课件：第九章氨基酸的代谢.ppt

第九章 氨基酸代谢,2015.10.28,第九章 氨基酸的代谢,三大营养物质：糖 、脂肪、蛋白质,蛋白质,组织细胞,氨基酸,蛋白质的分解代谢实际上也是氨基酸的分解代谢,第一节 蛋白质的营养作用,一、氮平衡,氮平衡：人体每天摄入的氮量与排出的氮量之间的关系。 氮平衡的3种情况： 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） 氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者） 氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。,二、蛋白质的需要量,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。 60kg体重的成人每天需要更新蛋白质140-300g。,三、食物蛋白质的营养价值,1,决定蛋白质营养价值的因素 取决于蛋白质所含氨基酸的种类、数量与其比例是否与人体组织蛋白质接近。比例越接近，营养价值越高。尤其是必需氨基酸。,一、氨基酸代谢概况,二、氨基酸的脱氨基作用,三、氨的代谢,四、- 酮酸的去路,第二节 氨基酸的一般代谢,一、氨基酸代谢概况,代谢库中的 氨基酸, 根本来源消化道的吸收,人体组织蛋白 分解的氨基酸,氧化分解供能,转变为糖和脂肪,合成人体所需蛋白质 最主要最重要的去路,体内合成的氨基酸,转变为许多有重要生理功能的含氮物质,（一）氧化脱氨基作用,（二）转氨基作用,（三）联合脱氨基作用,（四）嘌呤核苷酸循环,二、氨基酸的脱氨基作用,(一) 氧化脱氨基作用,氧化脱氨基作用是指氨基酸在酶的催化作用下，脱氢氧化的同时脱去氨的过程。 部位：肝，肾，脑 方式：不需氧脱氢 酶： L-谷氨酸脱氢酶 反应：,脱氢,水解,（二）转氨基作用,氨基酸的转氨基作用是指在转氨酶的催化作用下，某一氨基酸的-氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸和酮酸的过程。,特点：没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。 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。,又称为天冬氨酸氨基转移酶 （AST）。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。,（二）转氨基作用,体内存在多种转氨酶，以L-谷氨酸与酮酸的转氨酶最为重要。如：谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT ） 转氨酶以磷酸吡哆醛（胺）为辅酶。,谷丙转氨酶（GPT）,又称为丙氨酸氨基转移酶(ALT)。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。,谷草转氨酶（GOT）,（三）联合脱氨基作用,转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而使氨基酸脱去氨基并氧化为-酮酸的过程，称为联合脱氨基作用。,H2O+NAD+,联合脱氨基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。,（四）嘌呤核苷酸循环,存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。 在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨酶的活性较高，故采用此方式进行脱氨基。,三、氨的代谢,氨气是有毒气体。体内的氨主要来源于氨基酸的代谢。正常人血氨的浓度很低（27-82mol/L）,（1）内源性氨：组织中氨基酸脱氨基作用是体内氨的主要来源。 （2）外源性氨：由肠道吸收的氨。 包括：自由食物蛋白质在肠道腐败产生的氨；血中尿素渗透至肠腔在细菌作用下分解产生的氨。,（1）尿素的合成 （2）谷氨酰胺的合成 （3）氨的其他代谢途径,（一）氨的来源与去路,氨的来源,氨的去路,（1）尿素的生成,NH3在肝中合成尿素；占排氮总量8090%； 肝在NH3解毒上非常重要，体内NH3来源与去路保持平衡，血NH3浓度低、稳定。,生成部位：主要在肝细胞的线粒体及胞液中。,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，又称尿素循环。 通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水。尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。, 氨基甲酰磷酸的合成,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),瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(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。, 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,（限速酶）,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸, 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,反应小结,原料：2 分子氨，一个来自于游离氨（氨基甲酰磷酸），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：4 个高能磷酸键。,（1）一种产物：尿素，尿素是人体内蛋白质分解代谢的终产物。 （2）两个原料：2NH3、CO2， 合成尿素的两个氨，一个来自氨基酸脱氨生成，另一个由天冬氨酸提供，而天冬氨酸又可由多种氨基酸通过转氨基而生成。 （3）三个ATP：实际是消耗4个高能磷酸键。 （4）四步反应：前两步（氨基甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成）在线粒体，后两步（精氨酸合成、精氨酸水解）在胞液。,2019/8/21,29,可编辑,（5）五种酶参与：氨基甲酰磷酸合成酶（ CPS-）、鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）、精氨酸代琥珀酸合成酶、精氨酸代琥珀酸裂解酶、精氨酸酶，其中酶精氨酸代琥珀酸合成酶尿素合成的是限速酶。 （6）六种氨基酸：N乙酰谷氨酸（变构激动剂）、天冬氨酸（供氨体，可与腺嘌呤核苷酸循环连接）、鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸（催化剂，构成循环）、精氨酸代琥珀酸（中间产物）。,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. 氨基甲酰磷酸合成酶 (CPS-)的调节： AGA(N-乙酰谷氨酸)、精氨酸为其激活剂,3. 尿素生成酶系的调节：,（二）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 ，也称肝昏迷。,TAC,脑供能不足,脑内 -酮戊二酸,氨中毒的可能机制（肝昏迷）,生成非必需氨基酸,氧化供能,转变为糖、酮体和脂肪,- 酮酸的3条去路,四、- 酮酸的去路,一、氨基酸的脱羧基作用,二、一碳单位的代谢,三、含硫氨基酸的代谢,四、芳香族氨基酸的代谢,第三节 个别氨基酸的代谢,一个车夫，赶着一辆马车，车上坐着7个人，每个人背着7个袋，每个袋里装7只大猫，每只大猫带着7只小猫，每个小猫带着7只老鼠作为干粮，问：一共多少条腿？求腿数！,一、氨基酸的脱羧基作用,由组氨酸经组氨酸脱羧酶催化脱羧生成。组胺作用血管舒张剂可使平滑肌收缩引发哮喘刺激胃蛋白酶和胃酸分泌,组 氨,几种重要的胺类物质,二、一碳单位的代谢,1、一碳单位的概念,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。,2、一碳单位的来源,主要由丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、色氨酸代谢产生。,3、一碳单位的载体,四氢叶酸（FH4） 和 S-腺苷蛋氨酸（SAM）,4、一碳单位代谢的生理意义,三、含硫氨基酸的代谢,蛋氨酸的代谢,半胱氨酸与胱氨酸代谢,活性硫酸的代谢,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲硫氨酸（蛋氨酸）,半胱氨酸,（一）蛋氨酸（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,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,（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢,1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变,2,半胱氨酸上的巯基（-SH）与许多酶分子的活性有关，这些酶统称“巯基酶”。,谷胱甘肽 :由谷氨酸（Glu）、甘氨酸（Gly）、半胱氨酸（Cys）构成的三肽。Cys的-SH构成活性基团，具还原性，可保护蛋白质中的巯基；并可消除过氧化物、自由基及毒物、药物的毒性。,保护蛋白质的巯基 还原高铁血红蛋白 过氧化物、自由基的消除 保肝药,谷胱甘肽的功用：,（三）活性硫酸的代谢,含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。,PAPS为活性硫酸， 是体内硫酸基的供体,四、芳香族氨基酸的代谢,苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸,氨基酸代谢紊乱所致疾病 举例,苯丙酮尿症,苯丙酮尿症是一种先天性常染色体遗传疾病，分为数型，其中最典型的一型是由苯丙氨酸羟化酶的缺失或活性不足引起的。约20,000个新生儿中有1人存在苯丙氨酸羟化酶的缺乏。苯丙氨酸羟化酶的缺乏导致体内苯丙氨酸不能生成酪氨酸，引起苯丙氨酸的积聚，生成苯丙酮酸及其他代谢产物在尿中出现。苯丙酮酸对脑部有毒性作用。苯丙酮尿症的新生儿存在严重的智能发育障碍，甚至致死。最好的治疗方法就是及早发现，在婴儿膳食中供给婴儿发育所需的最低量的苯丙氨酸。,晶晶 全国首例苯丙酮尿症患者,巨幼红细胞性贫血,巨幼红细胞性贫血是指叶酸、维生素B12 缺乏或其他原因引起DNA合成障碍所致的一类 贫血。人体不能合成叶酸，只能由食物中获得。摄入量不足，需要量增加都能导致叶酸的缺乏。 叶酸和维生素B12 缺乏时幼红细胞内DNA合成减慢，但RNA合成不受影响，导致RNA和DNA比例失调，结果形成核较幼稚而细胞体积大的巨幼细胞。,白化病,人体内缺乏酪氨酸酶，酪氨酸不能 在黑色素细胞中被酪氨酸酶催化生成多 巴并进一步代谢生成黑色素，导致患者 的皮肤、毛发变白，称为白化病。,试述短期饥饿时人体糖、脂肪和蛋白质三大物质代谢的整体调节,要点： 胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加 肌蛋白分