生物化学氨基酸代谢A实用教案

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1、1第一节 蛋白质的营养(yngyng)(yngyng)作用一、蛋白质的生理功能 1. 1. 是构成组织细胞的重要成分。 2. 2. 参与组织细胞的更新(gngxn)(gngxn)和修补。3. 3. 参与物质代谢及生理功能的调控。4. 4. 氧化供能。5. 5. 其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等均与蛋白质有关。 第1页/共54页第一页，共54页。2二、必需(bx)氨基酸与非必需(bx)氨基酸 体内不能合成，必须由食物蛋白质供给的氨基酸称为(chn wi)(chn wi)必需氨基酸(essential amino acid)(essential amino acid)。体内能够自行合成，

2、不必由食物供给的氨基酸就称为(chn wi)(chn wi)非必需氨基酸。 第2页/共54页第二页，共54页。3必需氨基酸一共有八种: :Thr,Lys,Trp,Phe,Met,Val,Ile,Thr,Lys,Trp,Phe,Met,Val,Ile,LeuLeu由于酪氨酸在体内(t ni)(t ni)需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。 第3页/共54页第三页，共54页。4第二节 蛋白质的消化(xiohu)(xiohu)、吸收第4页/共54页第四页，共54页。5一、蛋白质的消化(xiohu)(xiohu)（一）胃中的消化(xiohu)(

3、xiohu)：胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少量氨基酸。（二）肠中的消化(xiohu)(xiohu)：有两种类型的酶： 肽链外切酶：如羧肽酶A A、羧肽酶B B、氨基肽酶、二肽酶等； 肽链内切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。蛋白质在肠中完全水解为氨基酸。第5页/共54页第五页，共54页。6二、氨基酸的吸收(xshu)(xshu)主要在小肠进行，是一种主动转运过程，需由特殊载体携带。转运氨基酸进入(jnr)(jnr)细胞时，同时转运入Na+Na+。除此之外，也可经-谷氨酰循环进行。需由-谷氨酰基转移酶催化，利用谷胱甘肽（GSHGSH），合成-谷氨酰氨基酸进行转运。消耗的GSHGSH

4、可重新再合成。 第6页/共54页第六页，共54页。7三、蛋白质在肠中的腐败(fbi) (fbi) 主要在大肠中进行，是细菌对蛋白质及其消化产物的分解作用(zuyng)(zuyng)。腐败分解作用(zuyng)(zuyng)包括水解、氧化、还原、脱羧、脱氨、脱巯基等反应。可产生有毒物质，如胺类（腐胺、尸胺），酚类，吲哚类，氨及硫化氢等。这些有毒物质被吸收后，由肝脏进行解毒。 第7页/共54页第七页，共54页。8第三节 氨基酸的一般(ybn)(ybn)代谢 特殊(tsh)分解代谢 特殊(tsh)侧链的分解代谢氨基酸的分解代谢 脱羧基作用 CO2 + 胺 一般分解代谢 脱氨基作用 NH3 + - 酮

5、酸 第8页/共54页第八页，共54页。9一、氨基(nj)(nj)酸的脱氨基(nj)(nj)作用 氨基酸主要通过三种方式脱氨基，即氧化脱氨基，联合脱氨基和非氧化脱氨基。（ 一 ） 氧 化 脱 氨 基 ： 反 应 过 程(guchng)(guchng)包括脱氢和水解两步。 -2H -2H +H2O+H2OR-CHR-CH（NH2NH2）COOH R-CCOOH R-C（=NH=NH）COOH COOH R-COCOOH + NH3 R-COCOOH + NH3 第9页/共54页第九页，共54页。10氨基酸的氧化脱氨基反应主要由L-L-氨基 酸 氧 化 酶 （ L - a m i n o a c i

6、 d L - a m i n o a c i d oxidase)oxidase)和L-L-谷氨酸脱氢酶(L-(L-glutamate dehydrogenase)glutamate dehydrogenase)所催化。L-L-氨基酸氧化酶（L-amino acid L-amino acid oxidase)oxidase)是一种需氧脱氢酶，以FADFAD或FMNFMN为辅基，脱下的氢原子交给O2O2，生成H2O2H2O2。该酶活性不高，在各组织器官(qgun)(qgun)中分布局限，因此作用不大。第10页/共54页第十页，共54页。11L-L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamate (L-gl

7、utamate dehydro-genase)dehydro-genase)是一种不需氧脱氢酶，以NAD+NAD+或NADP+NADP+为辅酶，生成(shn chn)(shn chn)的NADHNADH或NADPHNADPH可进入呼吸链进行氧化磷酸化。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大。该酶属于变构酶，其活性受ATPATP，GTPGTP的抑制，受ADPADP，GDPGDP的激活。第11页/共54页第十一页，共54页。12（二）转氨基(nj)(nj)作用：转氨基作用由转氨酶(transaminase)(transaminase)催化，将-氨基酸的氨基转移(zhuny)(zhuny)到-酮酸酮基的

8、位置上，生成相应的-氨基酸，而原来的-氨基酸则转变为相应的-酮酸。 R R - C H ( N H 2 ) C O O H - C H ( N H 2 ) C O O H R R”-COCOOH -COCOOH R R - C O C O O H - C O C O O H R R”-CH(NH2)COOH -CH(NH2)COOH 第12页/共54页第十二页，共54页。13转氨酶(transaminase)(transaminase)以磷酸吡哆醛( (胺) )为辅酶。转氨基作用(zuyng)(transamination)(zuyng)(transamination)可以在各种氨基酸与-酮酸

9、之间普遍进行。除GlyGly，LysLys，ThrThr，ProPro外，均可参加转氨基作用(zuyng)(zuyng)。 VB6第13页/共54页第十三页，共54页。14较为(jio wi)(jio wi)重要的转氨酶有： 丙 氨 酸 氨 基 转 移 酶 （ a l a n i n e a l a n i n e trans-aminase,ALTtrans-aminase,ALT）, ,又称为谷丙转氨酶（GPTGPT）。催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中ALTALT活性明显升高。 ALTALT丙氨酸 + - + -酮戊二酸

10、 丙酮酸 + + 谷氨酸 第14页/共54页第十四页，共54页。15 天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aspartate transaminase,ASTtransaminase,AST），又称为谷草(gco)(gco)转氨酶（GOTGOT）。催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中ASTAST活性明显升高。 AST AST天冬氨酸 + - + -酮戊二酸 草酰乙酸 + + 谷氨酸 第15页/共54页第十五页，共54页。16肝功各项化验(huyn)指标的临床意义 通常医院所做的肝功能化验指标包括谷丙转氨酶(ALT)，谷草转氨酶

11、(AST)，碱性( jin xn)磷酸酶(ALP)，-谷氨酰转肽酶(GGT)，白蛋白/球蛋白(A/G)，总胆红素(T-Bil)，直接胆红素(D-Bil)。 第16页/共54页第十六页，共54页。17（三）联合脱氨基(nj)(nj)作用：转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而(cng r)(cng r)使氨基酸脱去氨基并氧化为-酮酸(-ketoacid)(-ketoacid)的过程，称为联合脱氨基作用。联合脱氨基作用可在大多数组织细胞中进行，是体内主要的脱氨基的方式。 第17页/共54页第十七页，共54页。18 氨氨 基基 酸酸 - -酮酮 戊戊 二二 酸酸 N NH H3 3 + + N N

12、A AD DH H + + H H+ + - -酮酮 酸酸 谷谷 氨氨 酸酸 H H2 2O O + + N NA AD D+ + 第18页/共54页第十八页，共54页。19（四）嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸循环（purine nucleotide purine nucleotide cycle,PNCcycle,PNC）： 这是存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，由于(yuy)(yuy)谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨酶(adenylate deaminase)(adenylate deaminase)的活性较高，故采用此方式进行脱氨基。

13、第19页/共54页第十九页，共54页。20腺苷酸脱氨酶(adenylate (adenylate deaminase)deaminase)可催化AMPAMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤(piolng)(piolng)核苷酸循环的脱氨基作用。第20页/共54页第二十页，共54页。21 氨氨 基基 酸酸 - -酮酮 戊戊 二二 酸酸 天天 冬冬 氨氨 酸酸 I IM MP P N NH H3 3 腺腺 苷苷 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 - -酮酮 酸酸 谷谷 氨氨 酸酸 草草 酰酰 乙乙 酸酸 A AM MP P H H2 2O O 延延 胡胡 索索 酸酸 苹苹 果果 酸酸 第2

14、1页/共54页第二十一页，共54页。22二、-酮酸的代谢(dixi) (dixi) Metabolism of -ketoacidMetabolism of -ketoacid（一）再氨基化为氨基酸。（二）转变为糖或脂： 1. 1.生糖氨基酸 2. 2.生酮氨基酸：LeuLeu，LysLys。 3. 3.生糖兼生酮氨基酸：PhePhe，TyrTyr，IleIle，ThrThr，TrpTrp。（三）氧化供能：进入(jnr)(jnr)三羧酸循环彻底氧化分解供能。 第22页/共54页第二十二页，共54页。23第四节 氨的代谢(dixi)(dixi)Metabolism of ammonia Meta

15、bolism of ammonia 一、血氨的来源(liyun)与去路 肠肠道道吸吸收收 合合成成尿尿素素 氨氨基基酸酸脱脱氨氨 合合成成氨氨基基酸酸 酰酰胺胺水水解解 合合成成酰酰胺胺 其其他他含含氮氮物物分分解解 合合成成其其他他含含氮氮物物 直直接接排排出出 血血氨氨 第23页/共54页第二十三页，共54页。24二、氨（ammonia)ammonia)在血中的转运(zhun yn) (zhun yn) （ 一 ） 丙 氨 酸 - - 葡 萄 糖 循 环( x n h u n ) ( a l a n i n e - g l u c o s e ( x n h u n ) ( a l a n

16、 i n e - g l u c o s e cycle)cycle)：第24页/共54页第二十四页，共54页。25肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环(xu (xu y xn hun)y xn hun)转运至肝脏再脱氨基，生成的丙酮酸经糖异生合成葡萄糖后再经血液循环(xu y xn hun)(xu y xn hun)转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，通过这一循环反应过程即可将肌肉中氨基酸的氨基转移到肝脏进行处理。这一循环反应过程就称为丙氨酸- -葡萄糖循环。第25页/共54页第二十五页，共54页。26 肝肝 血血液液 骨骨骼骼肌肌 l li iv ve er r b bl l

17、o oo od d m mu us sc cl le e G G G G G G p py yr ru uv va at te e p py yr ru uv va at te e N NH H3 3 N NH H3 3 a an na al li in ne e a an na al li in ne e a al la an ni in ne e 第26页/共54页第二十六页，共54页。27 （二）谷氨酰胺(glutamine)(glutamine)的运氨作用(zuyng) (zuyng) ：肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌中的谷氨酸在谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase)

18、glutamine synthetase)的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基(nj)(nj)经血液循环带到肝脏，再由谷氨酰胺酶将其分解， 产生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺对氨具有运输、贮存和解毒作用。第27页/共54页第二十七页，共54页。28 A AT TP P + + N NH H3 3 A AD DP P + + P Pi i g gl lu ut ta am mi in ne e s sy yn nt th he et ta as se e g gl lu ut ta am mi ic c a ac ci id d g gl lu ut ta am mi in ne

19、 e g gl lu ut ta am mi in na as se e N NH H3 3 H H2 2O O 第28页/共54页第二十八页，共54页。29高氨血症和氨中毒(zhng d)正常生理情况下，血氨处于(chy)较低水平。尿素循环是维持血氨低浓度的关键。当肝功能严重损伤时，尿素循环发生障碍，血氨浓度升高，称为高氨血症。第29页/共54页第二十九页，共54页。30氨中毒机制尚不清楚。一般认为，氨进入脑组织，可与-酮戊二酸结合成谷氨酸，谷氨酸又与氨进一步结合生成谷氨酰胺，从而使-酮戊二酸和谷氨酸减少，导致三羧酸循环减弱，从而使脑组织中ATP生成减少。谷氨酸本身(bnshn)为神经递质，

20、且是另一种神经递质-氨基丁酸(-aminobutyrate,GABA)的前体，其减少亦会影响大脑的正常生理功能，严重时可出现昏迷。第30页/共54页第三十页，共54页。31三、鸟氨酸循环与尿素(nio s)(nio s)的合成ornithine cycle and urea ornithine cycle and urea synthesis synthesis 体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素。合成尿素的主要器官是肝脏(gnzng)(gnzng)，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经称为鸟氨酸循环的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。 第31页/共54页第三十一

21、页，共54页。32鸟氨酸循环尿素循环19331933年KrebsKrebs和HenselenHenselen共同(gngtng)(gngtng)提出的。NH3NH3氨甲酰磷酸+Orn Cit+Asp+Orn Cit+Asp精氨琥珀酸ArgArg尿素+Orn+Orn第32页/共54页第三十二页，共54页。33尿素合成的特点：1.1.合成主要在肝脏(gnzng)(gnzng)的线粒体和胞液中进行；2.2.合成一分子尿素需消耗四分子ATPATP；3.3.精氨琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶；4.4.尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3NH3，一个来源于天冬氨酸。 第33页/共54页第三十三页，共5

22、4页。34第五节 个别(gbi)(gbi)氨基酸的代谢一、氨基酸的脱羧基(su j)(su j)作用Decarboxylation of amino acidDecarboxylation of amino acid由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2CO2和胺。第34页/共54页第三十四页，共54页。35 氨基酸脱羧酶R-CH（NH2）COOH R-CH2NH2 + CO2 (磷酸吡哆醛)所产生(chnshng)的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。 第35页/共54页第三十五页，共54页。

23、36（一）-氨基丁酸的生成：-氨基丁酸（gamma-aminobutyric gamma-aminobutyric acid, GABAacid, GABA）是一种(y zhn)(y zhn)重要的神经递质，由L-L-谷氨酸脱羧而产生。反应由L-L-谷氨酸脱羧酶催化，在脑及肾中活性很高。 L- L-谷氨酸脱羧酶H O O C C H 2 C H 2 C HH O O C C H 2 C H 2 C H （ N H 2N H 2 ） C O O H C O O H HOOCCH2CH2NH2+CO2 HOOCCH2CH2NH2+CO2 第36页/共54页第三十六页，共54页。37（二）5-5-羟

24、色胺的生成：5-5-羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT5-hydroxytryptamine,5-HT）也是一种重要的神经递质，且具有强烈的收缩血管作用。5 -5 - 羟 色 胺 的 合 成 原 料 是 色 氨 酸(tryptophan)(tryptophan)。色氨酸在脑中首先由色氨酸羟化酶作用，生成5-5-羟色氨酸，然后(rnhu)(rnhu)再由5-5-羟色氨酸脱羧酶催化脱羧，生成5-5-羟色胺。 第37页/共54页第三十七页，共54页。38（三）组胺的生成：组胺(histamine)(histamine)由组氨酸脱羧产生，具有促进平滑肌收缩，促进胃酸(wi sun

25、)(wi sun)分泌和强烈的舒张血管作用。组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。 抗组胺药物 第38页/共54页第三十八页，共54页。39（四）多胺的生成(shn chn)(shn chn)精 脒 （ s p e r m i d i n e )s p e r m i d i n e ) 和 精 胺(spermine)(spermine)均属于(shy)(shy)多胺(polyamines)(polyamines)，它们与细胞生长繁殖的调节有关。多胺合成的原料为鸟氨酸，关键酶是 鸟 氨 酸 脱 羧 酶 ( o r n i t h i n e ( o r n i t h i n e decarbo

26、xylase)decarboxylase)。第39页/共54页第三十九页，共54页。40 鸟鸟 氨氨 酸酸 脱脱 羧羧 酶酶 丙丙 胺胺 转转 移移 酶酶 鸟鸟 氨氨 酸酸 腐腐 胺胺 （ 丁丁 二二 胺胺 ） - - C C O O2 2 S S - - 腺腺 苷苷 - - 3 3 - - 甲甲 硫硫 丙丙 胺胺 5 5 - - 甲甲 硫硫 腺腺 苷苷 丙丙 胺胺 转转 移移 酶酶 精精 脒脒 精精 胺胺 S S - - 腺腺 苷苷 - - 3 3 - - 甲甲 硫硫 丙丙 胺胺 5 5 - - 甲甲 硫硫 腺腺 苷苷 临床上利用测定癌瘤病人血尿中多胺含量作为观察(gunch)病情的指标之一

27、。第40页/共54页第四十页，共54页。41二、一碳单位(dnwi)(dnwi)的代谢 Metabolism of one carbon Metabolism of one carbon unitunit（一）一碳单位的定义和化学结构：一碳单位(one carbon unit)(one carbon unit)是指只含一个(y )(y )碳原子的有机基团，这些基团通常由其载体携带参加代谢反应。常见的一碳单位有甲基（-CH3-CH3）、亚甲基或甲烯基（-CH2-CH2-）、次甲基或甲炔基（=CH-=CH-）、甲酰基（-CHO-CHO）、亚氨甲基（-CH=NH-CH=NH）、羟甲基（-CH2OH-

28、CH2OH）等。 第41页/共54页第四十一页，共54页。42 一碳单位(dnwi)(dnwi)（one carbon unit)one carbon unit)通常由其载体携带，常见的载体有四氢叶酸（FH4FH4）和S-S-腺苷同型半胱氨酸，有时也可为VitB12VitB12。 常见的一碳单位(dnwi)(dnwi)的四氢叶酸衍生物 1 1N10-N10-甲酰四氢叶酸（N10-CHO FH4N10-CHO FH4）。 2 2N5-N5-亚氨甲基四氢叶酸（N5-CH=NH FH4N5-CH=NH FH4）。 3 3N5,N10-N5,N10-亚甲基四氢叶酸 （N5,N10-CH2-FH4N5,

29、N10-CH2-FH4）。 4 4N5,N10-N5,N10-次甲基四氢叶酸 （N5,N10=CH-FH4N5,N10=CH-FH4）。 5 5N5-N5-甲基四氢叶酸（N5-CH3 FH4N5-CH3 FH4）。 第42页/共54页第四十二页，共54页。432-氨基-4-羟基(qingj)-6-甲基-5,6,7,8-四氢蝶呤啶的结构 H H N N N N H H2 2N N- - N N - -CHCH2 2- -NHNH- -R R N N OH H OH H 第43页/共54页第四十三页，共54页。44三、S-S-腺苷蛋氨酸循环(xnhun)(xnhun) 蛋氨酸是体内(t ni)合成

30、许多重要化合物，如肾上腺素、胆碱、肌酸和核酸等的甲基供体。 甲基供体的活性形式为S-腺苷蛋氨酸（S-adenosyl methionine,SAM，活性甲硫氨酸）。 SAM也是一种一碳单位衍生物，其载体可认为是S-腺苷同型半胱氨酸，携带的一碳单位是甲基。第44页/共54页第四十四页，共54页。45 ATP PPi + Pi ATP PPi + Pi 蛋氨酸蛋氨酸 SAM SAM 蛋氨酰腺苷转移酶蛋氨酰腺苷转移酶 FH FH4 4 甲基受体甲基受体 蛋氨酸合成酶蛋氨酸合成酶 甲基转移酶甲基转移酶 N N5 5- -CHCH3 3 FH FH4 4 甲基受体甲基受体- -CHCH3 3 S S-

31、-腺苷同型半胱氨酸裂解酶腺苷同型半胱氨酸裂解酶 同型半胱氨酸同型半胱氨酸 S S- -腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸 腺苷腺苷 H H2 2O O 第45页/共54页第四十五页，共54页。46从蛋氨酸形成的S-S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后转变(zhunbin)(zhunbin)为同型半胱氨酸，然后再反方向重新合成蛋氨酸，这一循环反应过程称为S-S-腺苷蛋氨酸循环或活性甲基循环。 第46页/共54页第四十六页，共54页。47四、硫酸根的代谢(dixi)(dixi)含硫氨基酸 硫酸根PAPS（3-磷酸(ln sun)腺苷-5-磷酰硫酸）ATP活性硫酸根第47页/共54页第四十七页，共54页。4

32、8五、芳香族氨基酸的代谢(dixi) (dixi) - -NHNH3 3 苯丙氨酸苯丙氨酸 苯丙酮酸苯丙酮酸 四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤 + O + O2 2 苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤 + H + H2 2O O 酪氨酸酪氨酸 四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤 + O + O2 2 酪氨酸酪氨酸( (羟化羟化) )酶酶 二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤 + H + H2 2O O 3,4 3,4- -二羟苯丙氨酸二羟苯丙氨酸( (多巴多巴) ) 苯丙酮酸尿症第48页/共54页第四十八页，共54页。49 3,4 3,4- -二羟苯丙氨酸二羟苯丙氨酸( (多巴多巴) ) 多巴醌多巴醌

33、酪氨酸酶酪氨酸酶 多巴脱羧酶多巴脱羧酶 - -COCO2 2 3,4 3,4- -二羟苯乙胺二羟苯乙胺( (多巴胺多巴胺) ) 吲哚醌吲哚醌 O O2 2 - -羟化酶羟化酶 VitC VitC H H2 2O O 去甲肾上腺素去甲肾上腺素 黑色素黑色素 SAM SAM 转甲基酶转甲基酶 S S- -腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸 肾上腺素肾上腺素 白化病帕金森病儿茶酚胺：多巴胺、去甲(q ji)肾上腺素、肾上腺素第49页/共54页第四十九页，共54页。50第六节 氨基酸合成代谢(dixi)概况第50页/共54页第五十页，共54页。51第51页/共54页第五十一页，共54页。52第52页/共54页第五十二页，共54页。53( (七) D-) D-氨基酸的合成(hchng)(hchng)第53页/共54页第五十三页，共54页。54感谢您的观看(gunkn)！第54页/共54页第五十四页，共54页。