第 11 章氨基酸代谢

第11章氨基酸代谢 第一节蛋白质的营养作用 一 蛋白质营养的重要性 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 意义 可以反映体内蛋白质代谢的慨况 3 蛋白质的营养价值 其余12种氨基酸体内可以合成 称非必需氨基酸 第二节蛋白质的消化 吸收和腐败 一 蛋白质的消化 消化过程 2 小肠中的消化 小肠是蛋白质消化的主要部位 肠液中酶原的激活 胰蛋白酶原 糜蛋白酶原羧基肽酶原弹性蛋白酶原 胰蛋白酶 糜蛋白酶羧基肽酶弹性蛋白酶 意义 可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化 蛋白质经胃液和胰液中各种酶的水解 所得产物1 3是氨基酸 2 3是寡肽 蛋白水解酶的作用示意图 二 氨基酸的吸收 1 部位 主要在小肠 2 形式 氨基酸 寡肽 二肽 3 机理 耗能的主动吸收过程 氨基酸吸收载体 氨基酸 Na 载体蛋白组成三联体 为次级主动转运 由ATP供能 类似于葡萄糖的转运 载体 谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用 利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系 肽的吸收 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产物所起的作用称为蛋白质的腐败作用 putrefaction 腐败作用的产物大多有害 如胺 氨 苯酚 吲哚 也可产生少量的脂酸及维生素 胺类 amines 的生成 如 羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺 它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合 但不传递神经冲动 使大脑抑制 氨 ammonia 的生成 氨基酸 尿素 降低肠道pH NH3转变为NH4 以胺盐形式排出 可减少氨的吸收 这是酸性灌肠的依据 其它有害物质的生成 第三节氨基酸的一般代谢 一 概述 1 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 3 氨基酸代谢库 metabolicpool 食物蛋白经消化吸收的氨基酸 外源性氨基酸 与体内组织蛋白降解产生的氨基酸 内源性氨基酸 混在一起 分布于体内各处 参与代谢 称为氨基酸代谢库 氨基酸代谢库 氨基酸代谢概况 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 方式 1 L 谷氨酸氧化脱氨基作用 酶 L 谷氨酸脱氢酶存在于肝 脑 肾中 辅酶为NAD 或NADPH GTP ATP为其抑制剂 GDP ADP为其激活剂 2 转氨基作用 transamination 定义 在转氨酶 transaminase 的作用下 一个氨基酸去掉 氨基生成相应的 酮酸 而另一个 酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程 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 转氨酶 血清转氨酶活性 临床上可作为疾病的诊断和预后的指标之一 转氨基作用的机制 转氨酶的辅酶是磷酸吡多醛 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主要途径 通过此种方式并未产生游离的氨 意义 3 联合脱氨基作用 定义 由两种 或两种以上 酶的联合催化时 氨基酸脱下 氨基产生游离氨的过程 类型 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式 也为体内合成非必需氨基酸的主要方式 主要在肝 肾组织进行 嘌呤核苷酸循环 此种方式主要在肌肉组织进行 苹果酸 三 酮酸的代谢 1 经氨基化生成非必需氨基酸 2 转变成糖及脂类 谷氨酸如何异生为糖 一分子谷氨酸彻底氧化生成多少分子ATP 3 苹果酸出线粒体 4 苹果酸转变为PEP 当异生为糖时 PEP沿酵解途径逆行异生为糖 还需绕过两个能障 5 1 6 DPF转变为F 6 P 6 G 6 P转变为Glu 由葡萄糖 6 磷酸酶催化 转变为PEP后 也可进行有氧氧化 7 乙酰CoA进入TCA 生成还原当量及CO2 8 还原当量的转运 磷酸甘油穿梭机制 苹果酸 天冬氨酸穿梭机制 9 还原当量进入呼吸链 氧化生成ATP及H2O 10 ATP的计算 一分子乙酰CoA 线粒体中NADH 3FADH2 1 胞液中NADH 1 底物水平磷酸化 2 消耗ATP 1 12ATP 3ATP 3 2ATP 1 3 2 ATP 1 1ATP 2 1ATP 1 27 26 ATP 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 TCA 第四节氨的代谢 氨是机体正常代谢产物 具有毒性 正常人血氨浓度一般不超过0 6 mol L 体内的氨主要在肝合成尿素而解毒 一 血氨的来源与去路 1 来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是主要来源 胺类的分解也可以产生氨 2 血氨的去路 在肝脏内合成尿素 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 二 氨的转运 过程 2 谷氨酰胺的运氨作用 主要是脑 肌肉氨的转运 过程 在脑 肌肉合成谷氨酰胺 运输到肝 肾后再分解为氨 从而进行解毒 三 尿素的合成 1 合成部位 主要在肝细胞的线粒体及胞液中 2 合成过程 尿素合成的过程由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 氨基甲酰磷酸的合成 CO2 NH3 H2O 2ATP 反应在线粒体中进行 酶为氨基甲酰磷酸合成酶 carbamoylphosphatesynthetase CPS N 乙酰谷氨酸为其激活剂 消耗2分子ATP 瓜氨酸的合成 精氨酸的合成 精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸水解生成尿素 3 反应小结 原料 2分子氨 一个来自游离氨 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 4 尿素合成的调节 CPS 的调节 AGA 精氨酸为其激活剂 尿素合成酶系的调节 正常人肝尿素合成酶的相对活性 四 高氨血症和氨中毒 1 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 2 高氨血症时 可引起脑功能障碍 称氨中毒 第五节个别氨基酸的代谢 一 氨基酸脱羧基作用 1 氨基丁酸 aminobutyricacid GABA GABA是抑制型神经递质 对中枢神经有抑制作用 3 组胺 histamine 组胺是强烈的血管舒张剂 可增加毛细血管的通透性 还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌 5 多胺 polyamines 精胺 精脒是调节细胞生长的重要物质 在生长旺盛的组织 如胚胎 再生肝 肿瘤组织 含量较高 其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强 二 一碳单位的代谢 1 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 onecarbonunit 2 种类 3 四氢叶酸是一碳单位的载体 FH4的生成 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 一碳单位主要来源于氨基酸代谢 4 一碳单位与氨基酸代谢 5 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 6 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 三 含硫氨基酸的代谢 胱氨酸 蛋氨酸 Met 半胱氨酸 Cys 一 甲硫氨酸的代谢 SAM为体内甲基的直接供体 2 甲硫氨酸循环 methioninecycle 3 肌酸的合成 CHNH2 脒基转移酶 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 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 四 芳香族氨基酸的代谢 一 苯丙氨酸和酪氨酸的代谢 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径 1 儿茶酚胺 catecholamine 与黑色素 melanin 的合成 帕金森病 Parkinsondisease 患者多巴胺生成减少 酪氨酸在黑色素细胞中可经酪氨酸酶等催化合成黑色素 人体缺乏酪氨酸酶 黑色素合成障碍 皮肤 毛发等发白 称为白化病 albinism 2 酪氨酸的分解代谢 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 3 苯酮酸尿症 phenylkeronuria PKU PKU 指体内苯丙氨酸羟化酶缺陷 苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸 苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸 苯乙酸等 并从尿中排出的一种遗传代谢病 二 色氨酸代谢 五 支链氨基酸的代谢 支链氨基酸 氨基酸衍生的重要含氮化合物 化合物 生理功能 氨基酸前体 嘌呤碱 嘧啶碱 卟啉化合物 肌酸 磷酸肌酸 尼克