蛋白质和氨基酸代谢

关于蛋白质和氨基酸代谢第一节蛋白质的营养作用第三节氨基酸代谢的共同途径第四节氨基酸脱氨产物的代谢第2页,共43页，2024年2月25日，星期天1.糖与脂肪是如何转变的？通过哪些途径？2.氨基酸与脂肪是如何转变的？通过哪些途径？3.糖与氨基酸是如何转变的？通过哪些途径？第3页,共43页，2024年2月25日，星期天第三节氨基酸代谢的共同途径蛋白质的分解首先转变为氨基酸,再进入分解途径氨基酸分子均含有氨基和羧基，因此在这两个基团上，各种氨基酸都有共同的代谢规律即共同途径第4页,共43页，2024年2月25日，星期天氨基酸可以脱去氨基形成酮酸，也可以脱去羧基生成胺.因此氨基酸的分解代谢分为脱氨基作用和脱羧基作用两种。这些分解的共同途径的逆行正是许多非必须氨基酸的合成途径一.氨基酸的脱氨基作用二.氨基酸的脱羧基作用第5页,共43页，2024年2月25日，星期天蛋白质乙酰CoA能量CO2H2O2H氨基酸第一阶段第三阶段第二阶段第四阶段O2TCA蛋白质代谢第6页,共43页，2024年2月25日，星期天氨基酸脱去氨基生成α﹣酮酸的过程称为脱氨基作用体内脱氨基的方式有以下几种1.氧化脱氨基作用3.联合脱氨基作用2.氨基转换作用一.氨基酸的脱氨基作用第7页,共43页，2024年2月25日，星期天在酶的催化下，氨基酸通过加水的氧化脱氢，同时释放出游离氨，这一过程称为氧化脱氨基作用R－CH－COOHNH2+2H+NH3R－C－COOHOH2O氨基酸氧化酶1.氧化脱氨基作用在体内代谢中比较重要的氨基酸氧化酶是L﹣谷氨酸脱氢酶。该酶分布广泛，特异性很高，只催化L﹣谷氨酸氧化脱氨，并以NAD+或NADP+为受氢体要点第8页,共43页，2024年2月25日，星期天NAD+NADH+H+NH3反应产生的α﹣酮戊二酸可进入三羧酸循环彻底氧化，同时糖代谢产生的α﹣酮戊二酸也可在该酶作用下生成谷氨酸。因此此酶是联系糖代谢与氮代谢的重要因素L﹣谷氨酸脱氢酶H2OCOOHCOOHC＝OCH2CH2α﹣酮戊二酸COOHCOOHCH－NH2CH2CH2谷氨酸COOHCOOHC＝NHCH2CH2亚氨基酸L﹣谷氨酸脱氢酶催化反应第9页,共43页，2024年2月25日，星期天GludHE催化的反应第10页,共43页，2024年2月25日，星期天O2NADFMNCoQcc1aa3CytbFAD异柠檬酸α－酮戊二酸苹果酸丙酮酸谷氨酸琥珀酸脂酰CoAα－磷酸甘油要点各种进入不同呼吸链的重要代谢物两种呼吸链传递过程如下:第11页,共43页，2024年2月25日，星期天乙酰CoA谷氨酸丙酮酸草酰乙酸α﹣酮戊二酸NH3TCA琥珀酰CoAα﹣酮戊二酸柠檬酸TCACO2NH3EMP糖糖异生第12页,共43页，2024年2月25日，星期天2.氨基转换作用氨基酸分子中的α﹣氨基在转氨酶作用下可转移到α﹣酮酸的酮基位置上，使酮酸变为α﹣氨基酸，原氨基酸失去氨基变成相应的的α﹣酮酸。这一反应称为氨基转换作用或转氨作用转氨酶R1C＝OCOOHα﹣酮酸+R2C＝OCOOHα﹣酮酸R1CH－NH2COOHα﹣氨基酸+R2CH－NH2COOHα﹣氨基酸第13页,共43页，2024年2月25日，星期天体内的转氨酶能催化除甘、赖、脯、苏氨酸外的所有氨基酸转氨。参与氨基转换的主要是α﹣酮戊二酸和草酰乙酸其中最常见而作用最强的有两种酶：谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)谷氨酸+丙酮酸α﹣酮戊二酸+丙氨酸谷氨酸+草酰乙酸α﹣酮戊二酸+天冬氨酸GPTGOT要点2.氨基转换作用第14页,共43页，2024年2月25日，星期天所有转氨酶的辅酶都是磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺，它们是维生素B6的衍生物，起传递氨基的作用正常情况下，转氨酶主要分布在细胞内，血清中的活性很低，在肝脏(GPT)和心脏(GOT)中活性最高。当肝或心脏患急性炎症时，细胞膜通透性增加，转氨酶大量进入血液，因此测定血清中转氨酶的活力即可诊断心脏或肝脏的疾病2.氨基转换作用第15页,共43页，2024年2月25日，星期天COOHCOOHCH－NH2CH2CH2谷氨酸COOHCOOHCH－NH2丙氨酸GPTCOOHCOOHC＝OCH2CH2α﹣酮戊二酸+COOHCOOHC＝O丙酮酸+转氨基作用的逆反应也是氨基酸的合成方式GPT催化反应第16页,共43页，2024年2月25日，星期天第17页,共43页，2024年2月25日，星期天3.联合脱氨基作用转氨作用只是将氨基转移，并未真正脱去氨基，真正脱去氨基的反应仅限于L﹣谷氨酸的作用较强。因此体内大多数氨基酸的脱氨基作用是上述两种方式共同作用的结果氨基酸的脱氨基既通过转氨作用，又通过氧化脱氨基作用，这种方式叫联合脱氨基作用第18页,共43页，2024年2月25日，星期天α﹣酮酸α﹣氨基酸L﹣谷氨酸α﹣酮戊二酸转氨酶L﹣谷氨酸脱氢酶NH3此方式是体内脱氨基的主要方式。此过程可逆，因此也是体内合成氨基酸的重要途径联合脱氨基作用要点在体内大多数细胞以转氨酶和谷氨酸脱氢酶进行联合脱氨基作用。反应如下。第19页,共43页，2024年2月25日，星期天α﹣氨基酸+α﹣酮戊二酸α﹣酮酸+L﹣谷氨酸转氨酶L﹣谷氨酸α﹣酮戊二酸+NH3L﹣谷氨酸脱氢酶NAD+NADH+H+α﹣氨基酸α﹣酮酸+NH3+

NADH+H+合并方程式得:分解反应为:第20页,共43页，2024年2月25日，星期天第四节氨基酸脱氨产物的代谢氨基酸脱氨基后产生氨和α﹣酮酸，氨在体内既是废物，也是氮源，在体内经不同的途径代谢，α﹣酮酸也有不同的代谢途径一.氨的代谢二.α﹣酮酸的代谢第21页,共43页，2024年2月25日，星期天现将氨基酸分解代谢总结如下图：氨基酸α﹣酮酸氨胺CO2新氨基酸合成CO2+H2O

分解排出体外新氨基酸合成有机酸氧化CO2+H2O

分解脱羧脱氨糖、脂肪转化尿素第22页,共43页，2024年2月25日，星期天由上可见，糖、脂肪、蛋白质三大物质的代谢是紧密相关的，通过一定的中间产物联系起来。糖、脂肪、氨基酸之间可以相互转换。第23页,共43页，2024年2月25日，星期天糖代谢产生的磷酸二羟丙酮可还原为甘油，乙酰CoA是合成脂肪酸的原料，故糖在体内极易变为脂肪脂肪分解产生的甘油可经糖酵解逆行生成糖，但脂肪酸分解产生的乙酰CoA不能逆行变为丙酮酸，故脂肪酸不能直接变为糖1.糖与脂肪的互变第24页,共43页，2024年2月25日，星期天氨基酸脱氨后产生的α﹣酮酸均是糖代谢的中间物，这些中间物可沿酵解逆行生成糖，故氨基酸在体内可变为糖糖代谢产生的α﹣酮酸可经氨基化变为氨基酸，故糖在体内可以也转变为几种非必须氨基酸但糖只能提供酮酸，氨基则需转氨作用提供，因此糖转变为氨基酸并不能增加氨基酸数量，只能调整氨基酸比例2.糖与氨基酸的互变第25页,共43页，2024年2月25日，星期天生糖氨基酸和生酮氨基酸在代谢过程中均可转变为乙酰CoA，进而合成脂肪酸，甘油部分可由生糖氨基酸合成，故氨基酸可变为脂肪脂肪分解产生的甘油可变为磷酸二羟丙酮，再生成α﹣酮酸经氨基化合成某些非必须氨基酸，但甘油在脂肪分子中占比例较少，故生成的氨基酸有限脂肪酸分解产生的乙酰CoA虽可进入三羧酸循环生成再合成氨基酸，但必须消耗三羧酸循环的成分，故脂肪酸不能直接变为氨基酸3.脂肪与氨基酸的互变第26页,共43页，2024年2月25日，星期天糖脂肪乙酰CoA磷酸二羟丙酮丙酮酸磷酸甘油脂肪酸草酰乙酸琥珀酰CoA延胡索酸α﹣酮戊二酸柠檬酸第27页,共43页，2024年2月25日，星期天糖乙酰CoA苯丙、酪丝氨酸磷酸二羟丙酮丙酮酸色、甘、丙谷天冬异亮、缬、苏草酰乙酸琥珀酰CoA延胡索酸α﹣酮戊二酸柠檬酸第28页,共43页，2024年2月25日，星期天糖脂肪乙酰CoA丝氨酸磷酸二羟丙酮丙酮酸色、甘、丙磷酸甘油脂肪酸草酰乙酸琥珀酰CoA延胡索酸α﹣酮戊二酸亮柠檬酸谷天冬第29页,共43页，2024年2月25日，星期天一.氨的代谢氨的代谢包括氨的来源、氨的转运和氨的排泄第30页,共43页，2024年2月25日，星期天（三）氨的排泄氨转运至肝脏后，除用于储存外，大部分作为废物排除体外。不同动物排出氨的形式不同鱼类，原生动物可直接排氨鸟类，爬行类以尿酸形式排氨人和哺乳动物则以尿素形式排氨植物通常以谷氨酰胺形式储存氨基氮第31页,共43页，2024年2月25日，星期天尿素的生成机制在哺乳动物体内，有毒的氨在肝脏中变为无毒的尿素后，经血液运送至肾，然后随尿排出体外尿素合成的原料包括NH3

和CO2

，经过一个称为鸟氨酸循环的代谢途径后生成尿素尿素的形成不仅可以解除氨的毒性，还可以减少CO2产生的酸性第32页,共43页，2024年2月25日，星期天鸟氨酸鸟氨酸循环NH3+CO2+H2OH2O草酰乙酸TCA尿素2ADP+2Pi精氨酸延胡索酸NH3AMP+PPi天冬氨酸ATP精氨酸代琥珀酸2ATP瓜氨酸第33页,共43页，2024年2月25日，星期天总反应方程式为2NH3+CO2+2ATP+ATP+2H2O鸟氨酸循环2ADP+2Pi+AMP+PPi+NH2CNH2O尿素每生成1mol尿素需消耗2NH3和4ATP,即一个NH3转变为尿素排除体外消耗2ATP

要点第34页,共43页，2024年2月25日，星期天1.丙氨酸－葡萄糖循环丙酮酸氨基酸丙氨酸丙酮酸丙氨酸血液葡萄糖血液肌肉肝脏转氨酵解联合脱氨葡萄糖糖异生NH3第35页,共43页，2024年2月25日，星期天二.α﹣酮酸的代谢氨基酸脱氨后产生的α﹣酮酸在体内的代谢途径有3种；1.合成氨基酸；2.氧化分解为CO2和水；3.转变为糖和脂肪第36页,共43页，2024年2月25日，星期天1.合成氨基酸体内的氨基酸脱氨基作用与α﹣酮酸的氨基化合成作用是一对可逆反应α﹣氨基酸α﹣酮酸+NH3脱氨基作用氨基化作用α﹣酮酸氨基化生成氨基酸是生成非必需氨基酸的途径之一。常见的α﹣酮酸有α﹣酮戊二酸、丙酮酸和草酰乙酸当体内氨基酸过剩时，脱氨基作用旺盛，当机体需要氨基酸时，氨基化作用加强第37页,共43页，2024年2月25日，星期天2.氧化为CO2及水当机体需要能量时，α﹣酮酸可被氧化为CO2和H2O

，并释放能量天冬氨酸草酰乙酸NH3CO2+H2O+能量TCA例：谷氨酸α﹣酮戊二酸NH3丙氨酸丙酮酸NH3第38页,共43页，2024年2月25日，星期天3.转变为糖和脂肪α﹣酮酸可转变为糖及脂肪储存起来。氨基酸转变为糖即糖异生作用，这些能转变为糖的氨基酸称为生糖氨基酸少数几种氨基酸能时葡萄糖和酮体（脂肪）的含量同时增加，称为生糖兼生酮氨基酸个别氨基酸只能使酮体(脂肪）增加，称为生酮氨基酸生糖、生酮氨基酸见下表：第39页,