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氨基酸代谢 第八章 MetabolismofAminoAcids 目的与要求1 熟记联合脱氨基作用的过程和意义2 叙述尿素合成的部位和全过程3 熟记一碳单位的概念 来源 载体和功能4 结合 酮酸去路解释生糖 生酮和生糖兼生酮氨基酸 联系糖代谢途径复述丙氨酸 天冬氨酸与谷氨酸如何氧化成水和CO2 如何异生为糖5 重要概念 联合脱氨基作用 一碳单位 蛋白质的营养作用蛋白质的消化 吸收与腐败氨基酸的一般代谢氨的代谢个别氨基酸的代谢 氨基酸的脱氨基作用 酮酸的代谢 食物蛋白质 第一节氨基酸代谢概况 一 蛋白质的营养作用1 营养必需氨基酸 essentialaminoacid 体内不能合成 必需由食物供给的氨基酸 8种 包括 缬 亮 异亮 支链 苯丙 色 芳香族非极性 蛋 含硫非极性 苏 赖 组氨酸 精氨酸半必需氨基酸 酪氨酸 半胱氨酸2 食物蛋白质的互补作用 营养价值较低的食物蛋白质合理搭配 混合食用 从而互补必需氨基酸的不足 提高营养价值 二 蛋白质的需要量氮平衡 nitrogenbalance 摄入氮 排出氮 即氮的 收支 平衡 反映正常成人的蛋白质代谢情况 三 蛋白质的消化 特异蛋白水解酶作用胃蛋白酶 色 苯丙 酪 蛋 亮胰蛋白酶 精 赖糜蛋白酶 苯丙 酪 色弹性蛋白酶 脂肪族氨基酸残基氨基肽酶 除脯氨酸外任何氨基酸残基 氨基端 羧基肽酶A 除精 赖 脯外氨基酸残基 羧基端 羧基肽酶B 精 赖 羧基端 四 氨基酸的吸收五 蛋白质的腐败作用腐败作用 putrefaction 未被吸收的氨基酸及未被消化的蛋白质在大肠菌中的代谢作用 第二节氨基酸的一般代谢一 主要的脱氨基作用1 氧化脱氨 L Glu脱氢酶2 转氨基作用 转氨酶 其辅酶为磷酸吡哆醛 胺 3 联合脱氨基作用 转氨基作用 L Glu氧化脱氨联合方式 氨基酸与 酮戊二酸的联合 4 嘌呤核苷酸循环 肌 心 参与的核苷酸 IMP AMP GTP 供能 二 酮酸的代谢1 生成非必需氨基酸2 生糖或成脂生酮氨基酸 Leu Lys 不能生成葡萄糖 生酮兼生糖氨基酸 一本落色书 异 苯 酪 色 苏 生糖氨基酸 其他的氨基酸 三 氨的代谢1 氨的转运 丙氨酸 葡萄糖循环 谷氨酰氨 谷氨酸循环2 氨的去路 尿素循环 鸟氨酸循环 部位 线粒体 细胞液氨基酸类中间产物 鸟氨酸 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸终产物 尿素 关键酶 氨基甲酰磷酸合成酶 位于线粒体中 其激活剂为 N 乙酰谷氨酸 缩写AGA 精氨琥珀酸合成酶 限速酶 尿素N的来源 NH3 Asp四 肝昏迷的机制血氨升高 NH3进入脑 脑将氨转化为Gln 使Glu量降低中 脑将 酮戊二酸转变为Glu 补充Glu 使 酮戊二酸的量降低 三羧酸循环不能正常进行 ATP生成下降 脑内供能不足 昏迷 第三节个别氨基酸代谢 一 脱羧作用脱羧酶 辅酶为磷酸吡哆醛 胺 Glu 氨基丁酸 GABA 抑制性神经递质His 组胺 血管舒张剂 胃酸刺激剂Trp 5羟色胺 抑制性神经递质 血管收缩剂cys 牛磺酸 结合胆汁酸组分orn 多胺 腐胺 精脒 精胺 细胞生长调节剂 二 一碳单位 onecarbonunit 代谢1 概念 由氨基酸代谢生成的含有一个碳原子的化学基团 如甲基 亚甲基 甲烯基 次甲基 甲炔基 羟甲基 甲酰基 亚氨甲基 CO CO2等分子不属于一碳单位2 载体 四氢叶酸 FH4 3 来源 Ser Gly His Trp Met4 一碳单位的利用 嘌呤和胸腺嘧啶合成的原料 活性甲基 SAM 合成的原料 联系氨基酸代谢和核苷酸代谢 三 Met Gly Tyr的代谢转变1 Met 肾上腺素 肌酸 肉毒碱 精胺 精脒 胆碱 cys 等活性甲基形式 S 腺苷甲硫氨酸 S 腺苷蛋氨酸 SAM 含有AMP组分Met Cys活性硫酸 PAPS 磷酸腺苷磷酸硫酸 以cys为原料2 Gly 嘌呤碱 血红素 肌酸 结合胆汁酸 谷胱甘肽 一碳单位 等 3 phe Tyr 儿茶酚胺 肾上腺素 去甲肾上腺素 多巴胺 黑色素 甲状腺素白化病人体内缺少 酪氨酸酶苯丙酮尿症 体内缺少苯丙氨酸羟化酶 应控制phe的摄入 第一节蛋白质的营养作用 一 蛋白质的生理功能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酶 多肽激素 抗体 调节蛋白 肌肉收缩 血液凝固 胺类神经递质等 3 氧化供能 17 19kJ 4 1kCal g蛋白质 食物蛋白质的互补作用 营养价值较低的食物蛋白质合理搭配 混合食用 从而互补必需氨基酸的不足 提高蛋白质营养价值的作用 如 谷类蛋白质 赖氨酸少 色氨酸多豆类蛋白质 赖氨酸多 色氨酸少 二 蛋白质的需要量 2 氮平衡 氮的总平衡 摄入氮 排出氮 正常成人 1 生理需要量成人 分解20g 日最低需30 50g 日我国营养学会推荐80g 日 氮的负平衡 摄入氮 排出氮 饥饿 消耗性疾病 正氮平衡 摄入氮 排出氮 儿童 孕妇和恢复期病人 第二节 蛋白质的消化 吸收与腐败一 蛋白质的消化 胃中的消化 胃蛋白酶小肠中的消化 胰酶蛋白酶一般均由无活性的酶原经激活而成 各种蛋白水解酶对肽键作用的专一性不同 通过各种蛋白酶的协同作用 生成氨基酸及二肽后方可被吸收 不同蛋白酶之间功能上区别 外肽酶 氨肽酶 内肽酶 限制性内肽酶 外肽酶 羧肽酶 最终产物 氨基酸及一些寡肽 蛋白水解酶作用的专一性 胃蛋白酶原 MW40000 肠液中肠激酶的作用 二 氨基酸的吸收 一 氨基酸吸收的载体 carrierprotein 三 蛋白质的腐败 putrefaction 肠道细菌对蛋白质及其消化产物的作用 消化过程中 有一小部分蛋白质不被消化 也有一小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作用 称为蛋白质的腐败作用 putrefaction 三 蛋白质的腐败 putrefaction 二 氨的生成 氨基酸脱氨 尿素分解 三 其他有害物质的生成 苯酚 吲哚 甲基吲哚 硫化氢 第三节氨基酸的一般代谢 1 2 总蛋白质 天被降解 degradation 氨基酸代谢库 metabolicpool 体内所有游离氨基酸的总称 肌肉50 肝脏10 肾脏4 血浆1 6 一 氨基酸的脱氨基作用 多种方式 氧化脱氨基 转氨基 联合脱氨基 非氧化脱氨基等以联合脱氨基作用为主 氨基酸 a 酮戊二酸 谷氨酸 a 酮酸 氨NH3NADH H H2O NAD 转氨酶 L 谷氨酸脱氢酶 一 转氨基作用1 转氨酶与转氨基作用 氨基酸的脱氨基作用 H C NH2 C O R1 COOH R2 COOH C O H C NH2 R1 COOH R2 COOH 转氨酶 上述反应可逆 因此转氨基作用既是氨基酸分解代谢过程 也是体内某些氨基酸 非必需氨基酸 合成的重要途径 谷丙转氨酶 glutamicpyruvictransaminase GPT 丙氨酸转氨酶alaninetransaminase ALT 谷草转氨酶 glutamicoxaloacetictransaminase GOT 天冬氨酸转氨酶aspartatetransaminase AST 谷氨酸 丙酮酸 酮戊二酸 丙氨酸 谷氨酸 草酰乙酸 酮戊二酸 天冬氨酸 表 正常成人组织中GOT及GPT活性 组织 单位 湿组织 单位 湿组织 心1560007100骼肌990004800肾9100019000胰腺280002000脾140001200肺10000700血清2016 2 转氨基作用的机理 转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯 即磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺 在转氨基过程中 磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺之间相互转变 起着传递氨基的作用 O CH CH2OPO3H2 OHCH3 H2N CH CH2OPO3H2 OHCH3 磷酸砒哆醛 磷酸砒哆胺 转氨酶 二 L谷氨酸氧化脱氨基作用组织 肝 肾 HOOC CH2 2 CH COOH NH2 NAD NADH H L 谷氨酸脱氢酶 HOOC CH2 2 C COOH NH H2O NH3 HOOC CH2 2 C COOH O 亚氨基酸不稳定 三 联合脱氨基作用 四 嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用组织 骨骼肌 心肌 二 酮酸的代谢 一 生成非必需氨基酸 二 转变成糖和脂类 三 氧化供能 氨基酸生糖及生酮性质的分类 类别氨基酸 生糖氨基酸甘 丝 缬 精 半胱 脯 羟脯 丙 组 谷 谷氨酰胺 天冬 天冬酰胺 蛋生酮氨基酸亮 赖生糖兼生酮氨基酸异亮 苯丙 酪 苏 色 葡萄糖或糖原甘油三酯磷酸丙糖a 磷酸甘油脂肪酸磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸乳酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA酮体草酰乙酸柠檬酸延胡索酸a酮戊二酸谷氨酸琥珀酸单酰CoA 糖 脂肪 丙氨酸半胱氨酸甘氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸 亮氨酸异亮氨酸色氨酸 天冬氨酸天冬酰胺 苯丙氨酸酪氨酸 异亮氨酸甲硫氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸 精氨酸谷氨酰胺组氨酸脯氨酸 亮氨酸赖氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸 氨基酸 糖及脂肪代谢的联系 NH3 氨基酸脱氨基作用肠道蛋白质的腐败谷氨酰胺 肾 尿素合成谷氨酰胺合成核苷酸 非必需氨基酸NH4尿 第三节氨的代谢血氨 0 1mg dl 0 6 mol L 体内氨的来源与去路 一 氨的来源 二 氨的转运 二 氨的转运氨在血液中的运输形式 丙氨酸和谷氨酰胺 一 丙氨酸 葡萄糖循环意义 使肌肉的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝 二 谷氨酰胺的运氨形式 谷氨酰胺 氨的解毒产物 氨的贮存和运输形式 三 尿素的生成 一 合成部位 肝脏 二 合成机理 鸟氨酸循环 NH2NH2 C OC NH NH2NHNH CH2 3 CH2 3 CH2 3 CH NH2CH NH2CH NH2 COOHCOOHCOOH鸟氨酸瓜氨酸精氨酸 三 合成过程 鸟氨酸循环 鸟氨酸氨基甲酰转移酶瓜氨酸尿素 线粒体 氨基甲酰磷酸天冬氨酸氨基甲酰转移酶氨甲酰天冬氨酸嘧啶 胞液 NH2 C NH NHNH2 CH2 3NH2 CH2 3 精氨酸酶 CH NH2 H2OC O CH NH2 COOHNH2COOH精氨酸尿素鸟氨酸 4 尿素生成部位 胞液 尿素合成总反应 鸟氨酸循环要点 尿素分子中的氮 一个来自氨甲酰磷酸 或游离的NH3 另一个来自Asp 每合成1分子尿素需消耗4个 P 循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰乙酸 再通过转氨基作用 从其他 氨基酸获得氨基而再生 精氨酸代琥珀酸合成酶 ASS 为尿素合成的限速酶 四 高血氨症和氨中毒正常血氨浓度 0 1mg dl 0 6 mol L 第五节个别氨基酸的代谢一 氨基酸的脱羧基作用酶 氨基酸脱羧酶辅酶 磷酸吡哆醛 COOH CH2 2COOH L 谷氨酸脱羧酶 CH NH2 CH2 2 CO2 COOHCH2NH2L 谷氨酸 氨基丁酸 一 氨基丁酸 氨基丁酸 aminobutyricacid GABA抑制性神经递质 CH2SHCH2SO3H 3 O 磺酸丙氨酸脱羧酶CH2SO3HCH NH2CH NH2 CO2CH2NH2COOHCOOHL 半胱氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸 二 牛磺酸 牛磺酸 胆汁酸的组成成分 三 组胺 色氨酸 NH2 色氨酸 5羟色氨酸 5羟色胺 四 5羟色胺 5羟色胺 抑制性神经递质 收缩血管作用 五 多胺 二 一碳单位的代谢 一 定义 某些氨基酸代谢过程中所产生的含有一个碳原子基团的总称 包括 甲基 CH3 甲烯基 CH2 甲炔基 CH 甲酰基 CHO 亚氨甲基 CH NH 等 二 载体四氢叶酸是携带一碳单位的载体 N5 甲基四氢叶酸 N5 CH3 FH4 10 5 N5 N10 甲烯四氢叶酸 N5 N10 CH2 FH4 N5 N10 甲炔四氢叶酸 N5 N10 CH FH4 N10 甲酰四氢叶酸 N10 CHO FH4 N5 亚氨甲基四氢叶酸 N5 CH NH FH4 三 来源 丝氨酸甘氨酸组氨酸色氨酸 10 色氨酸 甲酸 犬尿氨酸 合成酶 10 组氨酸 亚氨甲酰谷氨酸 谷氨酸 亚氨甲基转移酶 N5 N10 CHO FH4N10甲酰四氢叶酸 N5 N10 CH FH4N5 N10甲炔四氢叶酸 N5 N10 CH2 FH4N5 N10甲烯四氢叶酸 N5 CH3 FH4N5甲基四氢叶酸 NH3N5 CH NH FH4 NH3N5亚氨甲基四氢叶酸 NADPH H NADP NADH H NAD H H2O 不可逆 四 一碳单位的相互转变 五 生理功能嘌呤 嘧啶合成的原料 三 含硫氨基酸的代谢蛋氨酸半胱氨酸胱氨酸 一 蛋氨酸的代谢1 蛋氨酸与转甲基作用 蛋氨酸 ATPS腺苷蛋氨酸 S adenosylmethionine SAM SAM是体内最重要的甲基供体 表8 5由SAM参加的一些转甲基作用 甲基接受体甲基化产物 去甲肾上腺素肾上腺素胍乙酸肌酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱 氨基丁酸肉毒碱RNA甲基化RNADNA甲基化DNA蛋白质甲基化蛋白质尼克酰胺N 甲基尼克酰胺 2 蛋氨酸循环methioninecycle 同型半胱氨酸由N5 CH3 FH4提供甲基而合成蛋氨酸 由N5甲基四氢叶酸转甲基酶催化 辅酶是维生素B12 蛋氨酸 同型半胱氨酸 S腺苷同型半胱氨酸 S腺苷蛋氨酸 ATP PPi Pi FH4 N5 CH3 FH4 VitB12 N5 CH3 FH4转甲基酶 腺苷 H2O RH R CH3 图8 11蛋氨酸循环 临床意义 维生素B12缺乏时 四氢叶酸再生受到影响 体内游离四氢叶酸减少 一碳单位代谢障碍 核酸合成抑制 而产生巨幼红细胞性贫血 3 半胱氨酸的生成 4 肌酸的合成磷酸肌酸是能量的贮存形式 NH2NH2HN C NHNH2C NH CH2NH2脒基转移酶 CH2 3 CH2 3 NH COON CHNH2CHNH2CH2 COOHCOOHCOOH NH PNH2HN C肌酸激酶HN CN CH3N CH3 ADPATP CH2CH2 COOHCOOH HN C NH H3C NC OCH2 精氨酸甘氨酸 鸟氨酸胍乙酸 S腺苷蛋氨酸 甲基转移酶 S腺苷同型半胱氨酸 磷酸肌酸 肌酸 H2O Pi H2O 图8 12肌酸代谢 肌酸酐 肌酸激酶creatinekinaseorcreatinephosphokinase CPK 同工酶 M亚基 肌型 B亚基 脑型 MM型 骨骼肌MB型 心肌 心肌梗塞时增高 BB型 脑 代谢终产物 肌酸酐 肌肉 肾功障碍时 血肌酸酐浓度升高 CH2SHCH2 S S CH2 2H 2CHNH2CHNH2CHNH2 2H COOHCOOHCOOH 半胱氨酸胱氨酸 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 硫酸根的代谢活性硫酸根 3 磷酸腺苷5 磷酸硫酸 3 phospho adenosine 5 phosphosulfate PAPS PAPS是体内硫酸基的供体如 类固醇激素 硫酸角质素 硫酸软骨素的代谢 PPi ATPATP SO2 AMP SO 3 PO3H2 AMP SO ADP腺苷5 磷酸硫酸PAPS O O3S O P O CH2腺嘌呤 OHH2O3POOH 4 3 3 3 磷酸腺苷5 磷酸硫酸 PAPS 的结构 三 谷胱甘肽 glutathione 的生成和功能生成 见r谷氨酰循环 2H 2H 谷胱甘肽过氧化物酶 形式 2G SHG S S G还原型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽 功能 保护酶和蛋白质的巯基不被氧化 从而维护其功能2G SH 2MetHbG S S G 2Hb 2H2O高铁血红蛋白血红蛋白2G SH H2O2G S S G 2H2O 四 芳香族氨基酸的代谢 一 苯丙氨酸和酪氨酸的代谢 1 儿茶酚胺与黑色素的合成儿茶酚胺 多巴胺 去甲肾上腺素 肾上腺素 CH2NH2CH2NH CH3 S腺苷蛋氨酸S腺苷同型半胱氨酸 CHOHCHOH HO HO OH OH 去甲肾上腺素肾上腺素 2 酪氨酸的分解代