氨基酸代谢医学专家讲座

一、蛋白质营养作用二、蛋白质消化、吸收和腐败三、氨基酸普通代谢（重点）四、氨代谢（重点）五、个别氨基酸代谢第九章

氨基酸代谢

MetabolismofAminoAcids氨基酸代谢医学专家讲座第1页蛋白质营养作用

NutritionalFunctionofProtein

第一节氨基酸代谢医学专家讲座第2页一、蛋白质营养主要性1.维持细胞、组织生长、更新和修补2.参加各种主要生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。3.氧化供能人体每日18%能量由蛋白质提供。

氨基酸代谢医学专家讲座第3页二、蛋白质需要量和营养价值1.氮平衡(nitrogenbalance)摄入食物含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间关系。氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮>排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮<排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）氮平衡意义：能够反应体内蛋白质代谢概况。氨基酸代谢医学专家讲座第4页2.生理需要量

(1)成人（60kg体重）在不进食蛋白质时，其尿中仍排出一定量含氮终产物（53mgN/kg体重）→约相当于20g蛋白质。(2)最低需要量：

30～50g／日。(3)我国营养学会推荐量：

80g／日。氨基酸代谢医学专家讲座第5页3.蛋白质营养价值①必需氨基酸(essentialaminoacid)指体内需要而又不能本身合成，必须由食物供给氨基酸，共有8种：Lys、Trp、Phe、Met、Thr、Val、Leu、Ile。

其余12种氨基酸体内能够合成，称非必需氨基酸。氨基酸代谢医学专家讲座第6页特殊氨基酸体内酪氨酸（Tyr）和半胱氨酸（Cys）能够分别由苯丙氨酸和蛋氨酸转变而来，假如膳食中能直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸需要可分别降低30%和50%，所以称酪氨酸和半胱氨酸为半必需氨基酸儿童期，组氨酸（His）和精氨酸（Arg）常不能满足营养需要量，成负氮平衡。有些人也将其划为必需氨基酸氨基酸代谢医学专家讲座第7页②蛋白质营养价值(nutritionvalue)取决于必需氨基酸数量、种类。普通来说，含营养必需氨基酸种类多、数量足蛋白质，其营养价值就高，反之就低。③蛋白质互补作用

指营养价值较低蛋白质混合食用，其必需氨基酸能够相互补充而提升营养价值。谷类：Lys少，Trp多；豆类：Lys多，Trp少。氨基酸代谢医学专家讲座第8页氨基酸代谢医学专家讲座第9页第二节

蛋白质消化、吸收和腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins氨基酸代谢医学专家讲座第10页一、蛋白质消化蛋白质消化生理意义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，预防过敏、毒性反应。氨基酸代谢医学专家讲座第11页消化过程

（一）胃中消化作用胃蛋白酶最适pH为1.5～2.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少许氨基酸。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)氨基酸代谢医学专家讲座第12页（二）小肠中消化——小肠是蛋白质消化主要部位。1.胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质主要酶，最适pH为7.0左右，包含内肽酶和外肽酶。内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶(exopeptidase)自肽链末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。氨基酸代谢医学专家讲座第13页肠液中酶原激活胰蛋白酶原糜蛋白酶原羧基肽酶原弹性蛋白酶原

肠激酶(enterokinase)

胰蛋白酶糜蛋白酶羧基肽酶弹性蛋白酶

(trypsin)(exopeptidase)(carboxypeptidase)(elastase)可保护胰组织免受蛋白酶本身消化作用。确保酶在其特定部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶贮存形式。酶原激活意义氨基酸代谢医学专家讲座第14页内肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图2.小肠粘膜细胞对蛋白质消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)作用，比如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。氨基肽酶氨基酸代谢医学专家讲座第15页二、氨基酸吸收吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能主动吸收过程氨基酸代谢医学专家讲座第16页（一）氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。载体类型中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体氨基酸代谢医学专家讲座第17页（二）γ-谷氨酰基循环对氨基酸转运作用γ-谷氨酰基循环(γ-glutamylcycle)过程：谷胱甘肽对氨基酸转运谷胱甘肽再合成氨基酸代谢医学专家讲座第18页半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酸环化转移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Piγ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi细胞外

γ-谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽

GSH细胞内γ-谷氨酰基循环过程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR氨基酸代谢医学专家讲座第19页利用肠粘膜细胞上二肽或三肽转运体系此种转运也是耗能主动吸收过程吸收作用在小肠近端较强（三）肽吸收氨基酸代谢医学专家讲座第20页三、蛋白质腐败作用

肠道细菌对未被消化和吸收蛋白质及其消化产物所起作用腐败作用产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少许脂肪酸及维生素等可被机体利用物质。蛋白质腐败作用(putrefaction)氨基酸代谢医学专家讲座第21页（一）胺类(amines)生成蛋白质

氨基酸胺类蛋白酶

脱羧基作用

组氨酸组胺

赖氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺氨基酸代谢医学专家讲座第22页

假神经递质(falseneurotransmitter)

一些物质结构与神经递质结构相同，可取代正常神经递质从而影响脑功效，称假神经递质。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羟酪胺

β-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，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。氨基酸代谢医学专家讲座第23页（二）

氨生成未被吸收氨基酸渗透肠道尿素氨(ammonia)肠道细菌脱氨基作用尿素酶降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出。氨基酸代谢医学专家讲座第24页（三）其它有害物质生成酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氢

色氨酸

吲哚氨基酸代谢医学专家讲座第25页第三节

氨基酸普通代谢GeneralMetabolismofAminoAcids一、蛋白质降解路径二、氨基酸脱氨基作用三、α-酮酸代谢氨基酸代谢医学专家讲座第26页一、蛋白质降解蛋白质转换更新(proteinturnover)

人体内蛋白质处于不停降解与合成动态平衡．蛋白质半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度二分之一所需要时间，用t1/2表示．氨基酸代谢医学专家讲座第27页真核细胞中蛋白质降解有两条路径

不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命细胞内蛋白②依赖泛素(ubiquitin)降解过程①溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白氨基酸代谢医学专家讲座第28页泛素76个氨基酸(8.5kD)普遍存在于真核生物一级结构高度保守1.泛素化(ubiquitination)

泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。泛素介导蛋白质降解过程2.蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质降解氨基酸代谢医学专家讲座第29页泛素化过程E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素COS

E1HS-E2HS-E1泛素COSE2泛素COSE1被降解蛋白质HS-E2泛素COSE2泛素CNH被降解蛋白质OE3氨基酸代谢医学专家讲座第30页氨基酸代谢库(metabolicpool)食物蛋白经消化吸收氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参加代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢概况氨基酸代谢医学专家讲座第31页氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解体内合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况α-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)合成氨基酸代谢医学专家讲座第32页二、氨基酸脱氨基作用脱氨基方式转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基

转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联氨基酸代谢医学专家讲座第33页（一）转氨基作用(transamination)1.定义在转氨酶(transaminase)作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成对应α-酮酸，而另一个α-酮酸得到此氨基生成对应氨基酸过程。氨基酸代谢医学专家讲座第34页2.反应式大多数氨基酸可参加转氨基作用，但Lys、Pro、Hyp除外。氨基酸代谢医学专家讲座第35页

3.转氨酶

正常人各组织GOT及GPT活性(单位/克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊疗和预后指标之一。氨基酸代谢医学专家讲座第36页α-酮戊二酸谷氨酸GPT

丙氨酸丙酮酸-CH3-C-COO-OCH3-C-COO-H3N+H氨基酸代谢医学专家讲座第37页α-酮戊二酸谷氨酸GOT天冬氨酸草酰乙酸氨基酸代谢医学专家讲座第38页4.转氨基作用机制转氨酶辅酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛氨基酸代谢医学专家讲座第39页目录氨基酸代谢医学专家讲座第40页转氨基作用不但是体内多数氨基酸脱氨基主要方式，也是机体合成非必需氨基酸主要路径。经过此种方式并未产生游离氨。5.生理意义氨基酸代谢医学专家讲座第41页（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用L-谷氨酸ATPGDPL-谷氨酸脱氢酶（肝、脑、肾）氨基酸代谢医学专家讲座第42页（三）联合脱氨基作用

两种脱氨基方式联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸过程。2.类型①转氨基偶联氧化脱氨基作用1.

定义②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环氨基酸代谢医学专家讲座第43页①转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+转氨酶

NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶

为氨基酸脱氨基和体内合成非必需氨基酸主要方式。主要在肝、肾组织进行。氨基酸代谢医学专家讲座第44页②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸

腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸转氨酶

草酰乙酸天冬氨酸GOT

主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)氨基酸代谢医学专家讲座第45页三、α-酮酸代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类氨基酸代谢医学专家讲座第46页（三）氧化供能α-酮酸在体内可经过TAC和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。转变过程中间产物：

CH3CO～SCoACH3COCOOHCitratecycle中间产物。氨基酸代谢医学专家讲座第47页第四节

氨代谢MetabolismofAmmonia——体内氨起源与转运——尿素生成及其调整（重点）氨基酸代谢医学专家讲座第48页氨是机体正常代谢产物，含有毒性。体内氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨浓度普通不超出65μmol/L。

氨基酸代谢医学专家讲座第49页一、血氨起源与去路1.血氨起源①

脱氨基作用:主要起源胺类分解RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

肠道吸收氨:4g／24h氨基酸在肠道细菌作用下产生尿素经肠道细菌尿素酶水解产生③肾小管上皮细胞分泌氨:

GlnGlu+NH3谷氨酰胺酶氨基酸代谢医学专家讲座第50页2.血氨去路①在肝内合成尿素:主要去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺:Glu+NH3Gln

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④肾小管泌氨:分泌NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。氨基酸代谢医学专家讲座第51页二、氨转运1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)反应过程生理意义①将肌肉中氨运输到肝。②肝为肌肉提供葡萄糖。氨基酸代谢医学专家讲座第52页丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解路径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖氨基酸代谢医学专家讲座第53页氨基酸代谢医学专家讲座第54页2.谷氨酰胺运氨作用

反应过程

Glu+NH3Gln谷氨酰胺合成酶（脑、肌肉）ATPADP+Pi谷氨酰胺酶（肝、肾）生理意义Gln是氨解毒产物，也是氨储存及运输形式。氨基酸代谢医学专家讲座第55页

三、尿素生成（一）生成部位主要在肝细胞线粒体及胞液中。（二）生成过程尿素生成过程是1932年由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。氨基酸代谢医学专家讲座第56页氨基酸代谢医学专家讲座第57页1.氨基甲酰磷酸合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS－Ⅰ）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸在线粒体中进行N-乙酰谷氨酸（AGA）Mg2+氨基酸代谢医学专家讲座第58页2.瓜氨酸合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）H3PO4+氨基甲酰磷酸在线粒体中进行氨基酸代谢医学专家讲座第59页3.精氨酸合成在胞液中进行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸氨基酸代谢医学专家讲座第60页精氨酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸氨基酸代谢医学专家讲座第61页4.精氨酸水解生成尿素在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸精氨酸酶氨基酸代谢医学专家讲座第62页鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液氨基酸代谢医学专家讲座第63页（三）反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自As