氨基酸代谢ppt课件.ppt

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1、氨 基 酸 代 谢Metabolism of Amino Acids,蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein,第一节,一、蛋白质营养的重要性,1.维持细胞、组织的生长、更新和修补,2.参与多种重要的生理活动,催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。,3.氧化供能人体每日18%能量由蛋白质提供。,二、蛋白质需要量和营养价值,1.氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。,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：

2、摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）,氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。,2.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。,3.蛋白质的营养价值,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（缬）、Ile（异亮）、Leu（亮）、Thr（苏）、Met（蛋）、Lys（赖）、Phe（笨丙）、Trp（色）。,三伏天，写一两本淡色书来，拣来精读。,蛋氨酸：甲硫氨酸,谷、天,缬、异亮、亮、笨丙、蛋、色、苏、赖,赖、精、组,蛋白质的营养价值(nutrition va

3、lue),蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。,蛋白质的互补作用,指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。,其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。,第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败,Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins,一、蛋白质的消化,蛋白质消化的生理意义,由大分子转变为小分子，便于吸收。消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。,胃：多肽、氨基酸小肠：小肽、氨基酸内肽酶 胰蛋白酶：由碱性氨基酸羧基所组成的肽键 胰凝乳蛋白酶：芳香族氨基酸羧基所组成的肽键 弹性蛋白酶：脂肪

4、族氨基酸羧基所组成的肽键外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶,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 转运蛋白：氨基酸、小肽-谷氨酰基循环：氨基酸,三、蛋白质的腐败作用,肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用,腐败作用的产物大多有害，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。,蛋白质的腐败作用(putrefaction),第三节氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acids,一、概 述,蛋白质的半寿期(half-life),蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，

5、用t1/2表示,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,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,蛋白酶体依赖泛素的降解过程,溶酶体内降解过程,依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白,二、氨基酸的脱氨基作用,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,（一）转氨基作用(transamination),1.定义在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸的-氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变成-酮酸的

6、过程。,血清转氨酶分为两种，一种是存在于肝细胞浆中谷丙转氨酶ALT，另一种是存在于肝细胞线粒体中的谷草转氨酶AST。正常时血液中转氨酶活性很低，当组织发生病变时，细胞膜透性增加，转氨酶大量释放入血，使血清中转氨酶活性增高。急性肝炎：血清ALT增高 心肌梗死：血清AST增高,2.反应式,特点：没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,4.转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,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

7、意义,（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+，产生游离的NH3。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,（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,转氨基偶联氧化脱氨基作用,1.定义,转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,转氨基偶联氧化脱氨基作用,H2O+NAD+,转氨酶,联合脱氨基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。,转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,苹果酸,

8、腺苷酸代琥珀酸,次黄嘌呤 核苷酸(IMP),腺苷酸代琥珀酸合成酶,此种方式主要在肌肉组织进行。,三、-酮酸的代谢,（一）经氨基化生成非必需氨基酸,（二）转变成糖及脂类,生酮+生糖兼生酮=“一两色素本来老”其中生酮氨基酸为“亮、赖”；除了这7个氨基酸（异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸）外，其余均为生糖氨基酸。,（三）氧化供能,-酮酸在体内可通过三羧酸循环 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。,琥珀酰CoA,延胡索酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,柠檬酸,乙酰CoA,丙酮酸,PEP,磷酸丙糖,葡萄糖或糖原,糖,-磷酸甘油,脂肪酸,脂肪,甘油三酯,乙酰乙酰CoA,

9、酮体,CO2,CO2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,第四节氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,一、血氨的来源与去路,1.血氨的来源,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,肠道吸收的氨,肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,2.血氨的去路,在肝内合成尿素，这是最主要的去路,合成非必需氨基酸及其它含氮化合物,合成谷氨酰胺,肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,二、氨的转运,1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle),反应过程,丙氨酸,葡萄糖,肌肉蛋白质,氨基酸,NH3,谷氨酸,-酮戊 二酸,丙酮酸,

10、糖酵解途径,肌肉,丙氨酸,血液,丙氨酸,葡萄糖,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,丙氨酸-葡萄糖循环,葡萄糖,2.谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,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。,三、尿素的生成（BuN),NH3在肝中合成尿素；占排氮总量8090%；肝在NH3解毒上非常重要，体内NH3来源与去路保持平衡，血NH3浓度低、稳定。,（一）生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。,（二）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

11、(urea cycle)或Krebs-Henseleit循环。通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水。尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。,1.氨基甲酰磷酸的合成,反应在线粒体中进行,反应由氨基甲酰磷酸合成酶CPS-)催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。,N-乙酰谷氨酸(AGA),2.瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,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

12、。,3.精氨酸的合成,反应在胞液中进行。,+,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.精氨酸水解生成尿素,反应在胞液中进行,尿素,鸟氨酸,精氨酸,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,（三）反应小结,原料：2 分子氨，一个来自于游离氨（氨基甲酰磷酸），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：4 个高能磷酸键。,（1）一种产物：尿素，尿素是人体内蛋白质分解代谢的终产物。（2）两个原料：2NH3、CO2，合成尿素的两个氨，一个来自氨基酸脱氨生成，另一个由天冬氨酸提供，而天冬氨酸又可由多种氨基酸通过转氨基而生成。（3）三个AT

13、P：实际是消耗4个高能磷酸键。（4）四步反应：前两步（氨基甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成）在线粒体，后两步（精氨酸合成、精氨酸水解）在胞液。,（5）五种酶参与：氨基甲酰磷酸合成酶（CPS-）、鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）、精氨酸代琥珀酸合成酶、精氨酸代琥珀酸裂解酶、精氨酸酶，其中酶精氨酸代琥珀酸合成酶尿素合成的是限速酶。（6）六种氨基酸：N乙酰谷氨酸（变构激动剂）、天冬氨酸（供氨体，可与腺嘌呤核苷酸循环连接）、鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸（催化剂，构成循环）、精氨酸代琥珀酸（中间产物）。,（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,2.氨基甲酰磷酸合成酶(CPS-)的

14、调节：AGA(N-乙酰谷氨酸)、精氨酸为其激活剂,3.尿素生成酶系的调节：,CPS-在线粒体，以NH3为N源合成氨基甲酰磷酸 尿素 作为肝细胞分化程度指标；CPS-在胞液，以谷氨酰胺的酰胺基为N源合成氨基甲酰磷酸 合成嘧啶作为细胞增殖程度的指标；总之：两种氨基甲酰合成酶的活性对调节尿素与核酸合成很重要。,（五）高氨血症和氨中毒,血氨浓度升高称高氨血症，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。,高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒，也称肝昏迷。,TAC,脑供能不足,脑内-酮戊二酸,氨中毒的可能机制（肝昏迷）,第五节 个别氨基酸的代谢,Metabolism of Indivi

15、dual Amino Acids,一、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用(decarboxylation),L-谷氨酸,-氨基丁酸(GABA),L-半胱氨酸,牛磺酸,L-组氨酸,组胺,色氨酸,5-羟色胺(5-HT),二、一碳单位的代谢,定义,（一）概述,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)。,种类,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,叶酸 由蝶呤啶、对氨基苯甲酸和谷氨酸三种物质构成,啶,

16、体内活性形式为四氢叶酸(FH4),（二）四氢叶酸是一碳单位的载体,FH4的生成,5,FH4携带一碳单位的形式,（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=NHFH4,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,（三）一碳单位与氨基酸代谢,（四）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,（五）一碳单位的生理功能,作为合成嘌呤和嘧啶的原料

17、 把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来,FH4 是一碳单位转移酶的辅酶，作为一碳单位载体。功能部位：N5,N10 缺乏症：巨幼红细胞性贫血（缺乏叶酸“-C”传递障碍 核苷酸/核酸合成受阻 影响红细胞发育和成熟使细胞体积增大而不分裂 巨幼红细胞性贫血）,（六）生化功能,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,（一）甲硫氨酸的代谢,1.甲硫氨酸与转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S腺苷甲硫氨酸(SAM),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,2.甲硫氨酸循环(methionine cycle),甲硫氨

18、酸,S-腺苷同型 半胱氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,同型半胱氨酸,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,3.甲硫氨酸循环的生理意义,由N5-CH3-FH4供给甲基合成甲硫氨酸，再通过此循环的SAM提供甲基，以进行体内广泛存在的甲基化反应，由此，N5-CH3-FH4可看成是体内甲基的间接供体。,5.肌酸的合成,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。肌酸以甘氨酸为骨架，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，转变为磷

19、酸肌酸。,肌酸激酶,有三种同工酶：MM型：主要分布在骨骼肌 MB型：主要分布在心肌（心梗时，活性增高，可辅助临床诊断）BB型：主要分布在脑,（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢,1.半胱氨酸与胱氨酸的互变,2,2.硫酸根的代谢,含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。,PAPS为活性硫酸，是体内硫酸基的供体,四、芳香族氨基酸的代谢,苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸,（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,苯丙氨酸+O2,酪氨酸+H2O,苯丙氨酸羟化酶,四氢生物蝶呤,二氢生物蝶呤,NADPH+H+,NADP+,此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。,1.儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成,（二）色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,丙酮酸+乙酰乙酰CoA,维生素 PP,试述短期饥饿时人体糖、脂肪和蛋白质三大物质代谢的整体调节。,要点：胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加肌蛋白分解加强，氨基酸为主要糖异生原料糖异生作用增强，肝脏是糖异生主要场所脂肪动员加强，酮体生成增多组织对葡萄糖利用降低，大脑仍以葡萄糖为主要能源。,