氨基酸代谢ppt

第十一章蛋白代谢之氨基酸代谢氨基酸是蛋白质的基本组成单位,是蛋白质合成和分解代谢的中心内容.体内蛋白质的更新与氨基酸的分解均需食物蛋白补充.第一节氨基酸的一般代谢血液氨基酸组织氨基酸(AA代谢库)食物蛋白体内合成的非必需AA组织蛋白其他含氮物(嘌呤、嘧啶等)胺类CO2(脱羧)其他含氮物氨α-酮酸糖谷氨酰胺尿素CO2+H2O脂肪脱氨基TCACO2+H2O氨基酸代谢概况二、氨基酸的脱氨基作用1.氧化脱氨基2.转氨基3.联合脱氨基(最重要)(一)氧化脱氨基作用氨基酸在氨基酸氧化酶作用下脱氢生成亚氨基酸,后者再水解成NH3和α-酮酸的过程.重要的酶:L-谷氨酸脱氢酶COOHCH2CH2H-C-NH2COOHCOOHCH2CH2C=NHCOOHCOOHCH2CH2C=OCOOHNAD+NADHH2ONH3L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸亚谷氨酸α-酮戊二酸反应可逆.L-谷氨酸脱氢酶在体内非必需氨基酸合成中起着重要作用.水解1.活性高、分布广(肝、肾、脑)2.特异性高(骨骼肌、心肌活性低)3.是一种变构酶:GTP、ATP是变构抑制剂;GDP、ADP是变构激活剂.L-谷氨酸脱氢酶的特点:(二)转氨基作用α-氨基酸的氨基通过酶的催化,转移α-酮酸的酮基上,生成相应的氨基酸;原来的α-氨基酸则转变成相应的α-酮酸.转氨基作用是体内合成非必需氨基酸的重要途径.重要的酶:1.GPT(谷丙转氨酶)2.GOT(谷草转氨酶)分布于细胞内，正常血清含量甚少。某种原因造成细胞膜通透性增高或组织坏死、细胞破裂时，大量氨基转移酶释放入血，血清氨基转移酶升高。正常人组织中GPT和GOT的活性(单位/每克湿组织)组织GOTGPT组织GOTGPT心脏156,0007,100胰脏2,8002,000肝脏142,00044,000脾脏1,4001,200骨骼肌99,0004,800肺1,000700肾脏91,00019,000血液2016CH3H-C-NH2COOHCOOH（CH2）2C=OCOOHCH3C=OCOOHCOOH（CH2）2HC-NH2COOH++丙氨酸α-酮戊二酸丙酮酸谷氨酸GPT：谷丙转氨酶，急性肝炎时血清ALT活性显著增高。GPTCOOHCH2H-C-NH2COOHCOOH（CH2）2C=OCOOH+GOTCOOHCH2C=OCOOHCOOH（CH2）2HC-NH2COOH天冬氨酸α-酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸GOT：谷草转氨酶，心肌梗塞时血清含量明显增高.NCHOHOCH2OH3CNCH2NH2HOCH2OH3CPPRH-C-NH2COOHRC=OCOOHR2H-C-NH2COOHR2C=OCOOHAA磷酸吡哆醛(氨基传递体)AA’α-酮酸磷酸吡哆胺α-酮酸’氨基传递过程（三）联合脱氨基作用氨基酸与α-酮戊二酸进行转氨基作用，生成相应的α-酮酸和谷氨酸，后者在谷氨酸脱氢酶作用下脱去氨基生成α-酮戊二酸和NH3。联合脱氨基作用是在氨基酸转移酶和L-谷氨酸脱氢酶联合作用下完成的。全过程可逆，因而也是体内合成非必需氨基酸的主要途径。RH-C-NH2COOHAACOOH（CH2）2C=OCOOHRC=OCOOHα-酮酸COOH（CH2）2HC-NH2COOHα-酮戊二酸谷氨酸转氨酶NH3+NADHNAD++H2OL-谷氨酸脱氢酶氨基酸的联合脱氨基作用联合脱氨基作用的特点：a.转氨基作用与谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基作用偶联。b.联合脱氨基的结果有游离氨产生。c.既是脱氨的方式，也是合成非必需氨基酸的重要途径。d.主要存在于肝、肾、脑组织中。嘌呤核苷酸循环存在于肌肉组织中的另一种氨基酸脱氨基作用。氨基酸α-酮戊二酸天冬氨酸IMPNH3α-酮酸谷氨酸草酰乙酸延胡索酸AMPH2O苹果酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸脱氢酶NNNNR-PNH2腺苷酸脱氨酶+NH3腺嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸+H2ONNNNR-POH三、氨的代谢氨，具有强烈的神经毒性。正常人血氨含量甚微，≤0.06mmol/L(0.1mg/100ml)。（一）体内氨的来源1.内源性氨体内代谢产生的氨(1)氨基酸的脱氨基作用（为主）。(2)肾小管上皮细胞中谷氨酰胺分解产氨（部分）。2.外源性氨消化道吸收的氨⑴肠道未消化蛋白和未吸收氨基酸经腐败作用产氨。⑵血尿素扩散入肠，被细菌尿素酶作用水解生成氨。肠道产氨：4g/天，是血氨主要来源。氨的吸收NH3NH4+H+OH-NH3比NH4+更易于穿过细胞膜而进入细胞，NH3与NH4+的互变受肠液pH的影响。pH＞6时NH3大量扩散入血；肠液pH＜6时氨则扩散入肠腔。临床应用：弱酸性透析液结肠透析治疗高血氨症，而禁止使用肥皂液灌肠。（二）氨的去路1.尿素的生成2.谷氨酰胺的生成3.氨代谢的其他途径尿素的生成是正常情况下体内氨的主要去路。主要在肝内合成无毒的尿素，然后由肾排出。也是肝解毒功能之一。1932年克雷布斯（Krebs）等首先提出尿素生成的鸟氨酸循环学说。鸟氨酸循环过程（1）氨基甲酰磷酸的合成：CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（肝）N-乙酰谷氨酸，Mg2+NH2-C-O-P=O+2ADP+PiOOHOH（CPS-I）（2）瓜氨酸的合成NH2CO～PONH2（CH2）3CHNH2COOHOCTNH2C=ONH（CH2）3CH-NH2COOH++H3PO4氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸OCT：鸟氨酸氨基甲酰转移酶（线粒体）（3）精氨酸的合成NH2C=ONH（CH2）3CH-NH2COOHCOOHCH-NH2CH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶（胞液）ATPAMP+PPiH2O+NH2COOHC=NC-HNHCH2（CH2）3COOHCH-NH2COOH瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸裂解酶NH2C=NHNH（CH2）3CH-NH2COOH+COOHCHCHCOOH精氨酸延胡索酸（4）精氨酸水解生成尿素NH2C=NHNH（CH2）3CH-NH2COOH精氨酸酶+H2ONH2C=ONH2NH2（CH2）3CHNH2COOH精氨酸尿素鸟氨酸尿素生成总反应式：2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO（NH2）2+2ADP+AMP+2Pi+PPiNH3+CO2+H2O2ATP2ADP+2Pi氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi精氨酸代琥珀酸精氨酸延胡索酸+H2O尿素鸟氨酸Pi鸟氨酸循环线粒体尿素合成小结1.原料:NH3、CO22.产物:尿素3.过程:鸟氨酸循环4.部位:肝5.排泄:肾6.意义:解毒7.总反应式:2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO（NH2）2+2ADP+AMP+2Pi+PPiCPS-Ⅰ在线粒体中以氨为氮源合成氨基甲酰磷酸。CPS-Ⅱ在胞液中以谷氨酰胺的酰氨基为氮源，合成氨基甲酰磷酸，进一步参与嘧啶的合成。（四）尿素合成的调节1、食物的影响高蛋白膳食，合成加快低蛋白膳食，合成减慢2、氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ的调节3、其他物质对尿素合成的调节(五)高血氨和氨中毒1.高血氨:肝功严重受损时,尿素合成障碍,造成血氨浓度升高的现象.2.氨中毒:大量氨入脑,与α-酮戊二酸合成谷氨酸,或与脑中的谷氨酸合成谷氨酰胺,造成脑中α-酮戊二酸减少,TCA减弱,ATP生成减少,引起大脑功能障碍的现象.严重时可导致肝昏迷.四、α-酮酸的代谢氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸有以下代谢途径:1.经氨基化作用生成非必需氨基酸:α-酮酸非必需氨基酸联合脱氨基作用α-酮戊二酸谷氨酸GLu脱氢酶2.转变为糖和脂肪体内多数氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸可经糖异生途径转变为糖,故称为生糖氨基酸.亮氨酸可转变为乙酰辅酶A和乙酰乙酸,称为生酮氨基酸.生酮氨基酸可通过FA合成途径转变为FA,如:苯丙氨酸、色氨酸酪氨酸、异亮氨酸,即可生糖又可生酮,称为生糖兼生酮氨基酸.3.氧化供能α-酮酸在体内可通过TCA彻底氧化成水和二氧化碳,并释放能量供机体使用.五、氨基酸的脱羧基作用氨基酸胺氨基酸脱羧酶RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3胺氧化酶RCHO+1/2O2RCOOH（一）γ-氨基丁酸（GABA）COOH（CH2）2HC-NH2COOH谷氨酸COOH（CH2）2HC-NH2GABA谷氨酸脱羧酶+CO2γ-氨基丁酸是抑制性神经递质，对中枢神经系统有抑制作用，临床已用作镇静剂。（脑、肾）（二）牛黄酸半胱氨酸磺酸丙氨酸牛黄酸3[O]EE：磺酸丙氨酸脱羧酶牛黄酸是结合胆汁酸的组成成分，脑中亦有。（三）组胺HC=C-CH2CH-COOHHNNNH2CHHC=C-CH2CH2NH2HNNCH-CO2组胺酸脱羧酶组胺酸组胺组胺生理作用：1.扩血管，增加通透性，降血压。2.收缩平滑肌（支气管痉挛-哮喘）3.刺激胃酸分泌（四）5-羟色胺NCH2-CH-COOHNH2NOHCH2-CH2NH2NCH2-CH-COOHNH2HO色氨酸羟化酶-CO25-羟色氨酸脱羧酶色氨酸5-羟色氨酸5-羟色胺5-羟色胺又称血清素，广泛分布于体内各组织。脑中5-羟色胺作为抑制性神经递质；外周组织中5-羟色胺具有收缩血管的作用。（五）多胺NH2（CH2）3CHNH2COOHNH2（CH2）4NH2鸟氨酸脱羧酶-CO2SAM甲硫腺苷-CO2精脒合成酶NH2（CH2）4NH（CH2）3NH2NH（CH2）3NH2（CH2）4NH（CH2）3NH2-CO2SAM甲硫腺苷鸟氨酸腐胺精胺精脒精胺与精脒是调节细胞生长的重要物质。凡生长旺盛的组织（胚胎、再生肝及癌瘤组织）多胺含量有所增加。推测其具有促进核酸及蛋白质合成的作用。故临床测定癌瘤病人血、尿多胺含量作为观察病情和辅助诊断癌症的生化指标之一。第二节个别氨基酸的代谢一、一碳单位的代谢定义：某些氨基酸在体内分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，又称一碳基团。种类：甲基-CH3亚甲基-CH2-次甲基-CH=甲酰基-HC=O亚氨甲基-CH=NH载体：四氢叶酸FH4（辅酶）结合部位：FH4的N5，N10位COOH（CH2）2CO-NH-CHCOOH-CH2-NH2NOHCH2105N5，N10-亚甲基四氢叶酸NNNN（一）一碳单位与氨基酸代谢1.亚甲基来自丝氨酸和甘氨酸代谢CH2OHCHNH2COOH+FH4丝氨酸羟甲基转移酶-H2ON5，N10-CH2-FH4CH2NH2COOH+丝氨酸甘氨酸CH2NH2COOH+FH4甘氨酸氨解酶NAD+NADH+H+CO2、NH3、N5，N10-CH2-FH42.甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生的甲酸色氨酸HCOOH+犬尿氨酸甘氨酸乙醛酸甲酸氧化脱氨基氧化HCOOHN10-CHO-FH4FH4甲酰化酶FH4ATPADP+Pi3.亚氨甲基来自组氨酸分解代谢HC=C-CH2CH-COOHHNNNH2CHHOOC-CH-（CH2）2-COOHHNNHCH组胺酸亚氨甲酰谷氨酸亚氨甲基转移酶FH4N5-CH=NH-FH4谷氨酸4.次甲基的生成（1）亚甲基脱氢N5，N10-CH2-FH4N5，N10=CH-FH42H（2）甲酰基脱水N10-CHO-FH4N5，N10=CH-FH4++H2O（3）亚甲基脱氨N5-CH=NH-FH4N5，N10=CH-FH4+NH35.甲基的生成N5，N10-CH2-FH4N5-CH3-FH4NADHNAD+（不可逆）蛋氨酸S-腺苷蛋氨酸甲基化物ATPPPi+PiFH4同型半胱氨酸N5-CH3-FH4甲基B12丝氨酸N5，N10-CH2-FH4脱氧胸苷酸FH4H2O甘氨酸组氨酸N5-CH=NH-FH4N5,N10=CH-FH4嘌呤核苷酸FH4NH3甲酸N10-CHO-FH4ATPADP+PiFH4DNARNA一碳单位的来源、转变及利用一碳单位代谢的生理意义1.氨基酸代谢的产物;2.合成嘌呤、嘧啶的必要原料:提供嘌呤、嘧啶环上的C;3.提供甲基，合成重要化合物:SAM激素核酸磷脂二、含硫氨基酸的代谢胱氨酸蛋氨酸(Met)半胱氨酸(Cys)(一)甲硫氨酸的代谢1、甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸+ATPS-腺苷甲硫氨酸(S-CH3)腺苷转移酶PPi+Pi(SAM)SAMS-腺苷同同型半胱氨酸型半胱氨酸甲基转移酶RHR