，这一循环反应过程称为S-腺苷甲硫氨酸循环或活性甲基循环。,3. 肌酸的合成,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)