第09章氨基酸代谢

1、目目 录录氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Amino Acids第第 9 9 章章目目 录录第一节第一节目目 录录一、一、 蛋白质营养的重要性蛋白质营养的重要性1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补维持细胞、组织的生长、更新和修补2. 参与多种重要的生理活动参与多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。血系统）等。3. 氧化供能氧化供能人体每日人体每日18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。 目目 录录氮总平衡：氮总平衡：每日摄入氮量每日

2、摄入氮量=排出氮量排出氮量此种情况见于此种情况见于正常成人正常成人。氮正平衡氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量每日摄入氮量大于排出氮量此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复氮负平衡氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量每日摄入氮量小于排出氮量此种情况见于消耗性疾病患者、饥饿者。此种情况见于消耗性疾病患者、饥饿者。 目目 录录 蛋白质的最低生理需要量在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量，称为蛋白质的最低生理需要量。成人每日最低蛋白质需要量为30-50g我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。目目 录录三、必需氨基酸与非必需氨基酸

3、三、必需氨基酸与非必需氨基酸（1 1）概念概念必需氨基酸：必需氨基酸：体内不能合成，必须由食物蛋白质体内不能合成，必须由食物蛋白质供给的氨基酸称为必需氨基酸供给的氨基酸称为必需氨基酸非必需氨基酸：非必需氨基酸：体内能够自行合成，不必由食物体内能够自行合成，不必由食物供给的氨基酸就称为非必需氨基酸。供给的氨基酸就称为非必需氨基酸。 （2 2）必需氨基酸的种类：）必需氨基酸的种类：赖氨酸（赖氨酸（LysLys）、）、 色氨酸（色氨酸（TrpTrp）、）、苯丙氨酸（苯丙氨酸（PhePhe）、甲硫氨酸（）、甲硫氨酸（MetMet）、）、苏氨（苏氨（ThrThr）、）、 亮氨酸（亮氨酸（LeuLeu）、

4、）、异亮氨酸（异亮氨酸（IleIle）、缬氨酸（）、缬氨酸（ValVal）。）。 (2)(2)、蛋白质营养价值高低的标准：、蛋白质营养价值高低的标准：必需氨基酸的含量高；必需氨基酸的含量高； 必需氨基酸的种类齐全；必需氨基酸的种类齐全；将将几种营养价值较低的食物蛋白质混几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用合后食用，以提高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用。称为食物蛋白质的互补作用。 (3)(3)、食物蛋白质的互补作用、食物蛋白质的互补作用：目目 录录Complementary Effect of Dietary ProteinsProteins originam

5、ount of lysineamount of tryptophancorndeficientrichsoybeanrichdeficienttogetherrichrichDigestion, Absorption and Putrefaction of Proteins目目 录录一、一、 蛋白质的消化蛋白质的消化蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子，便于吸收。由大分子转变为小分子，便于吸收。 消除种属特异性和抗原性，防止过敏、消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。毒性反应。目目 录录消化过程消化过程蛋白质蛋白质 多肽（主）多肽（主） 寡肽（主）寡肽（主） 二

6、肽二肽 AA AA AA AA AA AAAA AA AA AA 胃胃 小肠小肠 肠黏膜细胞肠黏膜细胞（一）胃中的消化作用（一）胃中的消化作用胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pH为为1.52.5，对蛋白质肽键作，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 + + 多肽片段多肽片段胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen) (pepsin) 目目 录录（二）小肠中的消化（二）小肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要部位。小肠是蛋白质消化的主要部位。1. 胰酶及其作用胰酶及其作用胰酶胰酶是消化蛋白质的主要酶，

7、最适是消化蛋白质的主要酶，最适pH为为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋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。白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶基，如羧基肽酶A、B.目目 录录胰蛋白酶胰蛋白酶胰糜蛋白酶原胰糜蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶原羧基肽酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶原肠激酶肠激酶胰糜蛋白酶胰糜蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原羧基肽酶羧基肽酶目目

8、 录录肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活胰蛋白酶胰蛋白酶原原 糜蛋白酶原糜蛋白酶原 羧基肽酶羧基肽酶原原 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 肠激酶肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶胰蛋白酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶(trypsin) (exopeptidase) (carboxy peptidase) (elastase)可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。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。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。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义酶原激活的意义目目 录录

9、氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶氨基酸氨基酸 +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶及二肽酶(dipeptidase)等。等。目目 录录二、氨基酸的吸收二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能的主动吸收过程目目 录录（一）氨基酸吸收载体（一）氨

10、基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，组成三联体，由由ATP供能将氨基酸、供能将氨基酸、Na+转入细胞内，转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。再由钠泵排出细胞。载体类型载体类型中性氨基酸载体中性氨基酸载体碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体目目 录录（二）（二）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用- -谷氨酰基循环谷氨酰基循环( (-glutamyl cycle) )过程：过程： 谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成谷胱甘肽再合成半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸

11、(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶-谷氨谷氨 酸环化酸环化 转移酶转移酶氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pi-谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi细胞外细胞外 - -谷谷 氨酰氨酰 基转基转 移酶移酶细胞膜细胞膜谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH细胞内细胞内-谷氨酰基循环过程谷氨酰基循环过程-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRCHH2NCOOHR氨基酸氨基酸目目 录录目目

12、 录录三三、 蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用白质及其消化产物所起的作用. .蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用( (putrefaction)主要产物：主要产物：NHNH3 3、胺类和一些有害物质。、胺类和一些有害物质。目目 录录（一）胺类（一）胺类( (amines) )的生成的生成蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类蛋白酶蛋白酶 脱羧基作用脱羧基作用 组氨酸组氨酸组胺组胺 赖氨酸赖氨酸尸胺尸胺 色氨酸色氨酸 色胺色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺目目 录录 假神经递质假神经递质(false neurotransmit

13、ter) 某些物质结构与神经递质结构相似，可取代某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺CH2CH2NH2CH2CH2NH2CH2NH2COHHCH2NH2COHH酪胺酪胺 -羟酪胺羟酪胺CH2CH2NH2OHCH2CH2NH2OHCH2NH2COHHOHCH2NH2COHHOH目目 录录 - -羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，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，但不它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。能传递神经冲动，

14、使大脑发生异常抑制。目目 录录（二）（二） 氨的生成氨的生成未被吸收的氨基酸未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素渗入肠道的尿素氨氨(ammonia)肠道细菌肠道细菌脱氨基作用脱氨基作用尿素酶尿素酶目目 录录肠道氨的生成（肠道氨的两种主要来源）肠道氨的生成（肠道氨的两种主要来源）血氨血氨扩散入血扩散入血肠菌肠菌+ + NH NH3 3CH2COOHR* *氨基酸脱氨氨基酸脱氨 氨基酸氨基酸CHCOOHRNH2目目 录录* *尿素水解尿素水解肠菌尿素酶肠菌尿素酶COCO2 2 + + 2NH2NH3 3扩散入血扩散入血血氨血氨血中尿素血中尿素C=ONH2NH2尿素尿素扩散入肠腔扩散入肠腔目目 录录 n肠

15、道对氨的吸收与肠道肠道对氨的吸收与肠道pH有关：有关：NH4+NH3H+OH- -排出入血降低肠道降低肠道pH，NH3转变为转变为NH4+以胺盐形式排出，以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。目目 录录（三）（三）其它有害物质的生成其它有害物质的生成酪氨酸酪氨酸 苯酚苯酚半胱氨酸半胱氨酸 硫化氢硫化氢 色氨酸色氨酸 吲哚吲哚目目 录录第三节第三节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids目目 录录Enzyme Half-lifeHoursOrnithine decarboxylase0.2

16、RNA polymerase I1.3Tyrosine aminotransferase2.0Serine dehydratase4.0PEPcarboxylase5.0Aldolase118GAPDH130cytochrome c150一、概一、概 述述蛋白质的半寿期蛋白质的半寿期( (half-life)目目 录录真核生物中蛋白质的降解有两条途径真核生物中蛋白质的降解有两条途径 不依赖不依赖ATP利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶( (cathepsin)降解外源性降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 依赖泛素依赖泛素(ubiquitin)的降解过程的降解过

17、程 溶酶体内降解过程溶酶体内降解过程依赖依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白目目 录录目目 录录 目目 录录Ubiquitin and Parkinsons disease 目目 录录氨基酸代谢库氨基酸代谢库( (metabolic pool) )食物蛋白经消化吸收的氨基酸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（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）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混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代氨基酸代谢库谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸

18、收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸 (非必需氨基酸非必需氨基酸)氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况 -酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其它含氮化合物其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 目目 录录目目 录录氨基酸代谢的重点氨基酸代谢的重点蛋白质蛋白质 R H-C-NH2 COOH ?目目 录录二、二、 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用指氨基酸脱去氨基生成相应指氨基酸脱去氨基生成相应- -酮酸的过程。酮酸的过程。脱氨基脱氨基方式方式: :氧化脱氨基氧化脱氨基

19、转氨基作用转氨基作用联合脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联目目 录录（一）转氨基作用（一）转氨基作用（transamination）n在转氨酶的作用下，在转氨酶的作用下， -氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到 -酮酮酸的酸的 -碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成酸则转变成 -酮酸。酮酸。 CHNH2R1COOHCR2COOHOCR1COOHOCHNH2R2COOH+转氨酶目目 录录 要点：要点：反应可逆。反应可逆。体内除体内除Lys、Pro和

20、羟脯氨酸外，大多数和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。氨基酸都可进行转氨基作用。转氨酶均以转氨酶均以磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡为辅酶。磷酸吡哆醛是哆醛是VB6的衍生物。反应中起传递氨的衍生物。反应中起传递氨基的作用。基的作用。 目目 录录体内重要的转氨酶体内重要的转氨酶丙氨酸氨基转移酶（丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase, ALT或或glutamic pyruvic transaminase, GPT）：）：肝肝中活性最高中活性最高天冬氨酸氨基转移酶（天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase, AST或或gl

21、utamic oxalo-acetic transaminase, GOT）：）：心肌心肌中活性最高中活性最高目目 录录 Ala-酮戊二酸-酮戊二酸丙酮酸GluALT草酰乙酸AspGluAST目目 录录 正常人各组织正常人各组织GOT及及GPT活性活性 (单位单位/克湿组织克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。预后的指标之一。组织组织GOTGPT 心心1560007100肝骼肌骨骼肌990004800肾肾9100019000组织组织GOTGPT 胰腺胰腺脾脾肺肺血清血清280002000140001200

22、100007002016目目 录录急性肝炎患者血清急性肝炎患者血清ALT升高升高心肌梗死患者血清心肌梗死患者血清AST升高升高临床意义：临床意义：目目 录录转氨基作用不仅是体内多数氨转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。体合成非必需氨基酸的重要途径。转氨基作用的生理转氨基作用的生理意义意义目目 录录（二）（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化脱氨基作用 NAD +L-谷氨酸脱氢酶NADH+H +ATP、GTPADP、GDP -酮戊二酸L-谷氨酸CCH2CH2CCOOHOOHOCHNH2CH2CH2CCOOHOOHCCH

23、2CH2CCOOHOOHNH+H2O-H2O+ NH3(NADP+) (NADPH+H +)目目 录录要点：要点：反应可逆。反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+或或NADP+。此酶分布广泛，但以此酶分布广泛，但以肝、肾、脑肝、肾、脑中活性较强。中活性较强。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。GTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂 目目 录录联合脱氨基作用联合脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸

24、脱氢酶谷氨酸脱氢酶 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。目目 录录Ala + -酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸丙酮酸 + GluGlu + NAD+ + H2O -酮戊二酸酮戊二酸+ NADH + NH4+ Ala + NAD+ + H2O丙酮酸丙酮酸 + NADH + NH4+目目 录录（三）嘌呤核苷酸循环（三）嘌呤核苷酸循环苹果酸苹果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-

25、酮戊酮戊 二酸二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转转氨氨酶酶 2 此种方式主要在此种方式主要在肌肉肌肉组织进行。组织进行。腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)目目 录录二、二、 - -酮酸的代谢酮酸的代谢 氨基酸 -酮酸NH3合成非必需氨基酸转变成糖和脂肪氧化供能目目 录录脱掉氨基后的脱掉氨基后的 - -酮酸可转变成：酮酸可转变成： -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA三羧酸循环中间产物三羧酸循环中间产物P

26、EP葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸酮体酮体目目 录录甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸

27、、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天

28、冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类n生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。n生酮氨基酸：在体内

29、能转变成酮体的氨基酸。有生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基酸。有L Leueu和和L Lysys。n生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基酸。有生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基酸。有IlIle e、PhPhe e、T Tyryr、T Trprp、T Thrhr。琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸

30、异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T A C目目 录录目目 录录A 12-year-old girl is presented at the clinic with reports of frequent Fainting and lethargy. The

31、girl is 5 ft tall and weighs 80 lb. Skin fold Tests Show an abnormally low percentage of body fat mass. Which of the following metabolic fluxes would be most consistent in this patient?A. Proteinamino acidsB. Glucosefatty acidsC. GlucoseglycogenD. Fatty acidstriacylglycerol目目 录录 A young child is in

32、an automobile accident that requires surgical intervention and substantial recovery time in the hospital. A consultation with a nutritionist results in a specific dietary plan. The plan included the supplementation of an amino acid that is typically considered a nonessential amino acid. Which of the

33、 following amino acids is an essential amino acid under conditions of enhanced growth or surgical recovery? A. Alanine B. Arginine C. Glycine D. Serine E. Tyrosine目目 录录As part of a standard neonatal screen, an infant is diagnosed with a genetic defect in the enzyme phenylalanine hydroxylase. Defects

34、 in this enzyme can result in a condition known as phenylketonuria (PKU), which results from the toxic effects of phenylalanine derived phenylketones. Fortunately, this condition can be managed by regulating the amount of phenylalanine provided in the diet. Which of the following nonessential amino

35、acids will need to be supplied in the diet of this infant?A. AlanineB. AspartateC. GlycineD. SerineE. Tyrosine目目 录录nA 40-year-old obese female presents to the emergency center with complaints of worsening nausea, vomiting, and abdominal pain. Her pain is located in the midepigastric area and right u

36、pper quadrant. She reports fever and denies diarrhea. Her pain is presently constant and sharp in nature but previously was intermittent and cramping only after eating “greasy” foods. On examination she has a temperature of 37.8C (100F) with otherwise normal vital signs. She appears ill and in moder

37、ate distress. She has significant midepigastric and right upper-quadrant tenderness. Some guarding is present but no rebound. Her abdomen is otherwise soft with no distention and active bowel sounds. Laboratory values were normal except for increased white blood cell count and serum amylase. Ultraso

38、und of the gallbladder revealed numerous gallstones and a thickening of the gallbladder wall. A surgery consult was immediately sought.目目 录录 What is the most likely diagnosis? What is the role of amylase in digestion?目目 录录第四节第四节氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of Ammonia目目 录录目目 录录氨是机体正常代谢产物，具有毒性。氨是机体正常代谢产物，具有毒

39、性。体内的氨主要在肝合成尿素体内的氨主要在肝合成尿素( (urea)而解毒。而解毒。目目 录录* *一、血氨的来源与去路示意图一、血氨的来源与去路示意图AA脱氨基（脱氨基（主主）血氨血氨肠吸收肠吸收（碱性（碱性pH）肾（碱性尿）肾（碱性尿）碱性利于吸收碱性利于吸收合成尿素（合成尿素（主要主要）合成非必需氨基酸合成非必需氨基酸合成酰胺合成酰胺合成其他含合成其他含氮化合物氮化合物直接排出直接排出氨基酸代谢氨基酸代谢目目 录录一、体内氨的来源一、体内氨的来源1. 氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的氧化。量胺的氧化。2. 肠道吸收的氨：肠道吸收的氨：4g/日

40、日蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用肠道尿素的水解肠道尿素的水解尿素肠菌尿素酶2NH3 + CO2H2O目目 录录 n肠道对氨的吸收与肠道肠道对氨的吸收与肠道pH有关：有关：NH4+NH3H+OH- -排出入血临床上对高血氨病人灌肠时临床上对高血氨病人灌肠时禁用肥皂水禁用肥皂水，而应用，而应用弱酸性弱酸性液。液。目目 录录3. 肾小管上皮细胞泌氨肾小管上皮细胞泌氨 GlnGlu谷氨酰胺酶H2ONH3碱酸入血NH4+随尿排出CHNH2COOHCH2CH2COOHCHNH2COOHCH2CH2CONH2目目 录录酸性尿有利于氨从尿中排出，酸性尿有利于氨从尿中排出，而碱性尿则不利于氨的排出而碱性尿则不

41、利于氨的排出NH3NH4+H+OH-临床上对肝硬化产生腹水的病人，临床上对肝硬化产生腹水的病人，不宜不宜使用使用碱碱性性利尿药。利尿药。目目 录录二、氨的转运二、氨的转运n氨是有毒物质，血中的氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无主要是以无毒的毒的Ala及及Gln两种形式运输的。两种形式运输的。目目 录录 n是是肌肉与肝肌肉与肝之间氨的转运形式。之间氨的转运形式。n意义：既使肌肉中的氨以无毒的意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。+ H2ONADH + H+ NH3氨基酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸NAD+丙酮酸

42、AlaAlaAlaG丙酮酸GG-酮戊 二酸谷氨酸尿素肌肉血液肝（一）丙氨酸（一）丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环目目 录录 Glucose-alanine cycleAla is the carrier of ammonia and of the carbon skeleton of pyruvate from muscle to liver.The ammonia is excreted and the pyruvate is used to produce glucose, which is returned to the muscle.Alanine plays a special role

43、 in transporting amino groups to liver. 目目 录录丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖目目 录录目目 录录（二）谷氨酰胺的运氨作用（二）谷氨酰胺的运氨作用n主要是从主要是从脑、肌肉脑、肌肉等组织向等组织向肝或肾肝或肾运氨。运氨。GlnGlu谷氨酰胺酶H2ONH3CHNH2COOHC

44、H2CH2COOHCHNH2COOHCH2CH2CONH2Gln合成酶（脑、肌肉）NH3 + ATPADP + Pi（肝、肾）nGln即是氨的一种解毒形式。即是氨的一种解毒形式。目目 录录 nGln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和运输形式。和运输形式。GlnGluH2ONH3CHNH2COOHCH2CH2COOHCHNH2COOHCH2CH2CONH2CHNH2COOHCH2COOHAsp+ATP AMP + PPiCHNH2COOHCH2CONH2Asn+天冬酰胺酶目目 录录思考题思考题1、为什么高血氨病人不能用碱性肥皂水、为什么高血氨病人不能用碱性肥皂

45、水灌肠？灌肠？2、为什么肝硬化腹水病人不能用碱性利、为什么肝硬化腹水病人不能用碱性利尿药？尿药？3、为什么给氨中毒病人服用谷氨酸盐为什么给氨中毒病人服用谷氨酸盐?氨基酸代谢氨基酸代谢目目 录录3. 血氨的去路血氨的去路 在肝内合成尿素，这是最主要的去路在肝内合成尿素，这是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺 谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi目目 录录尿素的生成尿素的生成生成部位生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的的线粒体线粒体及及胞质胞质中。中。生成过程生成过程尿素生成的过

46、程称为尿素生成的过程称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环。目目 录录 尿素NH3 + CO2H2ONH3鸟氨酸瓜氨酸精氨酸H2OH2O精氨酸酶线粒体胞液目目 录录鸟氨酸循环的详细步骤鸟氨酸循环的详细步骤H2O鸟氨酸瓜氨酸+氨甲酰磷酸 合成酶-I2ATP2ADP + PiH2NC OOP氨甲酰磷酸鸟氨酸氨甲酰 转移酶PiNH2CNHO(CH2)3CHNH2COOH胞液NH3+CO2NH2(CH2)3CHNH2COOH1. 线粒体内的反应步骤线粒体内的反应步骤目目 录录 n两步反应均两步反应均不可逆不可逆；n氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶-(carbamoyl phos-phate synthetase，C

47、PS-)为变构酶，为变构酶，N-乙酰谷氨酸（乙酰谷氨酸（N-AGA）为此酶的变构激）为此酶的变构激活剂；活剂；n此阶段此阶段消耗消耗2个个ATP；目目 录录nJesse Gelsinger (June 18, 1981 - September 17, 1999) was the first person publicly identified as having died in a clinical trial for gene therapy. He was 18 years old. Gelsinger suffered from ornithine transcarbamylase de

48、ficiency, an X-linked genetic disease of the liver, the symptoms of which include an inability to metabolize ammonia - a byproduct of protein breakdown. The disease is usually fatal at birth, but Gelsinger had not inherited the disease; in his case it was the result of a genetic mutation and as such

49、 was not as severe - some of his cells were normal which enabled him to survive on a restricted diet and special medications.目目 录录nGelsinger joined a clinical trial run by the University of Pennsylvania that aimed at developing a treatment for infants born with severe disease. On September 13, 1999,

50、 Gelsinger was injected with an adenoviral vector carrying a corrected gene to test the safety of the procedure. He died four days later, September 17, at 2:30 pm, apparently having suffered a massive immune response triggered by the use of the viral vector used to transport the gene into his cells,

51、 leading to multiple organ failure and brain death.目目 录录2. 胞液内反应步骤胞液内反应步骤尿素H2O鸟氨酸瓜氨酸精氨酸酶精氨酸代琥珀酸合成酶AMP + PPiNH2CNHO(CH2)3CHNH2COOHATP+AspNH2CNHN(CH2)3CHNH2COOHCHCOOHCH2COOH精氨酸代 琥珀酸精氨酸代琥珀酸裂解酶CHCOOHCHCOOH延胡索酸NH2CNHNH(CH2)3CHNH2COOHArgNH2(CH2)3CHNH2COOHNH2CNH2O入线粒体循环使用目目 录录总反应式：总反应式：nNH3+CO2+3ATP+Asp+2H

52、2O尿素尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸延胡索酸目目 录录 目目 录录鸟氨酸循环要点鸟氨酸循环要点尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的（或游离的NH3），另一个来自），另一个来自Asp；每合成每合成1分子尿素需消耗分子尿素需消耗4个个P；循环中消耗的循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为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；氨基酸获得氨基而再生；精氨酸代琥珀酸合成酶（精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）为尿素合）为尿素合成的限速酶。成的限速酶。目目 录录 目目 录录（

53、四）尿素生成的调节（四）尿素生成的调节1. 食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成2. CPS-的调节：的调节：AGA、精氨酸为其激活剂、精氨酸为其激活剂3. 尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节：目目 录录高氨血症和氨中毒高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称血氨浓度升高称高血高血氨氨症症 ，常见于肝功能严重损，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。伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高血氨症时可引起脑功能障碍，称高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒。目目 录录肝脏病变肝脏病变尿素合成尿素合成 血氨血氨 高

54、血氨高血氨 。NH3穿过血脑屏障进入大脑，发生下列反应：穿过血脑屏障进入大脑，发生下列反应：使脑内使脑内-酮戊二酸酮戊二酸 TAC速度速度 大脑供能不足，大脑供能不足，严重时导致昏迷。严重时导致昏迷。肝昏迷的生化机理肝昏迷的生化机理- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3肝脏病变肝脏病变尿素合成尿素合成 血氨血氨 高血氨高血氨 。NH3穿过血脑屏障进入大脑，发生下列反应：穿过血脑屏障进入大脑，发生下列反应：使脑内使脑内-酮戊二酸酮戊二酸 TAC速度速度 大脑供能不足，大脑供能不足，严重时导致昏迷。严重时导致昏迷。- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH

55、3肝脏病变肝脏病变尿素合成尿素合成 血氨血氨 高血氨高血氨 。NH3穿过血脑屏障进入大脑，发生下列反应：穿过血脑屏障进入大脑，发生下列反应：使脑内使脑内-酮戊二酸酮戊二酸 TAC速度速度 大脑供能不足，大脑供能不足，严重时导致昏迷。严重时导致昏迷。- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3目目 录录 NAD +L-谷氨酸脱氢酶NADH+H +ATP、GTPADP、GDP -酮戊二酸L-谷氨酸CCH2CH2CCOOHOOHOCHNH2CH2CH2CCOOHOOHCCH2CH2CCOOHOOHNH+H2O-H2O+ NH3(NADP+) (NADPH+H +)目目 录录nA 2

56、-day-old boy becomes progressively lethargic after feeding and increase his respiratory rate. He becomes comatose, responding only to painful stimuli and exhibits mild respiratory alkalosis, suspicion of a urea cycle disorder is aroused and evaluation of blood AAs is initiated. In the presence of hy

57、perammonemia, production of which of the following AAs is always increase? A. Gly B. Arg C. Pro D. His E. Gln目目 录录Children with urea cycle disorders present with elevated serum ammonia and consequent neurologic symptoms including altered respiration, lethargy and coma. Several amino acids are interm

58、ediates of the urea cycle, having side ammonia groups. Which of the following amino acids is likely to be an intermediate of the cycle? nArgininenAspartatenMethioninenGlutamatenphenylalanine目目 录录nA 45-year-old male with history of hepatitis C and now cirrhosis of the liver is brought to the emergenc

59、y center by family members for acute mental status changes. The family reports that the patient has been very disoriented and confused over the last few days and has been nauseated and vomiting blood. The family first noticed disturbances in his sleep pattern followed by alterations in his personali

60、ty and mood. On examination, he is disoriented with evidence of icteric sclera. His abdomen is distended with a fluid wave appreciated. He has asterixis and hyperreflexia on neurologic exam. His urine drug screen and ethyl alcohol (EtOH) screen are both negative. A blood ammonia level was noted to b