氨基酸代谢

氨基酸代谢MetabolismofAminoAcids 第十二章 1蛋白质的酶促降解 2氨基酸的分解代谢 3氨基酸的合成代谢 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 酶 免疫 抗原及抗体 运动 肌肉 物质转运 载体 凝血 凝血系统 等 3 氧化供能人体每日10 15 能量由蛋白质提供 必需氨基酸 essentialaminoacid 蛋 色 赖 缬 异 亮 苯 苏 体内需要但不能自身合成 必须由食物提供的氨基酸 蛋白质的营养价值 nutritionvalue 蛋白质营养价值 蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量 种类 组织蛋白质的降解 1蛋白质的酶促降解 1 溶酶体无选择性地降解蛋白质体系 不依赖ATP 降解外源蛋白 膜蛋白 2 泛肽结合的选择性降解体系 依赖ATP 降解异常蛋白 泛肽所标记的蛋白质 进入特定的装置 蛋白酶体 降解 外源蛋白质的降解 Digestion胃 胃蛋白酶原胃蛋白酶小肠 胰液 胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 羧肽酶小肠粘膜细胞 氨肽酶 二肽酶 绿 内肽酶 蓝 外肽酶 肝脏或其它组织 血液 GeneralMetabolismofAminoAcid 氨基酸代谢库 metabolicpool 排泄过剩氨基酸 脱羧基作用 脱氨基作用 R CO COO NH3 R CH2 NH2 CO2 2氨基酸的分解代谢 氨基酸的脱氨基作用氨基酸分解产物的代谢氨基酸的脱羧基作用 2 1氨基酸的脱氨基作用 氨基酸脱去氨基生成相应 酮酸的过程 方式 转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨 DeaminationofAminoAcid 转氨基作用 transamination 在转氨酶作用下 某一 氨基酸脱去 氨基生成相应的 酮酸 而另一种 酮酸得到此氨基生成相应的 氨基酸的过程 通常是氨基酸降解的第一步 氨基酸的氨基转移至少数几个酮酸受体 ketoacidacceptors 上 常见的接受氨基的酮酸受体 ketoacidacceptors Pyruvate 丙酮酸 alanine 丙氨酸 Oxaloacetate 草酰乙酸 aspartate 天冬氨酸 a keto glutarate a 酮戊二酸 glutamate 谷氨酸 转氨酶多以 酮戊二酸作为氨基的受体 转化为谷氨酸 再经L 谷氨酸脱氢酶的催化导致氨基酸的氧化分解 谷氨酸可在生物合成中提供氨基 如谷草转氨酶 GOT 又名AST 谷丙转氨酶 GPT 又名丙氨酸氨基转移酶ALT 急性肝炎患者血清GPT升高 心肌梗患者血清GOT升高 转氨酶的辅酶 磷酸吡哆醛 PLP 参与氨基酸的转氨 脱羧 消旋反应 转氨作用机制 糖代谢 丙酮酸草酰乙酸 酮戊二酸 AlaAspGlu 蛋白质降解 是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式 是机体合成非必需氨基酸的重要途径 是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁 转氨基作用的生理意义 转氨作用是肝外组织中氨基酸脱氨的重要方式 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 羟脯氨酸除外 转氨酶分布广 动 植 微 胞液 线粒体中均可进行反应 只有氨基的转移 没有游离的氨产生 所以转氨作用并不是氨基酸脱氨基的主要方式 平衡常数偏向于合成方向 氧化脱氨基作用 oxidativedeamination L 谷氨酸脱氢酶 L glutamatedehydrogenase 动 植 微生物都有 动物分布于肝 肾 脑 辅酶 NAD orNADP 是别构酶 GTP ATP GDP ADP 专一性强 只催化谷氨酸脱氢 是一个线粒体酶 受能荷的调控 逆过程可合成Glu 为糖代谢和氮代谢交汇点 联合脱氨基作用 transdeamination 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 转氨基偶联氧化脱氨基作用 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用 有氨生成 反应过程可逆 实验 谷氨酸注入肝脏 结果10 的氨来自谷氨酸脱氢酶氧化 其余是经转氨作用转化为天冬氨酸 肝 肾 以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用 虽然在机体内广泛存在 但不是所有组织细胞的主要脱氨方式 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 骨骼肌 心肌 肝脏 脑 苹果酸 腺苷琥珀酸 次黄苷酸 IMP 腺苷琥珀酸合成酶 50 反应过程不可逆 联系糖 氨基酸 核苷酸代谢的枢纽 三种核苷酸参与 AMP IMP GTP R CO COO NH3 脱氨基作用 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 ammoniapoisoning 也称肝昏迷 正常人血液氨 0 1 1 神经中毒 2 2氨基酸分解产物的代谢 2 2 1氨的代谢 MetabolismofAmmonia NH4 Uricacid Urea 尿酸 尿素 氨 水生动物 鸟类 爬虫类 人 哺乳动物 两栖类 氨的代谢去路 1 在肝内合成尿素 主要 2 合成酰胺 3 作为氮源合成非必需Aa或Pu Py等非蛋白含氮化合物 4 以铵盐形式排出体外 氨的转运 丙氨酸 葡萄糖循环 alanine glucosecycle 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝 肝为肌肉提供能量 一举两得 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程 谷氨酸 NH3 谷氨酰胺中性无毒易透过细胞膜 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP Pi 谷氨酰胺酶 脑 肝 肾 尿素 铵盐 临床用谷氨酸盐降低血氨 脑组织中氨的主要去路 1 尿素 urea 的生成 鸟氨酸循环 ornithinecycle 尿素循环 ureacycle Krebs Henseleit循环 细胞定位 线粒体 胞质 器官定位 肝 a 氨甲酰磷酸的合成 CO2 NH3 H2O 2ATP 氨甲酰磷酸合成酶 Mg2 C O H2N O PO32 2ADP Pi 氨甲酰磷酸 不可逆 限速 底物氨主要来源于谷氨酸氧化产生的氨 CO2来自糖代谢产物 N 乙酰谷氨酸为其激活剂 反应消耗2分子ATP 1 从鸟氨酸合成瓜氨酸 线粒体 N 乙酰谷氨酸 别构激活剂 b 瓜氨酸的合成 反应在线粒体中进行 瓜氨酸生成后进入胞液 Orn Cit 2 精氨酸的合成 胞液 天冬氨酸 氨基供体 精氨琥珀酸 Cit 精氨酸 延胡索酸 精氨琥珀酸裂解酶 精氨琥珀酸 可透过线粒体膜 是尿素循环和TCA循环的纽带 Arg 3 尿素的生成 胞液 urea Arg 精氨酸酶专一性高 只对L 精氨酸起作用 H2O Orn 精氨酸酶 鸟氨酸循环 线粒体 胞质 Linksbetweentheureacycleandcitricacidcycle Krebsbicycle 延胡索酸 天冬氨酸 瓜氨酸 鸟氨酸 精氨酸 精氨琥珀酸 反应小结 原料 2分子氨 一个来自于氨 另一个来自天冬氨酸 CO2为糖代谢产物 过程 先在线粒体中进行 再在胞液中进行 耗能 4个ATP 限速酶 氨甲酰磷酸合成酶 N 乙酰谷氨酸 有四种氨基酸参与 鸟氨酸 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸与TCA循环关系密切 延胡索酸 天冬氨酸既解除氨毒 又消耗了体内不需要的CO2 CO2 NH4 3ATP Asp 2H2O urea 2ADP 2Pi AMP PPi fumarate 2 酰胺的合成 动物储氨方式 植物储氨方式 3 合成Pu Py等非蛋白含氮化合物 核苷酸代谢 不仅是合成蛋白质的原料 也是体内解除氨毒的重要方式 2 2 2 酮酸的代谢 2 经三羧酸循环氧化供能 1 再合成氨基酸 3 转变为糖及脂类 1 再合成氨基酸 还原氨基化 转氨作用 谷氨酸 丙酮酸 谷氨酸 草酰乙酸 酮戊二酸 丙氨酸 酮戊二酸 天冬氨酸 L 谷氨酸脱氢酶 转氨酶 酮戊二酸 NH3 谷氨酸 20种AA 酮酸 乙酰CoA 酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸 TCA 2 经三羧酸循环氧化供能 P438图26 9 生糖氨基酸 甘 丝 丙 等多种氨基酸 生酮氨基酸 亮氨酸 赖氨酸 生酮兼生糖氨基酸 异亮 苯丙 酪 苏 色 3 转变为糖及脂类 P438图26 9 黑色素 皮肤 毛发等的黑色素由酪氨酸通过酪氨酸酶催化生成 人体缺乏此酶 则黑色素合成障碍 导致白化病 酪氨酸的分解 酪氨酸 尿黑酸氧化酶 延胡索酸 乙酰乙酸 生糖兼生酮 尿黑酸症 酪氨酸酶 氨基酸代谢缺陷症举例 苯丙酮尿症 PKU 苯丙氨酸 苯丙氨酸羟化酶 苯丙氨酸单加氧酶 苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统有毒性 导致患儿智力发育障碍 圣 路易斯大学生化系williamSly教授等人对孩子血液分析 发现没有乙二醇存在 有浓度很高的甲基丙二酸 Ile Val分解产物 另外含有大量的酮 科学侦破一桩谋杀疑案 不幸 1991年Stallings被法院断定是刚出生儿子的谋杀凶手 1990年 又生下一个儿子 发现有相同症状 1991年被指控使用了致命性武器进行攻击 判处终生监禁 运幸 通过对报告的分析 商业实验室的鉴定存在问题 1991年9月 撤销了所有对Stallings的指控 1989年出生三个月的儿子发病 商业实验室和医院实验室证实 防冻剂成分乙二醇中毒 血液和奶瓶中有乙二醇的存在 甲基丙二酸血症 MMA 2 3氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用 胺类是组成某些维生素或激素的成分 或有特殊生理功能 但大多数胺对动物有毒 需要胺氧化酶将其转变为其他物质 在胺氧化酶作用下 胺 醛 酸 CO2 H2O 1 氨基丁酸 GABA GABA是抑制性神经递质 对中枢神经有抑制作用 2 组胺 组胺是强烈的血管舒张剂 可增加毛细血管的通透性 降低血压 还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌 了解 4 5 羟色胺 5 HT 5 羟色胺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 3 牛磺酸 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分 了解 5 多胺 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 丙胺转移酶 5 甲基 硫 腺苷 精胺 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 了解 氨基酸与一碳单位 某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团 称为一碳单位 onecarbonunit CH NH亚氨甲基 CHO甲酰基 CH2OH羧甲基 CH 次甲基 CH2 亚甲基 CH3甲基 一碳单位包括 一碳单位不能游离存在 常与四氢叶酸结合而转运和参加代谢 P446 四氢叶酸是一碳单位的载体 THFA N5 CH3 FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 N10 CH FH4 N10 CHO FH4 N5 CH NH FH4 FH4携带一碳单位的形式 一碳单位主要来源于下列氨基酸代谢 亚氨甲基 亚甲基 甲酰基 or甲叉基 生理功能 是生物体内各种化合物甲基的主要来源 如嘌呤和嘧啶的合成 甲基的直接供体 S 腺苷甲硫氨酸 SAM 甲基转移酶 RH RH CH3 腺苷 SAM S 腺苷同型半胱氨酸 同型半胱氨酸4C SAM为体内甲基的直接供体 P418图25 20P466图27 21P574 5 加帽 氨基酸 脱羧 脱氨 氨基酸分解代谢总览 3氨基酸的合成代谢 3 1氨基酸合成途径的类型 非必需氨基酸都是生糖氨基酸 必需氨基酸只有少数是生糖氨基酸 与糖的转化不可逆 生酮氨基酸多是必需氨基酸 氨基酸转化为酮体不可逆 8种必需氨基酸 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr 2种半必需氨基酸 His Arg 氨基酸与糖和脂肪的共同中间代谢产物 Overviewofaminoacidbiosynthesis 碳骨架来源 糖酵解 EMP 柠檬酸循环 TCA 磷酸戊糖途径 PPP 氨基来源 Glu Gln 莽草酸途径 P453 461了解 P453表27 1 Over 复习题 仅供参考 一 名词解释 1 必需氨基酸 2 生糖氨基酸 3 生酮氨基酸4 一碳单位5 联合脱氨作用6 尿素循环 1 谷氨酸在蛋白质代谢中具有重要作用 因为A 参与转氨作用B 参与氨储存和利用C 参与尿素合成D 参与一碳单位代谢 A B C A 谷氨酰胺B 丙氨酸C 两者都是D 两者都不是组织间转运氨的载体脑组织转运氨的载体提供一碳单位 C A D 3 下列哪一种氨基酸与尿素循环无关 A 赖氨酸B 天冬氨酸C 鸟氨酸D 瓜氨酸E 精氨酸 A 2 4 氨基转移不是氨基酸脱氨基的主要方式 因为A 转氨酶在体内分布不广泛B 转氨酶的辅酶容易缺乏C 转氨酶作用的特异性不强D 只是转氨基 没有游离氨产生 D 7 下列哪一种氨基酸经过转氨作用可生成草酰乙酸 A 谷氨酸B 丙氨酸C 苏氨酸D 天冬氨酸E 脯氨酸8 能直接转变为 酮戊二酸的氨基酸为A 天冬氨酸B 丙氨酸C 谷氨酸D 谷氨酰胺E 天冬氨酸 D C 9 催化联合脱氨基作用所需的酶是A L 氨基酸氧化酶B 转氨酶C 谷氨酰胺酶D 谷氨酸脱氢酶 B D 10 酮酸的代谢途径为A 氨基化生成相应的非必需氨基酸B 转变为糖和脂肪C 氧化成CO2和H2OD 合成某些必需氨基酸 A B C 11 成人体内氨的最主要代谢去路为A 合成非必需氨基酸B 合成必需氨基酸C 合成NH4 随尿排出D 合成尿素E 合成嘌呤 嘧啶核苷酸 D 12 氨升高的主要原因是A 食入蛋白质过多B 肝功能障碍C 肥皂水 碱性 灌肠 肠道氨的吸收增多D 肾功能障碍E 以上都不是 B 1 肝脏经 循环将有毒的氨转变成无毒的 这一过程是在肝细胞 和 中进行 鸟氨酸 尿素 线粒体 胞液 2 转氨酶的辅酶是 它是维生素 的活化形式 3 尿素循环中的调节酶是 存在于 中 是此酶的正调节物 4 人类对氨基代谢的终产物是 鸟类