生物化学氨基酸的分解代谢课件

1、蛋白质摄取多肽更小的肽氨基酸+ 短链肽血流胃小肠胃蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶羧肽酶氨肽酶胃胰腺胰腺导管小肠蛋白酶原蛋白酶酶原蛋白酶胃腺分泌HCl分泌胃蛋白酶原分泌胃泌激素胰腺的外分泌细胞粗面ER酶原颗粒汇集管小肠腺绒毛小肠黏膜(氨基酸吸收)蛋白质的消化与吸收氨基酸代谢一览 每天都有一定量的细胞内蛋白质降解,它们是. 被异常修饰的非正常蛋白质,突变蛋白 各种须及时灭活的具有调节活性的蛋白质,尤其是关键酶 当 aa 丰富或 CH2O 难以获得时,细胞内蛋白质降解加速- 食物蛋白质供应充足或过量- 饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料- aa 脱氨基, 形成. 氨基酸-酮酸- 能够:1.氧化形成 C

2、O2 + H2O + ATP2.提供能转化为葡萄糖(=燃料) 的3碳和4碳单位NH4+- 能够:1.再利用(生成氨基酸等)2.排泄: NH4+、尿素、尿酸- 谷氨酸扮演着关键角色.氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢转氨基作用: 氨基转移酶 -氨基酸 + -酮酸 -酮酸 + -氨基酸氧化脱氨基作用: 氨基酸氧化酶 -氨基酸 + NAD(P)+ + H20 -酮酸 + NAD(P)H+ + H+ + 氨联合脱氨基 = 转氨基 + 氧化脱氨基转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用: 肝肾脑等器官嘌呤核甘酸循环: 肌肉氨基酸 氨 + -酮酸氨基酸的脱氨基作用体内有3种脱氨基方式 氨基转移酶(转氨酶)催化转氨基

3、反应 转氨酶种类多,分布广,活性高,在细胞溶胶和线粒体中都有- 氨基酸的-氨基转移至-酮戊二酸形成谷氨酸(-氨戊二酸) 不同的氨基酸需要不同的氨基转移酶催化 氨基转移酶具有相同的催化机制催化, 并且使用专门的 氨基载体 = 磷酸吡哆醛(PLP)-酮戊二酸 L-氨基酸 L-谷氨酸 -酮酸氨基转移酶(转氨酶)转氨基作用-氨基转移至-酮戊二酸-酮戊二酸 -氨基酸 谷氨酸 -酮酸氨基转移酶(转氨酶)天冬氨酸氨基转移酶(谷草转氨酶)(AST,GOT)-酮戊二酸 天冬氨酸 谷氨酸 草酰乙酸-酮戊二酸 丙氨酸 谷氨酸 丙酮酸丙氨酸氨基转移酶(谷丙转氨酶)(ALT,GPT)CH3CH3转氨基作用三个重要的转氨

4、基反应转氨基作用ALT和AST的分布与活性组织ALTAST心7100156000肝4400014200骨骼肌480099000肾1900091000胰腺200028000脾120014000肺70010000血清1620ALT丙氨酸氨基转移酶AST天冬氨酸氨基转移酶单位卡门单位/每克湿组织磷酸吡哆醛通过Schiff碱与酶蛋白的Lys-NH2结合磷酸吡哆醛可参与多种涉及氨基酸的反应转氨基作用氨基酸脱羧氨基酸消旋B6广泛地存在于动植物中，肠道细菌可合成，因此不易缺乏。转氨基作用磷酸吡哆醛(PLP)转氨基作用氨基酸的旋光异构氨基酸的脱羧基作用胺转氨基作用PLP参与氨基酸的多种催化反应- 在肝细胞线粒

5、体基质,通过谷氨酸脱氢酶催化,该酶在肌肉中缺乏- 辅酶是NAD+ 或 NADP+- 别构激活剂ADP, 别构抑制剂GTP, 例如: 低 NTP/ADP (= “能量匮乏”) 加速氨基酸的氧化 这对机体有什么好处? COO- IH2N+=C-H I CH2 I CH2 I COO-2HH2O 谷氨酸-酮戊二酸谷氨酸脱氢酶亚谷氨酸中间物柠檬酸循环谷氨酸合成谷氨酸的氧化脱氨基转氨酶种类多, 分布广, 活性高但是氨基酸并没有真正脱掉氨基因此转氨基作用不是体内主要的脱氨基方式氧化脱氨基,使用氨基酸氧化酶只有谷氨酸脱氢酶分布广, 活性高, 但肌肉缺乏其他氨基酸氧化酶: 种类不多, 分布不广, 活性不高那么

6、氧化脱氨基也不是体内主要的脱氨基方式那么什么是最佳的脱氨基方式呢?转氨基与氧化脱氨基讨论联合脱氨基 = 转氨基 + 氧化脱氨基1. 转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基: 肝, 肾, 脑2. 嘌呤核苷酸循环: 肌肉, 肝, 脑肌肉中由于缺乏谷氨酸脱氢酶,因此不能进行这种联合脱氨基,它采取另一条道路在肌肉中的联合脱氨基作用是嘌呤核苷酸循环, 它也在肝脑中进行联合脱氨基肝肾脑:转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基2H转氨基作用氧化脱氨基作用联合脱氨基肌肉及肝肾脑:嘌呤核苷酸循环R-CH-COOH | NH2R-CH-NH2CO2氨基酸胺氨基酸脱羧酶 由氨基酸脱羧酶催化, 辅酶: 磷酸吡哆醛(组氨酸不需要此

7、辅酶) 很多胺具有生理活性(细胞间信息物质), 类似于激素, 因此 胺是一把“双刃剑” 微量有调节作用，过量造成伤害 生理活性物质或药物，毒物等必须在体内灭活或转化：生物转化 胺 醛 酸 CO2 + H2O胺是生理活性物质氨是强烈的神经毒物肝性脑病(肝昏迷)肝功下降尿素合成减少血氨增高治疗给谷氨酸氨必须及时排泄氨的来源与去路氨的来源与去路NH3比NH4+更易吸收碱性肥皂水使更多的氨进入血液 释放NH4+到水环境，被水稀释因不能提供足够的水分将尿素排出，因此将氨基N转化形成嘌呤，然后嘌呤经分解代谢产生半固体的尿酸进行排泄注：就如在鸟类和爬行类那样，灵长类动物嘌呤分解代谢的终产物也是尿酸通过尿液排

8、泄尿素，这些动物体内的水比水生动物少，但比鸟类和爬行类多氨（铵离子）尿素尿酸排氨动物：大部分水生脊椎动物，例如硬骨鱼和两栖动物的幼体（水生阶段）排尿素动物：大部分陆生脊椎动物，例如哺乳类，两栖动物的成体（陆生阶段），也包括鲨鱼排尿酸动物：鸟类和爬行动物谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺酶（肝线粒体）L-谷氨酸-谷氨酰磷酸L-谷氨酰胺L-谷氨酸尿素肝肝外谷氨酰胺的运氨作用丙氨酸的运氨作用氨自肝外转运至肝脏合成场所：肝原料：CO2、NH3能源：ATP过程：鸟氨酸循环鸟氨酸循环概述精氨酸鸟氨酸氨甲酰磷酸瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸延胡索酸尿素尿素循环线粒体细胞溶胶氨甲酰磷酸合成酶I鸟氨酸转氨甲酰酶

9、精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸酶精氨酸酶场所: 肝细胞原料: CO2, NH3过程: 尿素循环产物: 尿素排泄: 肾脏, 皮肤, 肠鸟氨酸循环(尿素循环)氨甲酰磷酸瓜氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸鸟氨酸天冬氨酸草酰乙酸苹果酸延胡索酸-酮戊二酸氨基酸尿素TCA线粒体细胞溶胶鸟氨酸循环(尿素循环)尿素循环与柠檬酸循环的联系鸟氨酸循环(尿素循环)氨的转运与尿素合成乙酰CoA谷氨酸N-乙酰谷氨酸氨甲酰磷酸N-乙酰谷氨酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I尿素鸟氨酸循环氨基酸分解代谢加强引起谷氨酸浓度增高N-乙酰谷氨酸合成别构激活氨甲酰合成酶尿素合成加速尿素合成的调节氨基酸分解加强促进尿素合成糖氨基酸碳链进入TCA的

10、途径乙酰CoA途径-酮戊二酸途径琥珀酰CoA途径延胡索酸途径草酰乙酸途径aa碳链进入TCA氧化糖生糖氨基酸- 凡能分解产生TCA中间产物的氨基酸生酮氨基酸- 凡能分解产生乙酰CoA的氨基酸生糖兼生酮氨基酸- 既能产生乙酰CoA又能产生TCA中间产物的氨基酸生糖与生酮氨基酸一碳单位某些氨基酸代谢产生的含有一个碳原子的基团不能独立存在一碳单位的来源甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸等载体: 四氢叶酸, S-腺苷蛋氨酸甲基B12、生物素（运载CO2）常见的一碳单位甲基,亚甲基,次甲基,亚氨甲基,甲酰基,羟甲基一碳单位是核苷酸合成的原料胆碱、肌酸、肾上腺素合成时需S-腺苷蛋氨酸提供甲基人体不能合成叶酸，必

11、须从食物进行补充细菌：对氨基苯甲酸二氢叶酸四氢叶酸某些氨基酸产生一碳单位某些氨基酸产生一碳单位2-氨基-4-羟基-6甲基蝶啶 对氨基苯甲酸 谷氨酸(1-7个)叶酸5,6,7,8-四氢叶酸（THF，FH4）叶酸广泛地存在于绿叶中，故名。缺乏症为巨幼红细胞贫血。N5、N10可携带一碳单位，一碳单位主要用于嘌呤和嘧啶的合成。一碳单位是个别氨基酸代谢产生的，如甲基、亚甲基、次甲基、亚胺甲基、甲酰基等。一碳单位的载体：四氢叶酸THF某些氨基酸产生一碳单位一碳单位的载体：四氢叶酸THF蛋氨酸S-腺苷蛋氨酸S-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸腺苷四氢叶酸N-甲基四氢叶酸腺苷蛋氨酸腺苷转移酶甲基转移酶水解酶蛋氨酸

12、合酶蛋氨酸循环某些氨基酸产生一碳单位甲基供体：S-腺苷蛋氨酸注意：一碳单位是不能独立存在的基团，而CO2是独立分子，因此CO2不是一碳单位某些氨基酸产生一碳单位生物素：CO2载体生物素是羧化酶的辅基广泛存在于动植物食品中肠道细菌可以合成鸡蛋中含有抗生物素蛋白,因此大量食用生鸡蛋清会导致生物素不足生物素生物素-酶羧基生物素-酶N5-甲基四氢叶酸N5,N10-亚甲基四氢叶酸N5,N10-次甲基四氢叶酸N5-甲酰四氢叶酸N10-甲酰四氢叶酸四氢叶酸N5-亚氨甲基四氢叶酸最大还原态最大氧化态丝氨酸 甘氨酸甲酸一碳单位的转变R-CH-COOH | NH2R-CH-NH2CO2氨基酸胺氨基酸脱羧酶 由氨基

13、酸脱羧酶催化, 辅酶: 磷酸吡哆醛(组氨酸不需要此辅酶) 很多胺具有生理活性(细胞间信息物质), 类似于激素, 因此 胺是一把“双刃剑” 微量有调节作用，过量造成伤害 生理活性物质或药物，毒物等必须在体内灭活或转化：生物转化 胺 醛 酸 CO2 + H2O氨基酸与生物活性物质某些氨基酸脱羧基作用产生胺R-CH-COOH | NH2R-CH-NH2CO2氨基酸胺氨基酸脱羧酶 -氨基丁酸, 谷氨酸脱羧形成, 抑制性神经递质, 对中枢神经有抑制作用 牛磺酸, 半胱氨酸加氧脱羧形成, 强极性物质, 是结合胆汁酸的组成部分 组胺, 组氨酸脱羧形成, 强烈的血管舒张剂, 能刺激胃酸及胃蛋白酶的分泌 5-羟

14、色胺, 色氨酸脱羧形成, 抑制性神经递质, 在外周有收缩血管作用 多胺, 精氨酸脱羧生成腐胺, 腐胺转化形成亚精胺(精脒)和精胺, 细胞生长调节物质(类似生长激素的作用)胺是生理活性物质色氨酸尼克酸NAD与NADP前体吲哚乙酸植物生长激素5-OH-色胺抑制性神经递质,血管收缩氨基酸与生物活性物质色氨酸的重要衍生物苯丙氨酸 苯丙酮酸苯丙氨酸羟化酶苯丙酮尿症酪氨酸 3,4-二羟苯丙氨酸 (多巴)黑色素 酪氨酸酶 酪氨酸酶白化病白化病酪氨酸转氨酶酪氨酸血症对羟苯丙酮酸对羟苯丙酮酸氧化酶尿黑酸尿黑酸氧化酶尿黑酸症乙酰乙酸 延胡索酸多巴酪氨酸羟化酶多巴脱羧酶多巴胺多巴羟化酶去甲肾上腺素肾上腺素多巴胺是一

15、种神经递质帕金森病:脑中多巴胺减少常见于老年人苯丙氨酸与代谢缺陷症氨基酸代谢一览转氨基作用: 氨基转移酶 -氨基酸 + -酮酸 -酮酸 + -氨基酸氧化脱氨基作用: 氨基酸氧化酶 -氨基酸 + NAD(P)+ + H20 -酮酸 + NAD(P)H+ + H+ + 氨联合脱氨基 = 转氨基 + 氧化脱氨基转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用: 肝肾脑等器官嘌呤核甘酸循环: 肌肉氨基酸 氨 + -酮酸氨基酸的脱氨基作用体内有3种脱氨基方式谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺酶（肝线粒体）L-谷氨酸-谷氨酰磷酸L-谷氨酰胺L-谷氨酸尿素肝肝外谷氨酰胺的运氨作用丙氨酸的运氨作用氨自肝外转移至肝脏合成

16、场所：肝原料：CO2、NH3能源：ATP过程：鸟氨酸循环氨在肝脏合成为尿素糖氨基酸碳链进入TCA的途径乙酰CoA途径-酮戊二酸途径琥珀酰CoA途径延胡索酸途径草酰乙酸途径氨基酸进入TCA的途径一碳单位某些氨基酸代谢产生的含有一个碳原子的基团不能独立存在一碳单位的来源甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸等载体: 四氢叶酸, S-腺苷蛋氨酸甲基B12、生物素（运载CO2）常见的一碳单位甲基,亚甲基,次甲基,亚氨甲基,甲酰基,羟甲基一碳单位是核甘酸合成的原料胆碱、肌酸、肾上腺素合成时需S-腺苷蛋氨酸提供甲基人体不能合成叶酸，必须从食物进行补充细菌：对氨基苯甲酸二氢叶酸四氢叶酸某些氨基酸代谢产生一碳单位R-CH-COOH | NH2R-CH-NH2CO2氨基酸胺氨基酸脱羧酶 由氨基酸脱羧酶催化, 辅酶: 磷酸吡哆醛(组氨酸不需要此辅酶) 很多胺具有生理活性(细胞间信息物质), 类似于激素, 因此 胺是一把“双刃剑” 微量有调节作用，过量造成伤害 生理活性物质或药物，毒物等必须在体内灭活或转化：生物转化 胺 醛 酸 CO2 + H2O某些氨基酸代谢产生胺氨基酸代谢5苏氨酸乙醛甘氨酸丝氨酸半胱氨酸色氨酸丙氨酸