氨基酸代謝ppt課件

1、氨 基 酸 代 謝Metabolism of Amino Acids,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用Nutritional Function of Protein,第一節(jié),一、 蛋白質(zhì)營養(yǎng)的重要性,1. 維持細胞、組織的生長、更新和修補,2. 參與多種重要的生理活動,催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運動（肌肉）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）等,3. 氧化供能 人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供,二、蛋白質(zhì)需要量和營養(yǎng)價值,1. 氮平衡(nitrogen balance) 攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮量之間的關(guān)系,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

2、負平衡：攝入氮 排出氮（饑餓、消耗性疾病患者,氮平衡的意義：可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況,2. 生理需要量,成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為3050g，我國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g,3. 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值,必需氨基酸(essential amino acid,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（纈）、Ile（異亮）、Leu（亮）、Thr（蘇）、Met（蛋）、Lys（賴）、Phe（笨丙）、Trp（色,三伏天，寫一兩本淡色書來，揀來精讀,蛋氨酸：甲硫氨酸,谷、天,纈、異亮、亮、笨丙、蛋、色、蘇、賴,賴、精、組,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值(nutrition va

3、lue,蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類、量質(zhì)比,蛋白質(zhì)的互補作用,指營養(yǎng)價值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補充而提高營養(yǎng)價值,其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱非必需氨基酸,第二節(jié) 蛋白質(zhì)的消化、吸收和腐敗,Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins,一、 蛋白質(zhì)的消化,蛋白質(zhì)消化的生理意義,由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿樱阌谖铡?消除種屬特異性和抗原性，防止過敏、毒性反應(yīng),胃：多肽、氨基酸 小腸：小肽、氨基酸 內(nèi)肽酶 胰蛋白酶：由堿性氨基酸羧基所組成的肽鍵 胰凝乳蛋白酶：芳香族氨基酸羧基所組成的肽鍵 彈性蛋白酶：脂肪

4、族氨基酸羧基所組成的肽鍵 外肽酶： 氨基肽酶、羧基肽酶,二、氨基酸的吸收,吸收部位：主要在小腸 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收機制：耗能的主動吸收過程 轉(zhuǎn)運蛋白：氨基酸、小肽 -谷氨?；h(huán)：氨基酸,三、蛋白質(zhì)的腐敗作用,腸道細菌對未被消化和吸收的蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物所起的作用,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,第三節(jié)氨基酸的一般代謝,General Metabolism of Amino Acids,一、概 述,蛋白質(zhì)的半壽期(half-life,蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時間，

5、用t1/2表示,蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換更新(protein turnover,真核生物中蛋白質(zhì)的降解有兩條途徑,不依賴ATP 利用組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長壽命的細胞內(nèi)蛋白,蛋白酶體依賴泛素的降解過程,溶酶體內(nèi)降解過程,依賴ATP 降解異常蛋白和短壽命蛋白,二、 氨基酸的脫氨基作用,定義 指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)-酮酸的過程,脫氨基方式,轉(zhuǎn)氨基作用 氧化脫氨基 聯(lián)合脫氨基 非氧化脫氨基,一）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination,1. 定義 在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸的-氨基轉(zhuǎn)移到另一種-酮酸的酮基上，生成相應(yīng)的氨基酸，原來的氨基酸則轉(zhuǎn)變成-

6、酮酸的過程,血清轉(zhuǎn)氨酶分為兩種，一種是存在于肝細胞漿中谷丙轉(zhuǎn)氨酶ALT，另一種是存在于肝細胞線粒體中的谷草轉(zhuǎn)氨酶AST。 正常時血液中轉(zhuǎn)氨酶活性很低，當(dāng)組織發(fā)生病變時，細胞膜透性增加，轉(zhuǎn)氨酶大量釋放入血，使血清中轉(zhuǎn)氨酶活性增高。 急性肝炎：血清ALT增高 心肌梗死：血清AST增高,2. 反應(yīng)式,特點：沒有游離的氨產(chǎn)生，但改變了氨基酸代謝庫中各種氨基酸的比例。 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,4. 轉(zhuǎn)氨基作用的機制,轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛,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,5. 轉(zhuǎn)氨基

7、作用的生理意義,二）L-谷氨酸氧化脫氨基作用,存在于肝、腦、腎中 輔酶為 NAD+ 或NADP+，產(chǎn)生游離的NH3。 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,三）聯(lián)合脫氨基作用,兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下-氨基生成-酮酸的過程,2. 類型,轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用,1. 定義,轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán),轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用,H2O+NAD,聯(lián)合脫氨基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

8、 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,三、-酮酸的代謝,一）經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸,二）轉(zhuǎn)變成糖及脂類,生酮+生糖兼生酮 = “一兩色素本來老” 其中生酮氨基酸為“亮、賴”；除了這7個氨基酸（異亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、酪氨酸）外，其余均為生糖氨基酸,三）氧化供能,酮酸在體內(nèi)可通過三羧酸循環(huán) 和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，同時生成ATP,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、糖及脂肪

9、代謝的聯(lián)系,第四節(jié)氨 的 代 謝,Metabolism of Ammonia,一、血氨的來源與去路,1. 血氨的來源,氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是血氨主要來源, 胺類的分解也可以產(chǎn)生氨,腸道吸收的氨,腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺,2. 血氨的去路,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它含氮化合物,合成谷氨酰胺,腎小管泌氨,分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出,二、氨的轉(zhuǎn)運,1. 丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucose cycle,反應(yīng)過程,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,

10、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,2. 谷氨酰胺的運氨作用,反應(yīng)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,三、尿素的生成（BuN,NH3在肝中合成尿素；占排氮總量8090%； 肝在NH3解毒上非常重要，體內(nèi)NH3來源與去路保持平衡，血NH3濃度低、穩(wěn)定,一）生成部位 主要在肝細胞的線粒體及胞液中,二）生成過程,尿素生成的過程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithine cycle)，又稱尿素循環(huán)(urea cycle)或Kreb

11、s- Henseleit循環(huán)。 通過鳥氨酸循環(huán)，2分子氨與1分子CO2結(jié)合生成1分子尿素及1分子水。尿素是中性、無毒、水溶性很強的物質(zhì)，由血液運輸至腎，從尿中排出,1. 氨基甲酰磷酸的合成,反應(yīng)在線粒體中進行,反應(yīng)由氨基甲酰磷酸合成酶CPS-)催化。 N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應(yīng)消耗2分子ATP,N-乙酰谷氨酸(AGA,2. 瓜氨酸的合成,鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶,H3PO4,氨基甲酰磷酸,由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常與CPS-構(gòu)成復(fù)合體,反應(yīng)在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液,3. 精氨酸的合成,反應(yīng)在胞液中進

12、行,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,限速酶,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. 精氨酸水解生成尿素,反應(yīng)在胞液中進行,尿素,鳥氨酸,精氨酸,鳥氨酸循環(huán),線粒體,胞 液,三）反應(yīng)小結(jié),原料：2 分子氨，一個來自于游離氨（氨基甲酰磷酸），另一個來自天冬氨酸。 過程：先在線粒體中進行，再在胞液中進行。 耗能：4 個高能磷酸鍵,1）一種產(chǎn)物：尿素，尿素是人體內(nèi)蛋白質(zhì)分解代謝的終產(chǎn)物。 （2）兩個原料：2NH3、CO2， 合成尿素的兩個氨，一個來自氨基酸脫氨生成，另一個由天冬氨酸提供，而天冬氨酸又可由多種氨基酸通過轉(zhuǎn)氨基而生成。 （3）三個ATP：實際是消耗4個高能磷酸鍵。 （4）四

13、步反應(yīng)：前兩步（氨基甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成）在線粒體，后兩步（精氨酸合成、精氨酸水解）在胞液,5）五種酶參與：氨基甲酰磷酸合成酶（ CPS-）、鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（OCT）、精氨酸代琥珀酸合成酶、精氨酸代琥珀酸裂解酶、精氨酸酶，其中酶精氨酸代琥珀酸合成酶尿素合成的是限速酶。 （6）六種氨基酸：N乙酰谷氨酸（變構(gòu)激動劑）、天冬氨酸（供氨體，可與腺嘌呤核苷酸循環(huán)連接）、鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸（催化劑，構(gòu)成循環(huán)）、精氨酸代琥珀酸（中間產(chǎn)物,四）尿素生成的調(diào)節(jié),1. 食物蛋白質(zhì)的影響,高蛋白膳食 合成,低蛋白膳食 合成,2. 氨基甲酰磷酸合成酶 (CPS-)的調(diào)節(jié)： AGA(N-乙酰谷氨酸)、精氨

14、酸為其激活劑,3. 尿素生成酶系的調(diào)節(jié),CPS-在線粒體，以NH3為N源合成氨基甲酰磷酸 尿素 作為肝細胞分化程度指標； CPS-在胞液，以谷氨酰胺的酰胺基為N源合成氨基甲酰磷酸 合成嘧啶作為細胞增殖程度的指標； 總之：兩種氨基甲酰合成酶的活性對調(diào)節(jié)尿素與核酸合成很重要,五）高氨血癥和氨中毒,血氨濃度升高稱高氨血癥，常見于肝功能嚴重損傷時，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高氨血癥,高氨血癥時可引起腦功能障礙，稱氨中毒 ，也稱肝昏迷,TAC,腦供能不足,腦內(nèi) -酮戊二酸,氨中毒的可能機制（肝昏迷,第五節(jié) 個別氨基酸的代謝,Metabolism of Individual Amino Acids,一、

15、氨基酸脫羧基作用,脫羧基作用(decarboxylation,L-谷氨酸,氨基丁酸(GABA,L-半胱氨酸,牛磺酸,L-組氨酸,組胺,色氨酸,5-羥色胺 (5-HT,二、一碳單位的代謝,定義,一）概述,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(one carbon unit,種類,甲基 (methyl,CH3,甲烯基 (methylene,CH2,甲炔基 (methenyl,CH,甲?；?(formyl,CHO,亞胺甲基 (formimino,CH=NH,葉酸 由蝶呤啶、對氨基苯甲酸和谷氨酸三種物質(zhì)構(gòu)成,啶,體內(nèi)活性形式為四氫葉酸(FH4,二）四氫葉酸是一碳單位的載體,F

16、H4的生成,5,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,N5CH3FH4,N5、N10CH2FH4,N5、N10=CHFH4,N10CHOFH4,N5CH=NHFH4,一碳單位主要來源于氨基酸代謝,三）一碳單位與氨基酸代謝,四）一碳單位的互相轉(zhuǎn)變,N10CHOFH4,N5, N10=CHFH4,N5, N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H,H2O,NADPH+H,NADP,NADH+H,NAD,NH3,五）一碳單位的生理功能,作為合成嘌呤和嘧啶的原料 把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來,FH4 是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，作為一碳單位載體。

17、 功能部位： N5, N10 缺乏癥：巨幼紅細胞性貧血 （缺乏葉酸 “-C” 傳遞障礙 核苷酸/核酸合成受阻 影響紅細胞發(fā)育和成熟使細胞體積增大而不分裂 巨幼紅細胞性貧血,六） 生化功能,三、含硫氨基酸的代謝,胱氨酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,一）甲硫氨酸的代謝,1. 甲硫氨酸與轉(zhuǎn)甲基作用,腺苷轉(zhuǎn)移酶,PPi+Pi,甲硫氨酸,ATP,S腺苷甲硫氨酸(SAM,甲基轉(zhuǎn)移酶,RH,RHCH3,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,2. 甲硫氨酸循環(huán)(methionine cycle,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,FH4,N5CH3F

18、H4,N5CH3FH4 轉(zhuǎn)甲基酶,VitB12,H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,3. 甲硫氨酸循環(huán)的生理意義,由N5-CH3-FH4供給甲基合成甲硫氨酸，再通過此循環(huán)的SAM提供甲基，以進行體內(nèi)廣泛存在的甲基化反應(yīng)，由此， N5-CH3-FH4可看成是體內(nèi)甲基的間接供體,5. 肌酸的合成,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量儲存、利用的重要化合物。 肝是合成肌酸的主要器官。 肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。 肌酸在肌酸激酶的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒∷?肌酸激酶,有三種同工酶： MM型：主要分布在骨骼肌 MB型：主要分布在心?。ㄐ墓r，活性增高，可輔助臨床診斷） BB型：主要分布在腦,二）半胱氨酸與胱氨酸的代謝,1. 半胱氨酸與胱氨酸的互變,2,2. 硫酸根的代謝,含硫氨基酸分解可產(chǎn)生硫酸根，半胱氨酸是主要來源,PAPS為活性硫酸， 是體內(nèi)硫酸基的供體,四、芳