氨基酸代謝1課件

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氨基酸（aminoacids)是蛋白質(zhì)(protein)的基本組成單位。氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。本章主要討論氨基酸的分解代謝。

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蛋白質(zhì)的分解代謝

MetabolismofProteins第十一章

4蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用

NutritionalFunctionofProtein

第一節(jié)

5一、蛋白質(zhì)營養(yǎng)的重要性1.維持細胞、組織的生長、更新和修補2.參與多種重要的生理活動催化、免疫、運動、物質(zhì)轉(zhuǎn)運、凝血等3.氧化供能人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。

6二、蛋白質(zhì)需要量和營養(yǎng)價值1.氮平衡(nitrogenbalance)攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮量之間的關系。氮平衡的意義：可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的概況。

7①氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）②氮正平衡：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦等）氮平衡有以下三種情況

8③氮負平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）

9最低生理需要量：30～50g/天我國營養(yǎng)學會推薦的需要量：70～80g/天

(正常成年人每天需要量)2.生理需要量

10主要取決于必需氨基酸的種類、含量和比例是否與人體蛋白質(zhì)的氨基酸組成接近。3.蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值(nutritionvalue)

11①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。來寫一兩本淡色書共有8種：

Lys(賴)、Val(纈)、

Ile(異亮)、Leu(亮)、

Phe(苯)、Met(蛋)、

Trp(色)、Thr(蘇)。

12其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱非必需氨基酸。

13③蛋白質(zhì)的互補作用指營養(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充而提高營養(yǎng)價值。

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谷類豆類

Lys（賴）較少較多

Trp（色）較多較少

15第二節(jié)

蛋白質(zhì)的消化、吸收和腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins

16一、蛋白質(zhì)的消化蛋白質(zhì)消化的生理意義便于吸收。消除種屬特異性和抗原性。

17消化過程（一）胃中的消化作用

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)

18（二）小腸中的消化——小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位。1.胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質(zhì)的主要酶，包括內(nèi)肽酶(endopeptidase)如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。外肽酶(exopeptidase)如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。

19腸液中酶原的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

胰蛋白酶糜蛋白酶羧基肽酶彈性蛋白酶

20酶原激活的意義特定的部位發(fā)揮催化作用，免受自身消化。為酶的貯存形式。

21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2.小腸粘膜細胞對蛋白質(zhì)的消化作用

22二、氨基酸與肽的吸收吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機制：耗能的主動吸收過程

23（一）氨基酸與肽吸收載體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二肽或三肽的載體

24ADP+PiATP氨基酸

Na+

K+Na+泵小腸粘膜細胞腸腔門靜脈吸收機制：Na+依賴型氨基酸轉(zhuǎn)運體刷狀緣細胞基底膜

25（二）γ-谷氨?；h(huán)對氨基酸的轉(zhuǎn)運作用γ-谷氨酰基循環(huán)(γ-glutamylcycle)過程：谷胱甘肽對氨基酸的轉(zhuǎn)運谷胱甘肽再合成半胱氨酰甘氨酸(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-谷氨酰基循環(huán)過程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸目錄

27三、蛋白質(zhì)的腐敗作用

未被消化、吸收的蛋白質(zhì)↓胺類、氨、酚類、吲哚類、H2S等蛋白質(zhì)的腐敗作用(putrefaction)腸菌

28（一）胺類(amines)的生成蛋白質(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

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肝病

-羥化酶

腦組織苯乙醇胺羥酪胺胺類的毒性（假神經(jīng)遞質(zhì)學說）

腸菌苯丙氨酸酪氨酸苯乙胺酪胺肝臟正常代謝

30

假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺

31β-羥酪胺和苯乙醇胺與兒茶酚胺結(jié)構(gòu)類似

32苯丙氨酸酪氨酸

腸菌苯乙胺酪胺肝臟正常代謝

肝病

-羥化酶

腦組織苯乙醇胺羥酪胺假神經(jīng)遞質(zhì)肝性腦昏迷胺類的毒性（假神經(jīng)遞質(zhì)學說）

33（二）

氨的生成未被吸收的氨基酸滲入腸道的尿素氨(ammonia)腸菌臨床對高氨血癥采用酸性灌腸。

34（三）其它有害物質(zhì)的生成酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚

35第三節(jié)

氨基酸的一般代謝GeneralMetabolismofAminoAcids

36氨基酸代謝庫(metabolicpool)外源性氨基酸與內(nèi)源性氨基酸混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。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)合成目錄

38定義指氨基酸脫去氨基生成相應α-酮酸的過程。脫氨基方式氧化脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基

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)二、氨基酸的脫氨基作用

39（一）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.定義

40氨基酸α-酮酸常見的氨基酸和相應的α-酮酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸草酰乙酸丙氨酸丙酮酸

41大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛來自于何種維生素？

42⑴丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT或GPT)

(Alanineaminotransferase,ALT)⑵天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST或GOT)

(Aspartateaminotransferase,AST)體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)氨酶

43CH3CHNH2COOH+COOH(CH2)2C=OCOOHALTCH3C=OCOOH+丙氨酸α-酮戊二酸丙酮酸谷氨酸COOHCH2CHNH2COOH+COOH(CH2)2C=OCOOHASTCOOHCH2C=OCOOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOH天冬氨酸α-酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸+

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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斷和預后的指標之一。

45ASTALT

46不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機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。5.轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義

47（二）L-谷氨酸氧化脫氨基作用存在于肝、腦、腎中輔酶為

NAD+或NADP+催化酶：

L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O

48（三）聯(lián)合脫氨基作用

兩種脫氨基方式的聯(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)

49①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用H2O+NAD+α-酮酸α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸

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、腎組織進行。

50②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行。腺苷酸脫氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)

51（一）經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸（二）轉(zhuǎn)變成糖及脂類三、α-酮酸的代謝琥珀酰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TAC目錄

53（三）氧化供能α-酮酸在體內(nèi)可通過TAC和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，同時生成ATP。

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55第四節(jié)

氨的代謝MetabolismofAmmonia

56氨是機體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性。體內(nèi)的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨濃度一般不超過0.6μmol/L。

57一、血氨的來源與去路1.血氨的來源①

氨基酸脫氨基作用,胺類的分解可以產(chǎn)生氨RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

腸道吸收的氨(腐敗作用)③腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶

582.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。

59二、氨的轉(zhuǎn)運1.丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)反應過程生理意義①肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運輸?shù)礁巍＂诟螢榧∪馓峁┢咸烟?。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)葡萄糖目錄

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622.谷氨酰胺的運氨作用反應過程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶部位：腦、肌肉生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲存及運輸形式。

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三、尿素的生成（一）生成部位主要在肝細胞的線粒體及胞液中。（二）生成過程尿素生成的過程由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)。

64尿素的結(jié)構(gòu)式

651.氨基甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應在線粒體中進行

66反應由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)

672.瓜氨酸的合成鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸

68由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常與CPS-Ⅰ構(gòu)成復合體。反應在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液。

693.精氨酸的合成反應在胞液中進行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸

70精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸

714.精氨酸水解生成尿素反應在胞液中進行尿素鳥氨酸精氨酸鳥氨酸循環(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目錄

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74（三）反應小結(jié)原料：2個氮，直接來自于游離氨和天冬氨酸。過程：先在線粒體中進行，再在胞液中進行。耗能：3個ATP，4個高能磷酸鍵。鳥氨酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)有代謝上聯(lián)系。

75（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)：AGA、精氨酸為其激活劑3.尿素生成酶系的調(diào)節(jié)：

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77（五）高氨血癥和氨中毒血氨濃度升高稱高氨血癥(hyperammonemia)，常見于肝功能嚴重損傷時，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導致高氨血癥。高氨血癥時可引起腦功能障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)。

78TAC↓

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↓氨中毒的可能機制NAD（P）H和ATP

↓

79第五節(jié)

個別氨基酸的代謝MetabolismofIndividualAminoAcids

80

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

81（一）γ-氨基丁酸

(γ-aminobutyricacid,GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脫酶GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)有抑制作用。

82（二）?；撬?taurine)?；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的組成成分。L-半胱氨酸磺酸丙氨酸?；撬?/p>

磺酸丙氨酸脫羧酶CO2

83（三）組胺(histamine)L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2組胺是強烈的血管舒張劑，可增加毛細血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。

84（四）5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO25-HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)，起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。

85（五）多胺(polyamines)

鳥氨酸腐胺

S-腺苷甲硫氨酸

(SAM)脫羧基SAM

鳥氨酸脫羧酶CO2SAM脫羧酶CO2精脒(spermidine)丙胺轉(zhuǎn)移酶5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉(zhuǎn)移酶

精胺(spermine)多胺是調(diào)節(jié)細胞生長的重要物質(zhì)。在生長旺盛的組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較高，其限速酶鳥氨酸脫羧酶活性較強。

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二、一碳單位的代謝定義（一）概述

某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個碳原子的基團，稱為一碳單位(onecarbonunit)。

87種類甲基

(methyl)-CH3甲烯基

(methylene)-CH2-甲炔基

(methenyl)-CH=甲酰基

(formyl)-CHO亞胺甲基

(formimino)-CH=NH

88（二）四氫葉酸是一碳單位的載體FH4的生成FFH2FH4FH2還原酶FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+

89FH4攜帶一碳單位的形式

（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4

90一碳單位主要來源于氨基酸代謝絲氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4組氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH4（三）一碳單位與氨基酸代謝

91（四）一碳單位的互相轉(zhuǎn)變N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3

92（五）一碳單位的生理功能作為合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來

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三、含硫氨基酸的代謝胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸

含硫氨基酸

94（一）甲硫氨酸的代謝1.甲硫氨酸與轉(zhuǎn)甲基作用腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)

95甲基轉(zhuǎn)移酶RHRH—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM為體內(nèi)甲基的直接供體

962.甲硫氨酸循環(huán)(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

轉(zhuǎn)甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3

973.肌酸的合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量儲存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒∷?。肌酸和磷酸肌酸代謝的終產(chǎn)物為肌酸酐(creatinine)。H2O+目錄

99（二）半胱氨酸與胱氨酸的代謝1.半胱氨酸與胱氨酸的互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2

1002.硫酸根的代謝含硫氨基酸分解可產(chǎn)生硫酸根，半胱氨酸是主要來源。SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5′-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸，PAPS）PAPS為活性硫酸，是體內(nèi)硫酸基的供體

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四、芳香族氨基酸的代謝芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸

102（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代謝苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+