生物化學(xué)氨基酸代謝課件

合成代謝——DNA的復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯

遺傳信息的傳遞與表達(dá)蛋白質(zhì)的代謝分解代謝——氨基酸的分解代謝本章學(xué)習(xí)內(nèi)容安排蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值氨基酸的來源與去路氨基酸的體內(nèi)分解代謝*

(1)一般氨基酸的代謝**

(2)個(gè)別氨基酸的代謝第十章氨基酸代謝第一節(jié)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)二、氮平衡（nitrogenbalance)

機(jī)體每日氮的攝入量與排出量維持著動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡，反映了體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解代謝的總結(jié)果。

1.氮總平衡

攝入氮＝排出氮 營(yíng)養(yǎng)正常的成年人 2.氮正平衡

攝入氮﹥排出氮 兒童，孕婦，恢復(fù)期病人 3.氮負(fù)平衡

攝入氮﹤排出氮 營(yíng)養(yǎng)不良，消耗性疾病患者生理需要量：

成人(60kg體重)在不進(jìn)食蛋白質(zhì)時(shí)，其尿中仍排出一定量的含氮終產(chǎn)物(53mgN/kg體重)，約相當(dāng)于20g蛋白質(zhì)。最低需要量：30～50g／日。不同性別、年齡、生理?xiàng)l件下，對(duì)蛋白質(zhì)的需要量有所不同。三、蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(physiologicalvalue)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值即蛋白質(zhì)在體內(nèi)的利用率，以氮的保留量與氮的吸收量的百分率表示。

蛋白質(zhì)的生理價(jià)值＝×100

氮的吸收量＝食入氮－糞中氮氮的保留量＝食入氮－糞中氮－尿中氮氮的吸收量氮的保留量衡量蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的必需氨基酸人體必需氨基酸有8種 賴氨酸 Lys 色氨酸 Trp纈氨酸 Val苯丙氨酸 Phe蘇氨酸 Thr亮氨酸 Leu異亮氨酸 Ile甲硫氨酸 Met蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值取決于必需氨基酸的含量必需氨基酸的種類必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相符的氨基酸組成食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用幾種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低的蛋白質(zhì)混合食用，互相補(bǔ)充必需氨基酸的種類和數(shù)量，從而提高蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，稱為蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。谷類：Lys少，Trp多；豆類：Lys多，Trp少。第二節(jié) 蛋白質(zhì)的消化、吸收和腐敗蛋白質(zhì)的消化過程食物蛋白質(zhì)食物蛋白酶胃蛋白質(zhì)胨眎胰蛋白酶糜蛋白酶彈性蛋白酶堿性a.aC端多肽芳香族a.aC端多肽脂肪族a.aC端多肽羧肽酶B羧肽酶A堿性a.a中性a.a寡肽寡肽(3～6個(gè)氨基酸)氨基酸二肽二肽酶氨基酸二、肽和氨基酸的吸收肽和氨基酸的吸收主要在小腸進(jìn)行，吸收的機(jī)理尚未完全闡明，目前認(rèn)為肽和氨基酸的吸收方式包括以下兩種：主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)： 通過腸粘膜細(xì)胞表面的氨基酸載體蛋白吸收ATP，需要消耗ATP。-谷氨?；h(huán)：腸粘膜細(xì)胞膜上的-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶 分兩階段進(jìn)行：GSH對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)、GSH的再生，共消耗3×ATP/1×氨基酸某些抗原、毒素蛋白可以少量未經(jīng)消化直接吸收，這是導(dǎo)致過敏反應(yīng)和食物中毒的原因。三、蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物在腸中的腐敗作用腸道中未被吸收的食物蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物氨基酸和/或小肽被腸道中的細(xì)菌消化利用，稱為蛋白質(zhì)的腐敗作用。腐敗作用的大部分產(chǎn)物對(duì)人體有害，如：胺類、NH3、酚等。氨基酸的一般代謝脫羧基作用脫氨基作用個(gè)別氨基酸代謝CHCOOHNH3R一、氨基酸的脫氨基作用部位：體內(nèi)大多數(shù)組織中方式：氧化脫氨基作用 轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基作用——體內(nèi)最重要的脫氨基方式

(一)氧化脫氨基作用(OxidativeDeamination)氨基酸脫氨伴有氧化反應(yīng)，稱為氧化脫氨基作用。催化氧化脫氨基作用的酶有兩類： 氨基酸氧化酶和L-谷氨酸脫氫酶氨基酸亞氨基酸

-酮酸+NH3

2H酶+H2OL-谷氨酸脫氫酶的作用廣泛存在于肝、腎、腦等組織是不需氧脫氫酶特異性強(qiáng)，只催化L-谷氨酸氧化脫氨基，由此可見大多數(shù)氨基酸是通過其他方式脫氨基。(二)轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)轉(zhuǎn)氨酶與轉(zhuǎn)氨基作用在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，-氨基酸的-氨基和-酮酸(-ketoacid)的酮基互相交換，生成相應(yīng)的新的-氨基酸和-酮酸，這個(gè)過程稱為轉(zhuǎn)氨基作用。大多數(shù)氨基酸都可參與轉(zhuǎn)氨基作用(Lys,Ser,Pro,HO-Pro除外)，是體內(nèi)合成非必需氨基酸的重要途徑。氨基酸轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)-氨基酸 -酮酸 新的-氨基酸 新的-酮酸谷丙轉(zhuǎn)氨酶(丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶,ALT)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶,AST)

廣泛分布ALT在肝細(xì)胞中活性最高，AST在心肌細(xì)胞中活性最高。作用

Glu＋pyruvate-ketoglutarate

＋Ala

(丙酮酸)(-酮戊二酸)

Glu＋oxaloacetate

-ketoglutarate

＋Asp

(草酰乙酸) (-酮戊二酸)ALTAST轉(zhuǎn)氨基作用是機(jī)體的一種重要的脫氨基方式，但是，轉(zhuǎn)氨基作用不能除去氨，只是用1分子新的氨基酸裝載脫下來的氨基，最終氨并沒有從排出體內(nèi)，所以轉(zhuǎn)氨基作用是一種不徹底的脫氨基方式。氨的最終去除，是通過聯(lián)合脫氨基作用實(shí)現(xiàn)的。聯(lián)合脫氨基作用是體內(nèi)氨基酸脫氨的主要方式。聯(lián)合脫氨基作用是一種徹底的脫氨基方式。(三)聯(lián)合脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫氨基作用相偶聯(lián)的脫氨方式稱為聯(lián)合脫氨基作用。聯(lián)合脫氨基作用是肝、腎、腦組織氨基酸脫氨基的主要方式。包括兩種方式: ①轉(zhuǎn)氨基作用偶聯(lián)氧化脫氨基作用 ②轉(zhuǎn)氨基作用偶聯(lián)AMP循環(huán)脫氨基作用 ↓ 嘌呤核苷酸循環(huán)

(purinenucleotidecycle)②谷氨酸脫氫酶轉(zhuǎn)氨酶①轉(zhuǎn)氨-脫氨作用在體內(nèi)大多數(shù)組織都能夠進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基方式，也是合成非必需氨基酸的重要途徑。由于氧化脫氨基作用主要是由L-谷氨酸脫氫酶催化進(jìn)行，所以轉(zhuǎn)氨-脫氨作用在L-谷氨酸脫氫酶活性高的肝、腎、腦等組織比較活躍。轉(zhuǎn)氨-脫氨作用一般是先轉(zhuǎn)氨，以酮戊二酸作為氨基受體生成谷氨酸，再由L-谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸脫氫、脫氨。轉(zhuǎn)氨-AMP循環(huán)是骨骼肌、心肌細(xì)胞氨基酸脫氨基作用的主要方式。在骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶的活性較高，故采用此方式脫氨基。轉(zhuǎn)氨-AMP循環(huán)脫氨基作用的基本過程分三步進(jìn)行：AST催化氨基酸轉(zhuǎn)氨基給草酰乙酸，生成天冬氨酸。天冬氨酸和次黃嘌呤核苷酸(IMP)在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下縮合，生成腺苷酸代琥珀酸，然后裂解成AMP合延胡索酸。AMP在腺苷酸脫氨酶的催化下氧化脫氨，重新生成次黃嘌呤核苷酸。(四)非氧化脫氨作用微生物的某些氨基酸可以進(jìn)行非氧化脫氨作用，生成NH3和-酮酸1.脫水脫氨2.脫硫化氫脫氨3.直接脫氨+NH3RC=OCOOH-酮酸的代謝氨的代謝轉(zhuǎn)氨基作用NH2R—C—HCOOH二、氨的代謝

正常人血氨﹤0.60mol/L(0.1mg/100mL).氨的來源和去路氨的運(yùn)輸：谷氨酰胺、丙氨酸-葡萄糖循環(huán)氨的最終代謝去路——尿素循環(huán)體內(nèi)氨的來源：體內(nèi)氨基酸和胺類化合物分解產(chǎn)物腸道吸收的氨腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨氨的去路：合成尿素，從腎臟排出體外(最終去路)生成谷氨酰胺，在血液中運(yùn)輸參與合成一些重要的含氮化合物以銨鹽的形式從腎臟排出體外(一)氨的轉(zhuǎn)運(yùn)Gln的運(yùn)氨作用：解氨毒，運(yùn)輸、儲(chǔ)存氨Gln的生成：

在腦、肌肉組織中，NH3與Glu生成Gln。

谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶在腦和肌肉，反應(yīng)平衡傾向谷氨酰胺的合成谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶在腦和肌肉，反應(yīng)平衡傾向谷氨酰胺的合成Gln由血液運(yùn)輸?shù)礁?、腎，水解為Glu和NH3

在腎臟：谷氨酰胺谷氨酸谷氨酰胺酶谷氨酰胺的分解幾乎是不可逆的，脫下來的NH4+來自酰胺基，而非-氨基脫下來的NH3與腎小管中的酸結(jié)合生成銨鹽排出體外，對(duì)于調(diào)節(jié)機(jī)體酸堿平衡有重要作用。丙氨酸－葡萄糖循環(huán)肌肉組織中的氨基酸在轉(zhuǎn)氨酶的作用下將氨基轉(zhuǎn)移給丙酮酸，生成丙氨酸。丙氨酸經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入肝臟，通過聯(lián)合脫氨基作用將NH3釋放出來，NH3經(jīng)過鳥氨酸循環(huán)合成尿素，最終從體內(nèi)排出。丙氨酸脫氨后重新生成丙酮酸，丙酮酸異生為葡萄糖，葡萄糖從血液循環(huán)運(yùn)送到肌肉，在肌肉重新分解生成丙酮酸。經(jīng)過丙氨酸-葡萄糖循環(huán)，肌肉組織中的氨以無毒性的丙氨酸為載體運(yùn)輸?shù)礁闻K，不斷地從體內(nèi)清除出去。體內(nèi)的氨以無毒性的丙氨酸和谷氨酰胺的形式在血液中運(yùn)輸，到肝臟合成尿素，到腎臟生成銨鹽，將NH3最終從體內(nèi)清除。(二)尿素的生成

肝臟是尿素合成的主要器官鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)學(xué)說：

1932年，由HansKrebs與KurtHenseleit提出，故又稱為Krebs循環(huán)，也叫尿素循環(huán)。

一次鳥氨酸循環(huán)生成1尿素，清除2NH3，消耗3ATP尿素的生成是體內(nèi)氨代謝的主要途徑，是蛋白質(zhì)分解代謝的最主要的無毒性終產(chǎn)物。H2N-C-NH2＝O尿素鳥氨酸循環(huán)尿素生成的過程A.氨基甲酰磷酸的合成由氨基甲酰磷酸合成酶I(CPS-I)催化，N-乙酰谷氨酸(AGA)為變構(gòu)激活劑氨甲酰磷酸合成酶I氨甲酰磷酸谷氨酸乙酰CoAN－乙酰谷氨酸合成酶N－乙酰谷氨酸B.瓜氨酸的生成由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶催化鳥氨酸瓜氨酸氨基甲酰磷酸C.Arg的合成由精氨酸代琥珀酸合成酶(限速酶)催化：瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化：精氨酸代琥珀酸精氨酸蘋果酸D.Arg水解生成尿素由精氨酸酶催化精氨酸尿素鳥氨酸三、-酮酸的代謝

(一)經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸

(二)轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑惿前被幔捍蠖鄶?shù)氨基酸生酮氨基酸：Leu、Lys生糖兼生酮氨基酸：Ile、Phe、Tyr、Thr、Trp

LeuLysPheTrpTyr乙酰乙酰CoA乙酰CoAIleLeuTrp丙酮酸AlaCysGlySerTyrTCACAsnAspArgGluHisProGlu-酮戊二酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸IleMetThrValPheTyr(三)氧化供能——通過TCAC四、氨基酸的脫羧基作用(一)羧基的代謝

-CO2－NH2R-CH-COOHR-CH2-NH2氨基酸脫羧酶(磷酸吡哆醛)R-CH2-NH2+O2+H2O胺氧化酶R-CHO+NH3+H2O2R-CHO醛氧化酶R-COOH氧化分解CO2+H2O+ATP(二)幾種重要的胺類物質(zhì)

－氨基丁酸(-aminobutyricacid,GABA)

產(chǎn)生

作用：

GABA為抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)有抑制作用。COOH—(CH2)—CH-NH2—COOHCOOH(CH2)2CH-NH2——L-Glu脫羧酶GABA+CO2?；撬?taurine)產(chǎn)生

作用

是結(jié)合膽汁酸的組分CH2SH—CHNH2COOH—L-Cys[O]CH2SO3HCHNH2COOH——脫羧酶CH2SO3HCHNH2—-CO2磺酸丙氨酸?；撬峤M胺(histamine)生成作用

主要存在于肥大細(xì)胞。

(1)為強(qiáng)烈的血管舒張劑，能增加毛細(xì)血管的通透性。

(2)刺激胃蛋白酶和胃酸的分泌。HC=C-CH2CHCOOH———HNN=CHNH2HC=C-CH2CH2NH2——HN=NCHL-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶-CO25-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)生成作用

分布廣泛

(1)腦內(nèi)：抑制性神經(jīng)遞質(zhì)

(2)外周組織(胃腸、血小板、乳腺)：收縮血管精脒、精胺的生成生成鳥氨酸 腐胺亞精胺精胺作用

促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的合成，是細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖必需的胺類化合物。第3節(jié)個(gè)別氨基酸的代謝一碳基團(tuán)的代謝芳香族氨基酸的代謝谷胱甘肽的代謝

一、一碳單位的代謝一碳基團(tuán)(onecarbonunit)指某些氨基酸在分解代謝過程中產(chǎn)生的含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，包括甲基(-CH3)、亞甲基(-CH2-)、次甲基(-CH=)、甲?；?-CHO)和亞胺甲基(-CH=NH)等。CO2不屬于一碳基團(tuán)(二)一碳基團(tuán)的載體四氫葉酸(FH4或THFA)

FH4為一碳基團(tuán)的載體，即一碳單位代謝的輔酶。一碳基團(tuán)一般結(jié)合在FH4的N5、N10位上。

蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如腎上腺素、膽堿、肌酸和核酸等的甲基供體。甲基供體的活性形式為S-腺苷蛋氨酸(SAM)，體內(nèi)最重要的甲基供應(yīng)形式。甲基供體：SAM同型半胱氨酸在酶的作用下，從四氫葉酸獲得甲基而合成蛋氨酸，并重復(fù)參與上述過程，稱為蛋氨酸甲基轉(zhuǎn)移循環(huán)(三)一碳基團(tuán)的生理功用FH4一碳基團(tuán)參與嘌呤和嘧啶的合成，為嘌呤、嘧