氨基酸代謝醫(yī)學專家講座

一、蛋白質(zhì)營養(yǎng)作用二、蛋白質(zhì)消化、吸收和腐敗三、氨基酸普通代謝（重點）四、氨代謝（重點）五、個別氨基酸代謝第九章

氨基酸代謝

MetabolismofAminoAcids氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第1頁蛋白質(zhì)營養(yǎng)作用

NutritionalFunctionofProtein

第一節(jié)氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第2頁一、蛋白質(zhì)營養(yǎng)主要性1.維持細胞、組織生長、更新和修補2.參加各種主要生理活動催化（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。

氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第3頁二、蛋白質(zhì)需要量和營養(yǎng)價值1.氮平衡(nitrogenbalance)攝入食物含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮量之間關(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）氮負平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）氮平衡意義：能夠反應(yīng)體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝概況。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第4頁2.生理需要量

(1)成人（60kg體重）在不進食蛋白質(zhì)時，其尿中仍排出一定量含氮終產(chǎn)物（53mgN/kg體重）→約相當于20g蛋白質(zhì)。(2)最低需要量：

30～50g／日。(3)我國營養(yǎng)學會推薦量：

80g／日。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第5頁3.蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值①必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能本身合成，必須由食物供給氨基酸，共有8種：Lys、Trp、Phe、Met、Thr、Val、Leu、Ile。

其余12種氨基酸體內(nèi)能夠合成，稱非必需氨基酸。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第6頁特殊氨基酸體內(nèi)酪氨酸（Tyr）和半胱氨酸（Cys）能夠分別由苯丙氨酸和蛋氨酸轉(zhuǎn)變而來，假如膳食中能直接提供這兩種氨基酸，則人體對蛋氨酸和苯丙氨酸需要可分別降低30%和50%，所以稱酪氨酸和半胱氨酸為半必需氨基酸兒童期，組氨酸（His）和精氨酸（Arg）常不能滿足營養(yǎng)需要量，成負氮平衡。有些人也將其劃為必需氨基酸氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第7頁②蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值(nutritionvalue)取決于必需氨基酸數(shù)量、種類。普通來說，含營養(yǎng)必需氨基酸種類多、數(shù)量足蛋白質(zhì)，其營養(yǎng)價值就高，反之就低。③蛋白質(zhì)互補作用

指營養(yǎng)價值較低蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸能夠相互補充而提升營養(yǎng)價值。谷類：Lys少，Trp多；豆類：Lys多，Trp少。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第8頁氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第9頁第二節(jié)

蛋白質(zhì)消化、吸收和腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第10頁一、蛋白質(zhì)消化蛋白質(zhì)消化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，預(yù)防過敏、毒性反應(yīng)。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第11頁消化過程

（一）胃中消化作用胃蛋白酶最適pH為1.5～2.5，對蛋白質(zhì)肽鍵作用特異性差，產(chǎn)物主要為多肽及少許氨基酸。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第12頁（二）小腸中消化——小腸是蛋白質(zhì)消化主要部位。1.胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質(zhì)主要酶，最適pH為7.0左右，包含內(nèi)肽酶和外肽酶。內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部一些肽鍵，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。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第13頁腸液中酶原激活胰蛋白酶原糜蛋白酶原羧基肽酶原彈性蛋白酶原

腸激酶(enterokinase)

胰蛋白酶糜蛋白酶羧基肽酶彈性蛋白酶

(trypsin)(exopeptidase)(carboxypeptidase)(elastase)可保護胰組織免受蛋白酶本身消化作用。確保酶在其特定部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶貯存形式。酶原激活意義氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第14頁內(nèi)肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意圖2.小腸粘膜細胞對蛋白質(zhì)消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)作用，比如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。氨基肽酶氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第15頁二、氨基酸吸收吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機制：耗能主動吸收過程氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第16頁（一）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。載體類型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代謝醫(yī)學專家講座第17頁（二）γ-谷氨酰基循環(huán)對氨基酸轉(zhuǎn)運作用γ-谷氨?；h(huán)(γ-glutamylcycle)過程：谷胱甘肽對氨基酸轉(zhuǎn)運谷胱甘肽再合成氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第18頁半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酸環(huán)化轉(zhuǎn)移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Piγ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi細胞外

γ-谷氨?；D(zhuǎn)移酶細胞膜谷胱甘肽

GSH細胞內(nèi)γ-谷氨?；h(huán)過程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第19頁利用腸粘膜細胞上二肽或三肽轉(zhuǎn)運體系此種轉(zhuǎn)運也是耗能主動吸收過程吸收作用在小腸近端較強（三）肽吸收氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第20頁三、蛋白質(zhì)腐敗作用

腸道細菌對未被消化和吸收蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物所起作用腐敗作用產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產(chǎn)生少許脂肪酸及維生素等可被機體利用物質(zhì)。蛋白質(zhì)腐敗作用(putrefaction)氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第21頁（一）胺類(amines)生成蛋白質(zhì)

氨基酸胺類蛋白酶

脫羧基作用

組氨酸組胺

賴氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第22頁

假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)

一些物質(zhì)結(jié)構(gòu)與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)構(gòu)相同，可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功效，稱假神經(jīng)遞質(zhì)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺

β-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。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第23頁（二）

氨生成未被吸收氨基酸滲透腸道尿素氨(ammonia)腸道細菌脫氨基作用尿素酶降低腸道pH，NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+以胺鹽形式排出。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第24頁（三）其它有害物質(zhì)生成酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第25頁第三節(jié)

氨基酸普通代謝GeneralMetabolismofAminoAcids一、蛋白質(zhì)降解路徑二、氨基酸脫氨基作用三、α-酮酸代謝氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第26頁一、蛋白質(zhì)降解蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換更新(proteinturnover)

人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不停降解與合成動態(tài)平衡．蛋白質(zhì)半壽期(half-life)蛋白質(zhì)降低其原濃度二分之一所需要時間，用t1/2表示．氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第27頁真核細胞中蛋白質(zhì)降解有兩條路徑

不依賴ATP利用組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長壽命細胞內(nèi)蛋白②依賴泛素(ubiquitin)降解過程①溶酶體內(nèi)降解過程依賴ATP降解異常蛋白和短壽命蛋白氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第28頁泛素76個氨基酸(8.5kD)普遍存在于真核生物一級結(jié)構(gòu)高度保守1.泛素化(ubiquitination)

泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價連接，并使其激活。泛素介導蛋白質(zhì)降解過程2.蛋白酶體(proteasome)對泛素化蛋白質(zhì)降解氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第29頁泛素化過程E1：泛素活化酶E2：泛素攜帶蛋白E3：泛素蛋白連接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素COS

E1HS-E2HS-E1泛素COSE2泛素COSE1被降解蛋白質(zhì)HS-E2泛素COSE2泛素CNH被降解蛋白質(zhì)OE3氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第30頁氨基酸代謝庫(metabolicpool)食物蛋白經(jīng)消化吸收氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參加代謝，稱為氨基酸代謝庫。氨基酸代謝概況氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第31頁氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況α-酮酸脫氨基作用酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第32頁二、氨基酸脫氨基作用脫氨基方式轉(zhuǎn)氨基作用氧化脫氨基聯(lián)合脫氨基非氧化脫氨基

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)氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第33頁（一）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.定義在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成對應(yīng)α-酮酸，而另一個α-酮酸得到此氨基生成對應(yīng)氨基酸過程。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第34頁2.反應(yīng)式大多數(shù)氨基酸可參加轉(zhuǎn)氨基作用，但Lys、Pro、Hyp除外。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第35頁

3.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療和預(yù)后指標之一。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第36頁α-酮戊二酸谷氨酸GPT

丙氨酸丙酮酸-CH3-C-COO-OCH3-C-COO-H3N+H氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第37頁α-酮戊二酸谷氨酸GOT天冬氨酸草酰乙酸氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第38頁4.轉(zhuǎn)氨基作用機制轉(zhuǎn)氨酶輔酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第39頁目錄氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第40頁轉(zhuǎn)氨基作用不但是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基主要方式，也是機體合成非必需氨基酸主要路徑。經(jīng)過此種方式并未產(chǎn)生游離氨。5.生理意義氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第41頁（二）L-谷氨酸氧化脫氨基作用L-谷氨酸ATPGDPL-谷氨酸脫氫酶（肝、腦、腎）氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第42頁（三）聯(lián)合脫氨基作用

兩種脫氨基方式聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸過程。2.類型①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用1.

定義②轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第43頁①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶

NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶

為氨基酸脫氨基和體內(nèi)合成非必需氨基酸主要方式。主要在肝、腎組織進行。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第44頁②轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶

草酰乙酸天冬氨酸GOT

主要在肌肉組織進行。腺苷酸脫氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第45頁三、α-酮酸代謝（一）經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸（二）轉(zhuǎn)變成糖及脂類氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第46頁（三）氧化供能α-酮酸在體內(nèi)可經(jīng)過TAC和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，同時生成ATP。轉(zhuǎn)變過程中間產(chǎn)物：

CH3CO～SCoACH3COCOOHCitratecycle中間產(chǎn)物。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第47頁第四節(jié)

氨代謝MetabolismofAmmonia——體內(nèi)氨起源與轉(zhuǎn)運——尿素生成及其調(diào)整（重點）氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第48頁氨是機體正常代謝產(chǎn)物，含有毒性。體內(nèi)氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨濃度普通不超出65μmol/L。

氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第49頁一、血氨起源與去路1.血氨起源①

脫氨基作用:主要起源胺類分解RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

腸道吸收氨:4g／24h氨基酸在腸道細菌作用下產(chǎn)生尿素經(jīng)腸道細菌尿素酶水解產(chǎn)生③腎小管上皮細胞分泌氨:

GlnGlu+NH3谷氨酰胺酶氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第50頁2.血氨去路①在肝內(nèi)合成尿素:主要去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺:Glu+NH3Gln

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④腎小管泌氨:分泌NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第51頁二、氨轉(zhuǎn)運1.丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)反應(yīng)過程生理意義①將肌肉中氨運輸?shù)礁?。②肝為肌肉提供葡萄糖。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第52頁丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解路徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-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)葡萄糖氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第53頁氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第54頁2.谷氨酰胺運氨作用

反應(yīng)過程

Glu+NH3Gln谷氨酰胺合成酶（腦、肌肉）ATPADP+Pi谷氨酰胺酶（肝、腎）生理意義Gln是氨解毒產(chǎn)物，也是氨儲存及運輸形式。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第55頁

三、尿素生成（一）生成部位主要在肝細胞線粒體及胞液中。（二）生成過程尿素生成過程是1932年由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)。氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第56頁氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第57頁1.氨基甲酰磷酸合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS－Ⅰ）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸在線粒體中進行N-乙酰谷氨酸（AGA）Mg2+氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第58頁2.瓜氨酸合成鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（OCT）H3PO4+氨基甲酰磷酸在線粒體中進行氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第59頁3.精氨酸合成在胞液中進行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第60頁精氨酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第61頁4.精氨酸水解生成尿素在胞液中進行尿素鳥氨酸精氨酸精氨酸酶氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第62頁鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液氨基酸代謝醫(yī)學專家講座第63頁（三）反應(yīng)小結(jié)原料：2分子氨，一個來自于游離氨，另一個來自As