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氨基酸代谢1 09硕二基础学习小组 第十二章 氨基酸代谢 第一节 体内氨基酸的来源 一、 外源氨基酸 蛋白质在胃和肠道被消化被成氨基酸和寡肽 1.场所一：胃 酶类：胃蛋白酶原、胃酸、胃蛋白酶 胃酸、胃蛋白酶 胃蛋白胃蛋白酶 + 多肽碎片 消化程度：多肽及少量氨基酸 (十二指肠分泌，胆汁激活) 2.场所二：小肠 酶类：肠激酶、胰液蛋白酶、内/外肽酶 消化程度：氨基酸和小肽 小肠是蛋白质消化的主要部位 3.场所三：小肠粘膜细胞内 酶类：寡肽酶 消化程度：最终产生氨基酸。 氨基酸的吸收是一个主动转运过程 吸收部位：主要在小肠粘膜细胞 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程 1.方式一：载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。 2.方式二：-谷氨酰基循环 未被吸收的蛋白质在肠道细菌作用下发生腐败作用 腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质，对机体有一定的营养作用。 组胺和尸胺：降血压；酪胺：升血压；酪胺和苯乙胺：假神经递质 二、 内源氨基酸 蛋白质的降解及其半寿期 1.半寿期：蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示。 2. PEST序列：脯-谷-丝-苏，快速降解标志序列。 真核细胞内有两条主要的蛋白质的降解途径 仅供参考，不足之处，恳请指正 2 09硕二基础学习小组 1外在和长寿蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径降解 不依赖ATP 利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 2异常和短寿蛋白质在蛋白酶体通过需要ATP的泛素途径降解 依赖ATP 泛素共价地结合于底物蛋白质，蛋白酶体特异性地识别被泛素标记的蛋白质并将其迅速降解，泛素的这种标记作用是非底物特异性的，称为泛素化。 降解异常蛋白和短寿命蛋白 3*.P53蛋白：细胞内的分子警察 由这种基因编码的蛋白质是一种转录因子，其控制着细胞周期的启动。如果这个细胞受损，又不能得到修复，则P53蛋白将参与启动过程，使这个细胞在细胞凋亡中死去。 三、外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库 第二节 氨基酸的转换和分解 -Ala一、转氨基作用 酮戊二酸1.重要的转氨酶：谷氨酸转氨酶GTA Ala-酮戊二酸ALT丙酮酸GluALT丙酮酸AspGlu-酮戊二酸AST草酰乙酸Glu2.磷酸吡哆醛PLP是 转氨酶的辅酶. Asp-酮戊二酸二、氨基酸脱氨基的途径 草酰乙酸GluAST氧化脱氨基 1.在肝内谷氨酸脱氢酶催化-谷氨酸脱去氨基 场所：肝、脑、肾细胞线粒体基质 2. 联合脱氨基作用 转氨基偶联氧化脱氨基作用 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 嘌呤核苷酸循环脱去氨基 1.此种方式主要在肌肉组织进行。 仅供参考，不足之处，恳请指正 3 09硕二基础学习小组 三、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解 1.-酮酸可彻底氧化分解并供能氧化供能 -酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。 第三节 营养非必需氨基酸的合成 一、体内蛋白质代谢状况可用氮平衡来描述 氮总平衡：摄入氮 = 排出氮 氮正平衡：摄入氮 > 排出氮 氮负平衡：摄入氮 < 排出氮 二、氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养非必需氨基酸 三、短的生物合成途径可合成非必需氨基酸 谷氨酸：-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸，谷氨酸脱氢酶 谷氨酰胺：谷氨酸在谷氨酰胺合成酶催化下合成谷氨酰胺 丙氨酸、天冬氨酸：丙酮酸和草酰乙酸通过转氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸 天冬酰胺：天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺 丝氨酸：从糖酵解的中间产物D-3-磷酸甘油酸形成 甘氨酸：丝氨酸+羟甲基转移酶甘氨酸 脯氨酸是从谷氨酸形成的 半胱氨酸可由甲硫氨酸和丝氨酸合成 苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶催化下形成酪氨酸 组氨酸和精氨酸是营养性半必需氨基酸 第四节 氨 的 代 谢 一、体内有毒性的氨有几个来源 仅供参考，不足之处，恳请指正 4 09硕二基础学习小组 体内氨有3个主要来源 1. 氨基酸脱氨基作用和胺类的分解均可以产生氨 2. 肠道细菌腐败作用产生氨 氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨；尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨。肠道产生的氨主要在结肠吸收入血，是血氨的主要来源之一，肠道偏碱时，氨的吸收增强，所以高血氨病人禁止碱性肥皂水灌肠。 3. 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 谷氨酸 + NH3 氨中毒是致命的 1.氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。正常人血氨浓度一般不超过60 mol/L。(4765mol/L) 二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运 丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝 (二） 谷氨酰胺是氨的另一种运输形式 在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。需要谷氨酰胺合成酶参与。 三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路 体内氨的去路： 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 肾小管泌氨：分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。 作为合成氨基酸的原料 在肝进行的鸟氨酸循环合成尿素 1.尿素生成的过程称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。 2.主要在肝细胞的线粒体及胞液中 CO+ NH+ HO + 2ATP 2 3 2在肝细胞线粒体中： 反应由N-乙酰谷氨酸(AGA)激活 消耗2分子ATP 氨基甲酰磷酸合成酶 氨基甲酰磷酸仅供参考，不足之处，恳请指正 + 2ADP + Pi 5 09硕二基础学习小组 氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸 鸟氨酸 + 氨基甲酰磷酸 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 H3PO4 瓜氨酸 瓜氨酸生成后进入胞液 在肝细胞胞液中： 瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸 瓜氨酸 + 精氨酸代琥珀酸合成酶 Mg2+ 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 ATH2AMP+P精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸 精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸 精氨酸 + 延胡索酸 精氨酸裂解释放出尿素并再形成鸟氨酸。鸟氨酸回到循环的开始。 精氨酸 精氨酸酶 水 尿素 鸟氨酸 反应小结 原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键。 尿素合成受膳食蛋白质和两个限速酶活性的调节 1. N-乙酰谷氨酸别位激活氨基甲酰磷酸合酶启动尿素合成 2. 精氨酸代琥珀酸合酶活性促进尿素合成 尿素合成障碍引起高血氨症和氨中毒 1.高血氨时脑内减少导致能量代谢障碍 大脑靠-酮戊二酸经TAC功能的，氨过多引起大脑功能不足。 2.鸟氨酸循环任何一个合成酶遗传缺陷均可引起高氨血症 仅供参考，不足之处，恳请指正 6 09硕二基础学习小组 第五节 氨基酸代谢的特殊产物和个别氨基酸代谢 一、某些氨基酸代谢产生特殊的产物 氨基酸的脱羧基(decarboxylation)产生特殊的胺类化合物 1.-氨基丁酸:谷氨酸脱羧酶催化谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸GABA GABA是抑制性神经递质，其作用是抑制突触传导 。 2组氨：组氨酸经组氨酸脱羧酶催化脱羧生成组胺 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。 35-羟色胺：色氨酸经5-羟色氨酸生成5-羟色胺5-HT 5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。 4.某些氨基酸在体内经脱羧作用可产生多胺类物质 L 鸟氨酸 鸟氨酸脱羧酶 CO2 腐胺 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ) SAM脱羧酶 脱羧基SAM 丙胺转移酶CO2 5'-甲基-硫-腺苷 精胺 (spermine) 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 多胺(polyamines)是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。 一碳单位是甘氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸和组氨酸的特殊产物 1.定义： 某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(one carbon unit)。 2.四氢叶酸是一碳单位的载体 3来自4种氨基酸的一碳单位可以相互转变种类 仅供参考，不足之处，恳请指正 7 09硕二基础学习小组 N10CHOFH4 H+ H2O NH3 510N, N=CHFH4 N5CH=NHFH4 NADPH+H+ NADP+ N5, N10CH2FH4 NADH+H+ NAD+ N5CH3FH4 4一碳单位的主要功能是参与嘌呤、嘧啶的合成 作为合成嘌呤和嘧啶的原料 把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来 二、个别氨基酸有特殊的代谢途径 3种含硫氨基酸的代谢途径有联系又有差别 1. 甲硫氨酸与转甲基作用 生成SAM：体内甲基的直接供体 甲硫氨酸 + 腺苷转移酶 ATP PPi+PS腺苷甲硫氨酸(SAM) 仅供参考，不足之处，恳请指正 8 09硕二基础学习小组 甲硫氨酸循环(methionine cycle)： 甲硫氨酸 N5CH3FH4 ATP FH4 (VitB12) N5CH3FH4 PPi+Pi 转甲基酶 S-腺苷甲硫氨酸 同型半胱氨酸 腺苷 RH H2O S-腺苷同型 半胱氨酸 RH -CH3 甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基： 肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。 2半胱氨酸有多种代谢途径 半胱氨酸与胱氨酸的互变 芳香族氨基酸代谢途径不同 1.苯丙氨酸经羟化转变为酪氨酸： 苯丙酮酸尿症(phenyl keronuria, PKU)：内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。 酪氨酸可彻底氧化分解或转变为儿茶酚胺和黑色素 l 在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。 l 人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。 2色氨酸分解可生成乙酰乙酰CoA 支链氨基酸分解包括转氨、脱羧和彻底氧化3阶段 仅供参考，不足之处，恳请指正