生物化學(xué)教學(xué)課件：11 metabolism of amino acids 氨基酸代謝

第十一章氨基酸代謝

MetabolismofAminoAcids蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗氨基酸的一般代謝氨的代謝α-酮酸的代謝個(gè)別氨基酸的代謝1第一節(jié)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用一、蛋白質(zhì)的生理功能

1.維持組織細(xì)胞的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)2.參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控3.氧化供能2二、氮平衡(nitrogenbalance)p348

蛋白質(zhì)的攝入和排出

主要含氮物氮平衡(nitrogenbalance)

體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)平衡。

正氮平衡負(fù)氮平衡3氮平衡狀態(tài)進(jìn)、出氮情況常見(jiàn)人群氮的總平衡攝入氮=排出氮健康成年人氮的正平衡攝入氮＞排出氮兒童、青春期青少年、孕婦及恢復(fù)期病人氮的負(fù)平衡攝入氮＜排出氮長(zhǎng)期饑餓、消耗性疾病患者4三、蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及互補(bǔ)作用

決定蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的因素

必需氨基酸的含量、種類(lèi)和比例

具有與人體需求相符的氨基酸組成蛋白質(zhì)生物價(jià)（Biologicalvalue,BV）

體內(nèi)存留的氮與從食物攝入的總氮量的百分比食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用

將幾種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作用。

5食物名稱(chēng)單獨(dú)食用BV混合食用所占比例（%）小麥6737大米57324046大豆6416208豌豆4815……玉米60…40…牛肉干76……15混合食用BV747389幾種食物混合后蛋白質(zhì)的生物價(jià)6第二節(jié)蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗

一、蛋白質(zhì)的消化（一）胃中的消化：胃蛋白酶：水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及少量氨基酸。（二）腸中的消化：⑴肽鏈外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；

⑵肽鏈內(nèi)切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等。蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸。

p3497二、氨基酸的吸收主要在小腸進(jìn)行主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程

由特殊載體（載體蛋白）攜帶。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)入Na+。載體

中性氨基酸載體

堿性氨基酸載體（Lys、Arg）

酸性氨基酸載體（Asp、Glu）

亞氨酸及甘氨酸載體（Pro、Hyp

、Gly）p3508經(jīng)γ-谷氨酰循環(huán)進(jìn)行

由γ-谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶催化，利用谷胱甘肽（GSH），合成γ-谷氨酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。9三、蛋白質(zhì)在腸中的腐敗

主要在大腸中進(jìn)行，是細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解作用。腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)。產(chǎn)生有毒物質(zhì)，如胺類(lèi)（腐胺、尸胺），酚類(lèi)，吲哚類(lèi)，氨及硫化氫等，及部分有益物質(zhì)，如脂肪酸、維生素。有毒物質(zhì)被吸收后，由肝臟進(jìn)行解毒。

10第三節(jié)氨基酸的一般代謝

p35211氨基酸的來(lái)源和去路

激素、核酸、卟啉、黑色素等12脫氨基作用→NH3+α-酮酸

一般分解代謝→脫羧基作用→CO2+胺氨基酸的分解代謝特殊分解代謝→特殊側(cè)鏈的分解代謝

13一、氨基酸的脫氨基作用(deamination)

四種方式脫氨基

氧化脫氨基

氨基移換

聯(lián)合脫氨基

非氧化脫氨基14（一）氧化脫氨基(oxidativedeamination)反應(yīng)過(guò)程包括脫氫和水解兩步。

-2H+H2OR-CH（NH2）COOH→R-C（=NH）COOH→R-COCOOH+NH3

L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase)15L-氨基酸氧化酶——需氧脫氫酶

以FAD或FMN為輔基，脫下的氫原子交給O2，生成H2O2。

活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。L-谷氨酸脫氫酶——不需氧脫氫酶

以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH或NADPH可進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。

活性高，分布廣泛，因而作用較大。

屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。16（二）氨基移換作用（轉(zhuǎn)氨基作用）

aminotransteration（transamination）由氨基轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)氨酶，transaminase)催化，將α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到α-酮酸酮基的位置上，生成相應(yīng)的α-氨基酸，而原來(lái)的α-氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的α-酮酸。

R’-CH(NH2)COOHR”-COCOOH

R’-COCOOHR”-CH(NH2)COOH

Glu,Asp1718轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在氨基酸與α-酮酸之間普遍進(jìn)行。除Gly、Lys、Thr和Pro外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。可逆反應(yīng)VB6要點(diǎn)：19

轉(zhuǎn)氨基作用機(jī)制20重要的轉(zhuǎn)氨酶：

⑴丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alaninetrans-aminase,ALT），又稱(chēng)為谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamatepyruvate

transaminase,GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在肝臟中活性較高，在肝臟疾病時(shí)，可引起血清中ALT活性明顯升高。

ALT丙氨酸+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸

21⑵天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate

transaminase,AST），又稱(chēng)為谷草轉(zhuǎn)氨酶（glutamateoxaloacetate

transaminaseGOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。

p308AST天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸

22

23肝功各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)的臨床意義谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)堿性磷酸酶(ALP)γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(GGT)白蛋白/球蛋白(A/G)總膽紅素(T-Bil)直接膽紅素(D-Bil)24ALT——肝細(xì)胞漿

AST——肝細(xì)胞漿和線粒體中。急性肝炎和輕癥的慢性肝炎,主要表現(xiàn)為ALT的升高，因此，AST/ALT<1；慢性肝炎的后期、肝硬化和肝癌患者肝細(xì)胞的破壞程度嚴(yán)重，線粒體也受到了嚴(yán)重的破壞，因此，AST升高明顯，

AST/ALT>1甚至>2。25（三）聯(lián)合脫氨基作用：體內(nèi)主要的脫氨基的方式

1、轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為α-酮酸(α-ketoacid)。p354p355圖12－4262、嘌呤核苷酸循環(huán)（purinenucleotidecycle,PNC）：

存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。原因：谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶(adenylate

deaminase)的活性較高。27腺苷酸脫氨酶可催化AMP脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基作用。p355圖12－5次黃嘌呤核苷酸EE28（四）非氧化脫氨基作用（略）直接脫氨基作用脫水脫氨基作用脫硫化氫脫氨基作用水解脫氨還原脫氨

主要存在于微生物中的脫氨基方式29二、氨基酸的脫羧基作用

Decarboxylationofaminoacid由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺。氨基酸脫羧酶R-CH（NH2）COOHR-CH2NH2

+CO2(磷酸吡哆醛)

所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。p35730（一）γ-氨基丁酸的生成：γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyricacid,GABA）是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，由L-谷氨酸脫羧而產(chǎn)生。由L-谷氨酸脫羧酶催化，在腦及腎中活性很高。

L-谷氨酸脫羧酶

HOOCCH2CH2CH（NH2）COOH

HOOCCH2CH2CHNH2+CO2

作用：抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，提供神經(jīng)組織能量來(lái)源

紅曲霉31（二）5-羥色胺的生成：5-羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有促進(jìn)血管收縮、血壓升高和促進(jìn)胃腸運(yùn)動(dòng)的作用，并且與神經(jīng)興奮傳導(dǎo)有關(guān)。5-羥色胺的合成原料是色氨酸(tryptophan)。色氨酸在腦中首先由色氨酸羥化酶作用，生成5-羥色氨酸，然后再由5-羥色氨酸脫羧酶催化脫羧，生成5-羥色胺。3233（三）組胺的生成：組胺(histamine)由組氨酸脫羧產(chǎn)生，具有促進(jìn)平滑肌收縮，促進(jìn)胃酸分泌和強(qiáng)烈的舒張血管作用。組胺的釋放與過(guò)敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。

抗組胺藥物34（四）多胺的生成：精脒（spermidine)和精胺(spermine)均屬于多胺(polyamines)，與細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。多胺合成的原料為鳥(niǎo)氨酸，關(guān)鍵酶是鳥(niǎo)氨酸脫羧酶(ornithine

decarboxylase)。臨床上利用測(cè)定癌瘤病人血尿中多胺含量作為觀察病情的指標(biāo)之一。35脫氨基作用→

NH3

+α-酮酸

一般分解代謝→脫羧基作用→CO2+胺氨基酸的分解代謝特殊分解代謝→特殊側(cè)鏈的分解代謝

36第四節(jié)氨的代謝

Metabolismofammonia

一、血氨的來(lái)源與去路p35737二、氨（ammonia)在血中的轉(zhuǎn)運(yùn)氨是有毒物質(zhì)，血中的NH3主要是以無(wú)毒的Ala及Gln兩種形式運(yùn)輸?shù)摹?8

是肌肉與肝之間氨的轉(zhuǎn)運(yùn)形式。意義：使肌肉中的氨以無(wú)毒的Ala形式運(yùn)到肝，肝又為肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。（一）丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)：39主要是從腦、肌肉等組織向肝或腎運(yùn)氨。（二）谷氨酰胺(glutamine)的運(yùn)氨作用Gln既是氨的一種解毒形式，也是氨的儲(chǔ)存和運(yùn)輸形式。40三、氨的排泄

排泄氨的動(dòng)物：氨與谷氨酸合成谷氨酰胺，至氨的排泄器官，如鰓，經(jīng)谷氨酰胺酶分解出氨排出。尿素形成p35841鳥(niǎo)氨酸循環(huán)與尿素的合成

ornithinecycleandureasynthesis

（略）

尿素——體內(nèi)氨的主要代謝去路合成尿素的主要器官是肝臟，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)稱(chēng)為鳥(niǎo)氨酸循環(huán)的反應(yīng)過(guò)程來(lái)完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。p35842尿素合成的特點(diǎn)：

1．合成主要在肝臟的線粒體和胞液中進(jìn)行；

2．合成一分子尿素需消耗四分子ATP；

3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶；

4．尿素分子中的兩個(gè)氮原子，一個(gè)來(lái)源于NH3，一個(gè)來(lái)源于天冬氨酸。

43高氨血癥和氨中毒高氨血癥

正常生理情況下，血氨處于較低水平。

尿素循環(huán)是維持血氨低濃度的關(guān)鍵。

當(dāng)肝功能?chē)?yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素循環(huán)發(fā)生障礙，血氨濃度升高。氨中毒——機(jī)制尚不清楚p335

氨進(jìn)入腦組織，可與α-酮戊二酸結(jié)合成谷氨酸，谷氨酸又與氨進(jìn)一步結(jié)合生成谷氨酰胺，從而使α-酮戊二酸和谷氨酸減少，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)減弱，從而使腦組織中ATP生成減少。

谷氨酸本身為神經(jīng)遞質(zhì)，且是另一種神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸(γ-aminobutyrate,GABA)的前體，其減少亦會(huì)影響大腦的正常生理功能，嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)昏迷。44第五節(jié)α-酮酸的代謝

Metabolismofα-ketoacid（一）再氨基化為氨基酸。（二）轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑?/p>

1.生糖氨基酸

2.生酮氨基酸：Leu3.生糖兼生酮氨基酸：Phe、Tyr、Ile、Lys、Trp（三）氧化供能：進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能。p36045氨基酸簡(jiǎn)稱(chēng)共同中間代謝產(chǎn)物生糖或生酮天草酰乙酸生糖絲、甘、丙、羥、脯、半胱、胱丙酮酸生糖蘇丙酮酸、琥珀酰輔酶A生糖色丙酮酸、乙酰乙酸生糖兼生酮谷、組、鳥(niǎo)、精、瓜、脯α-酮戊二酸生糖蛋、纈琥珀酰輔酶A生糖異亮琥珀酰輔酶A、乙酰輔酶A生糖兼生酮酪、苯丙乙酰乙酸、延胡索酸生糖兼生酮亮乙酰乙酸生酮賴(lài)乙酰輔酶A、α-酮戊二酸生糖兼生酮46氨基酸與糖、脂肪代謝的關(guān)系p360圖12-847第六節(jié)個(gè)別氨基酸的代謝

一碳單位的代謝

Metabolismofonecarbonunit（一）一碳單位的定義和化學(xué)結(jié)構(gòu)：一碳單位(onecarbonunit)是指只含一個(gè)碳原子的有機(jī)基團(tuán)，這些基團(tuán)通常由其載體攜帶參加代謝反應(yīng)。常見(jiàn)的一碳單位有甲基（-CH3）、亞甲基或甲烯基（-CH2-）、次甲基或甲炔基（=CH-）、甲?；?CHO）、亞氨甲基（-CH=NH）、羥甲基（