第九章氨基酸代謝

1、(一一) 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)1.總氮平衡總氮平衡 攝入氮攝入氮 = 排出氮排出氮(正常成人正常成人)。2.正氮平衡正氮平衡 攝入氮攝入氮 排出氮排出氮(兒童、孕婦等兒童、孕婦等)。3.負氮平衡負氮平衡 攝入氮攝入氮 排出氮排出氮(饑餓、消耗性饑餓、消耗性 疾病患者疾病患者)。4.氮平衡意義氮平衡意義 可反映體內蛋白質代謝的慨況?？煞从丑w內蛋白質代謝的慨況。(二二) 需要量需要量 成人每日最低蛋白質需要量為成人每日最低蛋白質需要量為3050g，我，我國營養(yǎng)學會推薦成人每日蛋白質需要量為國營養(yǎng)學會推薦成人每日蛋白質需要量為80g。二、蛋白質的營養(yǎng)價值二、蛋白質的營養(yǎng)價

2、值(一一)必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)指體內需要而又不能自身合成，必須由食指體內需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有物供給的氨基酸，共有8種：種：賴氨酸、色氨酸、賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨蘇氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸。酸、纈氨酸。 其余其余12種氨基酸體內可以合成，種氨基酸體內可以合成，稱非必需氨基酸。稱非必需氨基酸。 (二二) 蛋白質的營養(yǎng)價值蛋白質的營養(yǎng)價值(nutrition value)蛋白質的營養(yǎng)價值取決于必需氨基酸的數(shù)量、蛋白質的營養(yǎng)價值取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類的比例。種類的比

3、例。(三三) 蛋白質的互補作用蛋白質的互補作用 指營養(yǎng)價值較低的蛋白質混合食用，其必需指營養(yǎng)價值較低的蛋白質混合食用，其必需氨基酸可以互相補充而提高營養(yǎng)價值的作用。氨基酸可以互相補充而提高營養(yǎng)價值的作用。1.是指腸道細菌對未被消化和吸收的蛋白是指腸道細菌對未被消化和吸收的蛋白質及其消化產物所起的作用。質及其消化產物所起的作用。 2.腐敗作用的產物大多有害，如胺、氨、腐敗作用的產物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氫等；也可產生少量的脂肪苯酚、吲哚、硫化氫等；也可產生少量的脂肪酸及維生素等可被機體利用的物質。酸及維生素等可被機體利用的物質。3. 蛋白質的攝入不宜過量，否則將加重消蛋白質的攝入不

4、宜過量，否則將加重消化器官負擔，導致腸中腐敗作用增加?；鞴儇摀瑢е履c中腐敗作用增加。 (一一)蛋白質的腐敗作用蛋白質的腐敗作用(putrefaction) (General Metabolism of Amino Acids)一、氨基酸代謝概況一、氨基酸代謝概況氧化供能氧化供能氨基酸氨基酸代謝庫代謝庫食物蛋白質食物蛋白質消化吸收消化吸收 組織組織蛋白質蛋白質分解分解 體內合成氨基酸體內合成氨基酸 (非必需氨基酸非必需氨基酸) -酮酸酮酸 脫氨基作用脫氨基作用 酮酮 體體糖糖胺胺 類類脫羧基作用脫羧基作用氨氨 尿素尿素代謝轉變代謝轉變其他含氮化合物其他含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)

5、合成合成 纈氨酸纈氨酸 valine Val V 5.96丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98CH3CH3-CHCH3CH3-CH-CH2CH3CHCOOHNH2CHCOOHNH2CHCOOHNH2氧化脫氨基氧化脫氨基轉氨基作用轉氨基作用聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基*嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán) Y方式方式Y 脫氨基作用脫氨基作用 是指氨基酸脫去氨基生成相是指氨基酸脫去氨基生成相 應應- -酮酸的過程。酮酸的過程。(一一) 氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用2. 其輔酶為其輔酶為 NAD+ 或或NADP+。3. GTP、ATP為其抑制劑；為其抑

6、制劑；GDP、ADP為其激活劑。為其激活劑。1. L-谷氨酸脫氫酶廣泛谷氨酸脫氫酶廣泛存在于肝、腦、腎等組織中。存在于肝、腦、腎等組織中。L-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸亞谷氨酸亞谷氨酸NH3H2O2CHCOOHNHCHNHCCOOHCCOOHOCCOOHCCOOH+NAD(P)+NAD(P)H+H+CH2COOHCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH2(二二)轉氨基作用轉氨基作用(transamination)1. 定義定義 在轉氨酶在轉氨酶(transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸脫掉基酸脫掉-氨基生成相應的氨基生成相應的-酮酸，而另一種酮酸，而另一種-酮酮酸

7、得到此氨基生成相應的氨基酸的過程。酸得到此氨基生成相應的氨基酸的過程。3. 反應式反應式 2.除賴氨酸、蘇氨酸、除賴氨酸、蘇氨酸、(羥羥)脯氨酸外，絕大多數(shù)氨脯氨酸外，絕大多數(shù)氨基酸均可參與轉氨基作用。基酸均可參與轉氨基作用。轉氨基作用并未產生游轉氨基作用并未產生游離的氨。離的氨。COOHCOOHNH2CCOOHR1HNH2+CCOOHR2OCR1O+CHR2轉氨酶轉氨酶ALTASTGPT: glutamate-pyruvate transaminaseGOT: glutamate-oxaloacetate transaminase 5. 轉氨酶轉氨酶 正常人各組織正常人各組織ALT及及AST

8、活性活性 (單位單位/克濕組織克濕組織) 測定血清轉氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷測定血清轉氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和判斷預后的主要指標之一和判斷預后的主要指標之一。組織組織(GOT)(GPT) 心心1560007100肝骼肌骨骼肌990004800腎腎9100019000胰腺胰腺脾脾肺肺血清血清280002000140001200100007002016ALTAST組織組織(GOT)(GPT) ALTAST4. 轉氨基作用的機制轉氨基作用的機制氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 轉氨酶轉氨酶

9、(1) 轉氨基作用的過程轉氨基作用的過程是是轉氨酶的輔酶磷酸吡轉氨酶的輔酶磷酸吡哆醛哆醛和磷酸吡哆胺的互變傳遞氨基。和磷酸吡哆胺的互變傳遞氨基。 (2)轉氨酶的種類多，專一性強，分布廣。如肝細轉氨酶的種類多，專一性強，分布廣。如肝細胞含量最高的丙氨酸氨基轉移酶胞含量最高的丙氨酸氨基轉移酶(ALT)，以及心肌，以及心肌細胞含量較高的天冬氨酸氨基轉移酶細胞含量較高的天冬氨酸氨基轉移酶(AST)。(三三)聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用2.聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用1. 定義定義 兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下下-氨基生成氨基生成-酮酸的過程。酮酸的過程。氨

10、基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+轉氨酶轉氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 3.此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎內合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進行。組織進行。蘋果酸蘋果酸腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-酮戊酮戊 二酸二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 轉轉氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸轉轉氨氨酶酶 2腺苷酸腺苷酸脫氨酶脫氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸(四四)嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)此種方

11、式主要在肌肉組織進行。此種方式主要在肌肉組織進行。R-5-P次黃嘌呤次黃嘌呤核苷酸核苷酸(IMP)NNNHNONNNNR-5-PHNHCCH2COOHHOOC腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸NNNNR-5-PNH2腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶(一一) - -酮酸經氨基化生成非必需氨基酸。酮酸經氨基化生成非必需氨基酸。(三三) - -酮酸轉變成糖及脂類。酮酸轉變成糖及脂類。(二二) - -酮酸可通過酮酸可通過TCA循環(huán)和氧化磷酸化徹循環(huán)和氧化磷酸化徹 底氧化為底氧化為H2O和和CO2，生成，生成ATP。甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、甘氨酸、絲氨

12、酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪

13、氨酸、蘇氨酸、色氨酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別類別生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、

14、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸生糖及生酮氨基酸生糖及生酮氨基酸一、血氨的來源一、血氨的來源1.氨基酸脫氨基作用產生的氨是血氨主要來源氨基酸脫氨基作用產生的氨是血氨主要來源, 胺胺類的分解也可以產生氨。類的分解也可以產生氨。2. 腸道吸收的氨腸道吸收的氨氨基酸在腸道細菌作用下產生的氨。氨基酸在腸道細菌作用下產生的氨。尿素經腸道細菌尿素酶水解產生的氨。尿素經腸道細菌尿素酶水解產生的氨。3.腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺。腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺。 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶(二二) 丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán)(alanine-glu

15、cose cycle) 肌肉肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運輸?shù)礁?，脫氨中氨以無毒的丙氨酸形式運輸?shù)礁?，脫氨后生成丙酮酸異生為糖，為肌肉提供葡萄糖。后生成丙酮酸異生為糖，為肌肉提供葡萄糖?一一) 谷氨酰胺的運氨作用谷氨酰胺的運氨作用 谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶1. 氨和谷氨酸在氨和谷氨酸在腦、肌肉腦、肌肉(占占1/3)合成谷氨酰胺，合成谷氨酰胺，運輸?shù)礁魏湍I后再分解，從而進行解毒。運輸?shù)礁魏湍I后再分解，從而進行解毒。2. 谷氨酰胺是氨的解毒產物，也是氨的儲存及谷氨酰胺是氨的解毒產物，也是氨的儲存及運輸形式。運輸形式。

16、丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白質蛋白質氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途徑糖酵解途徑肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循環(huán)尿素循環(huán)糖糖異異生生肝肝丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán)葡葡萄萄糖糖三、血氨的去路三、血氨的去路在肝內合成尿素，這是最主要的去路。在肝內合成尿素，這是最主要的去路。合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。合成谷氨酰胺在腎合成銨鹽。合成谷氨酰胺在腎合成銨鹽。去路去路(一一)1.生成部位生成部位 (1) 主要是在主要是在肝細

17、胞肝細胞的線粒體及胞液中進行，腎和的線粒體及胞液中進行，腎和腦中也可合成極少量的尿素。切除動物肝，動物腦中也可合成極少量的尿素。切除動物肝，動物的血、尿中幾乎檢測不到尿素。的血、尿中幾乎檢測不到尿素。(2)尿素生成的過程由尿素生成的過程由Krebs和和Henseleit 于于1932年年提出，稱為提出，稱為鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)(orinithine cycle)，又稱，又稱尿尿素循環(huán)素循環(huán)(urea cycle)或或Krebs- Henseleit循環(huán)循環(huán)。(1) 氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷

18、氨酸，乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反應在線粒體中進行。反應在線粒體中進行。氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase, CPS-)催化的反應為不可逆反催化的反應為不可逆反應。應。為鳥氨酸循環(huán)的關為鳥氨酸循環(huán)的關鍵酶。鍵酶。2.生成過程生成過程N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)為其激活劑，反應消為其激活劑，反應消耗耗2分子分子ATP。(2)瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成鳥氨酸氨基甲酰轉移酶鳥氨酸氨基甲酰轉移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸由鳥氨酸氨基甲酰轉移酶由鳥氨酸氨基甲酰轉

19、移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，催化，OCT常與常與CPS-構成復合體，構成復合體，為不可逆反應。為不可逆反應。反應在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液。反應在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液。NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3NH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2(CH2)3CHCOOHNH2鳥鳥氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-(3)精氨酸的合成精氨酸的合成 反應在胞液中進行。反應在胞液中進行。 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶是限速酶。是限速酶。 此反應消耗此反應消耗1分子分子ATP

20、，2個高能鍵能量。個高能鍵能量。 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHCOOHCHH2NCH2COOHNHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3此反應在胞液中進行，由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。此反應在胞液中進行，由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH

21、2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH(4)精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素 反應在胞液中進行。反應在胞液中進行。 精氨酸酶為肝中特有的酶。精氨酸酶為肝中特有的酶。尿素尿素鳥氨酸鳥氨酸精氨酸精氨酸C(CH2)3COOHNH2CHNHNH2NH精氨酸酶精氨酸酶CNH2NH2O+(CH2)3COOHNH2CHNH2H2O鳥鳥氨氨酸酸循循環(huán)環(huán)2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATPCPS-I(N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸)Pi鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙

22、酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鳥氨酸鳥氨酸尿素尿素線粒體線粒體胞胞 液液精氨酸代精氨酸代琥珀酸合琥珀酸合成酶成酶H2O(二二) 一氧化氮的生成一氧化氮的生成1. NO是細胞信號轉導的重要氣體信號分子。是細胞信號轉導的重要氣體信號分子。2.精氨酸可通過一氧化氮合酶精氨酸可通過一氧化氮合酶(NOS)作用，直接氧作用，直接氧化為瓜氨酸并產生化為瓜氨酸并產生NO，稱一氧化氮合酶支路。，稱一氧化氮合酶支路。NOO2一氧化氮合酶一氧化氮合酶(NOS)精氨酸精氨酸瓜氨酸瓜氨酸鳥氨酸鳥氨酸精氨酸

23、代精氨酸代琥珀酸琥珀酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸尿素尿素延胡索酸延胡索酸天冬氨酸天冬氨酸 NO在在感覺傳入以及學習記憶感覺傳入以及學習記憶等有很重要的作用。先等有很重要的作用。先天性精氨酸代琥珀酸合成酶（裂解酶）缺乏可出現(xiàn)嚴重天性精氨酸代琥珀酸合成酶（裂解酶）缺乏可出現(xiàn)嚴重的精神障礙癥狀。還有研究發(fā)現(xiàn)的精神障礙癥狀。還有研究發(fā)現(xiàn)NO可可抑制腫瘤的生長抑制腫瘤的生長。 對心腦血管方面對心腦血管方面 1.血氨濃度升高稱血氨濃度升高稱高氨血癥高氨血癥，此時可引起腦此時可引起腦功能障礙，稱功能障礙，稱氨中毒氨中毒。常見于肝功能嚴重損傷、常見于肝功能嚴重損傷、尿素合成酶系的遺傳缺陷。尿素合成酶系的遺傳缺陷

24、。2.氨中毒的可能機制氨中毒的可能機制TCA循環(huán)循環(huán) 腦供能不足腦供能不足- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3 腦內腦內 - -酮戊二酸酮戊二酸NH3NADH+H+ATPNAD+NADH+H+NAD+ATPADPADP(Individual Metabolism of Amino Acids)氨基酸脫羧酶氨基酸脫羧酶氨基酸氨基酸胺類胺類RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR(一一)組胺組胺 (histamine)L-L-組氨酸組氨酸組胺組胺組氨酸脫羧酶組氨酸脫羧酶CO2 組胺是強烈的血管舒張劑，可增加毛細血管的通組胺是強烈的血管舒張劑，可增加毛細血

25、管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。(二二)5-羥色胺羥色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)色氨酸色氨酸5-羥色氨酸羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶色氨酸羥化酶5-5-羥色氨酸脫羧酶羥色氨酸脫羧酶CO2 5-HT在腦內作為神經遞質，起抑制作用；在外在腦內作為神經遞質，起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。周組織有收縮血管的作用。L-L-組氨酸組氨酸組胺組胺組氨酸脫羧酶組氨酸脫羧酶CO2(三三)-氨基丁酸氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA) L-谷氨酸谷氨酸GABACO2L- L- 谷氨酸脫羧酶谷氨酸脫羧酶

26、 GABA是抑制性神經遞質，對中樞神經有是抑制性神經遞質，對中樞神經有抑制作用。抑制作用。(四四)?；撬崤；撬?taurine)?；撬崾墙Y合膽汁酸的組成成分。?；撬崾墙Y合膽汁酸的組成成分。 L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸?；撬崤；撬?磺酸丙氨酸脫羧酶磺酸丙氨酸脫羧酶CO2腐胺腐胺鳥氨酸脫羧酶鳥氨酸脫羧酶(五五)多胺多胺(polyamines)鳥氨酸鳥氨酸CO2S腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸(SAM)（脫羧基（脫羧基SAM） S-腺苷甲硫基丙胺腺苷甲硫基丙胺SAM脫羧酶脫羧酶CO2精脒精脒腐胺腐胺丙胺轉移酶丙胺轉移酶S-腺苷甲硫基丙胺腺苷甲硫基丙胺5 5 - -甲基甲基- -硫硫- -腺苷腺苷

27、S-腺苷甲硫基丙胺腺苷甲硫基丙胺丙胺轉移酶丙胺轉移酶精胺精胺 多胺（精脒和精胺）多胺（精脒和精胺）是是調節(jié)細胞生長的重要物質。調節(jié)細胞生長的重要物質。在生長旺盛的組織（如胚胎、在生長旺盛的組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較再生肝、腫瘤組織）含量較高，其限速酶高，其限速酶鳥氨酸脫羧酶鳥氨酸脫羧酶活性較強。臨床可作為觀察活性較強。臨床可作為觀察病情和輔助診斷的指標。病情和輔助診斷的指標。 某些氨基酸代謝過程中產生的某些氨基酸代謝過程中產生的只含有一個碳原子只含有一個碳原子的基團，稱為的基團，稱為一碳一碳單位單位(one carbon unit)。 甲基甲基 (methyl)-CH3甲烯基甲烯基

28、 (methylene)-CH2-甲炔基甲炔基 (methenyl)-CH=甲?；柞；?(formyl)-CHO亞胺甲基亞胺甲基 (formimino)-CH=NH5,6,7,8-四氫葉酸四氫葉酸(FH4)CNCNCOHH2N-CCH2NCH-CH2-NH-HNH-C-NH-CH-CH2-CH2-COOHOCOOH10987635 一碳單位通常是結合在一碳單位通常是結合在FH4分子的分子的N5、N10位上。位上。N5CH=NHFH4N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4一碳單位主要來源于氨基酸代謝。一碳單位主要來源于氨基酸代謝。絲氨酸絲氨酸 N5,

29、 N10CH2FH4甘氨酸甘氨酸 N5, N10CH2FH4組氨酸組氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸色氨酸 N10CHOFH4N5, N10=CHFH4 甘氨酸甘氨酸(五五)一碳單位的互相轉變一碳單位的互相轉變N10CHOFH4N5, N10=CHFH4N5, N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3(六六)一碳單位的功能一碳單位的功能1.作為合成嘌呤和嘧啶的原料。作為合成嘌呤和嘧啶的原料。2. 把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來。把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來。N10CHOFH4N5, N10CH2FH4胸腺核苷酸胸腺

30、核苷酸 含硫氨基酸含硫氨基酸胱氨酸胱氨酸蛋氨酸蛋氨酸半胱氨酸半胱氨酸CH2SHCHNH2COOHCHCHNHCOOHCH2CHNH2COOH2CHNH2COOHSSCHCHNHCOOHCHCHNHCOOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCHCHCHNHCOOHCH1. 蛋氨酸與轉甲基作用蛋氨酸與轉甲基作用腺苷轉移酶腺苷轉移酶PPi+Pi蛋氨酸蛋氨酸ATPS腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸(SAM)+S-CH3CH2CH2COOHCHNH2CH2OHPPPOOH腺嘌呤腺嘌呤CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤腺嘌呤COOHCH2SCH22. SAM為體內甲基的直接供體為體內甲基的直接供體甲基

31、轉移酶甲基轉移酶RCH3腺苷腺苷SAMS腺苷同型腺苷同型半胱氨酸半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸RHH+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤腺嘌呤COOHCH2SCH2CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤腺嘌呤COOHCH2SCH2SHCH2CH2COOHCHNH23. 蛋氨酸循環(huán)蛋氨酸循環(huán)(methionine cycle)蛋氨酸蛋氨酸S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 轉甲基酶轉甲基酶(VitB12)H2O腺苷腺苷RHATPPPi+PiRH-CH31. 半胱氨酸與胱氨酸的互變半胱氨酸與胱氨酸的互變-

32、-2H+ +2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2半胱氨酸半胱氨酸胱氨酸胱氨酸2. 硫酸根的代謝硫酸根的代謝CH2HOOOPO3H2腺嘌呤腺嘌呤OPOSO3- -OOH含硫氨基酸分解可含硫氨基酸分解可產生硫酸根，半胱氨酸產生硫酸根，半胱氨酸是主要來源。是主要來源。 PAPS為活性硫酸，為活性硫酸，是體內硫酸基的供體。是體內硫酸基的供體。PAPSSO42-+ ATPAMP - SO3- -(腺苷腺苷-5 -磷酸硫酸磷酸硫酸)+ PPi3 -PO3H2-AMP-SO3- -(3 -磷酸腺苷磷酸腺苷-5 -磷酸硫酸，磷酸硫酸，PAPS)+ ATP芳香族

33、氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸5-羥色胺羥色胺一碳單位一碳單位丙酮酸丙酮酸 + 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA維生素維生素 PP 色氨酸色氨酸CHNH2COOHCH2OHCHNH2COOHCH2HCHNH2COOHCH2N(1) 苯丙酮酸尿癥苯丙酮酸尿癥(PKU) 苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶缺陷時，苯缺陷時，苯丙氨酸不能轉變?yōu)槔野彼?，生成苯丙酮酸、苯乙酸等丙氨酸不能轉變?yōu)槔野彼?，生成苯丙酮酸、苯乙酸等從尿排出的一種遺傳代謝病。從尿排出的一種遺傳代謝病。1.苯丙氨酸的代謝苯丙氨酸的代謝苯丙氨酸苯丙氨酸 + O2酪氨酸酪氨酸 + H2O苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶2 H

34、+CHNH2COOHCH2苯丙氨酸轉氨酶苯丙氨酸轉氨酶(正常時很少正常時很少)CCOOHCH2OCOOHCH2苯丙氨酸苯丙氨酸 苯丙酮酸苯丙酮酸 苯乙酸苯乙酸2. 兒茶酚胺兒茶酚胺(catecholamine) 的合成的合成多巴胺生成減少可導致多巴胺生成減少可導致帕金森病帕金森病(Parkinson disease) 。OHCHNH2COOHCH2酪氨酸酪氨酸酪氨酸羥化酶酪氨酸羥化酶OHCHNH2COOHCH2HOCO2OHCH2HOCH2NH2OHCHHOCH2NH2OHOHCH-OHHOCH2NHCH3多巴多巴(dopa)多巴胺多巴胺(dopamine)去甲腎上腺素去甲腎上腺素(norep

35、inephrine)腎上腺素腎上腺素(epinephrine)3.黑色素黑色素(melanin)的合成的合成OHCOOHCHNH2CH2酪氨酸酪氨酸酪氨酸酶酪氨酸酶COOHCHNH2CH2 多巴多巴OHOHOOCOOHCHNH2CH2 多巴醌多巴醌O 吲哚吲哚-5,6-醌醌ONH聚合聚合(1)在黑色素細胞中，酪氨酸可經在黑色素細胞中，酪氨酸可經酪氨酸酶酪氨酸酶等催化等催化合成黑色素。合成黑色素。(2)人體缺乏人體缺乏酪氨酸酶酪氨酸酶，黑色素合成障礙，皮膚、，黑色素合成障礙，皮膚、毛發(fā)等發(fā)白，稱為毛發(fā)等發(fā)白，稱為白化病白化病(albinism)。4. 酪氨酸的分解代謝酪氨酸的分解代謝 體內體內尿

36、黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶先天缺陷時，尿黑酸分解先天缺陷時，尿黑酸分解受阻，可出現(xiàn)尿黑酸癥，表現(xiàn)為骨及組織有廣受阻，可出現(xiàn)尿黑酸癥，表現(xiàn)為骨及組織有廣泛的黑色物沉積。泛的黑色物沉積。尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶OHCOOHCHNH2CH2酪氨酸酪氨酸酪氨酸轉氨酶酪氨酸轉氨酶OHCOOHCOCH2羥苯丙酮酸羥苯丙酮酸OHOHCH2COOH尿黑酸尿黑酸COOHCHCHCOOHCH2COCH2COOH+延胡索酸延胡索酸 乙酰乙酸乙酰乙酸支鏈氨基酸支鏈氨基酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸纈氨酸纈氨酸(一一)纈氨酸為生糖氨基酸；亮氨酸為生酮氨基酸；纈氨酸為生糖氨基酸；亮氨酸為生酮氨基酸；異亮氨酸為生糖兼生酮氨基酸

37、。異亮氨酸為生糖兼生酮氨基酸。(二二)支鏈氨基酸的代謝主要在骨骼肌中進行。支鏈氨基酸的代謝主要在骨骼肌中進行。CH3CHCH2CHNH2COOHCH3CH3CHCH2CHNH2COOHCH3CH3CHCHNH2COOHCH3CH3CHCHNH2COOHCH3CH3CHCH2CHNH2COOHCH3CH3CHCH2CHNH2COOHCH3(一一)物質代謝的特點物質代謝的特點代謝的整體性代謝的整體性代謝的可調節(jié)性代謝的可調節(jié)性各器官代謝的特殊性各器官代謝的特殊性能量形式的共同性能量形式的共同性特點特點一、物質代謝的特點及相互聯(lián)系一、物質代謝的特點及相互聯(lián)系 (Relation and Adjust

38、ment Of Metabolism)1.1.在能量代謝上的相互聯(lián)系在能量代謝上的相互聯(lián)系蛋白質蛋白質TCA循環(huán)循環(huán)饑餓饑餓 肝糖原分解肝糖原分解 ，肌糖原分解肌糖原分解 肝糖異生肝糖異生 ，蛋白質分解蛋白質分解 以脂酸、酮體分解供能以脂酸、酮體分解供能為主，為主，蛋白質分解明顯降低蛋白質分解明顯降低1 2 天天3 4 周周(二二)物質代謝的相互聯(lián)系物質代謝的相互聯(lián)系營養(yǎng)素營養(yǎng)素共同中間產物共同中間產物共同最終代謝通路共同最終代謝通路糖糖脂肪脂肪乙酰乙酰CoACoA2H2H氧化磷酸化氧化磷酸化ATPCOCO2 22.糖、脂和蛋白質代謝的相互聯(lián)系糖、脂和蛋白質代謝的相互聯(lián)系糖攝入糖攝入超量時超量

39、時葡葡萄萄糖糖乙酰乙酰CoA合成脂肪合成脂肪膽固醇膽固醇合成糖原、合成糖原、氨基酸氨基酸脂酸脂酸乙酰乙酰CoA葡萄糖葡萄糖脂脂肪肪甘油甘油甘油激酶甘油激酶肝、腎、腸肝、腎、腸磷酸磷酸- -甘油甘油葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸絲氨絲氨酸酸磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸膽胺膽胺腦磷脂腦磷脂膽堿膽堿卵磷脂卵磷脂蛋白質蛋白質氨氨基基酸酸葡萄糖葡萄糖酮體酮體二、代謝調節(jié)二、代謝調節(jié)(一一)代謝調節(jié)的重要特征代謝調節(jié)的重要特征 1.單細胞生物單細胞生物主要通過細胞內代謝物濃度的主要通過細胞內代謝物濃度的變化，對酶的活性及含量進行調節(jié)，這種調節(jié)變化，對酶的活性及含量進行調節(jié)，這種調節(jié)稱為稱為原始調節(jié)原始調節(jié)或或細胞水

40、平代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)。2.高等生物高等生物 的代謝調節(jié)的代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)細胞水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(jié)激素水平代謝調節(jié)整體水平代謝調節(jié)整體水平代謝調節(jié)三級水平三級水平調節(jié)調節(jié) (二二)細胞水平的代謝調節(jié)細胞水平的代謝調節(jié)1.調節(jié)特點調節(jié)特點2.細胞內酶的隔離分布細胞內酶的隔離分布(1)代謝途徑有關酶類代謝途徑有關酶類常常組成多酶體系，常常組成多酶體系，分布于細胞的某一分布于細胞的某一區(qū)域區(qū)域 。(2) 酶的隔離分布酶的隔離分布的的意義在于避免了各意義在于避免了各種代謝途徑互相干種代謝途徑互相干擾。擾。多酶體系的分布多酶體系的分布多酶體系多酶體系分分布布糖酵解糖酵解胞液胞液磷酸戊

41、糖途徑磷酸戊糖途徑糖異生糖異生糖原合成糖原合成三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)線粒體線粒體氧化磷酸化氧化磷酸化線粒體線粒體胞液胞液胞液胞液胞液胞液線粒體線粒體b-b-氧化氧化脂肪酸脂肪酸合成合成胞液胞液胞液胞液膽固醇膽固醇合成合成磷脂磷脂合成合成內質網(wǎng)內質網(wǎng)線粒體、胞液線粒體、胞液尿素合成尿素合成3. 變構調節(jié)變構調節(jié)(1)概念：概念：小分子化合物與酶活性中心外的部位結小分子化合物與酶活性中心外的部位結合，引起酶分子構象變化，從而導致酶活性的改變，合，引起酶分子構象變化，從而導致酶活性的改變，稱為變構調節(jié)或別位調節(jié)。稱為變構調節(jié)或別位調節(jié)。 使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為使酶發(fā)生變構效應的物質，稱為變構效應

42、劑。變構效應劑?？梢允堑孜?、終產物、其他小分子代謝物?？梢允堑孜?、終產物、其他小分子代謝物。 引起酶活性引起酶活性增加增加的變構效應劑稱的變構效應劑稱變構激活劑變構激活劑。 引起酶活性引起酶活性降低降低的變構效應劑稱的變構效應劑稱變構抑制劑變構抑制劑。 變構酶是由兩個以上亞基組成的具有四級結變構酶是由兩個以上亞基組成的具有四級結構的聚合體。酶分子中的功能基團分為構的聚合體。酶分子中的功能基團分為催化亞基催化亞基和和調節(jié)亞基。調節(jié)亞基。(2) 變構調節(jié)的機制變構調節(jié)的機制變構效應劑變構效應劑 + + 酶的調節(jié)亞基酶的調節(jié)亞基酶的構象改變酶的構象改變酶的活性改變酶的活性改變（激活或抑制）（激活或抑

43、制）疏松疏松亞基聚合亞基聚合緊密緊密亞基解聚亞基解聚酶分子多聚化酶分子多聚化(3) 變構調節(jié)的意義變構調節(jié)的意義 代謝終產物反饋抑制反應代謝終產物反饋抑制反應途徑中的酶，使代謝物不致生成途徑中的酶，使代謝物不致生成過多。過多。乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA長鏈脂酰長鏈脂酰CoA變構調節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。變構調節(jié)使能量得以有效利用，不致浪費。G-6-P+ +變構調節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調。變構調節(jié)使不同的代謝途徑相互協(xié)調。檸檬酸檸檬酸+ +6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1抑制糖的氧化抑制糖的氧化 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 促進脂酸的合成促進脂酸的合成

44、4.酶的化學修飾調節(jié)酶的化學修飾調節(jié)(1) 概念概念 酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化酶蛋白肽鏈上某些殘基在酶的催化下發(fā)生可逆的共價修飾下發(fā)生可逆的共價修飾，從而引起酶活性改從而引起酶活性改變，這種調節(jié)稱為酶的化學修飾。變，這種調節(jié)稱為酶的化學修飾。 SH 與與 S S 互變互變(2) 方式方式磷酸化磷酸化 - - - - - - 去磷酸去磷酸乙?；阴；?- - - - - - 脫乙酰脫乙酰甲基化甲基化 - - - - - - 去甲基去甲基腺苷化腺苷化 - - - - - - 脫腺苷脫腺苷酶的磷酸化與脫磷酸化酶的磷酸化與脫磷酸化-OHThrSerTyr酶蛋白酶蛋白H2OPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷

45、酸酶 ATPADP蛋白激酶蛋白激酶ThrSerTyr-O-PO32-磷酸化的磷酸化的酶蛋白酶蛋白(3) 化學修飾的特點化學修飾的特點酶的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的酶的共價修飾是可逆的酶促反應，在不同酶的作用下，酶的活性狀態(tài)可互相轉變。作用下，酶的活性狀態(tài)可互相轉變。催化互變反應的酶在體內可受調節(jié)因素（如激催化互變反應的酶在體內可受調節(jié)因素（如激素）的調控。素）的調控。具有放大效應，效率較變構調節(jié)高。具有放大效應，效率較變構調節(jié)高。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。磷酸化與脫磷酸是最常見的方式。(1) 酶蛋白合成的誘導與阻遏酶蛋白合成的誘導與阻遏加速酶合成的化合物稱為加速酶合成的化合物稱為

46、誘導劑誘導劑(inducer)。減少酶合成的化合物稱為減少酶合成的化合物稱為阻遏劑阻遏劑( (repressor) )。(2)常見的誘導或阻遏方式常見的誘導或阻遏方式底物對酶合成的誘導和阻遏底物對酶合成的誘導和阻遏產物對酶合成的阻遏產物對酶合成的阻遏激素對酶合成的誘導激素對酶合成的誘導藥物對酶合成的誘導藥物對酶合成的誘導(3) 酶蛋白降解酶蛋白降解 溶酶體溶酶體和和蛋白酶體可蛋白酶體可釋放水解酶降解酶蛋釋放水解酶降解酶蛋白，白，通過改變降解速度，調節(jié)酶的含量。通過改變降解速度，調節(jié)酶的含量。內、外環(huán)境改變內、外環(huán)境改變機體分泌機體分泌激素激素激素與受體結合激素與受體結合產生生物學效應產生生物學效應1.激素作用機制激素作用機制(三三)激素水平的代謝調節(jié)激素水平的代謝調節(jié)高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調高等生物在進化過程中，出現(xiàn)了專司調節(jié)功能的內分泌細胞及器官，其分泌的激素節(jié)功能的內分泌細胞及器官，其分泌的激素可對其他細胞發(fā)揮代謝調節(jié)作用?？蓪ζ渌毎l(fā)揮代謝調節(jié)作用。適應適應(1) 短期饑餓（短期饑餓（13天）天）(四四)整體水平的代謝調節(jié)整體水平的代謝調節(jié) 蛋白質代謝變化：蛋白質代謝變化：分解加強，分解加強，氨基酸異生成糖。氨