氨基酸代谢

第七章 蛋白质的酶促降解 及氨基酸代谢,第一节 蛋白质的酶促降解第二节 氨基酸的分解转化第三节 氨基酸的衍生物第四节 氨基酸的合成,讲授时数：4学时,本章重点：,一、氨基酸的生理功能,1.合成组织蛋白质，维持组织细胞的生长、更新和修补2.转变成一些含氮化合物3.氧化供能或转变成糖为脂肪,第一节 蛋白质的酶促降解,二、氮平衡,1.氮的总平衡 摄入的氮量与排出的氮量相等，见于成人及成年动物2.氮的正平衡 摄入的氮量大与排出的氮量，见于儿童、孕妇、幼畜和妊娠母畜3.氮的负平衡 摄入的氮量小与排出的氮量，说明机体处于摄入蛋白质不足或疾病状态,三、必需氨基酸,人体所需的八种必需氨基酸？ 赖氨酸(Lys) 缬氨酸(Val) 蛋氨酸(Met) 色氨酸(Try) 亮氨酸(Leu) 异亮氨酸(Ile) 酪氨酸(Thr) 苯丙氨酸(Phe) 婴儿时期所需: 精氨酸(Arg)、组氨酸(His)早产儿所需：色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys),：水解芳香族氨基酸的COOH形成的肽键。,肽链内切酶,胃蛋白酶,：水解芳香族氨基酸的NH2形成的肽键。,胰蛋白酶,：水解碱性氨基酸的-COOH形成的肽键。,胰凝乳蛋白酶,肽链外切酶,氨肽酶,羧肽酶,蛋白酶（肽酶）,二肽酶：水解二肽为单个氨基酸,四、分解蛋白质的酶？,五、氨基酸在体内代谢概况,体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡，食物蛋白质经消化吸收的氨基酸和体内组织蛋白质降解产生的氨基酸混在一起，分布于体内各处，作为参与代谢的氨基酸库。体内氨基酸代谢的概况如图所示,第二节 氨基酸的分解与转化,一、氨基酸的脱氨基作用？氧化脱氨基作用转氨基作用联合脱氨基作用,一、氨基酸的脱氨基作用,1. 氧化脱氨基作用,氨基酸脱氢酶（不需氧）： L-谷氨酸脱氢酶 氨基酸氧化酶（需氧）： L-型氨基酸氧化酶以FMN为辅酶，催化L-氨基酸脱氨基作用，但在体内分布不广，活性不强。 D-型氨基酸氧化酶以FAD为辅酶，催化L-氨基酸脱氨基作用，在体内分布广，活性强。 由于体内氨基酸大多数是L-型的，因此这两类酶在氨基酸代谢中的作用都不大。,2、转氨基作用：转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛？,3、联合脱氨基作用？,非氧化脱氨作用,大多数微生物中发生。特殊生物还原脱氨基作用脱水脱氨基作用氨解酶催化脱氨基,二、氨基酸的脱羧基作用,1、氨基酸在脱羧酶（辅酶是磷酸吡哆醛）的作用下，脱去羧基产生二氧化碳和相应的胺的过程;,氨基酸脱羧后的产物多是生理活性物质。1）鸟氨酸脱羧基生成腐胺，然后再转变成精脒和精胺。2）谷氨酸脱羧基生成-氨基丁酸（GABA）,由谷氨酸脱羧酶催化，此酶在脑组织活性很高，所以脑中GABA的含量较多。GABA 是抑制性神经递质。3）牛磺酸 半胱氨酸代谢可转变成牛磺酸，牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。4）组胺 组胺酸脱羧生成组胺，组胺在体内广泛分布，主要存在于肥大细胞中。组胺是一种强烈的血管舒张剂，能增加毛细血管的通透性。创伤性休克或炎症病变部位可有组胺释放。组胺还可以刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。 5）5-羟色胺 色氨酸脱羧生成5-羟色胺，5-羟色胺广泛分布于体内个组织，脑内5-羟色胺可作为抑制性神经递质。在外周组织，5-羟色胺有收缩血管的作用。,三、 氨及-酮酸的代谢,氨的来源与去路 -酮酸的代谢,（一）氨的来源与去路？,氨基酸脱氨 肠道吸收 肾脏产生,1、氨的来源,2、氨的去路,谷氨酰胺的生成 尿素的生成（哺乳动物）尿酸的生成（鸟类）合成非必需氨基酸,2、氨的去路？,氨基酸降解产物的进一步代谢：,CO2,放出再羧化,R-CO-COOH,EMP,生糖/生酮,ATP,TCA,尿素的生成,1、生成部位：肝脏2、合成原料：NH3、天冬氨酸、 ATP和CO2,3、合成过程：,水解,尿素生成的特点：,1、鸟氨酸循环：反应从鸟氨酸开始，最后又重新生成鸟氨酸，而成为循环又称为尿素循环，是哺乳动物解氨毒的一种方式。 2、是一个耗能过程，每生成一分子的尿素需消耗3分子的ATP，4个高能磷酸键，消除2分子氨和1分子的CO2。 3、限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶,（二） -酮酸的代谢？,合成新的氨基酸转变成糖或脂肪氧化供能,R-CO-COOH,EMP,生糖/生酮,ATP,TCA,2、转变成糖或脂肪？,（1）生糖氨基酸？：在体内可以转变成糖 的氨基酸，即这类氨基酸脱氨基后生成 的-酮酸可以转变为丙酮酸或三羧酸循 环中的各种中间产物，这些物质又可进 一步异生成糖。 （2）生酮氨基酸？：能转化成酮体的氨基 酸，即与之相对应的-酮酸可以转变为 乙酰CoA或乙酰乙酰CoA进一步转变成酮 体与脂肪酸。 （3）生糖兼生酮氨基酸,TCA,第三节 氨基酸的衍生物,一、多胺（polyamine)二、生氰糖苷 (cyanogenic glycosides)三、生物碱 (alkaloid)四、激素五、其他衍生物,一、提供一碳集团的氨基酸,1、一碳基团的概念： 生物化学中将具有一个碳原子的基团称为“一碳基团或一碳单位”，是多种氨基酸如甘氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸等代谢过程中的产物。2、辅酶： FH4或THFA （四氢叶酸）在一碳转移过程中起辅酶作用，是携带一碳单位的载体。,3、一碳基团的形式：亚氨甲基 -CH=NH ；甲酰基 CHO；甲基 -CH3； 羟甲基 -CH2OH ； 甲叉基 -CH2- ； 甲川基 -CH=4、一碳基团的意义：参与嘌呤和胸腺嘧啶的生物合成：一碳单位的主要生理功能是作为嘌呤、嘧啶合成的原料，故在核酸合成中占有重要地位。,2）参与生物体内许多活性物质的生物合成，例：肌酸、卵磷脂、等的生物合成，都和一碳基团的转移有关。3）与乙酰辅酶A在联系糖、脂、氨基酸代谢中所起的枢纽作用相类似，一碳单位将氨基酸与核酸代谢联系起来。一碳单位代谢障碍可造成巨幼红细胞贫血。,二、含硫氨基酸的代谢,蛋氨酸的代谢1. 蛋氨酸与转甲基作用 蛋氨酸与ATP反应生成S-腺苷蛋氨酸（SAM），SAM又称活性蛋氨酸，是体内最重要的甲基供体。,胱氨酸,蛋氨酸,半胱氨酸,2.蛋氨酸循环（methionine cycle）SAM提供甲基后可转变成同型半胱氨酸，继而由N5-CH3-FH4提供甲基再转变成蛋氨酸，反应由N5甲基四氢叶酸转甲基酶催化，辅酶是维生素B12。当维生素B12缺乏时，一碳单位代谢障碍，核酸合成抑制，而造成巨幼红细胞性贫血。尽管上述循环可以生成蛋氨酸，但体内不能合成同型半胱氨酸，它只能由蛋氨酸转变而来，所以实际上体内仍然不能合成蛋氨酸，必须由食物供给。,蛋氨酸循环,3. 肌酸的合成SAM可将甲基提供给胍乙酸生成肌酸；肝脏是合成肌酸的主要器官，在肌酸激酶催化下，再由ATP提供一个高能磷酸键生成磷酸肌酸，磷酸肌酸是体内能量的贮存形式。磷酸肌酸在心肌、骨骼肌及大脑中含量丰富。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物是肌酸酐，肾功障碍时，血肌酸酐浓度升高。,三、苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶作用下，经羟化后生成酪氨酸，反应不可逆，因而酪氨酸不能变成苯丙氨酸。酪氨酸代谢: 酪氨酸代谢有以下意义：,1. 合成儿茶酚胺与黑色素酪氨酸在代谢过程中逐步生成儿茶酚胺类物质，包括多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素等。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶，受产物的反馈抑制。酪氨酸代谢的另一途径是合成黑色素。在黑色素细胞中酪氨酸酶的催化下，酪氨酸羟化生成多巴，再经氧化脱羧等反应后生成黑色素。人体如先天缺乏酪氨酸酶，则黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称白化病。,2. 苯丙酮酸尿症若体内先天缺乏苯丙氨酸羟化酶，则苯丙氨酸不能转变成酪氨酸，继而转变成苯丙酮酸，此时尿中出现大量苯丙酮酸，称苯丙酮酸尿症。,四、半胱氨酸与胱氨酸的代谢,1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变 两分子半胱氨酸可以生成一分子胱氨酸，其二硫键对维持蛋白质的结构具有重要作用。,2. 硫酸根的代谢含硫氨基酸氧化分解均可产生硫酸根，半胱氨酸代谢是体内硫酸根的主要来源。体内一部分硫酸根可经ATP活化生成3磷酸腺苷5磷酸硫酸，又称活性硫酸根。PAPS是体内硫酸基的供体。例如，类固醇激素可形成硫酸酯而被灭活；一些外源性酚类化合物可形成硫酸酯而排出体外；PAPS还参与硫酸角质素及硫酸软骨素等分子中硫酸化氨基糖的合成。,第四节 氨基酸的生物合成,氮素循环生物固氮硝化作用氨的生成氨基酸的合成,1.生物体内大多数氨基酸脱去氨基生成-酮酸是