氨基酸代谢二描述.ppt

第七章 氨 基 酸 代 谢（二）,Metabolism of Amino Acids,基因工程研究所 刘 玥,第四节 氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,体内蛋白质的转换更新 氨基酸的脱氨基作用 a-酮酸的代谢,转氨基作用 氧化脱氨基作用 联合脱氨基作用,蛋白质转换(protein turnover),体内蛋白质降解与合成的动态平衡,食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸（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(metabolic pool) 。,氨基酸代谢概况：,一、氨基酸的转氨基作用(transamination),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(transaminase),功能：,催化某一氨基酸的a-氨基转移到另一种a-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸,转氨酶的专一性,不同氨基酸与a-酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。在各种转氨酶中，以L-谷氨酸与a-酮酸的转氨酶最为重要。,谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase, GPT)或丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase, ALT),谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase, GOT)或天冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransferase, AST),常见的L-谷氨酸转氨酶,丙氨酸,-酮戊二酸,丙酮酸,谷氨酸,天冬氨酸,-酮戊二酸,草酰乙酸,谷氨酸,正常成人各组织中GOT及GPT活性,16,20,血清,19,000,91,000,肾,700,10,000,肺,4,800,99,000,骨骼肌,1,200,14,000,脾,44,000,142,000,肝,2,000,28,000,胰腺,7,100,156,000,心,GPT,GOT,组织,GPT,GOT,组织,(单位/克湿组织),正常转氨酶在细胞中，极少进入血液。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。,转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯，即磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在转氨基过程中，磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺之间相互转变，起着传递氨基的作用。,转氨酶,磷酸吡多醛,磷酸吡多胺,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸除外 通过转氨基作用并未产生游离的氨,二、氨基酸的氧化脱氨基作用,L-谷氨酸脱氢酶,亚氨基酸不稳定,L-谷氨酸,亚谷氨酸,-酮戊二酸,存在于肝、脑、肾中，肌肉、心肌组织活性低 催化可逆反应，对体内非必需氨基酸合成起重要作用 辅酶为 NAD+ 或NADP+ GTP、ATP为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂,L-谷氨酸脱氢酶,三、氨基酸的联合脱氨基作用,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。是体内最重要的脱氨基方式。,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,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。,氨基酸,a-酮戊二酸,谷氨酸,a-酮酸,氨 NH3 NADH+H+,H2O+NAD+,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,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, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 主要在肌肉组织进行,四、a-酮酸的代谢,经氨基化生成非必需氨基酸 转变成糖及脂类 生糖氨基酸、生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 氧化供能,脱掉氨基后的-酮酸可转变成：,-酮戊二酸,琥珀酰 CoA,延胡索酸,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰CoA,乙酰乙酰 CoA,三羧酸循环中间产物,PEP,葡萄糖,脂肪酸,酮体,氨基酸生糖及生酮性质的分类,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,脂肪,CO2,CO2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,T A C,第五节 氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,体内氨的来源 氨的转运 氨的去路与尿素的生成 高血氨症和氨中毒,氨的来源去路,血氨,一、体内氨的来源,1. 氨基酸脱氨基作用产生的氨 体内氨的主要来源,氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。,2. 肠道吸收的氨,碱性利于氨吸收,高血氨病人不能用碱性肥皂水灌肠， 而采用弱酸性透析液作结肠透析,（胺盐）,3. 肾小管上皮细胞分泌的氨（谷氨酰胺水解）,肝硬化腹水患者不宜用碱性利尿剂，以避免血氨增高。,二、氨的转运,氨在血液中以无毒的丙氨酸及谷氨酰胺形式转运,（二） 谷氨酰胺的运氨作用,（一） 丙氨酸-葡萄糖循环 (alanine-glucose cycle),（一）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,血液,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。,（二）谷氨酰胺的运氨作用 （1）从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。 （2）谷氨酰胺既是氨的运输形式，也是氨的储存形式及解毒产物。,大脑、肌肉,肝脏、肾脏,谷氨酸,谷氨酰胺,谷氨酰胺可以提供酰胺基使天冬氨酸转变为天冬酰胺, 第一个用于治疗白血病的酶，白血病细胞天冬酰胺合成不足，需从血液中汲取，天冬酰胺酶分解天冬酰胺抑制白血病细胞的恶性生长。,非营养必需氨基酸的合成,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,三、氨的去路,肾小管泌氨 分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出,尿 素 的 合 成,合成器官 肝是尿素合成的主要器官 亚细胞部位 线粒体及胞液 合成过程 尿素合成的鸟氨酸循环,Krebs提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说,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。,鸟 氨 酸 循 环 （ornithine cycle),1、氨基甲酰磷酸的合成 2、瓜氨酸的合成 3、精氨酸的合成 4、精氨酸水解生成尿素,1、NH3、CO2和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸 线粒体内,CO2 + NH3 + H2O + 2ATP,2、氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸 线粒体内,鸟氨酸,氨基甲酰磷酸,瓜氨酸,3、瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸 胞液中,瓜氨酸,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,精氨酸,延胡索酸,4、精氨酸水解生成尿素和鸟氨酸 在胞液中进行,精氨酸,尿素,鸟氨酸,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,原料： 2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸；1分子CO2 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。,尿素合成的总反应,尿素合成的调节,高蛋白质膳食促进尿素合成 CPS-I（氨基甲酰磷酸合成酶-I）的调节 AGA（N-乙酰谷氨酸）是其变构激活剂 精氨酸是AGA合成酶的激活剂 尿素合成酶系的调节,正常成人肝尿素合成酶系的相对活性,精氨酸代琥珀酸合成酶,氨基甲酰磷酸合成酶I,尿素合成限速酶,鸟氨酸循环启动限速酶,高血氨症和氨中毒,血氨浓度升高称高血氨症 ( 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血氨症。,高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。因它是由肝功能严重受损引起，所以又叫肝昏迷。,脑TAC ,脑供能不足,脑内-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,表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。,高血氨症的治疗原则：,减少食物蛋白摄入 使用抗生素抑制肠内的细菌，以减少N