第11章含氮小分子代谢

第11章含氮小分子的代谢11.1

蛋白质的营养作用11.1.1饲料蛋白质的生理功能组织细胞重要的组成成分，维持组织、细胞的生长，更新和修补组织参与多种重要的生理活动(如酶、激素)氧化供能（17.9KJ/g

蛋白质）氨基酸为含氮化合物合成的提供氮源可转化为糖和脂肪等11.1.2蛋白质的需要量和营养价值食物摄入氮-(尿氮+粪氮)可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系*总氮平衡：摄入氮=排出氮即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人*正氮平衡：摄入氮>排出氮即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇*负氮平衡：摄入氮<排出氮即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病11.1.2.1氮平衡蛋白质的需要量成人每日最低需要量:

30～50g/d我国营养学会推荐的成人每日需要量:

80g/d指食物蛋白的利用率氮的保留量

BV=·100%氮的吸收量11.1.2.2蛋白质生理价值亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸和苏氨酸亮借来一本淡色书。必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取：赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、色、苏氨酸非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要 组氨酸和精氨酸11.1.2.3

必需氨基酸蛋白质的互补作用指营养价值较低的蛋白质若其必需氨基酸互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。豆腐干426577面筋5867蛋白来源 重量%

单食时BV

混食时BV————————————————————————————————————————————小麦3967小米135789牛肉2669大豆2

264—————————————————混合食物蛋白质的互补作用11.2

氨基酸的一般分解代谢胞外酶水解氨基酸吸收入作为氮源和能源进行代谢蛋白质不能储备外源蛋白质11.2.1

动物体内氨基酸的代谢概况11.2.1.1蛋白质的消化主要的酶类：据水解肽键部位的不同分为两类：内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶（水解蛋白质内部肽键）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（从肽链两端开始水解肽键）NH3+—NH3+—COO-COO-—外切酶—氨肽酶随机内切酶特定氨基酸间限制性内切酶外切酶—羧肽酶最终产物—氨基酸H+蛋白质

多肽（主）11.2.1.2消化过程11.2.1.2.1胃中消化酶原的激活胃蛋白酶原水解胃蛋白酶胃蛋白酶胰蛋白酶原肠激酶肽氨基酸内肽酶外肽酶胰蛋白酶（+）糜蛋白酶

弹性蛋白酶羧基肽酶水解蛋白质11.2.1.2.2

小肠内消化（主要部位）酶原的激活主要部位：小肠吸收机制A氨基酸运载蛋白中性氨基酸运载蛋白碱性氨基酸运载蛋白酸性氨基酸运载蛋白亚氨基酸运载蛋白B

g-谷氨酸循环11.1.2.3氨基酸的吸收每天都有一定量的细胞内蛋白被降解：—被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白—需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶）—饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料General

Metabolism

of

Amino

Acid氨基酸代谢库(metabolic

pool)食物蛋白质消化吸收组织蛋白质分解合成合成

脱氨基作用NH3α-酮酸尿素糖氧化供能酮体脱羧基作用CO2胺类其他含氮化合物(purine,pyrimide)转变11.2.2

氨基酸的脱氨基作用氨基酸α

酮酸1、氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可转化为G（燃料）的3碳和4碳单位NH4

+1、再利用生成AA2、排泄：NH4+、尿素、尿酸氨基酸氧化脱氨的主要酶：11.2.2.1

氧化脱氨基作用L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏）D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少）L-谷氨酸脱氢酶L-Glu氧化脱氨基作用L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamate

dehydrogenase）分布：Liver，Kidney，Brain不需氧脱氢酶，辅酶：NAD+or

NADP+(－)：GTP、ATP(＋)：GDP、ADP+

H2O_H2O+

NH3COOH(CH2)2C=OCOOHa-酮戊二酸(CH2)2COOHCHNH2COOHL-谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶NAD+NADH+H+(CH2)2COOHC=NHCOOHL-谷氨酸氧化脱氨基作用11.2.2.2

转氨基作用氨基转移酶(aminotransferase)转氨酶(transaminase)转氨酶COOHNH2H

CCOOHR1C

OR2C

OR1NH2H

C氨基酸α-酮酸氨基酸(Donor

amino

acid)

COOH(New

amino

acid)α-酮酸(New

keto

acid)(Accepter

keto

acid)

COOH(

transaminase)R2谷丙转氨酶(glutamic

pyruvic

transaminase,GPT)谷草转氨酶(glutamic

oxaloacetic

transaminase,GOT)GluPyruvateα-Ketoglutarate(α-KG)AlaCOOHCH2CH2CHCOOHGPTNH2COOHCH2CH2

C

OCOOHCH3C

OCOOH3CHCH

NH2COOH②

肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能：肝组织受损破裂结合乙肝抗原等指标进一步确定原因查肝功抽血化验转氨酶指数转氨基作用的机制+N3OH

CHCH2OPO3H2HO

C磷酸吡哆醛COOHR1

CHNH2氨基酸–H2O+H2OSchiff’s碱（醛亚胺）H2NCH2

NOH

CH3磷酸吡哆胺a-酮酸+COOHR1

CHO–H2O+H2O分子重排Schiff’s碱异构体CH2OPO3H2转氨基作用转氨酶种类多、分布广、活性高但氨基酸没有真正脱掉氨基氧化脱氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脱氢酶分布广、活性高，但肌肉缺乏——不是体内主要的脱氨基方式最佳脱氨基的方式是？联合脱氨基=转氨基+氧化脱氨基①转氨酶与Glu脱氢酶的联合脱氨基肝、脑、肾②嘌呤核苷酸循环肌肉、脑、肾11.2.2.3

联合脱氨基作用NH2RH

CC

OCOOHCOOHCH2CH2

C

ONH3+

NADH

+

H+H2O

+

NAD+氨基酸α-酮酸COOHα-KGCOOHCH2CH2CH

NH2COOH谷氨酸COOH转氨酶R谷氨酸脱氢酶11.2.2.4

肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环产物NNNNRCH2COOHN

C

COO-HP5`-腺苷酸琥珀酸COOCOCH2COO--草酰乙酸嘌呤核苷酸循环谷氨酸转氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3COCOOHCHNH3CH2COO-+天冬氨酸NNNNROHP5`次黄嘌呤核苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+NNNNH2PNR

5`腺苷酸CH

COOCHCOO延胡索酸HO

CH

COOCOOH2苹果酸HH

C谷-草转氨酶H2O反应物α-酮戊二酸11.2.3

氨基酸的脱羧基作用1、直接脱羧基PLP2、羟化脱羧基动物体内氨的来源与去路Amino

Acid、碱基脱氨基(Deamination)肠道细菌的腐败作用与尿素(Urea)的分解*肾小管上皮分泌—Gln的分解11.3氨的代谢有毒！L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2OCOO(CH

)2

2OCNADH+H++NH4+COOα-酮戊二酸COO(CH2)23COOα-谷氨酸HC

NH+谷氨酸氧化脱氨血氨过高可引起中枢神经系统中毒！若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累TCA循环中断，能量供（如神经、大脑）功能障碍表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡三羧酸循环丙酮酸α酮戊二酸氨中毒的可能机制α酮戊二酸大C量OO转化(CH

)OCCOONAD++H2O

NADH+H++NH4+α-谷氨酸应受阻，某些α-酮敏戊二感酸器官COO(CH2)2

•

NADPH大量消耗2

23

L-谷氨酸脱氢酶COOHC

NH+血氨正常参考值：5.54～65mmol/L降低血氨的措施：限制蛋白进食量

给于肠道抑菌药物给予Glu使其与氨结合为Gln11.3.2.1谷氨酰胺的运氨作用CHNH2COOHL-谷氨酸(CH2)2CHNH2COOH谷氨酰胺NH3

+

ATPCOOH(CH2)2ADP

+

PiCHNH2谷氨酰胺合成酶(脑、肌肉)H2ONH3谷氨酰酶(肝、肾)尿素、铵盐等临床上用谷氨酸盐降低血氨COOHCONH2CH2谷氨酰胺谷氨酸CH2CHNH2COOHAspCHNH2COOHAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病细胞不能临床上用此酶分解血的Asn治疗白血病丙氨酸丙酮酸葡萄糖丙酮酸葡萄糖转氨11.3.2.2丙氨酸-葡萄糖循环a—酮

酸丙酮酸尿素NH3a-酮戊二酸谷氨酸肌

肉血液肝葡萄糖

|

葡萄糖|糖分解||||||丙氨酸

|||

葡萄糖|||||

丙酮酸||丙氨酸

|

丙氨酸|肌

肉蛋白质分解其它氨基酸转氨酶GPT氨的排泄哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能水生生物直接扩散脱氨（NH3）？体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。COH2NH2N？体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简

单，低毒的尿素形式。N

NNOO--O

N鸟类、爬虫排尿酸均来自转氨不溶于水-毒性很小需更多能量为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，保留水分同时不中毒，付出高能量代价。高等植物，以Gln/Asn形式储存氨，不排氨。1932年Hans

Krebs提出尿素循环(urea

cycle)鸟氨酸循环(ornithine

cycle)NH2NH2C

ONHNHC

NHNH2(CH2)3HC

NH2COOH鸟氨酸(CH2)3HC

NH2COOH瓜氨酸(CH2)3HC

NH2COOH精氨酸NH2C

ONH2尿素鸟氨酸精氨酸NH3尿素NH3+CO2H2O瓜氨酸2H

O2H

O11.3.3尿素(urea)的生成CO2

+

NH3

+

H2O

+

2ATPH2N

C

O～P+2ADP

+

Pi氨基甲酰磷酸(Carbamoylphosphate)CPS-Ⅰ11.3.3.1氨基甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoyl

phophate

synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)ON-乙酰谷氨酸（AGA）AGACOOHCH3C

NH

CHO

CH2CH2COOH(N-acetyl

glutamatic

acid,AGA)反应部位：线粒体蛋白质降解 转氨反应

Glu浓度

AGA最终促进CPSⅠ活性11.3.3.2

瓜氨酸的合成(Carbamoyl

phosphate)(Ornithine)(Citrulline)11.3.3.3精氨酸的合成（胞质）NH2C

ONH+COOHH2N

C

HCH2COOHNH2C

NNHCHCOOHCH2(CH2)3

COOHHC

NH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMPPPiH2O精氨酸代琥珀酸裂解酶NHC

NHNH2(CH2)3HC

NH2COOH精氨酸+HCCOOHHOOC

CH延胡索酸(CH2)3HC

NH2COOH瓜氨酸(Citrulline)天冬氨酸(Asp)COOH精氨酸代琥珀酸(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)11.3.3.4精氨酸水解生成尿素精氨酸酶NHC

NHNH2+NH2C

ONH2NH2(CH2)3HC

NH2COOH+H2O(CH2)3HC

NH2COOH精氨酸(Arginine)尿素(Urea)鸟氨酸(Ornithine)尿素生成的要点亚细胞定位：线粒体与细胞质限速酶：氨甲酰磷酸合成酶耗能过程：4ATP/ureaN与C来源：氨基酸脱氨和CO2尿素合成的调节食物蛋白质的影响CPS-Ⅰ的调节尿素合成酶系的调节11.4

α-酮酸的代谢生成

non-essential

amino

acid转变成Carbohydrate及Lipids生糖氨基酸(glucogenic

amino

acid)生酮氨基酸(ketogenic

amino

acid)生糖兼生酮氨基酸(glucogenic

and

ketogenic

amino

acid)氧化供能碳骨架的氧化异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸

丝氨酸

半胱氨酸丙酮酸精氨酸组氨酸

谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺氧化供能或转变成糖类及脂类酮体Asp

Asn甘油

脂肪酸糖

脂肪Phe

TyrLeu Lys

PheTyr

TrpArg

Gln

His

ProIle

Met

Ser

Thr

ValIle

LeuTrpAla

Cys

GlySer

Thr

Trp磷酸丙糖PEP丙酮酸Glu乙乙乙乙-CoA乙乙-CoA柠檬酸α-酮戊二酸琥珀乙-CoA延胡索酸草酰乙酸eAlCcTyc生酮氨基酸：亮、赖、苯丙、色、酪、异亮生糖氨基酸：甘、丝、丙……等多种氨基酸生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪、色、异亮甲基（-CH3）亚甲基（-CH2-甲烯基）次甲革（=CH- 甲炔基）甲酰基（-CHO）亚氨甲基（-CH=NH）特点：不能游离存在，以四氢叶酸为载体参与反应。11.5.1一碳单位与氨基酸代谢11.5.1.1概念：氨基酸在分解过程中产生的含一个碳原子的基团。11.5个别氨基酸代谢叶酸二氢叶酸还原酶NADPH（H+）二氢叶酸NADP+二氢叶酸还原酶NADPH（H+）四氢叶酸NADP+11.5.1.2一碳单位的载体（四氢叶酸,FH4）的合成N5N10-亚甲基四氢叶酸–

H2ON5，N10-CH2-FH4

+甘氨酸COOHCH

NH2

2+

FH4CH2OHCHNH2COOH丝氨酸11.5.1.3一碳单位与氨基酸代谢+

CO2+

NH3N5，N10-CH

-FH42N5N10-亚甲基四氢叶酸NAD+NADH+H+HCOOH

+

FH4甲酸

ATPADP

+PiN10-CHO-FH4N10-甲酰四氢叶酸4COOH甘氨酸CH2NH2

+

FH+

FH4COOHCH2

CNH2N

NH组氨酸H谷氨酸+N5-CH=NH-FH4N5-亚氨基甲基四氢叶酸色氨酸+

FH4N10-CHOFH4N10-甲酰四氢叶酸HCOOH甲酸酪氨酸酶苯丙酮酸3'吲哚醌苯乙酸OHC

OCH2COOHC

OCH2黑色素CH2COOHHC

NH2O多巴醌OCH2COOHHC

NH2CH2COOHHC

NH2HOBH4BH2NADPHNADP+COOHHC

NH2HO神经组织肾上腺HOCH2

NH2CH2HOHONH2HOHOCH2HC

OHHOCH2

NH2HC

OHCH3苯丙氨酸酪氨酸多巴胺去甲肾上腺素HO肾上腺素酪氨酸羟化酶CH2CH2COOHHC

NH2黑色素细胞HO多巴HO多巴苯丙氨酸羟化酶对羟苯丙氨酸尿黑酸延胡索酸+乙酰乙酸11.5.2

芳香族氨基酸代谢与代谢病11.5.3蛋氨酸的代谢蛋氨酸与转甲基作用:返回S-CH3(CH2)2CH-NH2COOH蛋氨酸腺苷转移酶–

PPi

+PiAOOOH

OHOHO

P

OOHO

POHO

POOH+ATPAOCH2OH

OHS-腺苷蛋氨酸(SAM)CH3CH2S+CHNH2CH2COOH———————————————————————————甲基受体

甲基化产物

甲基受体

甲基化产物———————————————————————————去甲肾上腺素

肾上腺素

RNA甲基化的RNA甲基化的DNA胍乙酸

肌酸

DNA磷脂酰乙醇胺

磷脂酰胆碱

蛋白质

甲基化的蛋白质———————————————————————S-腺苷-蛋氨酸循环FH4N5-CH3-FH4转甲基酶蛋氨酸S-CH3(CH2)2CH-NH2COOHATPPPi

+Pi2腺苷

H

O同型半胱氨酸HSCOOHH

C-NH2(CH2)2S-腺苷同型半胱氨酸

(SAH)ACH2OOH

OHS(CH

)2

2COOHN5-CH3-FH4

H C-NH2SAMAOCH2OH

OHCH3CH2S+CHNH2CH2COOHRHR-CH3测试题-1谷氨酸在蛋白质代谢中具有重要作用，因为A、参与转氨作用B、参与氨储存和利用

C、参与尿素合成D、参与一碳单位代谢（A、B、C）测试题-2A、谷氨酰胺

C、两者都是B、丙氨酸D、两者都不是组织间转运氨的载体脑组织转运氨的载体提供一碳单位（C）（A）（D）下列哪一种氨基酸与尿素循环无关？A、赖氨酸

D、瓜氨酸B、天冬氨酸

E、精氨酸C、鸟氨酸（A）测试题-3氨基转移不是氨基酸脱氨基的主要方式，因为A、转氨酶在体内分布不广泛

B、转氨酶的辅酶容易缺乏

C、转氨酶作用的特异性不强D、只是转氨基，没有游离氨产生（D）测试题-4肝脏经

鸟氨酸

循环将有毒的氨转变成无毒的

尿素

,这一过程是在肝细胞

线粒体

和

胞液

中进行。测试题1、下列哪一种氨基酸经过转氨作用