生物化學與分子生物學八年制課件13.ppt

氨基酸代謝MetabolismofAminoAcids 第十二章 第一節(jié)氨基酸的代謝概況OverviewofMetabolismofAminoAcids 一 氮平衡狀態(tài)反映氨基酸攝入與消耗的狀態(tài) 氮平衡 nitrogenbalance 氨基酸的攝入和消耗的狀態(tài) 氮總平衡 攝入氮 排出氮 正常成人 氮正平衡 攝入氮 排出氮 兒童 孕婦等 氮負平衡 攝入氮 排出氮 饑餓 消耗性疾病患者 測定尿與糞中的含氮量 排出氮 及攝入食物的含氮量 攝入氮 可以反映體內(nèi)氨基酸的代謝狀況 氨基酸代謝庫 metabolicpool 食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸 外源性氨基酸 與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸 內(nèi)源性氨基酸 混在一起 分布于體內(nèi)各處參與代謝 稱為氨基酸代謝庫 一 外源性氨基酸和內(nèi)源性氨基酸組成氨基酸代謝庫 二 氨基酸在體內(nèi)滿足各種生理需求 組織蛋白質(zhì)降解所產(chǎn)生的氨基酸 二 氨基酸在體內(nèi)主要功能 1 大部分氨基酸用于蛋白質(zhì)生物合成 蛋白質(zhì)的合成 食物蛋白質(zhì)消化 吸收的氨基酸 2 氨基酸的碳骨架可進入能量代謝 氨基酸代謝庫中的氨基酸過多 食物蛋白質(zhì)中某些氨基酸超過機體合成蛋白質(zhì)的需要時 這些氨基酸就會進入分解代謝 徹底氧化 產(chǎn)生能量 機體每日產(chǎn)生的能量約有18 來自氨基酸的氧化分解 饑餓時蛋白質(zhì)降解釋放氨基酸 這些氨基酸并不直接氧化供能 而是轉(zhuǎn)變成為葡萄糖或酮體 產(chǎn)生的葡萄糖則滿足饑餓時機體對葡萄糖的需要 酮體也可進入能量代謝 3 氨基酸代謝轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生多種物質(zhì) 氨基酸可通過代謝轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生多種物質(zhì)含氮化合物 包括神經(jīng)遞質(zhì) 核苷酸 激素及其他多種含氮生理活性物質(zhì) 產(chǎn)生一些重要的化學基團 具有重要調(diào)節(jié)功能 或者用于非營養(yǎng)物質(zhì)的 轉(zhuǎn)化 代謝 氨基酸衍生的重要含氮物 氨基酸代謝庫 氨基酸代謝概況 目錄 第二節(jié)體內(nèi)氨基酸的來源SourcesofAminoAcidsinBody 一 氨基酸可分為營養(yǎng)必需氨基酸和營養(yǎng)非必需氨基酸 營養(yǎng)必需氨基酸 nutritionallyessentialaminoacid 指體內(nèi)需要而又不能自身合成 必須由食物供給的氨基酸 共有8種 Val Ile Leu Thr Met Lys Phe Trp 其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成 稱非必需氨基酸 nutritionallynon essentialaminoacid 一 機體從食物蛋白質(zhì)獲取氨基酸 組氨酸和精氨酸雖能在人體內(nèi)合成 但合成量不多 長期缺乏也能造成負氮平衡 可以將這兩種氨基酸視為營養(yǎng)半必需氨基酸 nutritionallysemi essentialaminoacid 二 機體攝取食物蛋白質(zhì)以滿足對氨基酸的需要 蛋白質(zhì)的生理需要量 成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30 50g 我國營養(yǎng)學會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值 營養(yǎng)必需氨基酸種類多 數(shù)量足的蛋白質(zhì) 其營養(yǎng)價值高 反之則營養(yǎng)價值低 營養(yǎng)價值低的蛋白質(zhì)混合食用 則營養(yǎng)必需氨基酸可以互相補充 從而提高營養(yǎng)價值 稱為食物蛋白質(zhì)的互補作用 食物蛋白質(zhì)的互補作用 三 食物蛋白在胃和腸道被消化成氨基酸和寡肽 蛋白質(zhì)消化的生理意義 由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?便于吸收 消除種屬特異性和抗原性 防止過敏 毒性反應 1 食物蛋白質(zhì)在胃中消化 胃蛋白酶的最適pH為1 5 2 5 水解由芳香族氨基酸的羧基所形成的肽鍵 產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸 2 蛋白質(zhì)在小腸被水解成氨基酸和小肽 小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位 胰液蛋白酶消化蛋白質(zhì)產(chǎn)生寡肽和少量氨基酸 胰酶是消化蛋白質(zhì)的主要酶 最適pH為7 0左右 包括內(nèi)肽酶和外肽酶 內(nèi)肽酶 endopeptidase 水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵 如胰蛋白酶 糜蛋白酶 彈性蛋白酶 外肽酶 exopeptidase 自肽鏈的末段開始每次水解一個氨基酸殘基 如羧基肽酶 A B 氨基肽酶 氨基酸 蛋白水解酶作用示意圖 腸液中酶原的激活 胰蛋白酶的自身激活作用較弱 由于胰液中各種蛋白酶均以酶原形式存在 同時胰液中還存在胰蛋白酶抑制劑 能保護胰腺組織免受蛋白酶的自身消化 可保護胰組織免受蛋白酶的自身消化作用 保證酶在其特定的部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用 酶原還可視為酶的儲存形式 酶原激活的意義 小腸黏膜細胞的消化酶水解寡肽為氨基酸 主要是寡肽酶 oligopeptidase 的作用 例如氨基肽酶 aminopeptidase 及二肽酶 dipeptidase 等 最終產(chǎn)生氨基酸 在小腸黏膜細胞中進行 四 氨基酸的吸收是一個主動轉(zhuǎn)運過程 吸收部位 主要在小腸黏膜細胞吸收形式 氨基酸 寡肽 二肽吸收機制 耗能的主動吸收過程 氨基酸吸收載體 載體蛋白與氨基酸 Na 組成三聯(lián)體 由ATP供能將氨基酸 Na 轉(zhuǎn)入細胞內(nèi) Na 再由鈉泵排出細胞 轉(zhuǎn)運蛋白 transporter 中性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體 氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白 谷氨?；h(huán)對氨基酸的轉(zhuǎn)運作用 谷氨酰基循環(huán) glutamylcycle 過程 谷胱甘肽對氨基酸的轉(zhuǎn)運谷胱甘肽再合成 細胞外 谷氨?；D(zhuǎn)移酶 細胞膜 谷胱甘肽GSH 細胞內(nèi) 谷氨?；h(huán)過程 氨基酸 目錄 轉(zhuǎn)運體系將小肽轉(zhuǎn)運進入腸黏膜細胞 吸收部位 小腸近端轉(zhuǎn)運體系 二肽或三肽轉(zhuǎn)運體系吸收機制 耗能的主動吸收過程 五 未被吸收的蛋白質(zhì)被腸道細菌代謝 在消化過程中 有一小部分蛋白質(zhì)未被消化或雖經(jīng)消化 但未被吸收 腸道細菌對這部分蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的代謝 腐敗作用的產(chǎn)物大多有害 如胺 氨 苯酚 吲哚等 也可產(chǎn)生少量的脂肪酸及維生素等可被機體利用的物質(zhì) 蛋白質(zhì)的腐敗作用 putrefaction 1 腸道細菌使氨基酸脫羧基產(chǎn)生胺類 假神經(jīng)遞質(zhì) falseneurotransmitter 某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)構(gòu)相似 可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功能 稱假神經(jīng)遞質(zhì) 羥酪胺和苯乙醇胺結(jié)構(gòu)類似兒茶酚胺 它們可取代兒茶酚胺與腦細胞結(jié)合 但不能傳遞神經(jīng)沖動 使大腦發(fā)生異常抑制 2 在腸道細菌作用下氨基酸脫氨基生成氨 降低腸道pH NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4 以胺鹽形式排出 可減少氨的吸收 這是酸性灌腸的依據(jù) 3 腐敗作用產(chǎn)生其他有害物質(zhì) 除了胺類和氨以外 通過腐敗作用還可產(chǎn)生一些其他有害物質(zhì) 例如苯酚 吲哚 甲基吲哚及硫化氫等 二 體內(nèi)蛋白質(zhì)降解生成氨基酸 一 體內(nèi)蛋白質(zhì)被不斷地轉(zhuǎn)換更新 蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時間 用t1 2表示 蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換 proteinturnover 指體內(nèi)蛋白質(zhì)的不斷降解與合成的動態(tài)平衡 蛋白質(zhì)半壽期 halflife 二 體內(nèi)蛋白質(zhì)在不同因素的控制下被降解 1 蛋白質(zhì)功能調(diào)控的機制之一是降解蛋白質(zhì) 具有調(diào)節(jié)功能的蛋白質(zhì)在需要時合成 隨后被迅速降解 某些因素導致這些蛋白質(zhì)的半壽期延長 則會導致基因表達的異常 2 結(jié)構(gòu)蛋白需要更新 組織細胞的結(jié)構(gòu)蛋白多為長壽蛋白質(zhì) 但仍然以一定的速率被降解 細胞代謝過程中經(jīng)常產(chǎn)生影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的物質(zhì) 通過氧化作用而損傷蛋白質(zhì) 這些蛋白質(zhì)即通過特定的機制被降解 細胞則重新合成相同的蛋白質(zhì)以替代被降解的蛋白質(zhì) 3 饑餓狀態(tài)引起蛋白質(zhì)降解 在機體處于饑餓狀態(tài)時 機體也會降解一部分蛋白質(zhì) 釋放出氨基酸 氨基酸分解代謝的中間產(chǎn)物通過糖異生途徑轉(zhuǎn)變成葡萄糖 對維持血糖水平具有重要意義 三 真核細胞內(nèi)有兩條主要的蛋白質(zhì)的降解途徑 不依賴ATP利用溶酶體中的組織蛋白酶 cathepsin 降解外源性蛋白 膜蛋白和長壽命的細胞內(nèi)蛋白 1 外在和長壽蛋白質(zhì)在溶酶體通過ATP 非依賴途徑降解 溶酶體的主要功能是消化作用 是細胞內(nèi)的消化器官 含有多種蛋白酶 根據(jù)完成生理功能的不同階段可將溶酶體分為 初級溶酶體 由高爾基體分泌形成 含有多種水解酶原 次級溶酶體 正在進行或完成消化作用的消化泡 內(nèi)含水解酶和相應底物 殘體 后溶酶體 已失去酶活性 僅留未消化的殘渣 2 異常和短壽蛋白質(zhì)在蛋白酶體通過需要ATP的泛素途徑降解 依賴ATP降解異常蛋白和短壽命蛋白 泛素 ubiquitin 76個氨基酸的小分子蛋白 8 5kD 普遍存在于真核生物而得名一級結(jié)構(gòu)高度保守 1 泛素化使蛋白質(zhì)貼上了被降解的標簽 泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價連接 并使其激活 2 泛素化的蛋白質(zhì)在蛋白酶體降解 泛素介導的蛋白質(zhì)降解過程 蛋白酶體對泛素化蛋白質(zhì)的降解 泛素化過程 E1 泛素活化酶 E2 泛素結(jié)合酶 E3 泛素蛋白連接酶 蛋白酶體是一個26S蛋白質(zhì)復合物 由20S的核心顆粒 coreparticle CP 和19S的調(diào)節(jié)顆粒 regulatoryparticle RP 組成 蛋白酶體 蛋白酶體的核心顆粒是由4個環(huán) 2個 環(huán)和2個 環(huán)組成的圓柱體 每個 環(huán)由7個 類型的亞基組成 它們位于圓柱體的頂端 每個 環(huán)由7個 類型的亞基組成 它們位于圓柱體的中央 蛋白酶體核心顆粒 三 營養(yǎng)非必需氨基酸可在體內(nèi)通過不同途徑合成 一 酮戊二酸還原氨化生成谷氨酸 H2O NH4 酮戊二酸 L 谷氨酸 二 丙酮酸和草酰乙酸通過轉(zhuǎn)氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸 丙酮酸 轉(zhuǎn)氨酶 丙氨酸 谷氨酸或天冬氨酸 酮戊二酸或草酰乙酸 三 谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游離氨合成谷氨酰胺 L 谷氨酰胺 L 谷氨酸 NH4 Mg ATP Mg ADP Pi NH3 NH3 四 天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺 L 天冬酰胺 L 天冬氨酸 天冬酰胺合成酶 NH3 NH3 Gln Glu Mg ATP Mg AMP PPi 五 利用3 磷酸甘油酸合成絲氨酸 六 甘氨酸在哺乳動物中有幾條合成途徑 七 脯氨酸是從谷氨酸形成的 L 谷氨酸 L 脯氨酸 L 谷氨酸 半縮醛 2 吡咯 5 羧酸 H2O NADH H NADH H NAD NAD H2O NH3 NH2 NH H3N 八 甲硫氨酸分解代謝過程可產(chǎn)生半胱氨酸 九 苯丙氨酸在苯丙氨酸羥化酶催化下形成酪氨酸 四氫生物蝶呤 二氫生物蝶呤 L 丙氨酸 L 酪氨酸 NADP NADPH H 酶II 酶I O2 H2O CH2 CH COO CH2 CH COO NH3 NH3 HO 十 組氨酸和精氨酸是營養(yǎng)性半必需氨基酸 組氨酸 histidine 和精氨酸 arginine 都是營養(yǎng)半必需氨基酸 當組氨酸短期缺乏時 成年人和成年大鼠能夠維持氮平衡 而正在生長的動物需要食物中的組氨酸 假如延長研究時間 成年人也需要補充組氨酸 第三節(jié)氨基酸氮的代謝 CatabolismofAminoAcidNitrogen 一 脫氨基是氨基酸分解代謝的起始反應 轉(zhuǎn)氨基作用 transamination 在轉(zhuǎn)氨酶 transaminase 的作用下 某一氨基酸去掉 氨基生成相應的 酮酸 而另一種 酮酸得到此氨基生成相應的氨基酸的過程 一 待分解的氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨酶作用移去 氨基 反應式 大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用 但賴氨酸 脯氨酸 羥脯氨酸除外 轉(zhuǎn)氨酶又稱氨基轉(zhuǎn)移酶 aminotransferase 體內(nèi)存在多種轉(zhuǎn)氨酶 不同氨基酸與 酮酸之間的轉(zhuǎn)氨基作用只能由專一的轉(zhuǎn)氨酶催化 體內(nèi)有兩種重要的轉(zhuǎn)氨酶 谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶谷 丙轉(zhuǎn)氨酶 glutamate pyruvatetransaminase GPT或ALT 谷 草轉(zhuǎn)氨酶 glutamate oxaloacetatetransaminase GOT或AST 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 轉(zhuǎn)氨酶 正常人各組織GOT及GPT活性 單位 克濕組織 血清轉(zhuǎn)氨酶活性 臨床上可作為疾病診斷和預后的指標之一 二 所有的轉(zhuǎn)氨酶均有相同的輔基和相同的作用機制 轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛 目錄 轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式 也是機體合成非必需氨基酸的重要途徑 通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨 轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義 聯(lián)合脫氨基 轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián) 三 聯(lián)合脫氨基作用將氨基最終從氨基酸除去并產(chǎn)生氨 存在于肝 腦 腎中輔酶為NAD 或NADP GTP ATP為其抑制劑GDP ADP為其激活劑 催化酶 L 谷氨酸脫氫酶 L 谷氨酸 NH3 酮戊二酸 NAD P NAD P H H H2O glutamatedehydrogenase 谷氨酸脫氫酶催化 谷氨酸氧化脫氨基 轉(zhuǎn)氨基作用和谷氨酸氧化脫氨的結(jié)合被稱為轉(zhuǎn)氨脫氨作用 transdeamination 又稱聯(lián)合脫氨作用 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用 H2O NAD 此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式 也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式 主要在肝 腎組織進行 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán) 腺苷酸代琥珀酸 次黃嘌呤核苷酸 IMP 此種方式主要在肌肉組織進行 二 氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式轉(zhuǎn)運 正常情況下 血氨水平在47 65 mol L 氨是以無毒丙氨酸及谷氨酰胺兩種形式經(jīng)血液轉(zhuǎn)運 運輸?shù)礁魏铣赡蛩?或運至腎以銨鹽的形式排出 一 丙氨酸 葡萄糖循環(huán)將氨從肌肉運輸?shù)礁?反應過程 丙氨酸 葡萄糖循環(huán) alanine glucosecycle 丙氨酸 葡萄糖 肌肉蛋白質(zhì) 氨基酸 NH3 谷氨酸 酮戊二酸 丙酮酸 糖酵解途徑 肌肉 丙氨酸 血液 丙氨酸 葡萄糖 酮戊二酸 谷氨酸 丙酮酸 NH3 尿素 尿素循環(huán) 糖異生 肝 丙氨酸 葡萄糖循環(huán) 葡萄糖 目錄 二 谷氨酰胺是運輸氨的重要分子 反應過程 在腦 肌肉合成谷氨酰胺 運輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸 從而進行解毒 谷氨酰胺 谷氨酸 Asp Asn H2O NH3 天冬酰胺酶 白血病細胞不能 臨床上用此酶分解血的Asn治療白血病 COOH CH 2 CHNH 2 COOH CONH 2 CH 2 CHNH 2 COOH 三 肝合成尿素是機體排泄氨的主要方式 在肝內(nèi)合成尿素 這是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其他含氮化合物 合成谷氨酰胺 谷氨酸 NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP Pi 腎小管泌氨 分泌的NH3在酸性條件下生成NH4 隨尿排出 體內(nèi)氨的去路 一 在肝進行的鳥氨酸循環(huán)合成尿素 主要在肝細胞的線粒體及胞液中 尿素生成的過程由HansKrebs和KurtHenseleit提出 稱為鳥氨酸循環(huán) orinithinecycle 又稱尿素循環(huán) ureacycle 或Krebs Henseleit循環(huán) 反應在線粒體中進行 1 CO2 氨和ATP縮合形成氨基甲酰磷酸 反應由氨基甲酰磷酸合成酶 carbamoylphosphatesynthetase CPS 催化N 乙酰谷氨酸為其激活劑 反應消耗2分子ATP N 乙酰谷氨酸 AGA 鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶 H3PO4 氨基甲酰磷酸 2 氨基甲酰磷酸與鳥氨酸反應生成瓜氨酸 NH 2 CH 2 3 CH COOH NH 2 鳥氨酸 NH 2 CH 2 3 CH COOH NH 2 NH CH COOH NH 2 NH 2 C O 瓜氨酸 CH 2 3 由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶 ornithinecarbamoyltransferase OCT 催化 反應在線粒體中進行 瓜氨酸生成后進入胞液 線粒體內(nèi)膜存在一種堿性氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白 將瓜氨酸向線粒體外轉(zhuǎn)運 同時將鳥氨酸向線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運 3 瓜氨酸與天冬氨酸反應生成精氨酸代琥珀酸 反應在胞液中進行 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 NH CH COOH NH 2 NH 2 C O 瓜氨酸 CH 2 3 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成精氨酸和延胡索酸 反應在胞液中進行 5 精氨酸裂解釋放出尿素并再形成鳥氨酸 鳥氨酸循環(huán) 線粒體 胞液 目錄 反應小結(jié) 原料 2分子氨 一個來自于游離氨 另一個來自天冬氨酸 但都是各種氨基酸分解代謝過程中所脫掉的氨基 過程 先在線粒體中進行 再在胞液中進行 耗能 3個ATP 4個高能磷酸鍵 尿素合成過程不可逆 二 尿素合成受膳食蛋白質(zhì)和兩個調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié) 食物蛋白的攝入量影響尿素的合成高蛋白質(zhì)膳食增加體內(nèi)氨基酸的量 體內(nèi)分解代謝的氨基酸多 因而增加尿素合成 2 N 乙酰谷氨酸別位激活氨基甲酰磷酸合酶 啟動尿素合成 3 精氨酸代琥珀酸合酶活性促進尿素合成 AGA 谷氨酸為其激活劑 1 血氨來源 氨基酸脫氨基作用和胺類的分解均可以產(chǎn)生氨 產(chǎn)生的氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸的形式在血液中運輸 正常情況下并不會增加血液中游離氨的濃度 三 尿素合成障礙引起高血氨癥和氨中毒 腸道細菌腐敗作用產(chǎn)生氨 臨床上對高血氨病人采用弱酸性透析液作結(jié)腸透析 而禁止用堿性的肥皂水灌腸 就是為了減少氨的吸收 腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺 酸性尿有利于腎小管細胞中的氨擴散入尿 但堿性尿則妨礙腎小管細胞中的NH3的分泌 血氨濃度升高稱高氨血癥 hyperammonemia 常見于肝功能嚴重損傷時 尿素合成酶的遺傳缺陷也可導致高氨血癥 高氨血癥時可引起腦功能障礙 稱氨中毒 ammoniapoisoning 2 尿素合成障礙可導致高血氨癥 遺傳性缺陷導致高氨血癥 1型血氨過多癥 氨基甲酰磷酸合酶I缺陷引起 2型血氨過多癥 因鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶缺失所致 瓜氨酸血癥 精氨酸代琥珀酸合酶活性缺失或活性極低 精氨酸代琥珀酸尿癥 精氨酸代琥珀酸裂解酶缺失 高精氨酸血癥 紅細胞精氨酸酶的水平降低 TAC 腦供能不足 腦內(nèi) 酮戊二酸 3 血氨濃度過高可導致氨中毒 高血氨可減少腦內(nèi) 酮戊二酸 導致能量代謝障礙 腦星狀細胞內(nèi)谷氨酰胺增多 可導致水分滲入細胞 引起腦水腫 谷氨酸以及由谷氨酸產(chǎn)生的 氨基丁酸都是主要的信號分子 過多谷氨酸用于合成谷氨酰胺 可導致腦內(nèi)谷氨酸和 氨基丁酸減少 影響腦的功能 第四節(jié)氨基酸碳鏈骨架的代謝 CatabolismoftheCarbonSkeletonsofAminoAcids 一 酮酸 ketoacid 經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸 氨基酸經(jīng)脫氨基作用生成的 酮酸并不一定進入分解代謝 而是重新氨基化 形成原來的氨基酸 或經(jīng)過一個循環(huán)反應過程后 重新形成原來的氨基酸 分解產(chǎn)生乙酰CoA和乙酰乙酸的氨基酸即為生酮氨基酸 ketogenicaminoacid 產(chǎn)生丙酮酸和三羧酸循環(huán)中間物的氨基酸即為生糖氨基酸 glucogenicaminoacid 氨基酸分解后可產(chǎn)生兩個產(chǎn)物分子 分別轉(zhuǎn)變成葡萄糖和酮體 因而屬于生糖兼生酮氨基酸 glucogenicandketogenicaminoacid 二 氨基酸脫氨基后的碳鏈骨架可轉(zhuǎn)變成糖或酮體 琥珀酰CoA 延胡索酸 草酰乙酸 酮戊二酸 檸檬酸 乙酰CoA 丙酮酸 PEP 磷酸丙糖 葡萄糖或糖原 糖 磷酸甘油 脂肪酸 脂肪 甘油三酯 乙酰乙酰CoA 酮體 CO2 CO2 氨基酸分解代謝產(chǎn)生用于合成葡萄糖和酮體的材料 TCA循環(huán) 目錄 氨基酸經(jīng)脫氨基產(chǎn)生 酮酸在體內(nèi)可通過TAC和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2 同時生成ATP 三 氨基酸脫氨基后的碳鏈骨架可徹底氧化分解供能 丙酮酸可進入線粒體氧化產(chǎn)生乙酰CoA 進入三羧酸循環(huán)而徹底氧化酮體可直接分解產(chǎn)生乙酰CoA三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物通過三羧酸循環(huán)中的反應轉(zhuǎn)變成蘋果酸 運輸?shù)骄€粒體外 在胞質(zhì)內(nèi)依次轉(zhuǎn)變成草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 然后進入線粒體徹底氧化 氨基酸分解代謝的中間產(chǎn)物主要有3類 一般在下列3種代謝狀況下 氨基酸才氧化降解 細胞的蛋白質(zhì)進行正常的合成和降解時 蛋白質(zhì)合成并不需要蛋白質(zhì)降解釋放出的某些氨基酸 這些氨基酸會進行氧化分解 食品富含蛋白質(zhì) 消化產(chǎn)生的氨基酸超過了蛋白質(zhì)合成的需要 由于氨基酸不能在體內(nèi)儲存 過量的氨基酸在體內(nèi)被氧化降解 機體處于饑餓狀態(tài)或未控制的糖尿病狀態(tài)時 機體不能利用或不能合適地利用糖作為能源 細胞的蛋白質(zhì)被用做重要的能源 第五節(jié)氨基酸代謝轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的特殊產(chǎn)物 ConversionofAminoAcidstoSpecialProducts 一 機體利用某些氨基酸產(chǎn)生具有生物活性的胺類化合物 一 脫羧基 decarboxylation 作用將氨基酸轉(zhuǎn)變成胺類化合物 RCH2NH2 RCHO RCOOH 醛 胺 單胺氧化酶 羧酸 NH3 H2O2 H2O O2 胺類是體內(nèi)重要的生物活性物質(zhì) 在參與特定的生理反應之后 胺類物質(zhì)可通過生物轉(zhuǎn)化作用而被分解 1 谷氨酸脫羧生成 氨基丁酸 L 谷氨酸 GABA CO2 L 谷氨酸脫羧酶 GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì) 其作用是抑制突觸傳導 氨基丁酸 aminobutyricacid GABA 二 氨基酸脫羧基 decarboxylation 可產(chǎn)生重要的生物活性物質(zhì) 腦 腎 2 組氨酸脫羧生成組胺 組胺是強烈的血管舒張劑 可增加毛細血管的通透性 還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌 組胺 histamine 3 色氨酸經(jīng)5 羥色氨酸生成5 羥色胺 5 HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì) 起抑制作用 在外周組織有收縮血管的作用 5 羥色胺 5 hydroxytryptamine 5 HT 4 精氨酸和甲硫氨酸可合成多胺類物質(zhì) 鳥氨酸 腐胺 S 腺苷甲硫氨酸 SAM 脫羧基SAM 鳥氨酸脫羧酶 CO2 SAM脫羧酶 CO2 精脒 spermidine 丙胺轉(zhuǎn)移酶 5 甲基 硫 腺苷 精胺 spermine 多胺 polyamines 是調(diào)節(jié)細胞生長的重要物質(zhì) 在生長旺盛的組織 如胚胎 再生肝 腫瘤組織 含量較高 其調(diào)節(jié)酶鳥氨酸脫羧酶活性較強 精氨酸 精氨酸酶 二 分解氨基酸獲得一碳單位 定義 某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個碳原子的基團 稱為一碳單位 onecarbonunit 一 一碳單位是由四氫葉酸轉(zhuǎn)運的分子結(jié)構(gòu)成分 甲基 methyl CH3 甲烯基 methylene CH2 甲炔基 methenyl CH 甲?；?formyl CHO 亞胺甲基 formimino CH NH 種類 FH4的生成 四氫葉酸是一碳單位的載體 二 一碳單位主要經(jīng)氨基酸分解而獲得 1 一碳單位從幾種氨基酸分解過程中產(chǎn)生 FH4攜帶一碳單位的形式 一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5 N10位上 N5 CH3 FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 N10 CH FH4 N10 CHO FH4 N5 CH NH FH4 2 一碳單位的互相轉(zhuǎn)變 N10 CHO FH4 N5 N10 CH FH4 N5 N10 CH2 FH4 N5 CH3 FH4 N5 CH NH FH4 H H2O NADPH H NADP NADH H NAD NH3 胱氨酸 甲硫氨酸 半胱氨酸 三 含硫氨基酸可產(chǎn)生重要的化學修飾基團 1 S 腺苷甲硫氨酸是甲基的直接供體 腺苷轉(zhuǎn)移酶 PPi Pi 甲硫氨酸 ATP S 腺苷甲硫氨酸 SAM 一 甲硫氨酸是甲基轉(zhuǎn)移的中間載體 甲基轉(zhuǎn)移酶 RH RH CH3 腺苷 SAM S 腺苷同型半胱氨酸 同型半胱氨酸 SAM為體內(nèi)甲基的直接供體 修飾DNA的結(jié)構(gòu)而控制基因表達修飾非營養(yǎng)物質(zhì)而使之失活合成反應中通過加甲基而生成膽堿 肌酸 肉堿以及腎上腺素等生物活性物質(zhì) S 腺苷甲硫氨酸在甲基轉(zhuǎn)移酶 methyltransferase 催化下 將甲基轉(zhuǎn)移至其他物質(zhì)使其甲基化 2