氨基酸代谢3课件

1、氨 基 酸 代 谢第 九 章Metabolism of Amino Acids刘 东 擘生物化学与分子生物学教研室Tel: 68752946(O)Email: 6165731022氨基酸的分解代谢概况特殊分解代谢 特殊侧链的分解代谢一般分解代谢脱羧基作用 CO2 胺脱氨基作用 NH3-酮酸Review3鸟氨酸循环精氨酸 鸟氨酸瓜氨酸NH3+CO2NH3尿素场所：肝脏过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。原料：2 分子氨，一个来自于游离氨（氨基甲酰磷酸），另一个来自天冬氨酸 耗能：3 个ATP关键酶：氨基甲酰磷酸合成酶；精氨酸代琥珀酸合成酶重要概念4个别氨基酸的代谢M

2、etabolism of Individual Amino Acids第五节5Questions巨幼红细胞性贫血的发病原因?123白化病的发病机制？ 为什么孕妇要补充叶酸？重点：一碳单位的代谢的概念、来源、载体、种类及生理意义。?难点：一碳单位的代谢。8 脱羧基作用（decarboxylation）氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛 一氨基酸的脱羧基作用 酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。10（二）组氨酸 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，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2HN NCH2CHCOO

3、HNH2HN NCH2CH2NH2引起过敏反应，哮喘，胃十二指肠溃疡11法莫替丁为组胺受体拮抗剂，能够抑制胃酸分泌。适用于胃及十二指肠溃疡、反流性食管炎 抗过敏药：苯海拉明、扑尔敏 、息斯敏药理机制：组胺受体拮抗剂12（三）色氨酸 5-羟色胺（ 5-HT）5-HT在脑内作为神经递质起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO2色氨酸CH2CHCOOH NH2CH2CHCOOH NH2HOCH2CH2NH2HO14躁狂抑郁症发病率很高，每一百个人中大约就有一人患有躁狂抑郁症。杰出作家与艺术家中患抑郁症、躁狂抑郁症和自杀的比例极高。“穿梭于天堂与地

4、狱之间”1517多胺是调节细胞生长的重要物质。临床上利用测定癌症病人血、尿中含量作为癌瘤辅助诊断及病情变化的生化指标之一。胚胎肝脏再生肿瘤18个别氨基酸代谢123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 3419一碳单位的定义 某些氨基酸（丝、色、组、甘）在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit）。为什么可用氮平衡描述? 二一碳单位代谢“施舍竹竿”重要概念20一碳单位不能游离存在一碳单位的种类甲基 (methyl) -CH3甲烯基 (methylene) -CH2-甲炔基 (methenyl) -CH=甲酰基 (form

5、yl) -CHO亚胺甲基 (formimino) -CH=NH重要概念21四氢叶酸的结构（一）四氢叶酸是一碳单位的载体22FH4的生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+24一碳单位主要来源于丝氨酸、色胺酸、组氨酸及甘氨酸的分解代谢丝氨酸 N5, N10CH2FH4甘氨酸 N5, N10CH2FH4组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸 N10CHOFH4（二）一碳单位的相互转变甲烯基甲烯基亚胺甲基甲酰基25一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5, N10=CHFH4N5, N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONA

6、DPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3甲基甲烯基甲炔基甲酰基亚胺甲基27原红细胞及早幼红细胞细胞数增加,胞体增大,胞核染色质粗、松红细胞轻度大小不等，大的偏多，血红蛋白饱满.中性分叶粒细胞较大巨幼红细胞性贫血 正常 营养缺乏与疾病一碳单位代谢障碍，DNA合成受到抑制，骨髓幼红细胞DNA合成减少，细胞分裂速度降低，细胞体积变大，造成巨幼红细胞性贫血 。28正常人缺乏叶酸1518周以上会发生贫血。 29一碳单位代谢障碍、叶酸缺乏病30FH4的生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸 谷氨酸31对氨苯甲酸二氢蝶

7、呤谷氨酸FH2合成酶磺胺类药物（-）FH2FH2还原酶FH4结构相似磺胺类药物的抑菌机理细菌不能利用环境中的叶酸合成二氢叶酸32杜马克发现了百浪多息的抗菌作用获 1939年诺贝尔生理学或医学奖。磺胺磺胺类药物Prontosil 33胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸为什么可用氮平衡描述? 三、含硫氨基酸的代谢是相互联系的34（一）甲硫氨酸的代谢1、甲硫氨酸参与转甲基作用腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS-腺苷甲硫氨酸(SAM)SAM为体内甲基的直接供体35 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 RNA 甲基

8、化RNA DNA 甲基化DNA 蛋白质 甲基化蛋白质 尼克酰胺 N-甲基尼克酰胺-36甲基转移酶RHRCH3腺苷S-腺苷甲硫氨酸(SAM)S腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体37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FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiR-CH338巨幼红细胞性贫血VitB12不足动脉粥样硬化发病的危险因子高同型半胱氨酸血症目前认为同型半胱氨酸会导致血管内皮损伤、血管平滑肌增殖、致血栓形成等作用 营养缺乏与疾病392、甲硫氨酸为肌酸

9、合成提供甲基肌酸和磷酸肌酸是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。ATP ADP 肌酸 磷酸肌酸 4041肌酸激酶 (creatine kinase, CK)BBBMMM CK1(BB) CK2(MB) CK3(MM)脑 心肌 骨骼肌心肌梗死时，血中MB肌酸激酶活性增高，可作为辅助诊断的指标之一。 42H2O43肌酸酐随尿排出，正常人每日尿中肌酸酐的排出量恒定。肾功能障碍时，肌酸酐血中浓度升高。血中肌酸酐的测定有助于肾功能不全的诊断。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酐（creatinine）。44胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸45（二）半胱氨酸的代谢1、半胱氨酸与胱氨酸的互变-2

10、H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2 蛋白质中两个半胱氨酸残基之间形成的二硫键对维持蛋白质的结构具有重要作用；体内许多重要酶（巯基酶）的活性均与其分子中半胱氨酸残基上巯基的存在直接相关。462、半胱氨酸转变成牛磺酸牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分之一。COOHCH-NH2CH2SHCOOHCH-NH2CH2SO3H半胱氨酸磺基丙氨酸3O磺基丙氨酸脱羧酶CH-NH2CH2SO3H牛磺酸473、半胱氨酸可生成活性硫酸根含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。半胱氨酸丙酮酸NH3+H2SH2SO448SO42-+ ATPAMP - SO3-(

11、腺苷-5-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸，PAPS）PAPS为活性硫酸根，是体内硫酸基的供体。49个别氨基酸代谢123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 3450四、芳香族氨基酸的代谢神经递质芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸511、苯丙氨酸羟化生成酪氨酸 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸+ H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+酪氨酸+ O252苯丙酮酸尿症（phenyl keronuria，PKU）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

12、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。苯丙酮酸堆积对中枢神经系统有毒性，使脑发育障碍，患儿智力低下。532、酪氨酸转变为黑色素和儿茶酚胺或彻底氧化分解多巴醌吲哚醌黑色素聚合 黑色素（melanin）的生成54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）。55 儿茶酚胺（catecholamine）的生成S-腺苷同型半胱氨酸56帕金森病（Parkinson disease）患者多巴胺生成减少。57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，可出现尿黑酸尿症。58（二）色氨酸的代谢色氨酸5-羟色胺一碳单位丙酮酸

13、+ 乙酰乙酰CoA烟酸 59支链氨基酸亮氨酸异亮氨酸缬氨酸为什么可用氮平衡描述? 五支链氨基酸的代谢60支链氨基酸的分解代谢61+ NO+ O2NADPH+H+ NADP+ 一氧化氮合酶（NOS）精氨酸瓜氨酸一氧化氮重要的细胞内信号一氧化氮（NO）可由精氨酸生成62 硝酸甘油等血管扩张剂为何能松弛血管平滑肌而扩张血管？ 硝酸甘油等血管扩张剂能自发产生NO，在平滑肌中可激活GC，使cGMP生成增加，激活PKG，使蛋白质磷酸化，导致血管平滑肌松弛，扩张血管。631998年诺贝尔生物医学奖Ferid MuradRobert FurchgottLouis Ignarro一氧化氮是一种血管松弛因子，血压

14、的调节器 64 氨基酸的重要含氮衍生物氨基酸衍生化合物生理功能Asp、Gln、Gly嘌呤碱含氮碱基、核酸成分Asp嘧啶碱含氮碱基、核酸成分Gly卟啉化合物血红素、细胞色素Gly、Arg、Met肌酸、磷酸肌酸能量储存Trp尼克酸、5-羟色胺维生素、神经递质Tyr 、 Phe儿茶酚胺神经递质、激素Tyr 、 Phe黑色素皮肤色素Cys牛磺酸结合胆汁酸成分His组胺血管舒张剂Glu-氨基丁酸神经递质Orn 、 Met精胺、精脒细胞增殖促进剂Arg一氧化氮（NO）细胞信号转导分子65氨基酸的脱羧基作用：谷氨酸脱羧生成氨基丁酸、组氨酸脱羧生成组胺、色氨酸脱羧生成5-羟色胺，此外还有精胺、精脒等一碳单位(

15、One carbon unit) ：氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团,称为一碳单位，包括甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基和亚氨甲基。四氢叶酸是一碳单位的载体。一碳单位的主要生理功能是作为合成嘌呤和嘧啶核苷酸的原料，一碳单位是联系氨基酸与核酸代谢的枢纽。 小 结66含硫氨基酸的代谢 :有甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸。甲硫氨酸循环是甲硫氨酸代谢的主要途径，其中生成的S腺苷甲硫氨酸（SAM）是体内最主要的甲基供体。含硫氨基酸分子中的硫转变成活性硫酸根（PAPS)。芳香族氨基酸的代谢:包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。苯丙氨酸经苯丙氨酸羟化酶作用生成酪氨酸。酪氨酸代谢的主要途径有三：（1）转变成

16、多巴、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素。（2）在色素细胞中生成黑色素。酪氨酸酶缺乏黑色素合成障碍引起白化病；（3）酪氨酸进一步分解，参与糖和脂肪代谢。 67氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收 组织蛋白质氨基酸代谢概况 -酮酸 脱氨基作用 酮 体氧化供能糖胺 类脱羧基作用氨 尿素代谢转变其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)合成 分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸)6868Next：核苷酸代谢 一碳单位参与什么代谢？ 痛风是什么导致的？Keep going! 苯丙氨酸转氨酶（正常时极少）苯丙氨酸 苯丙酮酸 苯乙酸 酪氨酸 多巴 多巴胺 去甲肾上腺素 肾上腺素 COOH COOH| |C=O CHNH2 |

17、 |CH2 CH2 |OH COOH COOH| | | CH2COOH CH + C=O | | CH CH2 | | COOH COOHOH黑色素 尿黑酸 延胡索酸 乙酰乙酸羟苯丙酮酸 酪氨酸酶 OO缺乏时引起白化病缺乏时引起尿黑酸尿症苯丙氨酸羟化酶缺乏时引起苯丙酮酸尿症OH多巴 酪氨酸羟化酶与帕金森病相关酪氨酸羟化酶 Tyrosine hydroxylase，TH酪氨酸3-单加氧酶（tyrosine 3-monooxygenase ）Cytochrome P450, Family 21, Subfamily A, Polypeptide 2 (CYP21; CYP21B)蛋白质：494 AA基因定位：6p21.3细胞分布：肾上腺髓质、神经组织等酪氨酸酶 Tyrosinase，TYR蛋