蛋白质降解与氨基酸代谢

1、2021/2/71 蛋白质的营养功能 与蛋白质的降解 氨基酸的分解代谢 氨基酸的生物合成 2021/2/72 第第 一一 节节 蛋白质的营养功能蛋白质的营养功能 与与 蛋白质的降解蛋白质的降解 2021/2/73 一、蛋白质的营养功能 蛋白质是构成生物体细胞的主要成分蛋白质是构成生物体细胞的主要成分 氧化供能氧化供能 转化成其他营养物质和生理活性物质转化成其他营养物质和生理活性物质 具有多种生物功能具有多种生物功能 促进机体的生长发育和组织的更新与修补促进机体的生长发育和组织的更新与修补 2021/2/74 二、蛋白质的需要量二、蛋白质的需要量 人体每天通过食物蛋白摄入的氮量人体每天通过食物蛋

2、白摄入的氮量 与通过尿、粪排出的氮量之间的关系与通过尿、粪排出的氮量之间的关系. . 1.1.氮平衡氮平衡: : 摄入氮摄入氮= =排出氮排出氮, ,正常代谢正常代谢; ; 2.2.正氮平衡正氮平衡: : 摄入氮摄入氮 排出氮排出氮, ,合成旺盛合成旺盛; ; 3.3.负氮平衡负氮平衡: : 摄入氮摄入氮 排出氮排出氮, ,分解加强分解加强. . 2021/2/75 生理需要量（成人）生理需要量（成人）: : 每日最低需要食进每日最低需要食进50-100g50-100g蛋白蛋白, ,以补充以补充 体内蛋白的分解体内蛋白的分解, ,保持氮平衡。保持氮平衡。 蛋白质的生理价值蛋白质的生理价值 是指

3、被消化吸收的食物或饲料蛋白质是指被消化吸收的食物或饲料蛋白质 经代谢转化为机体组织蛋白的利用率经代谢转化为机体组织蛋白的利用率. . 氮的保留量氮的保留量 生理价值生理价值 100100 氮的吸收量氮的吸收量 2021/2/76 蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用: : 营养价值较低的蛋白质混合食用营养价值较低的蛋白质混合食用, ,则必需则必需 氨基酸可以相互补充氨基酸可以相互补充, ,而提高蛋白质营养价值而提高蛋白质营养价值 的作用的作用. . 必需氨基酸必需氨基酸: : 人体自身不能合成或合成的量不足人体自身不能合成或合成的量不足, ,必必 须通过食物供应的氨基酸须通过食物供应的氨基酸. .

4、 苏、赖、苯、蛋、色、亮、异、缬苏、赖、苯、蛋、色、亮、异、缬 半半必需氨基酸必需氨基酸: 组氨酸和精氨酸组氨酸和精氨酸 非非必需氨基酸必需氨基酸: 其他十种其他十种 2021/2/77 三、蛋白质的降解三、蛋白质的降解 ( (一一) )胃中的消化胃中的消化 蛋白质蛋白质胃蛋白酶胃蛋白酶 胃蛋白酶原胃蛋白酶原 胃蛋白酶胃蛋白酶 胃酸胃酸 多肽多肽 少量氨基酸少量氨基酸 (+) 自身激活自身激活 -42AA (Phe.Try.Trp.Leu.Glu) 2021/2/78 ( (二二) )小肠中消化小肠中消化( (主要主要) ) 内肽酶内肽酶: : 胰蛋白酶胰蛋白酶( (碱性氨基酸羧基端肽键碱性氨

5、基酸羧基端肽键) ) 糜蛋白酶糜蛋白酶( (芳香族氨基酸羧基端肽键芳香族氨基酸羧基端肽键) ) 弹性蛋白酶弹性蛋白酶( (脂肪族氨基酸肽键脂肪族氨基酸肽键) ) 外肽酶外肽酶: :羧肽酶羧肽酶A(A(中性氨基酸羧基末端肽键中性氨基酸羧基末端肽键) ) 羧肽酶羧肽酶B(B(碱性氨基酸羧基末端肽键碱性氨基酸羧基末端肽键) ) 氨肽酶氨肽酶 2021/2/79 肠激酶肠激酶: :激活胰蛋白酶原激活胰蛋白酶原, ,胰蛋白酶再激活糜胰蛋白酶再激活糜 蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶等酶原蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶等酶原 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用: : 水解产物中水解产物中2

6、/32/3是寡肽是寡肽, ,再被肠粘膜细胞再被肠粘膜细胞 分泌的寡肽酶从氨基末端逐个水解成二肽分泌的寡肽酶从氨基末端逐个水解成二肽, ,再再 经二肽酶水解成氨基酸经二肽酶水解成氨基酸. . 2021/2/710 （三）蛋白质的体外水解 酸水解酸水解:6mol/LHCI或4mol/LH2SO4真空 100110 水解1024小时。Trp被 破坏,Asn和Gln转变为Asp和Glu。 碱水解碱水解:5mol/LNaOH真空110 水解20 小时。 Trp不被破坏。 酶水解酶水解:在最适条件下,根据需要选择不 同专一性的蛋白酶进行水解,得到不同水 解产物。 2021/2/711 氨基酸氨基酸 代谢库

7、代谢库 食物蛋白质食物蛋白质 消化吸收消化吸收 组织组织 蛋白质蛋白质 分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸 (非必需氨基酸非必需氨基酸) 氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况 -酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体 氧化供能氧化供能 糖糖 胺胺 类类 脱羧基作用脱羧基作用 氨氨 尿素尿素 代谢转变代谢转变 其它含氮化合物其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等) 合成合成 2021/2/712 第第 二二 节节 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 2021/2/713 氨基酸的一般代谢 个别氨基酸的代谢 2021/2/714 氨基酸分解的基本反应氨基酸分解的基本反应: 1.氨基酸的脱氨基作用

8、 2.氨基酸的转氨基作用 3.氨基酸的联合脱氨基作用 4.氨基酸的脱羧基作用 5.氨基酸的羟化作用 一、氨基酸的一般代谢 2021/2/715 1.1.脱羧基作用脱羧基作用 + AA 胺类化合物胺类化合物 脱羧酶脱羧酶 （辅酶为磷酸吡哆醛）（辅酶为磷酸吡哆醛） 特点特点:专一性很强专一性很强,每一种氨基酸都有一种每一种氨基酸都有一种 脱羧酶脱羧酶,辅酶是磷酸吡哆醛辅酶是磷酸吡哆醛;脱羧反应广泛脱羧反应广泛, 有些产物具有重要生理功能有些产物具有重要生理功能;但多数胺类但多数胺类 对动物有毒对动物有毒,体内有胺氧化酶体内有胺氧化酶,能将胺氧化能将胺氧化 为醛和氨。为醛和氨。 CO2 2021/2

9、/716 AA 胺类化合物胺类化合物 脱羧酶脱羧酶 （辅酶为磷酸吡哆醛）（辅酶为磷酸吡哆醛） R1 COOH H-C-NH2 - H R2 O=C - + 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 R1 COOH H-C-N= C - - H - R2 醛亚胺醛亚胺 +H2O R1 H H-C-N= C - - H - R2 CO2 H2O H R2 O=C - + R1 H H-C-NH2 - 反应机制反应机制: :磷酸吡哆醛是辅酶磷酸吡哆醛是辅酶, ,形成醛亚形成醛亚 胺胺, ,脱羧脱羧, ,水解水解, ,释放产物胺释放产物胺 2021/2/717 （一）（一）-氨基丁酸（氨基丁酸（GABAGABA） COO

10、H （CH2）2 HC-NH2 COOH 谷氨酸谷氨酸 COOH （CH2）2 HC-NH2 GABA 谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶 +CO2 -氨基丁酸氨基丁酸 是抑制性神经递质是抑制性神经递质, ,对中枢对中枢 神经系统有抑制作用神经系统有抑制作用, ,临床用作镇静剂临床用作镇静剂。 （脑、肾） 2021/2/718 （二）牛磺酸（二）牛磺酸 半胱氨酸半胱氨酸 磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸 牛磺酸牛磺酸 3O3O E E E:E:磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶 牛磺酸牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分是结合胆汁酸的组成成分,脑中亦有。脑中亦有。 2021/2/719 （三）组组 胺胺 HC=C-CH2CH

11、-COOH HN N NH2 C H HC=C-CH2CH2NH2 HN N C H -CO2 组胺酸脱羧酶组胺酸脱羧酶 组氨酸组氨酸 组胺组胺 组胺生理作用组胺生理作用: :1.1.扩血管扩血管, ,增加通透性增加通透性, ,降血压。降血压。 2. 2.收缩平滑肌（支气管痉挛收缩平滑肌（支气管痉挛- -哮喘）哮喘） 3. 3.刺激胃酸分泌刺激胃酸分泌 2021/2/720 （四）（四）5-5-羟色胺羟色胺 N CH 2-CH-COOH NH 2 N OH CH 2-CH2NH2 N CH 2-CH-COOH NH 2 HO 色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶 -CO2 5-5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱

12、羧酶 色氨酸色氨酸 5- 5-羟色氨酸羟色氨酸 5-5-羟色胺羟色胺 2021/2/721 5-5-羟色胺又称羟色胺又称血清素血清素, ,广泛分广泛分 布于体内各组织。脑中布于体内各组织。脑中5-5-羟色胺作羟色胺作 为抑制性神经递质为抑制性神经递质; ;外周组织中外周组织中5-5- 羟色胺具有收缩血管的作用。羟色胺具有收缩血管的作用。 2021/2/722 （五）多（五）多 胺胺 NH2 （CH2）3 CHNH2 COOH NH2 （CH2）4 NH2 鸟氨酸脱羧酶 -CO2 SAM 甲硫腺苷 -CO2 精脒合成酶 NH2 （CH2）4 NH（CH2）3NH2 NH （CH2）3NH2 （C

13、H2）4 NH （CH2）3NH2 -CO2 SAM 甲硫腺苷 鸟氨酸 腐胺 精胺 亚精胺（精脒） 2021/2/723 精胺与精脒精胺与精脒 是调节细胞生长的是调节细胞生长的 重要物质。凡生长旺盛的组织（胚胎、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、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。癌症的生化指标之一。 2021/2/724 2.2.氨基酸的脱氨基作

14、用氨基酸的脱氨基作用 氧化脱氨 非氧化脱氨 脱酰胺作用 转氨基作用 联合脱氨基作用 2021/2/725 （一）氧化脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用 定义定义: : - -氨基酸在酶的作用下氨基酸在酶的作用下, ,氧化生成氧化生成 - -酮酸酮酸, , 同时消耗氧并产生氨的过程。同时消耗氧并产生氨的过程。 反应通式反应通式: : H NH2 R-C- COOH - +O2+H2O R-C- COOH +H2O2+NH3 AA氧化酶 O 氨基酸 -酮酸 2021/2/726 氨基酸氧化酶的种类氨基酸氧化酶的种类 L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶: : 催化催化L-L-氨基酸氧化脱氨氨基酸氧化脱氨,

15、 ,体内分布不广泛体内分布不广泛, ,最最 适适pH10pH10左右左右, ,以以FADFAD或或FMNFMN为辅基。为辅基。 D-D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶: : 体内分布广泛体内分布广泛, ,以以FADFAD为辅基。但体内为辅基。但体内D-D-氨氨 基酸不多。基酸不多。 2021/2/727 L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶: : 专一性强专一性强, ,分布广泛（动、植、微生物）分布广泛（动、植、微生物）, ,活力活力 强强, ,以以NAD+NAD+或或NADP+NADP+为辅酶。为辅酶。 +NAD(P)H+NH3CH2 - COOH CHNH2 - CH2 COOH - +NAD(P)

16、+H2O 谷氨酸谷氨酸 脱氢酶脱氢酶 CH2 - COOH C=O - CH2 COOH - 脱氨（正) 氨同化（反） 谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 G0 2021/2/728 1.1.活性高（肝、肾、脑）活性高（肝、肾、脑） 2. 2.分布广分布广( (动、植、微动、植、微) ) 2. 2.特异性强特异性强 3. 3.是一种变构酶是一种变构酶: : GTP GTP、ATPATP是变构抑制剂是变构抑制剂 GDP GDP、ADPADP是变构激活剂是变构激活剂. L-L-谷氨酸脱氢酶的特点谷氨酸脱氢酶的特点: : 2021/2/729 还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱 氨基等

17、。（在微生物中个别氨基酸进行, 不普遍） （二）（二） 非氧化脱氨非氧化脱氨 L-丝氨酸丝氨酸 CH2 COO- C-NH3+ =- CH3 COO- C=NH2+ - COOH CH2OH NH2-C-H - COOH CH3 C=O - 丝氨酸脱水酶丝氨酸脱水酶 +NH3 丙酮酸丙酮酸 -H2O +H2O -氨基丙烯酸氨基丙烯酸亚氨基丙酸亚氨基丙酸 2021/2/730 （三）（三） 氨基酸的脱酰胺作用氨基酸的脱酰胺作用 CH2 - CONH 2 CH2 - CHNH3+ COO- - +H2O CH2 - COO- CH2 - CHNH3+ COO- - +NH3 谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶

18、CH2 - CONH 2 CHNH3+ COO- - - +H2O 天冬酰胺酶天冬酰胺酶 CH2 - COO- CHNH3+ COO- - +NH3 广泛存在于微、动、植中广泛存在于微、动、植中,有相当高的有相当高的专一性。专一性。 2021/2/731 （四）（四）. .转氨基作用转氨基作用 -氨基酸在氨基酸在转氨酶转氨酶的催化下将氨的催化下将氨 基转移到基转移到-酮酸上酮酸上, ,生成相应的生成相应的- 氨基酸氨基酸; ;原来的原来的-氨基酸则转变成氨基酸则转变成 相应的相应的-酮酸酮酸 . . 2021/2/732 转氨酶特点转氨酶特点: 1.1.种类多种类多, ,分布广泛。分布广泛。

19、2.2.大多数转氨酶大多数转氨酶, ,优先利用优先利用-酮戊二酸酮戊二酸 作为氨基的受体作为氨基的受体, ,生成谷氨酸。生成谷氨酸。 3.3.反应平衡常数为反应平衡常数为1.01.0左右。左右。 4.4.在线粒体和细胞液中都可进行转氨反应。在线粒体和细胞液中都可进行转氨反应。 2021/2/733 重要的酶重要的酶: 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、 组织坏死或细胞破裂时,大量转氨酶 释放入血,血清转氨酶含量升高。 2021/2/734 CH3 H-C-NH2 COOH COOH （CH2）2 C=O CO

20、OH CH3 C=O COOH COOH （CH2）2 HC-NH2 COOH + + 丙氨酸 -酮戊二酸 丙酮酸 谷氨酸 GPT:谷丙转氨酶谷丙转氨酶, ,急性肝炎时血清急性肝炎时血清GPTGPT 活性显著增高。活性显著增高。 GPT 2021/2/735 COOH CH2 H-C-NH2 COOH COOH （CH2）2 C=O COOH + GOT COOH CH2 C=O COOH COOH （CH2）2 HC-NH2 COOH 天冬氨酸天冬氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 谷氨酸谷氨酸 GOT:谷草转氨酶谷草转氨酶, ,心肌梗塞时血清含量明显增高心肌梗塞时血清含量明显增

21、高. . 2021/2/736 N CHO HO CH2O H3C N CH2NH2 HO CH2O H3C N P P R H-C-NH2 COOH R C=O COOH R2 H-C-NH2 COOH R2 C=O COOH 氨基酸-1磷酸吡哆醛 (氨基传递体氨基传递体) 氨基酸-2 -酮酸-1 磷酸吡哆胺 -酮酸-2 氨基传递过程 2021/2/737 转氨酶作用机制转氨酶作用机制: : 1. 氨基酸氨基酸与磷酸吡哆与磷酸吡哆醛醛形成醛亚胺形成醛亚胺, ,双双 键移位键移位, ,水解水解, ,释放出释放出 - -酮酸酮酸与磷酸吡哆与磷酸吡哆 胺胺; ; 2. 2. - -酮酸酮酸与磷酸吡

22、哆与磷酸吡哆胺胺形成醛亚胺形成醛亚胺, , 双键移位双键移位, ,水解水解, ,释放出释放出氨基酸氨基酸与磷酸吡哆与磷酸吡哆 醛醛。 2021/2/738 （五）（五）. .联合脱氨基作用联合脱氨基作用 -体内脱氨的主要方式体内脱氨的主要方式 氨基酸氨基酸与与-酮戊二酸酮戊二酸进行转氨基进行转氨基 作用作用, ,生成相应的生成相应的-酮酸酮酸和和谷氨酸谷氨酸, , 后者在谷氨酸脱氢酶作用下脱去氨基后者在谷氨酸脱氢酶作用下脱去氨基 生成生成-酮戊二酸酮戊二酸和和NHNH3 3。 2021/2/739 R H-C-NH2 COOH 氨基酸氨基酸 COOH （CH2）2 C=O COOH R C=O

23、 COOH -酮酸酮酸 COOH （CH2）2 HC-NH2 COOH -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 转氨酶转氨酶 NH3 + NADH NAD+ +H2O L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 氨基酸的联合脱氨基作用 2021/2/740 嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环 存在于肌肉组织中的另一种氨基酸脱氨基作用。存在于肌肉组织中的另一种氨基酸脱氨基作用。 氨基酸氨基酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 IMP NH3 -酮酸酮酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 延胡索酸延胡索酸 AMP H2O 苹果酸苹果酸 腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸脱氢酶 2021/2/741 联合脱氨基作

24、用的特点联合脱氨基作用的特点: : a.a.转氨基作用转氨基作用与谷氨酸脱氢酶催与谷氨酸脱氢酶催 化的化的氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用偶联。偶联。 b.b.联合脱氨基的结果产生游离氨。联合脱氨基的结果产生游离氨。 c.c.既是脱氨的方式既是脱氨的方式, ,也是合成非必也是合成非必 需氨基酸的重要途径。需氨基酸的重要途径。 d.d.主要存在于肝、肾、脑组织中主要存在于肝、肾、脑组织中。 2021/2/742 3.氨的代谢去路氨的代谢去路 氨的转运氨的转运 谷氨酰胺的生成谷氨酰胺的生成( (主要主要) ) 丙氨酸转运丙氨酸转运 尿素的生成尿素的生成 2021/2/743 氨氨, ,具有强烈的神经毒

25、性。正常具有强烈的神经毒性。正常 人血氨含量甚微人血氨含量甚微, ,0.06mmol/L0.06mmol/L (0.1mg/100ml)(0.1mg/100ml)。 2021/2/744 体内氨的来源体内氨的来源 1.1.内源性氨内源性氨 体内代谢产生的氨体内代谢产生的氨 (1) (1)氨基酸的脱氨基作用（为主）。氨基酸的脱氨基作用（为主）。 (2) (2)肾小管上皮细胞中谷氨酰胺分解产氨。肾小管上皮细胞中谷氨酰胺分解产氨。 2.2.外源性氨外源性氨 消化道吸收的氨消化道吸收的氨 肠道未消化蛋白和未吸收氨基酸经腐败作肠道未消化蛋白和未吸收氨基酸经腐败作 用产氨。用产氨。 血尿素扩散入肠血尿素扩

26、散入肠, ,被细菌尿素酶作用水解被细菌尿素酶作用水解 生成氨。生成氨。 肠道产氨肠道产氨: :4g/4g/天天, ,是血氨主要来源。是血氨主要来源。 2021/2/745 氨氨 的的 吸吸 收收 NH3 NH4+ H+ OH- NH3比比NH4+更易于穿过细胞膜而进入细胞更易于穿过细胞膜而进入细胞, NH3与与NH4+的互变受肠液的互变受肠液pH的影响。的影响。pH6时时NH3大大 量扩散入血量扩散入血;肠液肠液pH6时时NH3转变成转变成NH4+进入肠腔进入肠腔, 以铵盐的形式排出体外。以铵盐的形式排出体外。 临床应用临床应用: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。 2

27、021/2/746 （一）（一）. .氨的转运氨的转运（向动物肝脏的运输）（向动物肝脏的运输） 以以GlnGln的形式的形式: : NH4+ + Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ Gln+H2O Glu + NH4+ 以以AlaAla转运（葡萄糖转运（葡萄糖- -丙氨酸转运丙氨酸转运: :肌肉肌肉） NH4+ -酮戊二酸酮戊二酸+NADPH+H+ Glu+NADP+H2O Glu + 丙酮酸丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸+ Ala Ala+ -酮戊二酸酮戊二酸 Glu+丙酮酸丙酮酸 GlnGln合成酶合成酶 GlnGln酶酶 Glu脱氢酶脱氢酶 丙酮酸转氨酶丙酮酸转氨酶 丙酮酸转氨酶丙

28、酮酸转氨酶 在肌肉在肌肉 在肝脏在肝脏 尿素循环尿素循环 尿素循环尿素循环 在肝脏在肝脏 2021/2/747 谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 反应过程反应过程 谷氨酸谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATP ADP+Pi 谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶 在脑、肌肉合成谷氨酰胺在脑、肌肉合成谷氨酰胺, ,运输到肝运输到肝 和肾后再分解为氨和谷氨酸和肾后再分解为氨和谷氨酸, ,从而进行解从而进行解 毒。毒。 生理意义生理意义 谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨 的储存及运输形式。的储存及运输形式。 2021/2/748 Glc-AlaGlc-

29、Ala循环的生物学意义循环的生物学意义: : 在肌肉中在肌肉中, ,糖酵解提供丙酮酸糖酵解提供丙酮酸, ,在肝中在肝中, ,丙丙 酮酸又可生成葡萄糖返回肌肉氧化供能。酮酸又可生成葡萄糖返回肌肉氧化供能。 肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸, ,以丙氨以丙氨 酸形式运送氨至肝脏进一步转化酸形式运送氨至肝脏进一步转化, ,既清除肌肉既清除肌肉 中的氨中的氨, ,又避免丙酮酸积累又避免丙酮酸积累, ,一举两得。一举两得。 2021/2/749 （二）（二）. .尿素循环尿素循环 是正常情况下体内氨的主要去路。是正常情况下体内氨的主要去路。 主要在肝内合成无毒的主要在肝内合成无毒

30、的尿素尿素, ,然后由然后由 肾排出。也是肝解毒功能之一。肾排出。也是肝解毒功能之一。 1932 1932年德国学者克雷布斯（年德国学者克雷布斯（KrebsKrebs） 等首先提出尿素生成的等首先提出尿素生成的鸟氨酸循环鸟氨酸循环学说。学说。 （跨越线粒体和细胞质）（跨越线粒体和细胞质） 2021/2/750 鸟氨酸鸟氨酸 鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸精氨酸 尿素尿素 H2O 天冬氨酸天冬氨酸 （NH3 ） - ATP 琥珀酸琥珀酸 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸磷磷 酸酸 NH3 + CO2 + H2 O 2ATP 2ADP + Pi 氨甲酰磷酸合成酶

31、氨甲酰磷酸合成酶 （N-乙酰谷氨酸、乙酰谷氨酸、Mg2+） 线线 粒粒 体体 鸟鸟 氨氨 酸酸 循循 环环 每合成一分子尿素每合成一分子尿素 共解除了共解除了2分子的氨毒分子的氨毒 一分子来自于一分子来自于AA的脱氨基作用的脱氨基作用 另一分子来自于天冬氨酸另一分子来自于天冬氨酸 尿素循环 2021/2/751 鸟氨酸循环过程鸟氨酸循环过程 （1 1）氨基甲酰磷酸的合成）氨基甲酰磷酸的合成: : CO2+NH3+H2O+2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶（肝）氨基甲酰磷酸合成酶（肝） N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸, ,MgMg2+ 2+ NH2 -C-O-P=O + 2ADP + Pi OOH OH

32、 （CPS-I） 2021/2/752 （2 2）瓜氨酸的合成）瓜氨酸的合成 NH2 CO P O NH2 （CH2）3 CHNH2 COOH OCT NH2 C=O NH （CH2）3 CH-NH2 COOH + +H3PO4 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 OCTOCT: :鸟氨酸氨基甲酰转移酶（线粒体）鸟氨酸氨基甲酰转移酶（线粒体） 2021/2/753 （3 3）精氨酸的合成）精氨酸的合成 NH2 C=O NH （CH2）3 CH-NH2 COOH COOH CH-NH2 CH2 COOH 精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸 合成酶（胞液）合成酶（胞液） ATP AMP

33、+PPi H2O + NH2 COOH C= N C -H NH CH2 （CH2）3 COOH CH-NH2 COOH 瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸 2021/2/754 精氨酸代琥精氨酸代琥 珀酸裂解酶珀酸裂解酶 NH2 C=NH NH （CH2）3 CH-NH2 COOH + COOH CH CH COOH 精氨酸精氨酸 延胡索酸延胡索酸 2021/2/755 （4 4）精氨酸水解生成尿素）精氨酸水解生成尿素 NH2 C=NH NH （CH2）3 CH-NH2 COOH 精氨酸酶精氨酸酶 +H2O NH2 C=O NH2 NH2 （CH2）3 CHNH2 C

34、OOH 精氨酸精氨酸 尿素尿素 鸟氨酸鸟氨酸 2021/2/756 尿素生成总反应式尿素生成总反应式: 2NH3 + CO2 + 3ATP + 3H2O CO（NH2）2 + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi 2021/2/757 尿素合成小结尿素合成小结 1.1.是一个消耗能量的过程是一个消耗能量的过程, ,形成形成1mol1mol尿素尿素, , 消耗消耗4 4个高能磷酸键个高能磷酸键 2.2.合成合成1mol1mol尿素尿素, ,消耗消耗2molNH2molNH3 3 和 和1molCO1molCO2 2 3.3.氨甲酰磷酸和瓜氨酸合成在线粒体内完氨甲酰磷酸和瓜氨酸合成在线粒体

35、内完 成成, ,其他反应在胞质内完成其他反应在胞质内完成 4.4.产物延胡索酸将尿素循环与三羧酸循环产物延胡索酸将尿素循环与三羧酸循环 联系在一起联系在一起 2021/2/758 尿素合成的调节尿素合成的调节 1 1、食物的影响、食物的影响 高蛋白膳食高蛋白膳食, ,合成加快合成加快 低蛋白膳食低蛋白膳食, ,合成减慢合成减慢 2 2、氨基甲酰磷酸合成酶、氨基甲酰磷酸合成酶的调节的调节 ( (N- -乙酰谷氨酸别构激活乙酰谷氨酸别构激活) ) 3 3、其他物质对尿素合成的调节、其他物质对尿素合成的调节 2021/2/759 高血氨和氨中毒高血氨和氨中毒 1.1.高血氨高血氨: :肝功严重受损时

36、肝功严重受损时, ,尿素合成障碍尿素合成障碍, , 造成血氨浓度升高的现象造成血氨浓度升高的现象. . 2.2.氨中毒氨中毒: :大量氨入脑大量氨入脑, ,与与-酮戊二酸合成酮戊二酸合成 谷氨酸谷氨酸, ,或与脑中的谷氨酸合成谷或与脑中的谷氨酸合成谷 氨酰胺氨酰胺, ,造成脑中造成脑中-酮戊二酸减酮戊二酸减 少少,TCA,TCA减弱减弱,ATP,ATP生成减少生成减少, ,引起引起 大脑功能障碍的现象大脑功能障碍的现象. .严重时可导严重时可导 肝昏迷肝昏迷. . 2021/2/760 TAC 脑供能不足 脑供能不足 -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺 NH3 NH3 脑内脑内 -

37、 -酮戊二酸酮戊二酸 氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制 2021/2/761 4 4、-酮酸的代谢去路酮酸的代谢去路 1.1.生成非必需氨基酸生成非必需氨基酸: -酮酸酮酸 非必需氨基酸非必需氨基酸 联合脱氨基作用联合脱氨基作用 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 GLuGLu脱氢酶脱氢酶 2021/2/762 2. 2. 生成糖和脂生成糖和脂 生酮氨基酸生酮氨基酸: :在分解过程中转变为乙酰乙酰在分解过程中转变为乙酰乙酰CoACoA, , 后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和-羟丁羟丁 酸。酸。 Leu、Lys。 生糖氨基酸生糖氨基酸: :凡能生成丙酮酸、凡能生成丙

38、酮酸、-酮戊二酸、酮戊二酸、 琥珀酰琥珀酰CoACoA、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸. . 都称为生糖氨基酸都称为生糖氨基酸, ,它们都能生成葡萄糖。它们都能生成葡萄糖。 Asp、Asn、Gly、Ser、Ala、The、Cys、Glu、 Gln、His、Pro、Arg、Met、Val。 生酮兼生糖氨基酸生酮兼生糖氨基酸: : Phe、Tyr、 Trp 、 Ile。 2021/2/763 20 20 种氨基酸的碳架可转化成种氨基酸的碳架可转化成7 7 种物质种物质: : 丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰CoACoA、 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA、- - 酮酮 戊二酸、琥珀酰戊

39、二酸、琥珀酰CoACoA、 延胡索酸、草酰乙酸延胡索酸、草酰乙酸 最后集中为最后集中为5 5 种物质进入种物质进入TCA:TCA: 乙酰乙酰CoACoA、- - 酮戊二酸、琥珀酰酮戊二酸、琥珀酰CoACoA、 延延 胡索酸、草酰乙酸。胡索酸、草酰乙酸。 -酮酸在体内可通过酮酸在体内可通过TCATCA彻底氧化成水彻底氧化成水 和二氧化碳和二氧化碳, ,并释放能量供机体使用并释放能量供机体使用. . 3.3.氧化供能氧化供能: : 2021/2/764 琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸 草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸 柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 PEP 磷酸丙糖磷酸丙糖

40、葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原 糖糖 -磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸 脂肪脂肪 甘油三酯甘油三酯 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 丙氨酸丙氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 甘氨酸甘氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 亮氨酸亮氨酸 色氨酸色氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸 缬氨酸缬氨酸 酮体酮体 亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸 精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 组氨酸组氨酸 脯氨酸脯氨酸 CO2 CO2 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T A C 2021/

41、2/765 二、个别氨基酸的代谢 1 1、甘氨酸、丝氨酸等与一碳单位代谢、甘氨酸、丝氨酸等与一碳单位代谢 定义定义: :某些氨基酸在体内分解代谢过程中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产生的含有一个碳原子的基团, , 称为一碳基团。称为一碳基团。 载体载体:四氢叶酸四氢叶酸FH4（辅酶）（辅酶） 结合部位结合部位:FH4的的N5,N10位位 2021/2/766 种类种类: : -CH3 甲基甲基 -CH2- 亚甲基亚甲基 -CH 次甲基、甲烯基次甲基、甲烯基 -C 甲炔基甲炔基 -HC=O 甲酰基甲酰基 -CH2OH- 羟羟甲基甲基 -CH2 NH2 氨基甲基氨基甲基

42、 -CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基 2021/2/767 COOH （CH2）2 CO-NH-CH COOH -CH2-N H2N OHCH2 10 5 N N5 5,N,N10 10- -亚甲基四氢叶酸 亚甲基四氢叶酸 N N NN 2021/2/768 一碳单位主要来源于氨基酸代谢一碳单位主要来源于氨基酸代谢 甘氨酸、丝氨酸甘氨酸、丝氨酸 N5, N10CH2FH4 组氨酸组氨酸 N5CH=NHFH4 色氨酸、甘氨酸色氨酸、甘氨酸 N10CHOFH4 2021/2/769 （1 1）. .亚甲基来自丝氨酸和甘氨酸代谢亚甲基来自丝氨酸和甘氨酸代谢 CH2OH CHNH2 COOH +FH4 丝

43、氨酸羟甲丝氨酸羟甲 基转移酶基转移酶 -H2O N5,N10-CH2-FH4 CH2NH2 COOH + 丝氨酸丝氨酸 甘氨酸甘氨酸 CH2NH2 COOH +FH4 甘氨酸氨解酶甘氨酸氨解酶 NAD+ NADH+H+ CO2、NH3、 、 N5,N10-CH2-FH4 2021/2/770 （2 2）. .甲酰基来自色氨酸和甘甲酰基来自色氨酸和甘 氨酸代谢中产生的甲酸氨酸代谢中产生的甲酸 色氨酸色氨酸 HCOOH + HCOOH + 犬尿氨酸犬尿氨酸 甘氨酸甘氨酸 乙醛酸乙醛酸 甲酸甲酸 氧化氧化 脱氨基脱氨基 氧化氧化 HCOOH N10-CHO-FH4 FH4甲酰化酶甲酰化酶 FH4 A

44、TP ADP+Pi 2021/2/771 （3 3）. .亚氨甲基来自组氨酸分解代谢亚氨甲基来自组氨酸分解代谢 HC=C-CH2CH-COOH HN N NH2 C H HOOC-CH-（CH2）2-COOH HN NH C H 组氨酸组氨酸 亚氨甲酰谷氨酸亚氨甲酰谷氨酸 亚氨甲基转移酶亚氨甲基转移酶 FH4 N5-CH=NH-FH4 谷氨酸谷氨酸 2021/2/772 （4 4）. .次甲基的生成次甲基的生成 （1）亚甲基脱氢 N5,N10-CH2-FH4 N5,N10=CH-FH4 2H （2）甲酰基脱水 N10-CHO-FH4 N5,N10=CH-FH4 + +H2O （3）亚胺甲基脱氨

45、 N5-CH=NH-FH4 N5,N10=CH-FH4 +NH3 2021/2/773 5.5.甲基的生成甲基的生成 N5,N10-CH2-FH4 N5-CH3-FH4 NADH NAD+ （不可逆）（不可逆） 2021/2/774 蛋氨酸蛋氨酸 S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸 甲基化物甲基化物 ATP PPi+Pi FH4 同型半胱氨酸同型半胱氨酸 N5-CH3-FH4 甲基甲基B12 丝氨酸丝氨酸 N5,N10-CH2-FH4 脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸 FH4 H2O 甘氨酸甘氨酸 组氨酸组氨酸 N5-CH=NH-FH4 N5,N10=CH-FH 4 嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸 FH4 NH3 甲酸甲酸

46、N10-CHO-FH4 ATP ADP+Pi FH4 DNA RNA 一碳单位的来源、转变及利用 2021/2/775 甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸与转甲基作用 甲硫氨酸甲硫氨酸 + + ATP S- S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 (S-CH3) 腺苷转移酶腺苷转移酶 PPi + Pi (SAM) SAM S- S-腺苷同腺苷同 同型半胱氨酸同型半胱氨酸 型半胱氨酸型半胱氨酸 甲基转移酶甲基转移酶 RH R-CH3 腺苷腺苷 2021/2/776 由由SAMSAM参加的一些转甲基作用参加的一些转甲基作用 甲基接受体甲基接受体 甲基化产物甲基化产物 去甲肾上腺素去甲肾上腺素 肾上腺素肾上腺素 瓜

47、乙酸瓜乙酸 肌酸肌酸 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 RNA 甲基化的甲基化的RNA DNA 甲基化的甲基化的DNA 蛋白质蛋白质 甲基化的蛋白质甲基化的蛋白质 2021/2/777 甲硫氨酸甲硫氨酸 S-腺苷甲硫酸腺苷甲硫酸 （SAM） S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸 同型半胱氨酸同型半胱氨酸 RH R-CH3H2O 腺苷腺苷 FH4 N5-CH3-FH4 ATP PPi+Pi N5-CH3-FH4 转甲基酶转甲基酶(VitB12) 甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环 2021/2/778 一碳单位代谢的生理意义一碳单位代谢的生理意义 1.1.氨基酸代谢的产物氨基酸代谢的产物; ; 2.2.合成嘌呤、嘧啶