第七章氨基酸代謝(本科第七版)

第七章氨基酸代謝周代鋒海南醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)教研室授課對象：本科

MetabolismofAminoAcids本章目的要求:1、掌握AA的一般代謝、NH3的代謝、一碳單位及其代謝。2、熟悉蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值、AA的脫羧基作用、含S氨基酸的代謝、芳香族AA的代謝。3、了解蛋白質(zhì)的生理功能、蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用

NutritionalFunctionofProtein

第一節(jié)一、體內(nèi)蛋白質(zhì)重要的生理功能維持組織細(xì)胞的生長、更新和修補(bǔ)催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運(yùn)動（肌肉）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）等。3.氧化供能

每克蛋白質(zhì)氧化分解可以產(chǎn)生4.1kCal熱量。人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。

2.參與多種重要的生理活動二、蛋白質(zhì)需要量和營養(yǎng)價值

氮平衡(nitrogenbalance)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）氮負(fù)平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）

蛋白質(zhì)的生理需要量

一個體重60公斤的成人，在無蛋白質(zhì)膳食情況下，每日仍排出約3.18克氮，相當(dāng)于20克蛋白質(zhì)。正常成人每天蛋白質(zhì)的最低生理需要量：30—50g。為了長期保持總氮平衡，一般成人每天蛋白質(zhì)的供給量為80g（我國營養(yǎng)學(xué)會推薦量）。氮平衡的意義可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值必需氨基酸(essentialaminoacid)：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：亮、異亮、蘇、纈、賴、蛋、苯丙、色。有人將組氨酸和精氨酸也歸為必需氨基酸。非必需氨基酸(non-essentialaminoacid)：體內(nèi)能合成，不一定需要由食物供給的氨基酸。半必需氨基酸：酪氨酸和半胱氨酸。

苯丙氨酸酪氨酸甲硫氨酸半胱氨酸

食物蛋白質(zhì)中所含的必需氨基酸的種類、數(shù)量和比例與人體蛋白質(zhì)越接近，其營養(yǎng)價值就越高，反之，營養(yǎng)價值低。蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值(nutritionvalue):蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值是指食物蛋白質(zhì)在體內(nèi)的利用率，取決于必需氨基酸的種類、數(shù)量和各種氨基酸的比例。例如：黃豆：含賴氨酸多，含色氨酸少大米：含賴氨酸少，含色氨酸多黃豆大米混合食用可取長補(bǔ)短、增加營養(yǎng)。

雜食：有利于健康偏食：導(dǎo)致營養(yǎng)不良食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)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(bǔ)充而提高營養(yǎng)價值。第二節(jié)

蛋白質(zhì)的消化、吸收和腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins一、蛋白質(zhì)的消化蛋白質(zhì)消化的生理意義：1.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(yīng)。（一）胃中的消化作用胃蛋白酶的最適pH為1.5～2.5，對蛋白質(zhì)肽鍵作用特異性差，產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸。

胃蛋白酶原胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)多肽蛋白質(zhì)多肽及少量氨基酸胃蛋白酶（二）小腸中的消化——蛋白質(zhì)消化的主要部位。

胰蛋白酶胰蛋白酶是消化蛋白質(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)自肽鏈的末段水解一個氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。氨基肽酶內(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1、胰酶對蛋白質(zhì)的消化作用…2、腸液中腸激酶的作用3、小腸粘膜細(xì)胞中的消化：寡肽酶：氨基肽酶和二肽酶。產(chǎn)物：AA胰蛋白酶(trypsin)腸激酶(enterokinase)胰蛋白酶原彈性蛋白酶(elastase)彈性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原(A或B)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(jī)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(xì)胞內(nèi)，Na+再由鈉泵排出細(xì)胞。七種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)中性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白β氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酰環(huán)化轉(zhuǎn)移酶氨基酸5-氧脯氨酸γ-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(xì)胞外

γ-谷氨?；D(zhuǎn)移酶細(xì)胞膜谷胱甘肽

GSH細(xì)胞內(nèi)氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRγ-谷氨?；h(huán)吸收過程(小腸、腎、腦)γ-谷氨酰氨基酸二、蛋白質(zhì)在腸道發(fā)生腐敗作用腸道細(xì)菌對未被消化的蛋白質(zhì)及未被吸收的氨基酸進(jìn)行的分解作用。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(jī)體利用的物質(zhì)。

蛋白質(zhì)的腐敗作用(putrefaction)（一）腸道細(xì)菌通過脫羧基作用產(chǎn)生胺類蛋白質(zhì)

氨基酸胺類(amines)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假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)(如苯乙醇胺，β-羥酪胺）與神經(jīng)遞質(zhì)（如兒茶酚胺）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)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺（二）腸道細(xì)菌通過脫氨基或尿素酶的作用產(chǎn)生氨未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)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，可減少氨的吸收，這是酸性灌腸的依據(jù)。（三）腐敗作用產(chǎn)生其它有害物質(zhì)酪氨酸苯酚半胱氨酸硫化氫色氨酸吲哚正常情況下，上述有害物質(zhì)大部分隨糞便排出，只有小部分被吸收，經(jīng)肝的代謝轉(zhuǎn)變而解毒，故不會發(fā)生中毒現(xiàn)象。第三節(jié)

氨基酸的一般代謝GeneralMetabolismofAminoAcids一、概述

蛋白質(zhì)的半壽期(half-life)

蛋白質(zhì)濃度降低一半所需要的時間，用t1/2表示，如血漿蛋白質(zhì)t1/2為10天，肝臟蛋白質(zhì)t1/2為1～8天。結(jié)締組織蛋白質(zhì)t1/2為180天。

蛋白質(zhì)處于不斷分解與合成的動態(tài)平衡過程，每日有1～2﹪的蛋白質(zhì)進(jìn)行代謝。來源：去路：(1)食物蛋白質(zhì)消化吸收(2)組織蛋白分解(3)體內(nèi)合成非必需AA氨基酸代謝庫(1)合成組織蛋白、酶、激素等(2)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌琋物(嘌呤、嘧啶等)(3)分解代謝脫氨基作用NH3合成尿素谷氨酰胺其它含N物a-酮酸氧化供能糖脂肪非必需AA脫羧基作用氨基酸代謝概況二、氨基酸的脫氨基作用定義:氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)α-酮酸的過程。脫氨基方式:1.轉(zhuǎn)氨基作用2.氧化脫氨基3.聯(lián)合脫氨基4.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)（一）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.定義在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸脫去α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程。

2.反應(yīng)式R1CHNH2COOH＋R2C=OCOOHR1C=OCOOH＋R2CHNH2COOH轉(zhuǎn)氨酶B6除賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸外，體內(nèi)大多數(shù)氨基酸都可以參與轉(zhuǎn)氨基作用，因此轉(zhuǎn)氨酶的種類很多、分布廣，不同的AA在其特異的轉(zhuǎn)氨酶作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)氨基作用。其中最重要的轉(zhuǎn)氨酶是丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移(alanineaminotransferas，ALT)，亦稱谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamatepyruvatetransaminase，GPT）和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartateaminotr-ansferase，AST)，亦稱谷草轉(zhuǎn)氨酶（glutamateoxaloacetatetransaminase，GOT

）。CH3CHNH2COOH＋COOHC=OCH2CH2COOH丙AAa－酮戊二酸ALTCH3C=OCOOH丙酮酸＋COOHCHNH2CH2CH2COOH谷AACOOHCHNH2CH2COOH＋COOHC=OCH2CH2COOHa－酮戊二酸天冬AAASTCOOHC=OCH2COOH＋COOHCHNH2CH2CH2COOH谷AA草酰乙酸丙氨酸和天冬氨酸的轉(zhuǎn)氨基作用：正常人各組織中GPT及GOT活性(單位/克濕組織)血清16

20骨骼肌480099000肺70010000心7100156000脾120014000腎1900091000胰腺200028000肝44000

142000組織GPTGOT組織GPTGOTGOT(AST)在心臟、肝臟活性最大GPT(ALT)在肝臟活性最大因此：心肌梗塞，血中GOT(AST)活性明顯肝病(尤其急性肝炎)血中GOT(AST)與GPT(ALT)均明顯

3.轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制磷酸吡哆醛（B6

）是轉(zhuǎn)氨酶的輔酶氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶H20H2O轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制：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(jī)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。4.轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義(二)氧化脫氨基作用概念：指AA在某些氧化酶的催化下脫去氨基而生成相應(yīng)的

-酮酸和NH3的過程。通式：R-CH-COOHNH2谷AA脫H酶D-AA氧化酶L-AA氧化酶－2HR-C-COOHNHH2ONH3+R-C-COOHOL-AA氧化酶活性不高，分布不廣D-AA氧化酶只能作用D-AAL-谷AA脫H酶活性高，分布廣，但只作用于谷AA所以20種AA中，只有谷AA經(jīng)氧化脫氨基進(jìn)行分解COOHCH2CH2CHNH2COOHNAD+NADH+H+COOHCH2CH2C=NHCOOH+H2OCOOHCH2CH2C=OCOOH+NH3L-谷AA脫H酶（三）聯(lián)合脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基兩者聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過程。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)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、腎和腦組織進(jìn)行。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1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2此種方式主要在肌肉組織進(jìn)行腺苷酸脫氫酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)三、α-酮酸的代謝（一）α-酮酸可徹底氧化分解并提供能量（二）α-酮酸經(jīng)氨基化生成營養(yǎng)非必需氨基酸（三）α-酮酸可轉(zhuǎn)變成糖及脂類化合物氨基酸脫氨基后生成的

-酮酸(

-ketoacid）主要有三條代謝去路。琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-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α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系TCA◆三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的關(guān)系：1、糖可轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、糖可轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣傻鞍踪|(zhì)的非必需AA(走轉(zhuǎn)氨作

用的逆反應(yīng))3、脂肪可轉(zhuǎn)變糖，但只限于甘油部分，脂肪酸不

能轉(zhuǎn)變?yōu)樘?、蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)樘?、蛋白質(zhì)可轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、脂肪亦可轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣傻鞍踪|(zhì)的非必需AA第四節(jié)

氨的代謝MetabolismofAmmonia一、血氨的來源與去路1.血氨的來源①

氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是血氨的主要來源。

②

腸道吸收的氨氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨③腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶（堿性）NH3+H+NH4+（酸性）NH3比NH4+易吸收，故腸道氨的吸收受到腸道pH值的影響。2.血氨的去路①在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要的去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺

谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④腎小管泌氨分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。血氨及其來源、去路血NH3AA脫氨基生成的NH3腸道吸收的NH3腎生成的NH3其他（如胺的氧化）合成尿素（占70%）合成谷氨酰胺參與其他合成反應(yīng)經(jīng)腎臟以NH4+排泄◆NH3在血液中是以丙氨酸和谷氨酰胺形式運(yùn)輸1、丙氨酸－葡萄糖循環(huán)（alanine-glucosecycle）二、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)◆生理意義肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。肝為肌肉提供葡萄糖。丙氨酸葡萄?/p>

肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸α-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2、谷氨酰胺的運(yùn)NH3作用

谷氨酰胺主要是在腦、肌肉等肝外組織合成，經(jīng)血液運(yùn)到肝或腎。NH3＋谷氨酸ATP谷氨酰胺合成酶（腦、肌肉）ADP＋Pi谷氨酰胺+H2O肝、腎谷氨酸＋NH3腎NH4＋肝尿素谷氨酰胺酶生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲存及運(yùn)輸形式。

三、尿素的生成（一）生成部位：

主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。（二）生成過程：尿素生成的過程稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。1.氨基甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-Ⅰ)N-乙酰谷氨酸，Mg2COH2NO

~

PO32-氨基甲酰磷酸2ADP+Pi2ATP（限速酶）+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)氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)是限速酶。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（反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行）3.精氨酸的合成（反應(yīng)在胞液中進(jìn)行）

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++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、精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸5.精氨酸水解生成尿素（反應(yīng)在胞液中進(jìn)行）尿素鳥氨酸精氨酸H2O鳥氨酸循環(huán)線粒體胞液

每生成1分子的尿素需消耗3個ATP（4個高能磷酸鍵）、1分子CO2及2分子NH3。尿素是人類和其它哺乳類動物體內(nèi)蛋白質(zhì)分解代謝的終產(chǎn)物。尿素合成的總反應(yīng)式：2NH3+CO2+3ATP+3H2OC=ONH2NH2+2ADP+AMP+2Pi+PPi（三）尿素生成的小結(jié)1、原料：2分子氨，一個來自于游離氨，另一個來自天冬氨酸。2、過程：先在線粒體中，后在胞液中進(jìn)行。3、耗能：3個ATP（4個高能磷酸鍵）。5、生理意義：解毒精氨酸代琥珀酸合成酶4、限速酶：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（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.CPS-Ⅰ的調(diào)節(jié)：

N-乙酰谷氨酸(AGA)為其激活劑3.尿素生成酶系的調(diào)節(jié)：精氨酸代琥珀酸合成酶酶相對活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶的相對活性酶相對活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0（五）高氨血癥和氨中毒血氨濃度升高超過正常水平稱高氨血癥，常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高氨血癥(hyperammonemia)。高氨血癥可引起腦功能障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)，亦稱為肝昏迷、肝性腦病。TCA↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

腦內(nèi)α-酮戊二酸↓氨中毒的機(jī)制1、2、苯乙醇胺和β-羥酪胺等假神經(jīng)遞質(zhì)對腦功能的影響。第五節(jié)

個別氨基酸的代謝MetabolismofIndividualAminoAcids

一、氨基酸脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛

（一）g-氨基丁酸

(γ-aminobutyricacid,GABA)COOHCH2CH2CHNH2COOH谷AA谷AA脫羧酶、B6CO2COOHCH2CH2CH2NH2g-氨基丁酸GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)有抑制作用。臨床上常用B6治療頑固性嘔吐及嬰兒驚厥。（二）組胺(histamine)組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2（三