生物化学教学课件：11 metabolism of amino acids 氨基酸代谢

第十一章氨基酸代谢

MetabolismofAminoAcids蛋白质的营养作用蛋白质的消化、吸收与腐败氨基酸的一般代谢氨的代谢α-酮酸的代谢个别氨基酸的代谢1第一节蛋白质的营养作用一、蛋白质的生理功能

1.维持组织细胞的生长、更新和修补2.参与物质代谢及生理功能的调控3.氧化供能2二、氮平衡(nitrogenbalance)p348

蛋白质的摄入和排出

主要含氮物氮平衡(nitrogenbalance)

体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡。

正氮平衡负氮平衡3氮平衡状态进、出氮情况常见人群氮的总平衡摄入氮=排出氮健康成年人氮的正平衡摄入氮＞排出氮儿童、青春期青少年、孕妇及恢复期病人氮的负平衡摄入氮＜排出氮长期饥饿、消耗性疾病患者4三、蛋白质的营养价值及互补作用

决定蛋白质营养价值高低的因素

必需氨基酸的含量、种类和比例

具有与人体需求相符的氨基酸组成蛋白质生物价（Biologicalvalue,BV）

体内存留的氮与从食物摄入的总氮量的百分比食物蛋白质的互补作用

将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用。

5食物名称单独食用BV混合食用所占比例（%）小麦6737大米57324046大豆6416208豌豆4815……玉米60…40…牛肉干76……15混合食用BV747389几种食物混合后蛋白质的生物价6第二节蛋白质的消化、吸收与腐败

一、蛋白质的消化（一）胃中的消化：胃蛋白酶：水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少量氨基酸。（二）肠中的消化：⑴肽链外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；

⑵肽链内切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。蛋白质在肠中完全水解为氨基酸。

p3497二、氨基酸的吸收主要在小肠进行主动转运过程

由特殊载体（载体蛋白）携带。转运氨基酸进入细胞时，同时转运入Na+。载体

中性氨基酸载体

碱性氨基酸载体（Lys、Arg）

酸性氨基酸载体（Asp、Glu）

亚氨酸及甘氨酸载体（Pro、Hyp

、Gly）p3508经γ-谷氨酰循环进行

由γ-谷氨酰基转移酶催化，利用谷胱甘肽（GSH），合成γ-谷氨酰氨基酸进行转运。9三、蛋白质在肠中的腐败

主要在大肠中进行，是细菌对蛋白质及其消化产物的分解作用。腐败分解作用包括水解、氧化、还原、脱羧、脱氨、脱巯基等反应。产生有毒物质，如胺类（腐胺、尸胺），酚类，吲哚类，氨及硫化氢等，及部分有益物质，如脂肪酸、维生素。有毒物质被吸收后，由肝脏进行解毒。

10第三节氨基酸的一般代谢

p35211氨基酸的来源和去路

激素、核酸、卟啉、黑色素等12脱氨基作用→NH3+α-酮酸

一般分解代谢→脱羧基作用→CO2+胺氨基酸的分解代谢特殊分解代谢→特殊侧链的分解代谢

13一、氨基酸的脱氨基作用(deamination)

四种方式脱氨基

氧化脱氨基

氨基移换

联合脱氨基

非氧化脱氨基14（一）氧化脱氨基(oxidativedeamination)反应过程包括脱氢和水解两步。

-2H+H2OR-CH（NH2）COOH→R-C（=NH）COOH→R-COCOOH+NH3

L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)

L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamatedehydrogenase)15L-氨基酸氧化酶——需氧脱氢酶

以FAD或FMN为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。

活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。L-谷氨酸脱氢酶——不需氧脱氢酶

以NAD+或NADP+为辅酶，生成的NADH或NADPH可进入呼吸链进行氧化磷酸化。

活性高，分布广泛，因而作用较大。

属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。16（二）氨基移换作用（转氨基作用）

aminotransteration（transamination）由氨基转移酶（转氨酶，transaminase)催化，将α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸酮基的位置上，生成相应的α-氨基酸，而原来的α-氨基酸则转变为相应的α-酮酸。

R’-CH(NH2)COOHR”-COCOOH

R’-COCOOHR”-CH(NH2)COOH

Glu,Asp1718转氨酶(transaminase)以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。转氨基作用(transamination)可以在氨基酸与α-酮酸之间普遍进行。除Gly、Lys、Thr和Pro外，均可参加转氨基作用。可逆反应VB6要点：19

转氨基作用机制20重要的转氨酶：

⑴丙氨酸氨基转移酶（alaninetrans-aminase,ALT），又称为谷丙转氨酶(glutamatepyruvate

transaminase,GPT）。催化丙氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。

ALT丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸

21⑵天冬氨酸氨基转移酶（aspartate

transaminase,AST），又称为谷草转氨酶（glutamateoxaloacetate

transaminaseGOT）。催化天冬氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。

p308AST天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸

22

23肝功各项化验指标的临床意义谷丙转氨酶(ALT)谷草转氨酶(AST)碱性磷酸酶(ALP)γ-谷氨酰转肽酶(GGT)白蛋白/球蛋白(A/G)总胆红素(T-Bil)直接胆红素(D-Bil)24ALT——肝细胞浆

AST——肝细胞浆和线粒体中。急性肝炎和轻症的慢性肝炎,主要表现为ALT的升高，因此，AST/ALT<1；慢性肝炎的后期、肝硬化和肝癌患者肝细胞的破坏程度严重，线粒体也受到了严重的破坏，因此，AST升高明显，

AST/ALT>1甚至>2。25（三）联合脱氨基作用：体内主要的脱氨基的方式

1、转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而使氨基酸脱去氨基并氧化为α-酮酸(α-ketoacid)。p354p355图12－4262、嘌呤核苷酸循环（purinenucleotidecycle,PNC）：

存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。原因：谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨酶(adenylate

deaminase)的活性较高。27腺苷酸脱氨酶可催化AMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。p355图12－5次黄嘌呤核苷酸EE28（四）非氧化脱氨基作用（略）直接脱氨基作用脱水脱氨基作用脱硫化氢脱氨基作用水解脱氨还原脱氨

主要存在于微生物中的脱氨基方式29二、氨基酸的脱羧基作用

Decarboxylationofaminoacid由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。氨基酸脱羧酶R-CH（NH2）COOHR-CH2NH2

+CO2(磷酸吡哆醛)

所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。p35730（一）γ-氨基丁酸的生成：γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyricacid,GABA）是一种重要的神经递质，由L-谷氨酸脱羧而产生。由L-谷氨酸脱羧酶催化，在脑及肾中活性很高。

L-谷氨酸脱羧酶

HOOCCH2CH2CH（NH2）COOH

HOOCCH2CH2CHNH2+CO2

作用：抑制中枢神经系统，提供神经组织能量来源

红曲霉31（二）5-羟色胺的生成：5-羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）也是一种重要的神经递质，且具有促进血管收缩、血压升高和促进胃肠运动的作用，并且与神经兴奋传导有关。5-羟色胺的合成原料是色氨酸(tryptophan)。色氨酸在脑中首先由色氨酸羟化酶作用，生成5-羟色氨酸，然后再由5-羟色氨酸脱羧酶催化脱羧，生成5-羟色胺。3233（三）组胺的生成：组胺(histamine)由组氨酸脱羧产生，具有促进平滑肌收缩，促进胃酸分泌和强烈的舒张血管作用。组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。

抗组胺药物34（四）多胺的生成：精脒（spermidine)和精胺(spermine)均属于多胺(polyamines)，与细胞生长繁殖的调节有关。多胺合成的原料为鸟氨酸，关键酶是鸟氨酸脱羧酶(ornithine

decarboxylase)。临床上利用测定癌瘤病人血尿中多胺含量作为观察病情的指标之一。35脱氨基作用→

NH3

+α-酮酸

一般分解代谢→脱羧基作用→CO2+胺氨基酸的分解代谢特殊分解代谢→特殊侧链的分解代谢

36第四节氨的代谢

Metabolismofammonia

一、血氨的来源与去路p35737二、氨（ammonia)在血中的转运氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无毒的Ala及Gln两种形式运输的。38

是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。（一）丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)：39主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。（二）谷氨酰胺(glutamine)的运氨作用Gln既是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和运输形式。40三、氨的排泄

排泄氨的动物：氨与谷氨酸合成谷氨酰胺，至氨的排泄器官，如鳃，经谷氨酰胺酶分解出氨排出。尿素形成p35841鸟氨酸循环与尿素的合成

ornithinecycleandureasynthesis

（略）

尿素——体内氨的主要代谢去路合成尿素的主要器官是肝脏，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经称为鸟氨酸循环的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。p35842尿素合成的特点：

1．合成主要在肝脏的线粒体和胞液中进行；

2．合成一分子尿素需消耗四分子ATP；

3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶；

4．尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。

43高氨血症和氨中毒高氨血症

正常生理情况下，血氨处于较低水平。

尿素循环是维持血氨低浓度的关键。

当肝功能严重损伤时，尿素循环发生障碍，血氨浓度升高。氨中毒——机制尚不清楚p335

氨进入脑组织，可与α-酮戊二酸结合成谷氨酸，谷氨酸又与氨进一步结合生成谷氨酰胺，从而使α-酮戊二酸和谷氨酸减少，导致三羧酸循环减弱，从而使脑组织中ATP生成减少。

谷氨酸本身为神经递质，且是另一种神经递质γ-氨基丁酸(γ-aminobutyrate,GABA)的前体，其减少亦会影响大脑的正常生理功能，严重时可出现昏迷。44第五节α-酮酸的代谢

Metabolismofα-ketoacid（一）再氨基化为氨基酸。（二）转变为糖或脂：

1.生糖氨基酸

2.生酮氨基酸：Leu3.生糖兼生酮氨基酸：Phe、Tyr、Ile、Lys、Trp（三）氧化供能：进入三羧酸循环彻底氧化分解供能。p36045氨基酸简称共同中间代谢产物生糖或生酮天草酰乙酸生糖丝、甘、丙、羟、脯、半胱、胱丙酮酸生糖苏丙酮酸、琥珀酰辅酶A生糖色丙酮酸、乙酰乙酸生糖兼生酮谷、组、鸟、精、瓜、脯α-酮戊二酸生糖蛋、缬琥珀酰辅酶A生糖异亮琥珀酰辅酶A、乙酰辅酶A生糖兼生酮酪、苯丙乙酰乙酸、延胡索酸生糖兼生酮亮乙酰乙酸生酮赖乙酰辅酶A、α-酮戊二酸生糖兼生酮46氨基酸与糖、脂肪代谢的关系p360图12-847第六节个别氨基酸的代谢

一碳单位的代谢

Metabolismofonecarbonunit（一）一碳单位的定义和化学结构：一碳单位(onecarbonunit)是指只含一个碳原子的有机基团，这些基团通常由其载体携带参加代谢反应。常见的一碳单位有甲基（-CH3）、亚甲基或甲烯基（-CH2-）、次甲基或甲炔基（=CH-）、甲酰基（-CHO）、亚氨甲基（-CH=NH）、羟甲基（