氨基酸代谢

氨 基 酸 代 谢Metabolism of Amino Acids,第 七 章,一、蛋白质的生理功能,2.蛋白质是生命的物质基础,第一节 蛋白质的营养作用,1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补,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,二、蛋白质的需要量,氮的总平衡 摄入氮=排出氮 正常成人等氮的正平衡 摄入氮排出氮 儿童、孕妇等氮的负平衡 摄入氮排出氮 饥饿、消耗性疾病等,氮平衡摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系,蛋白质的生理需要量,成人每日最低分解20g蛋白质成人每日最低需要30-50g 蛋白质营养学会推荐成人每日最低 需要80g蛋白质,人体必需氨基酸,定义： 体内需要但不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸2. 包括8种： 甲硫氨酸（蛋氨酸）、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸3. 记忆方法： 假设来写一两本书；甲色赖缬异亮苯苏,蛋白质的营养价值,蛋白质的营养价值：取决于蛋白质所含必需氨基酸的种类、数量蛋白质的互补作用：不同蛋白质混合食用，必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值，称为蛋白质的互补作用。如：谷类含Lys少，含Trp多，豆类含Lys多，含Trp少,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败,Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins,胃中的消化作用（ pH为1.52.5 ）,胃蛋白酶特异性较差胃蛋白酶还有凝乳作用,一、蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收,小肠是蛋白质消化的主要部位,胰酶是消化蛋白质的主要酶类，最适pH为7.0左右,内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶,外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶,肠液中酶原的激活,可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用酶原还可视为酶的贮存形式,酶原激活的意义,氨基酸 +,蛋白水解酶作用示意图,小肠黏膜细胞对蛋白质的消化作用,寡肽的水解主要在小肠黏膜细胞内进行,（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： 耗能的主动转运过程,二、蛋白质在大肠的腐败作用,定义：在消化过程中，有一小部分蛋白质不被消化，也有一部分消化产物不被吸收。肠道细菌对这部分蛋白质及其消化产物所起的分解作用，称为蛋白质的腐败作用,产物：胺类、氨及其它有害物质（如苯酚、吲哚、硫化氢等），也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质,胺类的生成,蛋白质 肠道细菌水解氨基酸 脱羧基 胺类,假神经递质,酪氨酸 酪胺苯丙氨酸 苯乙胺赖氨酸 尸胺,组氨酸 组胺,*假神经递质学说,一部分氨基酸经肠菌的脱羧作用而形成胺类，如苯乙胺及酪胺，正常情况下可被肝内单胺氧化酶分解而清除。肝功能不全时可直接经体循环入脑，经脑内非特异羟化酶作用生成苯乙醇胺及-羟酪胺，与儿茶酚胺类递质（多巴胺、去甲肾上腺素）结构相似，又不能正常地传递冲动，故称假神经递质,肠道中的氨主要有两个来源：,未被吸收的氨基酸在肠菌作用下脱氨基而生成,血液中尿素渗入肠道，由肠菌尿素酶水解而生成氨,氨的吸收部位主要在结肠。氨的吸收与肠道pH有关。,NH3+H+ NH4+,pH6,pH6,这是酸性灌肠的依据,第三节氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,一、体内蛋白质的分解,（一）不同的蛋白质以不同的速率降解（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条途径 1.溶酶体内降解过程2.依赖泛素的降解过程,氨基酸代谢库,氨基酸代谢概况,目 录,结构差异,共同的结构特点 共同代谢途径,(脱羧基),个别氨基酸代谢(含S、芳香族氨基酸）,（脱氨基）,三、 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,转氨基作用谷氨酸脱氢酶脱氨基联合脱氨基*非氧化脱氨基,（一）转氨基作用,谷丙转氨酶（ALT，又称GPT)谷草转氨酶（AST，又称GOT）,转氨酶,正常人各组织GOT及GPT酶活性 (单位/克湿组织),GPT-肝炎GOT-心肌梗死,P83,2. 各种转氨酶都有相同的辅酶,磷酸吡哆醛，VB6的活化形式 P441-442,（二）通过谷氨酸脱氢酶脱氨基,（三）通过嘌呤核苷酸循环脱氨基,主要在骨骼肌、心肌内进行。因为肌肉中L-谷氨酸脱氢酶活性不高,联合脱氨基作用,转氨基与脱氨基的联合作用,2. 类型, 转氨基偶联谷氨酸脱氢作用 （主要方式）,1. 定义, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环（肌肉中的主要方式）,四、 -酮酸代谢,三个方面的代谢途径：,经转氨基作用生成非必需氨基酸转变成糖和脂类氧化供能,其他小结,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶催化的反应没有游离氨的释放两个重要的转氨酶几种-酮酸：丙酮酸、草酰乙酸、-酮戊二酸,第四节氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,氨是机体正常代谢产物，具有毒性体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒,体内氨的来源与去路 氨在血液中的转运 尿素的生成,一、血氨的三个来源,（一）氨基酸及胺的分解 氨基酸脱氨基作用（血氨主要来源） 胺类的分解：,（二）肠道腐败作用 肠道产氨较多，在结肠吸收入血。碱性增加吸收,（三）肾脏产氨,二、氨的转运,氨在血液中主要以两种形式运输：,丙氨酸、谷氨酰胺,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,通过丙氨酸-葡萄糖循环，氨从肌肉运往肝,葡萄糖,谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,小结：简述血氨的来源、去路及转运方式来源：a、氨基酸及胺类的分解：体内氨的主要来源。b、肠道吸收的氨。（两个来源：肠菌作用，尿素分解）c、肾脏产氨：肾小管上皮细胞谷氨酰胺分解产生的氨。去路： 在肝内通过鸟氨酸循环合成尿素，这是最主要的去路。 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物。 在肾以铵盐形式排出。转运：丙氨酸、谷氨酰胺,三、尿素的生成,尿素合成的鸟氨酸循环学说 尿素合成的反应 尿素合成的调节* 高血氨和氨中毒,主要器官：肝脏反应部位：肝细胞线粒体及胞液,（一）尿素合成的鸟氨酸循环学说,1932年Hanks Krebs及其同事提出了鸟氨酸循环学说,1. 氨基甲酰磷酸的合成,（二）尿素合成的反应,CPS-I,2. 瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,3. 精氨酸的合成,+,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,尿素,鸟氨酸,精氨酸,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,目 录,小结及思考：尿素合成的主要器官及反应部位尿素合成需要的原料尿素中两个氮原子的来源直接参与尿素合成的氨基酸有哪些,（三）*尿素合成的调节,1. 食物蛋白质的影响,高蛋白膳食 合成,低蛋白膳食 合成,2. CPS-的调节：AGA、精氨酸为其激活剂,3. 尿素生成酶系的调节,（四）尿素合成障碍：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,TAC ,脑供能不足,脑内 -酮戊二酸,氨中毒的可能机制,降血氨的常用方法：给予谷氨酸；肠道抑菌药；酸性盐水灌肠；限制蛋白质进食量。,第五节 个别氨基酸的代谢,Metabolism of Individual Amino Acids,氨基酸的脱羧基作用一碳单位的代谢含硫氨基酸的代谢芳香族氨基酸的代谢支链氨基酸的代谢,主要内容：,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用(decarboxylation),谷氨酸 -氨基丁酸（GABA） 组氨酸 组胺 色氨酸 5-羟色胺（5-HT）,抑制性神经递质,血管扩张剂/平滑肌收缩,抑制性神经递质具有强烈的血管收缩作用,二、一碳单位的代谢,定义,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。如：甲基、甲烯基等。一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合而参与代谢,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）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,P442,N5 CH =NH FH4,N5 ，N10 = CH FH4,N10 CHO FH4,（二）一碳单位主要来源于氨基酸代谢,一碳单位的互相转变,N10CHOFH4,N5, N10=CHFH4,N5, N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H+,H2O,NADPH+H+,NADP+,NADH+H+,NAD+,NH3,（三）一碳单位的生理功能,主要是参与嘌呤和嘧啶的合成一碳单位代谢将氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来叶酸缺乏或一碳单位代谢障碍，DNA合成受到抑制，产生巨幼红细胞性贫血,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,P10,（一）甲硫氨酸的代谢,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),SAM中的甲基是高度活化的，称活性甲基，SAM称为活性甲硫氨酸，为体内甲基最重要的直接供体，可参与体内多种物质合成，例如：肌酸、肾上腺素、胆碱等。,甲硫氨酸循环(methionine cycle),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,(VB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,P443,2. *甲硫氨酸为肌酸的合成提供甲基,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)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。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。,P173,（二）半胱氨酸的代谢,1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变,2,2. 半胱氨酸可转变为牛磺酸,3. 半胱氨酸可生成活性硫酸根,半胱氨酸是体内硫酸根的主要来源,PAPS为活性硫酸根，在肝的生物化学中有重要作用,四、芳香族氨基酸的代谢,先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷者，苯丙氨酸经作用造成成苯丙酮酸堆积，对中枢神经有毒性，出现苯丙酮酸尿症，使脑发育障碍，患儿智力低下,苯丙酮酸尿症,苯丙氨酸,苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,主要代谢途径,儿茶酚胺的生成,帕金森氏病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少,酪氨酸酶,白化病患者色素细胞内酪氨酸酶缺陷时 黑色素生成受阻,白化病,酪氨酸 多巴 黑色素,黑色素的生成,* 酪氨酸分解生成尿黑酸,=,体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。,（二）*色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA,维生素 PP,五、*支链氨基酸的代谢,亮氨酸（Leu） 异亮氨酸（Ile） 缬氨酸（Val）,生酮氨基酸,生糖氨基酸,生糖兼生酮氨基酸,支链氨基酸/骨骼肌芳香族氨基酸/肝脏支/芳比值正常人为2.33.5,思考题,葡萄糖软脂酸软脂酸葡萄糖丙氨酸葡萄糖葡萄糖亚油酸*亮氨酸葡萄糖以上反应能否进行?,脂肪的甘油部分能在体内转变为糖,糖异生的途径基本上是酵解的逆向过程,糖异生途径,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,Review,八种人体必需氨基酸（三字符）联合脱氨基作用是体内主要的脱氨基途径，两种形式，不同组织中两个重要的转氨酶，催化的反应（涉及的氨基酸与对应的-酮酸），临床意义转氨酶含有共同的辅酶，对应的维生素血氨主要的来源、去路及血液中的运输形式,Review,尿素合成的器官和部位及原料鸟氨酸循环中相关的氨基酸，关键酶脑中氨的主要去路是什么？ 高氨血症导致脑功能障碍的生化机理是氨增高可（ ） A抑制脑中酶活性 B升高脑中pH C大量消耗脑中- 酮戊二酸 D直接抑制呼吸链 E升高脑中尿素浓度举出1至2种降血氨的常用方法,下列哪一种不是一碳单位（ ）ACO2 BCH3 C=CH DCH2,肌肉中氨基酸脱氨基的主要方式是（ ）A转氨基 B氧化脱氨基C谷氨酸联合脱氨基 D嘌呤核苷酸循环E非氧化脱氨基,鸟氨酸循环生成的尿素分子中一个氮原子来源于 ，另一个氮原子来源于 。,Review,什么是一碳单位?,Review,一碳单位的载体，合成的前体是哪种维生素？哪些药物可干扰该载体的合成,机理是什么,有何应用?体内活性甲基的供体，体内活性硫酸根的供体，分别是哪个氨基酸的直接代