蛋白质分解氨基酸代谢

第九章 氨基酸代谢,本章要求,蛋白质的营养作用氨基酸的一般代谢氨的代谢氨基酸的脱羧基作用一碳单位的代谢,一、蛋白质营养的重要性参与构成各组织细胞，维持组织细胞的生长、更新和修补。产生一些生理活性物质： 胺类、神经递质、激素、酶、抗体、受体等。,第1节 蛋白质的营养作用,某些蛋白质的特殊生理作用： Hb运O2; 凝血因子血液凝固; 肌动球蛋白肌肉收缩。氧化供能：23.4kJ/g,二、蛋白质的需要量 和营养价值氮平衡（nitrogen balance): 1.氮的总平衡： 摄入氮排出氮。 2.氮的正平衡： 摄入氮排出氮。 3.氮的负平衡： 摄入氮排出氮。,生理需要量： 1.成人（60kg体重）在不进食蛋白质时，其尿中仍排出一定量的含氮终产物（53 mg N/kg体重）约相当于20g蛋白质。 2.最低需要量： 3050g日。 3.我国营养学会推荐量： 80g日。,蛋白质的营养价值（nutrition value)：1.营养必需氨基酸（essential amino acid): 指体内需要，但人体不能自身合成，必需由食物供给的氨基酸。包括Lys、Trp、Phe、Met、Thr、Val、Leu和Ile.,2.含必需氨基酸种类多、数量足的蛋白质营养价值高。 3.食物蛋白质的互补作用： 营养价值低的蛋白质混合食用，必需氨基酸可互补而提高营养价值。 谷类：Lys（赖）少， Trp （色）多； 豆类：Lys多，Trp少。,第2节 氨基酸的一般代谢,氨基酸代谢库,氨基酸代谢概况,目 录,一、氨基酸的脱氨基作用（一）转氨基作用（transamination):转氨酶与转氨基作用： 1.在氨基转移酶(aminotransferase)或转氨酶（transaminase)的作用下，-氨基酸的-氨基转移到-酮酸（ -keto acid)的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变为-酮酸。,2.反应过程：,3.转氨酶分布广泛，因此除Lys（赖）、Pro（脯）、His（组）外，所有的氨基酸均可参与转氨基作用。 辅酶为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。4.谷丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase, GPT,又称为ALT）与谷草转氨酶（glutamic oxaloacetic transaminase, GOT,又称为AST）： （1）广泛存在，GPT在肝细胞中活性最高，GOT在心肌细胞中活性最高。,（2）作用： GPTGlupyruvate -ketoglutarate Ala (丙酮酸） （-酮戊二酸） GOTGlu+oxaloacetate -ketoglutarate +Asp （草酰乙酸） （门冬）,（二）氧化脱氨基作用： L-谷氨酸脱氢酶（重要，以NAD、NADP为辅酶）（L-glutamate dehydro-genase)的作用： 1.广泛存在于肝、肾、脑等组织的线粒体基质中。 2.作用：,H2O+NAD+,转氨酶,转氨基和氧化脱氨基的联合反应。为氨基酸脱氨基和体内合成非必需氨基酸的主要方式。反应可逆，因此也是氨基酸合成的重要途径。主要在肝、肾和脑组织进行。,（三）联合脱氨基作用：,二、-酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸。（二）转变为糖和脂类： （三）氧化供能,第3节 氨的代谢 氨对生物体是有毒物质，对脑细胞影响最大。正常人血氨0.60mol/L (1mg / mL)超过1就可中毒氨基氮排泄方式：鸟类和爬行动物：尿酸形式 人和哺乳动物：转变为尿素形式 原生动物及水生海洋动物如鱼、 线虫、两栖动物等直接排泄氨， 又称排氨动物只有肝细胞能够将氨转变为尿素，因此细胞中产生的氨首先要运输到肝部。（通过转化为中间物间接运输，为什么？）,（一）丙氨酸葡萄糖循环（alanine-glucose cycle):,一、氨的转运,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,反应过程,*丙氨酸转运作用（肌肉中的氨）氨a-酮戊二酸 谷氨酸 转氨谷氨酸丙酮酸 丙氨酸（无毒）丙氨酸经血液运输至肝脏 ：丙氨酸 a-酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酸 氨a-酮戊二酸 脱氨,（二）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。,二、尿素的生成（一）肝为尿素合成的主要器官（线粒体及胞液中）。（二）尿素合成过程鸟氨酸循环（ornithine cycle)学说： 1932年，由Hans Krebs与Kurt Henseleit提出。,在肝细胞线粒体中进行,N-乙酰谷氨酸 （AGA） Mg2+,1.氨基甲酰磷酸的合成：,反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase, 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),2.瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨甲酰基转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。,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,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,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,H2O,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,目 录,反应小结,原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，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：3 个ATP，4 个高能磷酸键。,总反应：,4）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： N-乙酰谷氨酸、精氨酸为其激活剂,（3） 尿素生成酶系的调节：,第4节 、氨基酸碳骨架的代谢途径,（一）经氨基化生成非必需氨基酸,（二）转变成糖及脂类,氨基酸生糖及生酮性质的分类,20种aa的碳架可转化成7种物质：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA：乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。,氨基酸与糖、脂肪代谢的关系,第5节 个别氨基酸的代谢 一、氨基酸的脱羧基作用,（一）氨基酸脱羧基作用(decarboxylation),氨基酸脱羧酶,RCH2NH2, CO2,（磷酸吡哆醛）,H2O+O2 NH3+H2O2,RCHO RCOOH O,胺氧化酶,生物胺类,（二）几种重要的胺类物质：氨基丁酸（amino butyric acid,GABA) : 1.产生： COOH COOH (CH2) (CH2)2 + CO2 L-Glu脱羧酶 CH-NH2 CH-NH2 ( GABA) COOH,2.作用： GABA为抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用（常作镇静剂） 。,牛磺酸（taurine): 1.产生： CH2SH CH2SO3H CH2SO3H O CHNH2 CHNH2 CHNH2 脱羧酶 COOH COOH CO2 L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸 2.作用： 为结合胆汁酸的组分。,组胺（histamine): 1.生成：,2.作用： 主要存在于肥大细胞。（1）为强烈的血管舒张剂，能增加毛细血管的通透性。（2）刺激胃蛋白酶和胃酸的分泌。（3）收缩平滑肌（易诱发哮喘）,5-羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT): 1.生成：,2.作用： 分布广泛。（1）脑内： 为抑制性神经递质。（2）外周组织（胃肠、血小板、乳腺）： 收缩血管（升血压） 。,儿茶酚胺,（肾上腺髓质激素）,酪氨酸,三者统称为儿茶酚胺，均为神经递质,二、一碳单位的代谢一碳单位（one carbon unit): 一碳单位是指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。,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,（一）一碳单位与四氢叶酸（FH4或THFA）： 1. FH4为一碳单位的载体，即一碳单位代谢的辅酶。 2.一碳单位一般结合在FH4的N5、N10位上。,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,（二）一碳单位与氨基酸代谢,（三）一碳单位的生理功用： 1.为嘌呤、嘧啶的合成原料： （1）N10-CHO-FH4C2（嘌呤）； （2）N5,N10=CH-FH4C8 （嘌呤）； （3） N5,N10-CH2-FH4甲基（dTMP)。 2.将氨基酸和核酸代谢密切联系起来。,第6节 氨基酸的合成代谢 一、人体氨基酸的合成 人体内仅能合成非必需氨基酸。其碳架来自糖酵解、磷酸戊糖途径或三羧酸循环的中间产物。非必需氨基酸的生物合成 a、-酮酸衍生类型：谷谷脯精 b、草酰乙酸衍生类型：天甲苏赖异 c、丙酮酸衍生类型：丙缬亮 d、3-磷酸甘油酸衍生类型：丝甘半 e、磷酸烯醇式丙酮酸和4-磷酸赤鲜糖衍生类型：组氨酸和芳香族-酪苯色,二、微生物与植物氨基酸的合成（一）由-酮戊二酸可合成Glu、Gln、Pro和Arg：,如Pro的合成:,(二）由草酰乙酸可合成门冬氨酸、门冬酰胺、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸和赖氨酸：,(三)由丙酮酸可合成丙氨酸、颉氨酸和亮氨酸：,如Ala的合成： GPT Glupyruva