生化课件-氨基酸代谢.ppt

2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,1,氨 基 酸 代 谢Metabolism of Amino Acids,第 八 章,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,2,教学大纲对本章的要求 P78,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,3,蛋白质的生物学功能,营养功能：1.提供氮元素：是人体氮元素最重要来源；2.提供能量：人体每天18%能量由蛋白质提供。,物质运输,催化作用,代谢调控,信号转导,免疫防御,结构与运动,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,4,蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein,第一节,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,5,大量（克）：糖、脂肪、蛋白质、水；微量（mg、g）：维生素、无机盐、金属元素等。,营养物,按Armstrong的观点：水不是营养物，而它比这些营养物更重要。,糖：不能代替蛋白质 脂：蛋白质含元素：C、H、O、N。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,6,高等动植物都不能利用空气中的N2，而只能利用带负电荷的氮。,糖,食物蛋白质,脂肪,N,非营养必需氨基酸,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,7,一、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述,氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）,氮正平衡：摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）,氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、严重烧伤、大出血、消耗性疾病患者）,氮平衡的意义：间接反映体内蛋白质代谢的慨况。,（一）氮平衡(nitrogen balance)实验测定每日摄入食物中和排泄物中的含氮量，间接反映蛋白质在体内的代谢状况，称为氮平衡实验。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,8,（二）生理需要量,成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。,三、蛋白质的营养价值,（一）必需氨基酸(essential amino acid),指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。,其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,9,（二）营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值(nutrition value),食物蛋白质的营养价值：指食物蛋白质在体内的利用率。而食物蛋白质利用率的高低取决于必需氨基酸的数量、种类和比例。,（三）食物蛋白质的互补作用,几种营养价值较低的食物蛋白，经混合食用后，可以提高食物蛋白质营养价值的现象。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,10,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败,Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,11,一、蛋白质的消化,食物蛋白质,胃、小肠,蛋白水解酶,氨基酸、小肽（产物）,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,12,消化过程,（一）胃中的消化作用,胃蛋白酶的最适pH为1.52.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,13,（二）小肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要部位。,内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。,外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,14,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,15,肠液中酶原的激活,可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶的贮存形式。,酶原激活的意义,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,16,二、氨基酸的吸收,吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,17,（一）氨基酸吸收载体,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,18,（二）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用,-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：,谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再合成,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,19,半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly),细胞外,-谷 氨酰 基转 移酶,细胞膜,谷胱甘肽 GSH,细胞内,-谷氨酰基循环过程,氨基酸,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,20,利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系此种转运也是耗能的主动吸收过程吸收作用在小肠近端较强,（三）肽的吸收,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,21,三、蛋白质在肠中的腐败作用,肠道中没有消化吸收的蛋白质和氨基酸，被细菌分解，而产生的代谢物，这个分解过程称为蛋白质的腐败作用。,腐败作用产生的代谢物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。,（一）蛋白质的腐败作用(putrefaction),2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,22,（二）胺类(amines)的生成,组氨酸,组胺,赖氨酸,尸胺,色氨酸,色胺,酪氨酸,酪胺,苯丙氨酸,苯乙胺,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,23,假神经递质(false neurotransmitter),某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。,-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。严重的引起肝昏迷。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,24,肝脏,（三）肠道中氨的生成,未被吸收的氨基酸,渗入肠道的尿素,氨(ammonia),肠道细菌脱氨基作用,尿素酶,降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。,血液,尿素,H+,NH4+,排出,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,25,血液,渗透,肠道,肾,排出（20g）,NH2-CO-NH2,肝脏 合成,NH3,(25%)7g,NH2-CO-NH2,脲酶（大肠杆菌）,2NH3+CO2（4g）,肠道吸收,降低肠道pH值，可使血NH3,抑制肠菌，可使血NH3,（三）肠道中氨的生成,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,26,（四）其它有害物质的生成,酪氨酸,苯酚,半胱氨酸,硫化氢,色氨酸,吲哚,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,27,（二）蛋白质的半寿期,二、体内蛋白质分解,（一）体内蛋白质的降解,正常成年人，每天约有2%左右的组织蛋白质被更新而降解，释放的氨基酸7580%可以再利用，合成新的蛋白质，余下氨基酸则进入氨基酸代谢池分解或转化成其它物质。,蛋白质浓度下降到一半时所需要的时间，用t1/2表示。作用：用来表达不同蛋白质的体内代谢速度。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,28,根据速度分快、中、慢三种：,快速更新：半寿期以秒、分、小时为计量单位；如酶蛋白，尤其是肝细胞中的某些关键酶。,中速更新：以天为计量单位，如，肝、血浆中的蛋白质半寿期约10天；,慢速更新：以月为计量单位，如胶原蛋白，组蛋白等半寿期达6个月。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,29,不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白,2.依赖泛素(ubiquitin)的降解过程,1.溶酶体内降解过程,依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白,（三）蛋白质转换更新(protein turnover),真核生物中蛋白质的降解有两条途径,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,30,泛素,76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守,泛素化(ubiquitination),泛素选择性与被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。,蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解,泛素介导的蛋白质降解过程,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,31,被降解蛋白质,连接酶,AMP+PPi,HS-E2,泛素化过程,E1：泛素活化酶,E2：泛素携带蛋白,E3：泛素蛋白连接酶,+,HS-E1,ATP,HS-E1,HS-E2,E3,活化酶,携带蛋白,单泛素化蛋白,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,32,泛素,泛素,如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解）,体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用,连接酶,单泛素化蛋白,被降解蛋白质,被 降 解 蛋 白 质,nHS-E2,E3,聚泛素化蛋白,蛋白酶体,泛素,氨基酸,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,33,蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,34,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,35,泛素介导的蛋白质降解过程：,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,36,第三节氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,37,食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。,（一）氨基酸代谢库(metabolic pool),一、氨基酸代谢的概况,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,38,脱羧基作用,脱氨基作用,消化吸收,氨基酸代谢库,食物蛋白质,组织蛋白质,分解,体内合成氨基酸(非必需氨基酸),（二）体内氨基酸代谢概况,-酮酸,酮体,氧化供能,糖,胺 类,氨,尿素,代谢转变,其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等),合成,铵盐,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,39,二、氨基酸的转氨及脱氨作用,定义指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。,脱氨基方式,转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,40,（一）转氨基作用(transamination),1.定义在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,41,2.反应式,3）大多数氨基酸能参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,1）是可逆反应，平衡点接近1，反应方向符合质量作用定律；,2）可认为是氨的重新分布；,4）氨的转移，转到最后都转到三种重要的-酮酸分子上，即丙酮酸、草酰乙酸和-KG。其中尤以-KG最重要；,5）所有转氨酶的辅酶都是以磷酸吡啶醛或磷酸吡哆胺为辅酶，都是维生素B6的磷酸酯，在反应中可逆传递氨基。,6)重要的转氨酶有两个：GPT和GOT。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,42,3.转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,43,H2O,H2O,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,44,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,45,4.转氨酶,正常人各组织GOT（ALT）及GPT（AST）活性(单位/克湿组织),血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,46,转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。,通过此种方式并未产生游离的氨。,5.转氨基作用的生理意义,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,47,（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用,存在于肝、脑、肾中辅酶为 NAD+或NADP+GTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂,催化酶：L-谷氨酸脱氢酶,L-谷氨酸,NH3,-酮戊二酸,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,H2O,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,48,（三）联合脱氨基作用,两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。,2.类型,1）转氨基偶联氧化脱氨基作用,1.定义,2）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,49,1）转氨基偶联谷氨酸氧化脱氨基作用,此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,50,2）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环（肌肉）,苹果酸,腺苷酸代琥珀酸,次黄嘌呤核苷酸(IMP),-酮戊 二酸,氨基酸,谷氨酸,-酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,H2O,NH3,延胡索酸,腺嘌呤核苷酸(AMP),腺苷酸代琥珀酸合酶,腺苷酸代琥珀酸裂解酶,腺苷酸脱氢酶,转氨酶2,转氨酶1,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,51,（一）血氨的来源,1.氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,胺类的分解也可以产生氨。,三、氨的代谢（Metabolism of Ammonia）,2.肠道吸收的氨,氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨。,尿素经肠道细菌脲素酶水解产生的氨。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,52,3.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。,正常人血氨浓度一般不超过 60mol/L。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,53,（二）氨的转运,1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle),肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，脱氨后生成的丙酮酸，经异生转变成糖，又能为肌肉提供能量。,2.谷氨酰胺的运氨作用,1）在脑、肌肉中，氨和谷氨酸合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解。,2）谷氨酰胺合成既能解除氨毒，又能储存氨和运输氨。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,54,（一）丙氨酸-葡萄糖循环转运氨,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,55,生成过程,（脑、肌肉）,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。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,56,（三）血氨的去路,1）在肝内合成尿素，这是最主要的去路,2）合成非必需氨基酸及其它含氮化合物,3）合成谷氨酰胺,4）肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,57,血氨浓度60mol/L,3,2,血氨的来源和去路小结,氨基酸及胺的分解,肠道细菌腐败作用,肾重吸收的氨释放入血,肝内合成尿素，排出体外,合成谷氨酰胺等非必需氨基酸,合成嘌呤、嘧啶,肾分泌的氨形成铵盐，排出体外,1,3,4,2,1,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,58,（三）尿素的生物合成,1.生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。,2.生成过程,尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs-Henseleit循环。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,59,鸟氨酸循环示意图,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,60,1）氨基甲酰磷酸的合成,CO2+NH3+H2O+2ATP,氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）,氨基甲酰磷酸,反应在线粒体中进行,N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,61,N-乙酰谷氨酸结构,N-乙酰谷氨酸合成,乙酰CoA+Glu,N-乙酰谷氨酸（AGA）,N-乙酰谷氨酸合成酶,AGA合成酶的激活剂：精氨酸,临床应用：治疗肝昏迷，补充精氨酸，加速尿素生成,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,62,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,2）瓜氨酸的合成,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(OCT)催化，OCT常与CPS-构成复合体。,反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,63,3）精氨酸的合成,反应在胞液中进行。,精氨酸代 琥珀酸合成酶,ATP,AMP+PPi,Mg2+,+,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,64,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,65,4）精氨酸水解生成尿素,反应在胞液中进行,尿素,鸟氨酸,精氨酸,精氨酸酶,H2O,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,67,3.反应特点,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。,精氨酸代琥珀酸合成酶（argininosuccinate synthetase ASAS）ASAS是尿素合成的限速酶,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,68,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,69,4.尿素合成的生理意义,1）鸟氨酸循环是体内氨最主要的分解代谢途径。,3）尿素是氨基酸在体内分解的最终代谢产物之一，它在肝脏内合成，经血液运输到肾脏排泄。,2）鸟氨酸循环能将有毒的氨转变成无毒的尿素，故具有解毒作用，鸟氨酸循环是体内重要的解毒机制。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,70,（四）尿素生成的调节,1.食物蛋白质的影响,高蛋白膳食 合成,低蛋白膳食 合成,1）CPS-的调节：AGA、精氨酸为其激活剂,2.尿素生成酶系的调节：,2）调节限速酶精氨酸代琥珀酸合成酶的活性,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,71,3）谷氨酸促进尿素合成,三羧酸循环,ATP 生成,尿素 生成,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,72,（五）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒,生理情况：血氨来源与去路保持动态平衡，而肝合成尿素对维持这个平衡起关键作用。,病理情况：例如肝功能严重损伤、尿素合成相关酶的遗传性缺陷等，均可发生尿素合成障碍，使血氨浓度升高，称为高血氨症。,高血氨症临床表现：呕吐、厌食、间隙性共济失调、意识障碍、行为失常、嗜睡甚至出现昏迷等。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,73,TAC,脑供能不足,脑内-酮戊二酸,-酮戊二酸,谷氨酸,谷氨酰胺,NH3,NH3,肝昏迷,高血氨的毒性作用机制尚不完全清楚。,一般认为：,另一种可能性：谷氨酸、谷氨酰胺增多，渗透压增大，引起脑水肿。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,74,二、-酮酸的代谢,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,75,（二）经氨基化生成非必需氨基酸,（一）转变成糖及脂类,（三）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。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,76,第五节 个别氨基酸的代谢,Metabolism of Individual Amino Acids,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,77,氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛,胺是体内的生理活性物质，主要在肝中灭活,一、氨基酸脱羧基作用,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,78,（一）-氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA),GABA是中枢神经系统主要的抑制性神经递质，抑制中枢神经兴奋。在学习和记忆过程及视觉形成和发育中发挥重要作用。异烟肼与B6结合，加快B6的排泄，使GABA生成不足，可诱发惊阙等神经症状。,（二）牛磺酸(taurine),牛磺酸功能：1.在脑神经细胞发育过程中起重要作用。促进婴幼儿脑组织和智力发育，能明显促进神经系统的生长发育和细胞增殖、分化，且呈剂量依赖性，牛磺酸在母乳，尤其是初乳中含量最高，可弥补早产儿不足。2.提高神经传导和视觉机能，抑制白内障的发生发展；3.防止心血管病，抑制血小板凝集，降低血脂；4.与胆汁酸结合，形成结合胆汁酸，促进脂类、胆固醇的溶解，抑制胆固醇结石；5.改善记忆的功能,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,80,（三）组胺(histamine),组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，诱发荨麻疹等过敏反应。可使平滑肌收缩，引起支气管痉挛，导致哮喘。能可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,81,（四）5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),5-HT分布广泛，在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有强烈缩血管的作用/刺激支气管平滑肌收缩。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,82,（五）多胺（polyamine）1.概念：一类含有3个或3个以上氨基的化合物。,2.生成过程：,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,83,3.作用：多胺是调节细胞生长的重要物质，精液及肿瘤组织中含量多，凡生长旺盛的组织，如胚胎、再生肝、癌瘤组织等，多胺水平都会增高。,4.作用机制：目前还不清楚，可能与其稳定细胞结构，与核酸分子结合，促进核酸和蛋白质的生物合成有关。,5.临床意义：测定病人血或尿中多胺的水平，作为癌瘤辅助诊断及病情变化的生化指标之一。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,84,二、一碳单位的代谢,（一）概述,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)。,甲基(methyl),-CH3,甲烯基(methylene),-CH2-,甲炔基(methenyl),-CH=,甲酰基(formyl),-CHO,亚胺甲基(formimino),-CH=NH,主要参与嘌呤、嘧啶、肌酸、胆碱的合成过程。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,85,（二）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,5，6，7，8-四氢叶酸（FH4）,氨基蝶呤,对氨基苯甲酸,谷氨酸,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,86,FH4携带一碳单位的形式及命名,（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）,N5CH3FH4,N5、N10CH2FH4,N5、N10=CHFH4,N10CHOFH4,N5CH=NHFH4,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,87,（三）一碳单位的互相转变,N10CHOFH4,N5,N10=CHFH4,N5,N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H+,H2O,NADPH+H+,NADP+,NADH+H+,NAD+,NH3,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,88,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,丝氨酸,N5,N10CH2FH4,甘氨酸,N5,N10CH2FH4,组氨酸,N5CH=NHFH4,色氨酸,N10CHOFH4,（四）一碳单位与氨基酸代谢,（五）一碳单位的生理功能,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,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,89,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,甲硫氨基酸可转变为半胱氨酸和胱氨酸，半胱氨酸与胱氨酸可以互变，但都不能转变成甲硫氨酸。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,90,（一）蛋氨酸的代谢,1.蛋氨酸与转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,蛋氨酸,ATP,S腺苷蛋氨酸(SAM),2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,91,甲基转移酶,RH,RHCH3,腺苷,SAM,S腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,SAM为体内甲基的直接供体,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,92,2.甲硫氨酸循环(methionine cycle),VitB12,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,93,3.为肌酸与肾上腺素合成提供甲基,4.蛋氨酸循环的生理意义,1）提供有活性的甲基；2）减少甲硫氨酸的消耗；3）B12缺乏，该循环受阻，影响叶酸再利用，可导致核酸合成障碍，产生巨幼红细胞贫血。,胍乙酸,SAM,肾上腺素,去甲肾上腺素,肌酸,磷酸肌酸,SAM,S-腺苷同型半胱氨酸,S-腺苷同型半胱氨酸,ATP,转甲基酶,转甲基酶,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,94,（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢,1.半胱氨酸与胱氨酸的互变,两个半胱氨酸通过二硫键形成一个胱氨酸，这种结构互变，具有重要作用。,2分子半胱氨酸（-SH）,胱氨酸（-S-S-）,2分子还原型谷胱甘肽（2GSH）,1分子氧化型谷胱甘肽（GSSG）,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,95,结构互变的重要作用1）维持蛋白质空间构象的稳定性；2）巯基酶的活性中心含有半胱氨酸，其巯基既是结合底物的必需基团，也是某些毒物如介子气、重金属盐的结合基团，从而抑制酶活性。3）还原型谷胱甘肽能保护酶分子上的巯基和红细胞膜的稳定性，因而具有重要的生理功能。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,96,O2,2ATP,随尿排出,PAPS（活性硫酸根）,2.半胱氨酸的分解代谢,提供活性硫酸根。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,97,3.半胱氨酸可生成活性硫酸根（PAPS）,PAPS为活性硫酸根，是体内硫酸基团的供体,活性硫酸基团功能：参与肝内生物转化作用，促进药物、雌激素、毒物的代谢等。,活性硫酸根,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,98,肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒唑基，SAM提供甲基而合成。,四、肌酸的代谢,+,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,100,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。,肝是合成肌酸的主要器官。,肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。,肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。,肌酸代谢小结,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,101,五、芳香族氨基酸的代谢,芳香族氨基酸代谢可产生神经递质，其中苯丙氨酸和色氨酸为必需氨基酸。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,102,（一）苯丙氨酸和酪氨酸代谢既有联系又有区别,1.苯丙氨酸羟化生成酪氨酸,反应不可逆，苯丙氨酸羟化酶缺乏可引起苯丙酮酸尿症，属遗传性疾病。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,103,正常时只有少量苯丙氨酸可转变成苯丙酮酸，如先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷患者，经转氨作用可大量生成苯丙酮酸及代谢物，经尿排出，称为苯丙酮酸尿症。,苯丙酮酸尿症（phenylketonuria PKU）：,苯丙酮酸堆集对中枢神经系统产生毒性，使脑发育障碍，患儿智力低下。治疗原则：早期发现，控制膳食中苯丙氨酸的含量。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,104,四氢蝶呤,2.酪氨酸转变成儿茶酚胺和黑色素或彻底氧化分解,限速酶,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,105,儿茶酚胺:包括多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素,1、对心血管系统的作用：儿茶酚胺通过受体作用于心脏，使心率加快，收缩力增强，传导速度增快，心输出量增加。2、对内脏的作用：儿茶酚胺通过2受体使平滑肌松弛，通过1受体使之收缩。3、对代谢的作用：儿茶酚胺参与生热作用的调节，通过受体增加氧耗量而产热。并可促进机体内储备能量物质的分解。4、儿茶酚胺对细胞外液容量和构成及水、电解质的代谢有重要的调节作用。5、儿茶酚胺可引起肾素、胰岛素和胰高血糖素、甲状腺激素、降钙素等多种激素分泌的变化。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,106,帕金森病（parkinson disease）患者多巴胺生成减少。,一种常见于中老年的神经系统变性疾病，多在60岁以后发病。,主要表现为患者动作缓慢,手脚或身体的其它部分的震颤,身体失去了柔软性,变得僵硬。,是一种中枢神经系统变性疾病，主要是因位于中脑部位黑质中的细胞发生病理性改变后，多巴胺的合成减少，抑制乙酰胆碱的功能降低，则乙酰胆碱的兴奋作用相对增强。两者失衡的结果便出现肌肉僵直.,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,107,2.酪氨酸的分解代谢,体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。,尿黑酸酶,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,108,羟化,酪氨酸转变成黑色素,酪氨酸,多巴,脱羧,先天缺乏酪氨酸酶，黑色素生成障碍，引起白化病。,酪氨酸酶,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,109,在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。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)。,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,110,3.酪氨酸的分解代谢,体内代谢尿黑酸酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。,尿黑酸酶,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,111,1,2,3,4,酶系先天缺乏,先天性缺乏氧化酶系,甲基化,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,112,（二）色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,113,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,114,六、支链氨基酸的代谢,支链氨基酸,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,115,支链氨酸的分解有相似的代谢过程,亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸,相应的酮酸,相应的酯酰CoA,相应-脂酰CoA,乙酰CoA,转氨基作用,乙酰乙酸,乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酰CoA,氧化脱羧并有CoA参加,进入脂酸氧化,亮,异亮,缬,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,116,衡量肝功能衰竭的一个指标：血液中支链氨基酸/芳香族氨基酸比例 正常时：肝功能受损：BCAA/ACAA,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,117,七、氨基酸的重要含氮衍生物,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,118,第六节 氨基酸与糖、脂代谢的关系,一、氨基酸代谢与糖代谢的相互关系,20种氨基酸,相应的-酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,氨,氨,CO2+H2O+能量,二、氨基酸代谢与脂代谢的相互关系,20种氨基酸,氨,相应的-酮酸,乙酰CoA,脂肪酸,脂肪,酮体,胆固醇,乙醇胺、胆碱,磷脂,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,119,草酰乙酸,乙酰CoA,丙酮酸,磷酸丙糖,葡萄糖或糖原,-磷酸甘油,脂肪酸,甘油三酯,乙酰乙酰CoA,酮体,CO2,CO2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,T A C,柠檬酸,-酮戊二酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,PEP,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,120,本章结束,2023/10/30,第8章 氨基酸代谢,121,+NO,+O2,NADPH+H+NADP+,一氧化氮合酶（NOS）,精氨酸,瓜氨酸,一氧化氮,