氨基酸代谢PPT课件.ppt

氨基酸代谢MetabolismofAminoAcids 1 蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein 第一节 2 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 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18 能量由蛋白质提供 3 二 蛋白质需要量和营养价值 1 氮平衡 nitrogenbalance 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 4 2 生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为30 50g 我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g 3 蛋白质的营养价值 必需氨基酸 essentialaminoacid 指体内需要而又不能自身合成 必须由食物供给的氨基酸 共有8种 Val 缬 Ile 异亮 Leu 亮 Thr 苏 Met 蛋 Lys 赖 Phe 笨丙 Trp 色 5 三伏天 写一两本淡色书来 拣来精读 蛋氨酸 甲硫氨酸 谷 天 缬 异亮 亮 笨丙 蛋 色 苏 赖 赖 精 组 6 蛋白质的营养价值 nutritionvalue 蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量 种类 量质比 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 其余12种氨基酸体内可以合成 称非必需氨基酸 7 第二节蛋白质的消化 吸收和腐败 Digestion AbsorptionandPutrefactionofProteins 8 一 蛋白质的消化 蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子 便于吸收 消除种属特异性和抗原性 防止过敏 毒性反应 9 胃 多肽 氨基酸小肠 小肽 氨基酸内肽酶胰蛋白酶 由碱性氨基酸羧基所组成的肽键胰凝乳蛋白酶 芳香族氨基酸羧基所组成的肽键弹性蛋白酶 脂肪族氨基酸羧基所组成的肽键外肽酶 氨基肽酶 羧基肽酶 10 二 氨基酸的吸收 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转运蛋白 氨基酸 小肽 谷氨酰基循环 氨基酸 11 三 蛋白质的腐败作用 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用 腐败作用的产物大多有害 如胺 氨 苯酚 吲哚等 也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质 蛋白质的腐败作用 putrefaction 12 第三节氨基酸的一般代谢 GeneralMetabolismofAminoAcids 13 一 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 蛋白质转换更新 proteinturnover 14 真核生物中蛋白质的降解有两条途径 不依赖ATP利用组织蛋白酶 cathepsin 降解外源性蛋白 膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 蛋白酶体依赖泛素的降解过程 溶酶体内降解过程 依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白 15 16 二 氨基酸的脱氨基作用 定义指氨基酸脱去氨基生成相应 酮酸的过程 脱氨基方式 转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基 17 一 转氨基作用 transamination 1 定义在转氨酶 transaminase 的作用下 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 原来的氨基酸则转变成 酮酸的过程 18 血清转氨酶分为两种 一种是存在于肝细胞浆中谷丙转氨酶ALT 另一种是存在于肝细胞线粒体中的谷草转氨酶AST 正常时血液中转氨酶活性很低 当组织发生病变时 细胞膜透性增加 转氨酶大量释放入血 使血清中转氨酶活性增高 急性肝炎 血清ALT增高心肌梗死 血清AST增高 19 2 反应式 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 20 4 转氨基作用的机制 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 21 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 通过此种方式并未产生游离的氨 5 转氨基作用的生理意义 22 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 产生游离的NH3 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 NH3 酮戊二酸 NAD P NAD P H H H2O 23 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 24 转氨基偶联氧化脱氨基作用 H2O NAD 转氨酶 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 25 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 26 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 27 生酮 生糖兼生酮 一两色素本来老 其中生酮氨基酸为 亮 赖 除了这7个氨基酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 苏氨酸 苯丙氨酸 赖氨酸 酪氨酸 外 其余均为生糖氨基酸 28 三 氧化供能 酮酸在体内可通过三羧酸循环和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2 同时生成ATP 29 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 30 第四节氨的代谢 MetabolismofAmmonia 31 一 血氨的来源与去路 1 血氨的来源 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 32 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 33 34 二 氨的转运 1 丙氨酸 葡萄糖循环 alanine glucosecycle 反应过程 35 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 36 2 谷氨酰胺的运氨作用 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 37 三 尿素的生成 BuN NH3在肝中合成尿素 占排氮总量80 90 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 一 生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中 38 二 生成过程 尿素生成的过程由HansKrebs和KurtHenseleit提出 称为鸟氨酸循环 orinithinecycle 又称尿素循环 ureacycle 或Krebs Henseleit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 39 40 1 氨基甲酰磷酸的合成 反应在线粒体中进行 41 2020 1 8 42 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 43 2 瓜氨酸的合成 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 H3PO4 氨基甲酰磷酸 44 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶 ornithinecarbamoyltransferase 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 45 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 限速酶 46 精氨酸 延胡索酸 精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 47 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 48 鸟氨酸循环 线粒体 胞液 49 三 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 50 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 51 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 52 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 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 53 CPS 在线粒体 以NH3为N源合成氨基甲酰磷酸 尿素 作为肝细胞分化程度指标 CPS 在胞液 以谷氨酰胺的酰胺基为N源合成氨基甲酰磷酸 合成嘧啶 作为细胞增殖程度的指标 总之 两种氨基甲酰合成酶的活性对调节尿素与核酸合成很重要 54 五 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 55 TAC 脑供能不足 脑内 酮戊二酸 氨中毒的可能机制 肝昏迷 56 第五节个别氨基酸的代谢 MetabolismofIndividualAminoAcids 57 一 氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用 decarboxylation 58 L 谷氨酸 氨基丁酸 GABA L 半胱氨酸 牛磺酸 L 组氨酸 组胺 色氨酸 5 羟色胺 5 HT 59 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 onecarbonunit 60 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 61 叶酸由蝶呤啶 对氨基苯甲酸和谷氨酸三种物质构成 啶 体内活性形式为四氢叶酸 FH4 二 四氢叶酸是一碳单位的载体 62 FH4的生成 5 63 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 N5 CH3 FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 N10 CH FH4 N10 CHO FH4 N5 CH NH FH4 64 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 65 四 一碳单位的互相转变 N10 CHO FH4 N5 N10 CH FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 CH3 FH4 N5 CH NH FH4 H H2O NADPH H NADP NADH H NAD NH3 66 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 67 FH4是一碳单位转移酶的辅酶 作为一碳单位载体 功能部位 N5 N10缺乏症 巨幼红细胞性贫血 缺乏叶酸 C 传递障碍 核苷酸 核酸合成受阻 影响红细胞发育和成熟 使细胞体积增大而不分裂 巨幼红细胞性贫血 六 生化功能 68 三 含硫氨基酸的代谢 胱氨酸 甲硫氨酸 半胱氨酸 69 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 70 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 SAM为体内甲基的直接供体 71 2 甲硫氨酸循环 methioninecycle 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 N5 CH3 FH4 N5 CH3 FH4转甲基酶 VitB12 H2O 腺苷 RH ATP PPi Pi 72 3 甲硫氨酸循环的生理意义 由N5 CH3 FH4供给甲基合成甲硫氨酸 再通过此循环的SAM提供甲基 以进行体内广泛存在的甲基化反应 由此 N5 CH3 FH4可看成是体内甲基的间接供体 73 5 肌酸的合成 肌酸 creatine 和磷酸肌酸 creatinephosphate 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 转变为磷酸肌酸 74 肌酸激酶 有三种同工酶 MM型 主要分布在骨骼肌MB型 主要分布在心肌 心梗时 活性增高 可辅助临床诊断 BB型 主要分布在脑 75 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 76 2 硫酸根的代谢 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 77 四 芳香族氨基酸的代谢 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 78 一 苯丙氨酸和酪氨酸的