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文档简介

生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学资料第1页

氨基酸代谢

第九章MetabolismofAminoAcids生物化学与分子生物学资料第2页蛋白质生理功效和营养价值

PhysiologicalFunctionandNutritionValueofProtein

第一节生物化学与分子生物学资料第3页一、体内蛋白质含有多方面主要功效(一)蛋白质维持细胞组织生长、更新和修补(二)蛋白质参加体内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。每克蛋白质在体内氧化分解可释放17.19KJ(4.1KCal)能量,人体每日18%能量由蛋白质提供。

(三)蛋白质可作为能源物质氧化供能生物化学与分子生物学资料第4页二、体内蛋白质代谢情况可用氮平衡描述

氮平衡(nitrogenbalance)指每日氮摄入量(食物中蛋白质)与排出量(粪便和尿液)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、恢复期病人)氮负平衡:摄入氮<排出氮(饥饿、严重烧伤、出血、消耗性疾病患者)生物化学与分子生物学资料第5页

蛋白质生理需要量成人每日蛋白质最低生理需要量为30g-50g,我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。氮平衡意义能够反应体内蛋白质代谢概况。生物化学与分子生物学资料第6页营养必需氨基酸(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:Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12种氨基酸体内能够合成,称为营养非必需氨基酸。三、营养必需氨基酸决定蛋白质营养价值生物化学与分子生物学资料第7页

蛋白质营养价值(nutritionvalue)蛋白质营养价值是指食物蛋白质在体内利用率,取决于必需氨基酸数量、种类、量质比。

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。生物化学与分子生物学资料第8页第二节

蛋白质消化、吸收和腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins生物化学与分子生物学资料第9页一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收

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。(一)在胃和肠道蛋白质被消化成氨基酸和寡肽生物化学与分子生物学资料第10页1.蛋白质在胃中被水解成多肽和氨基酸胃蛋白酶最适pH为1.5~2.5,对蛋白质肽键作用特异性较差,主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成肽键,产物主要为多肽及少许氨基酸。胃蛋白酶凝乳作用:乳汁中酪蛋白(casein)与Ca2+形成乳凝块,胃停留时间延长,利于消化。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸(pepsinogen)(pepsin)胃蛋白酶本身激活作用(autocatalysis)生物化学与分子生物学资料第11页2.蛋白质在小肠被水解成小肽和氨基酸

——小肠是蛋白质消化主要部位。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。生物化学与分子生物学资料第12页蛋白水解酶作用示意图氨基酸二肽酶氨基肽酶内肽酶氨基酸

+NHNH羧基肽酶56生物化学与分子生物学资料第13页

肠液中酶原激活胰蛋白酶(trypsin)肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶原弹性蛋白酶(elastase)弹性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原(A或B)生物化学与分子生物学资料第14页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,最终产物为氨基酸。

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。

酶原激活意义生物化学与分子生物学资料第15页(二)氨基酸和寡肽经过主动转运机制被吸收

吸收部位:主要在小肠吸收形式:氨基酸、寡肽、二肽吸收机制:耗能主动吸收过程生物化学与分子生物学资料第16页

经过转运蛋白完成氨基酸和小肽吸收载体蛋白与氨基酸、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。七种转运蛋白(transporter)中性氨基酸转运蛋白酸性氨基酸转运蛋白碱性氨基酸转运蛋白亚氨基酸转运蛋白β氨基酸转运蛋白二肽转运蛋白三肽转运蛋白生物化学与分子生物学资料第17页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

经过γ-谷氨酰基循环完成氨基酸吸收生物化学与分子生物学资料第18页谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酰环化转移酶氨基酸5-氧脯氨酸γ-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-谷氨酰氨基酸氨基酸生物化学与分子生物学资料第19页二、未消化吸收蛋白质在大肠下段发生腐败作用未被消化蛋白质及未被吸收氨基酸,在大肠下部受大肠杆菌分解,此分解作用称为腐败作用(putrefaction)。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)生物化学与分子生物学资料第20页(一)肠道细菌经过脱羧基作用产生胺类蛋白质

氨基酸胺类(amines)蛋白酶

脱羧基作用

组氨酸组胺

赖氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺生物化学与分子生物学资料第21页

假神经递质(falseneurotransmitter)

一些物质结构(如苯乙醇胺,β-羟酪胺)与神经递质(如儿茶酚胺)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-羟酪胺生物化学与分子生物学资料第22页(二)肠道细菌经过脱氨基作用产生氨未被吸收氨基酸渗透肠道尿素氨(ammonia)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,可降低氨吸收,这是酸性灌肠依据。生物化学与分子生物学资料第23页(三)腐败作用产生其它有害物质酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氢

色氨酸

吲哚正常情况下,上述有害物质大部分随粪便排出,只有小部分被吸收,经肝代谢转变而解毒,故不会发生中毒现象。生物化学与分子生物学资料第24页第三节

氨基酸普通代谢GeneralMetabolismofAminoAcids生物化学与分子生物学资料第25页一、体内蛋白质分解生成氨基酸成人体内蛋白质天天约有1%-2%被降解,主要是肌肉蛋白质。蛋白质降解产生氨基酸,大约70%-80%被重新利用合成新蛋白质。生物化学与分子生物学资料第26页

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。(一)蛋白质以不一样速率进行降解不一样蛋白质降解速率不一样,降解速率随生理需要而改变。生物化学与分子生物学资料第27页不依赖ATP和泛素;利用溶酶体中组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。1、蛋白质在溶酶体经过ATP-非依赖路径被降解(二)真核细胞内蛋白质降解有两条主要路径生物化学与分子生物学资料第28页2、蛋白质在蛋白酶体经过ATP-依赖路径被降解

依赖ATP和泛素降解异常蛋白和短寿蛋白质

泛素(ubiquitin)76个氨基酸组成多肽(8.5kD)

普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守生物化学与分子生物学资料第29页泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接,并使其激活,即泛素化,包含三种酶参加3步反应,并需消耗ATP。蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质降解。

泛素介导蛋白质降解过程生物化学与分子生物学资料第30页泛素化过程E1:泛素激活酶E2:泛素结合酶E3:泛素蛋白连接酶UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS

E1HS-E2HS-E1UBCOSE2UBCOSE1UB:泛素Pr:被降解蛋白质PrHS-E2UBCOSE2UBCNHOE3Pr生物化学与分子生物学资料第31页蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内,主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质。26S蛋白质酶体20S关键颗粒(CP)19S调整颗粒(RP):18个亚基,6个亚基含有ATP酶活性2个α环:7个α亚基2个β环:7个β亚基生物化学与分子生物学资料第32页生物化学与分子生物学资料第33页泛素介导蛋白质降解过程:生物化学与分子生物学资料第34页二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库食物蛋白质经消化吸收氨基酸(外源性氨基酸)与体内组织蛋白质降解产生氨基酸及体内合成非必需氨基酸(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(metabolicpool)

。生物化学与分子生物学资料第35页氨基酸代谢概况:合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代谢转变胺类+CO2脱羧基作用脱氨基作用消化吸收其它含氮物质非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类α-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白质组织蛋白质血液氨基酸组织氨基酸氨基酸代谢库生物化学与分子生物学资料第36页三、氨基酸分解先脱氨基

脱氨基作用指氨基酸脱去α-氨基生成对应α-酮酸过程。NH3生物化学与分子生物学资料第37页(一)氨基酸经过转氨基作用脱去氨基转氨基作用(transamination)1.转氨基作用由转氨酶催化完成在转氨酶(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。生物化学与分子生物学资料第38页

反应式大多数氨基酸可参加转氨基作用,但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。转氨酶专一性强,不一样氨基酸与α-酮酸之间转氨基作用只能由专一转氨酶催化。在各种转氨酶中,以L-谷氨酸和α-酮酸转氨酶最为主要。生物化学与分子生物学资料第39页ALTCHNH2COOHCH3丙氨酸C=O+COOHCOOH(CH2)2α-酮戊二酸C=OCOOHCH3丙酮酸CHNH2

+COOHCOOH(CH2)2谷氨酸AST(CH2)2CHNH2COOHCOOH谷氨酸C=O(CH2)2COOHCOOHα-酮戊二酸CHNH2

COOHCOOHCH2天冬氨酸C=OCH2COOHCOOH草酰乙酸++生物化学与分子生物学资料第40页正常人各组织中ALT及AST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。组织ALTAST组织ALTAST肝4400014胰腺28000

肾1900091000脾120014000

心7100156000肺70010000

骨骼肌480099000血清1620生物化学与分子生物学资料第41页2.各种转氨酶都含有相同辅酶和作用机制

转氨酶辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶生物化学与分子生物学资料第42页生物化学与分子生物学资料第43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。

转氨基作用生理意义生物化学与分子生物学资料第44页(二)L-谷氨酸经过L-谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基

存在于肝、脑、肾中辅酶为

NAD+或NADP+GTP、ATP为其抑制剂

GDP、ADP为其激活剂催化酶:

L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O生物化学与分子生物学资料第45页

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。

定义生物化学与分子生物学资料第46页

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-谷氨酸脱氢酶此种方式既是氨基酸脱氨基主要方式,也是体内合成非必需氨基酸主要方式。主要在肝、肾和脑组织进行。转氨基作用与谷氨酸脱氢作用结合被称作转氨脱氨作用(transdeamination)生物化学与分子生物学资料第47页苹果酸

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1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶

2腺苷酸脱氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)(三)氨基酸经过嘌呤核苷酸循环脱去氨基生物化学与分子生物学资料第48页(四)氨基酸经过氨基酸氧化酶脱去氨基α-酮酸NH+4+H2O2L-氨基酸氧化酶O2+FMNH2α-氨基酸生物化学与分子生物学资料第49页四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸脱氨基后生成-酮酸(-ketoacid)主要有三条代谢去路。(一)α-酮酸可彻底氧化分解并提供能量(二)α-酮酸经氨基化生成营养非必需氨基酸(三)α-酮酸可转变成糖及脂类化合物生物化学与分子生物学资料第50页2L:Leu,Lys2e:Ile,Phe3T:Tyr,Thr,Trp生物化学与分子生物学资料第51页

丙酮酸

可进入线粒体氧化产生乙酰CoA,进入三羧酸循环而彻底氧化酮体

可直接分解产生乙酰CoA或乙酰乙酰CoA

三羧酸循环中间产物

经过三羧酸循环中反应转变成苹果酸,运输到线粒体外,在胞质内依次转变成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸,然后进入线粒体彻底氧化氨基酸分解代谢中间产物主要有3类:生物化学与分子生物学资料第52页琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-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α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸

赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸苏氨酸

谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢联络TAC生物化学与分子生物学资料第53页普通在以下3种代谢情况下,氨基酸才氧化降解:①细胞蛋白质进行正常合成和降解时,蛋白质合成并不需要蛋白质降解释放出一些氨基酸,这些氨基酸会进行氧化分解。②食品富含蛋白质,消化产生氨基酸超出了蛋白质合成需要,因为氨基酸不能在体内储存,过量氨基酸在体内被氧化降解。③机体处于饥饿状态或未控制糖尿病状态时,机体不能利用或不能适当地利用糖作为能源,细胞蛋白质被用做主要能源。生物化学与分子生物学资料第54页第四节

氨代谢MetabolismofAmmonia生物化学与分子生物学资料第55页

血氨(bloodammonia)

体内代谢产生氨及消化道吸收氨进入血液,形成血氨。血氨水平正常生理情况下,血氨水平在47~65mol/L。生物化学与分子生物学资料第56页一、血氨有三个主要起源

(一)氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶氨基酸脱氨基作用产生氨是体内氨主要起源。生物化学与分子生物学资料第57页(三)肾小管上皮细胞分泌氨主要来自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶H2O(二)肠道细菌腐败作用产生氨蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产生氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生氨生物化学与分子生物学资料第58页二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运(一)氨经过丙氨酸-葡萄糖循环从骨骼肌运往肝

生理意义肌肉中氨以无毒丙氨酸形式运输到肝。肝为肌肉提供葡萄糖。生物化学与分子生物学资料第59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-葡萄糖循环葡萄糖生物化学与分子生物学资料第60页(二)氨经过谷氨酰胺从脑和骨骼肌等组织运往肝或肾

反应过程谷氨酰胺是氨解毒产物,也是氨储存及运输形式。

谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶+

H2O生理意义生物化学与分子生物学资料第61页天冬酰胺酶(asparaginase)治疗白血病机理:降低血中天冬酰胺GlnAspAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病细胞不能COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHGluProtein生物化学与分子生物学资料第62页三、氨在肝合成尿素是氨主要去路体内氨去路有:在肝内合成尿素,这是最主要去路

谷氨酸

+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi

肾小管泌氨分泌NH3在酸性条件下生成NH4+,随尿排出。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成谷氨酰胺生物化学与分子生物学资料第63页(一)Krebs提出尿素是经过鸟氨酸循环合成学说尿素生成过程由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。*组织切片技术*同位素示踪技术生物化学与分子生物学资料第64页1.NH3、CO2和ATP缩合生成氨基甲酰磷酸

(carbamoylphosphate)

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-I)(N-乙酰谷氨酸,Mg2+)COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行(二)肝中鸟氨酸循环详细步骤生物化学与分子生物学资料第65页反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化N-乙酰谷氨酸为其激活剂,反应消耗2分子ATPN-乙酰谷氨酸(AGA)生物化学与分子生物学资料第66页2.氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶OCTH3PO4+氨基甲酰磷酸生物化学与分子生物学资料第67页反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化,OCT常与CPS-Ⅰ组成复合体。反应在线粒体中进行,瓜氨酸生成后进入胞液。生物化学与分子生物学资料第68页3.瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸反应在胞液中进行

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3生物化学与分子生物学资料第69页精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸4.精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸反应在胞液中进行生物化学与分子生物学资料第70页5.精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H2O生物化学与分子生物学资料第71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生物化学与分子生物学资料第72页反应小结:原料:2分子氨,一个来自于游离氨,另一个来自天冬氨酸过程:经过鸟氨酸循环,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2NH3+CO2+3ATP+3H2OH2N–CO–NH2+2ADP+AMP+4Pi生物化学与分子生物学资料第73页1.高蛋白质膳食促进尿素合成2.AGA激活CPS-Ⅰ开启尿素合成3.精氨酸代琥珀酸合成酶活性促进尿素合成(三)尿素合成受膳食蛋白质和两种关键酶活性调整生物化学与分子生物学资料第74页酶相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶相对活性酶相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0生物化学与分子生物学资料第75页血氨浓度升高称高血氨症(hyperammonemia)高血氨症时可引发脑功效障碍,称氨中毒(ammoniapoisoning)。(四)尿素合成障碍可引发高血氨症与氨中毒常见于肝功效严重损伤或尿素合成相关酶遗传缺点。生物化学与分子生物学资料第76页TAC↓

脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

脑内α-酮戊二酸↓①高血氨可降低脑内α-酮戊二酸,造成能量代谢障碍。氨中毒可能机制生物化学与分子生物学资料第77页②脑星状细胞内谷氨酰胺增多,可造成水份渗透细胞,引发脑水肿。③谷氨酸以及由谷氨酸产生γ-氨基丁酸都是主要信号分子。过多谷氨酸用于合成谷氨酰胺,可造成脑内谷氨酸和γ-氨基丁酸降低,影响脑功效。生物化学与分子生物学资料第78页第五节

个别氨基酸代谢MetabolismofIndividualAminoAcids生物化学与分子生物学资料第79页

一、氨基酸脱羧基作用产生特殊胺类化合物脱羧基作用(decarboxylation)磷酸吡哆醛生物化学与分子生物学资料第80页(一)谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)GABA是抑制性神经递质,对中枢神经有抑制作用。GABACOOH(CH2)2CH2NH2

CO2L-谷氨酸脱羧酶COOH(CH2)2CHNH2COOHL-谷氨酸生物化学与分子生物学资料第81页(二)组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺(histamine)组胺是强烈血管舒张剂,可增加毛细血管通透性,还可刺激胃蛋白酶原及胃酸分泌。L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2HNNCH2CHCOOHNH2HNNCH2CH2NH2生物化学与分子生物学资料第82页(三)色氨酸经5-羟色胺酸生成5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,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CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH2HOCH2CH2NH2HO生物化学与分子生物学资料第83页(四)一些氨基酸脱羧基作用可产生多胺类(polyamines)物质多胺是调整细胞生长主要物质。腺苷-S-(CH2)3-NH2COOH

(SAM)腺苷-S-(CH2)3-NH2脱羧基SAM

SAM脱羧酶CO2H2N-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2精脒(spermidine)5'-甲基-硫-腺苷丙胺转移酶

H2N-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2

精胺(spermine)鸟氨酸脱羧酶H2N-(CH2)4-NH2

腐胺CO2H2N-(CH2)4-COOHNH2

鸟氨酸丙胺转移酶生物化学与分子生物学资料第84页二、一些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位一碳单位定义(一)四氢叶酸作为一碳单位运载体参加一碳单位代谢

一些氨基酸在分解代谢过程中产生含有一个碳原子基团,称为一碳单位(onecarbonunit)。

生物化学与分子生物学资料第85页一碳单位种类甲基(methyl)-CH3甲烯基(methylene)-CH2-甲炔基(methenyl)-CH=甲酰基(formyl)-CHO亚胺甲基(formimino)-CH=NH生物化学与分子生物学资料第86页四氢叶酸结构FH4生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+5生物化学与分子生物学资料第87页FH4携带一碳单位形式

(一碳单位通常是结合在FH4分子N5、N10位上)N5—CH3—FH4N5,N10—CH2—FH4N5,N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4生物化学与分子生物学资料第88页一碳单位主要起源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色胺酸分解代谢丝氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4组氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH4(二)由氨基酸产生一碳单位可相互转变生物化学与分子生物学资料第89页生物化学与分子生物学资料第90页一碳单位相互转变N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3生物化学与分子生物学资料第91页(三)一碳单位主要功效是参加嘌呤、嘧啶合成N10-CHO-FH4与N5,N10=CH-FH4分别为嘌呤合成提供C2与C8,N5,N10-CH2-FH4为胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。把氨基酸代谢和核酸代谢联络起来。甲烯基生物化学与分子生物学资料第92页三、含硫氨基酸代谢是相互联络胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸生物化学与分子生物学资料第93页(一)甲硫氨酸参加甲基转移1.甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环相关腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)生物化学与分子生物学资料第94页甲基转移酶RHR—CH3腺苷SAMS-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基直接供体生物化学与分子生物学资料第95页修饰DNA结构而控制基因表示修饰非营养物质而使之失活合成反应中经过加甲基而生成胆碱、肌酸、肉碱以及肾上腺素等生物活性物质。S-腺苷甲硫氨酸在甲基转移酶(methyltransferase)催化下,将甲基转移至其它物质使其甲基化。生物化学与分子生物学资料第96页甲硫氨酸循环(methioninecycle)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FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiR-CH3生物化学与分子生物学资料第97页1.为体内广泛存在甲基化反应提供甲基2.促进FH4再生甲硫氨酸循环生理意义:维生素B12不足:巨幼红细胞性贫血高同型半胱氨酸血症:动脉粥样硬化和冠心病生物化学与分子生物学资料第98页同型半胱氨酸与疾病浓度升高原因 致病机制所致疾病

遗传性疾病损伤血管内皮细胞心脏病发作B族维生素缺乏促进血小板激活中风(叶酸、B6及B12)增强凝血功效静脉栓塞雌激素缺乏促进血管平滑肌增殖重复流产过分摄入无过滤咖啡刺激LDL氧化新生儿缺点、神经管缺点吸烟细胞毒作用老年性痴呆 生物化学与分子生物学资料第99页2.甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量储存、利用主要化合物。肝是合成肌酸主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架,由精氨酸提供脒基,SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶作用下,转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢终产物为肌酸酐(creatinine)。生物化学与分子生物学资料第100页H2O生物化学与分子生物学资料第101页两种亚基:M亚基(肌型)与B亚基(脑型)3种同工酶:MM、MB和BB。MM主要在骨骼肌,MB主要在心肌,而BB主要在脑。心肌梗死时,血中MB-CK增高,可作为辅助诊疗指标之一。

肌酸激酶((creatinekinase,CK)

肌酐随尿排出,正常人每日尿中肌酐排出量恒定。当肾功效障碍时,肌酐排出受阻,血中浓度升高。血中肌酐测定有利于肾功效不全诊疗。

肌酐(creatinine)生物化学与分子生物学资料第102页(二)半胱氨酸代谢可产生各种主要生理活性物质1.半胱氨酸与胱氨酸能够互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2二硫键对于维持蛋白质空间构象稳定性含有主要作用。生物化学与分子生物学资料第103页2.半胱氨酸可转变成牛磺酸牛磺酸是结合胆汁酸组成成份之一。2+2H-2HCOOHCHNH2CH2SHCOOHCOOHCHNH2CHNH2CH2-S-S-CH2半胱氨酸胱氨酸生物化学与分子生物学资料第104页3.半胱氨酸可生成活性硫酸根SO42-+ATPAMP-SO3-(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,是体内硫酸基供体。生物化学与分子生物学资料第105页四、芳香族氨基酸代谢可产生神经递质芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸生物化学与分子生物学资料第106页1.苯丙氨酸羟化生成酪氨酸

此反应为苯丙氨酸主要代谢路径。(一)苯丙氨酸和酪氨酸代谢有联络又有区分苯丙氨酸+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+O2生物化学与分子生物学资料第107页苯

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