氨基酸代谢1课件

,1,氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids,2,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。,3,蛋白质的分解 代 谢 Metabolism of Proteins,第 十一 章,4,蛋白质的营养作用 Nutritional Function of Protein,第一节,5,一、 蛋白质营养的重要性,1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补,2. 参与多种重要的生理活动,催化、免疫、运动、物质转运、凝血等,3. 氧化供能 人体每日18%能量由蛋白质提供。,6,二、蛋白质需要量和营养价值,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。,氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。,7, 氮总平衡：摄入氮 = 排出氮（正常成人）, 氮正平衡：摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）,氮平衡有以下三种情况,8, 氮负平衡： 摄入氮 排出氮 （饥饿、消耗性疾病患者）,9,最低生理需要量：3050g/天,我国营养学会推荐的需要量：7080g/天 (正常成年人每天需要量),2. 生理需要量,10,主要取决于必需氨基酸的 种类、含量和比例 是否与人体蛋白质的氨基酸组成接近。,3. 蛋白质的营养价值(nutrition value),11,必需氨基酸(essential amino acid),指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。,来写一两本淡色书,共有8种： Lys(赖)、 Val (缬)、 Ile(异亮)、Leu(亮)、 Phe(苯)、 Met(蛋)、 Trp(色) 、 Thr(苏) 。,12,其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。,13,蛋白质的互补作用,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。,14,谷 类 豆 类 Lys（赖） 较少 较多 Trp （色） 较多 较少,15,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败,Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins,16,一、 蛋白质的消化,蛋白质消化的生理意义,便于吸收。 消除种属特异性和抗原性。,17,消化过程,（一）胃中的消化作用,18,（二）小肠中的消化 小肠是蛋白质消化的主要部位。,1. 胰酶及其作用,胰酶是消化蛋白质的主要酶，包括,内肽酶(endopeptidase) 如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。,外肽酶(exopeptidase) 如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。,19,肠液中酶原的激活,20,酶原激活的意义,特定的部位发挥催化作用，免受自身消化。 为酶的贮存形式。,21,氨基酸 +,蛋白水解酶作用示意图,2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用,22,二、氨基酸与肽的吸收,吸收部位：主要在小肠 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程,23,（一）氨基酸与肽吸收载体,载体类型,中性氨基酸载体 碱性氨基酸载体 酸性氨基酸载体 亚氨基酸与甘氨酸载体 二肽或三肽的载体,24,ADP+Pi,ATP,氨基酸,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,吸收机制：,Na+依赖型氨基酸转运体,刷状缘,细胞基底膜,25,（二）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用,-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：,谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成,半胱氨酰甘氨酸 (Cys-Gly),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,氨基酸,目 录,27,三、 蛋白质的腐败作用,未被消化、吸收的蛋白质 胺类、氨、酚类、吲哚类、H2S等,蛋白质的腐败作用(putrefaction),肠菌,28,（一）胺类(amines)的生成,29,胺类的毒性（假神经递质学说）,30,假神经递质(false neurotransmitter),31,-羟酪胺和苯乙醇胺与儿茶酚胺结构类似,32,苯丙氨酸 酪氨酸,肠菌,苯乙胺 酪胺,肝脏,正常,代谢,肝病,-羟化酶,脑组织,苯乙醇胺 羟酪胺,假神经递质,肝性脑昏迷,胺类的毒性（假神经递质学说）,33,（二） 氨的生成,临床对高氨血症采用酸性灌肠。,34,（三）其它有害物质的生成,35,第三节 氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,36,氨基酸代谢库(metabolic pool),外源性氨基酸与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,氨基酸代谢概况,目 录,38,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,二、 氨基酸的脱氨基作用,39,（一）转氨基作用(transamination),1. 定义,40,氨基酸,-酮酸,常见的氨基酸和相应的-酮酸,谷氨酸 -酮戊二酸 天冬氨酸 草酰乙酸 丙氨酸 丙酮酸,41,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。,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,来自于何种维生素？,42, 丙氨酸氨基转移酶(ALT或GPT) (Alanine aminotransferase, ALT), 天冬氨酸氨基转移酶(AST或GOT) (Aspartate aminotransferase, AST),体内重要的转氨酶,43,44,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。,45,AST,ALT,46,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。,5. 转氨基作用的生理意义,47,（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用,存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+,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,48,（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,49, 转氨基偶联氧化脱氨基作用,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。,50, 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,此种方式主要在肌肉组织进行。,51,（一）经氨基化生成非必需氨基酸,（二）转变成糖及脂类,三、-酮酸的代谢,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 A C,目 录,53,（三）氧化供能,-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。,54,55,第四节 氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,56,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。,57,一、血氨的来源与去路,1. 血氨的来源, 氨基酸脱氨基作用,胺类的分解可以产生氨, 肠道吸收的氨 (腐败作用), 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,58,2. 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, 肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,59,二、氨的转运,1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle),反应过程,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,61,62,2. 谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,部位：脑、肌肉,63,三、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。,64,尿素的结构式,65,1. 氨基甲酰磷酸的合成,反应在线粒体中进行,66,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),67,2. 瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,68,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。,69,3. 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,70,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,71,4. 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,线粒体,胞 液,目 录,73,74,（三）反应小结,原料：2 个氮，直接来自于游离氨和天冬氨酸。 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。 鸟氨酸循环与三羧酸循环有代谢上联系。,75,（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：,76,77,（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)。,78,TAC ,脑供能不足,脑内 -酮戊二酸,氨中毒的可能机制,NAD（P）H和ATP ,79,第五节 个别氨基酸的代谢,Metabolism of Individual Amino Acids,80,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用(decarboxylation),81,（一）-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA),GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。,82,（二）牛磺酸(taurine),牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。,83,（三）组胺 (histamine),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。,84,（四）5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT),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。,85,（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,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。,86,二、一碳单位的代谢,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)。,87,种类,甲基 (methyl),-CH3,甲烯基 (methylene),-CH2-,甲炔基 (methenyl),-CH=,甲酰基 (formyl),-CHO,亚胺甲基 (formimino),-CH=NH,88,（二）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,89,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=NHFH4,90,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,（三）一碳单位与氨基酸代谢,91,（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+,NH3,92,（五）一碳单位的生理功能,作为合成嘌呤和嘧啶的原料 把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来,93,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,94,（一）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),95,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,96,2. 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,97,3. 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