第十一章 蛋白质的分解代谢

1、蛋白质的营养Nutritional Function of Protein 第一节一、食物蛋白质的生理功能1. 1. 维持细胞组织的生长、发育、更新和修补维持细胞组织的生长、发育、更新和修补2. 2. 参与多种重要的生理活动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）、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）等物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等3. 3. 氧化功能氧化功能 成人每日约有成人每日约有1818%的能量来源于蛋白质的能量来源于蛋白质二、蛋白质需要量和营养价值1. 1. 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)

2、(nitrogen balance)摄入蛋白质的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。摄入蛋白质的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮总平衡：氮总平衡：摄入氮摄入氮 = = 排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡：氮正平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）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合成与分解代谢的慨况氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质合成与分解代谢的慨况。2. 2. 生理需要量生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为3050g

3、，我国营养学会推荐，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为成人每日蛋白质需要量为80g。3. 3. 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值必需氨基酸必需氨基酸(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，指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有共有8种：种：Val（缬）、（缬）、Ile（异亮）、（异亮）、Leu（亮）、（亮）、Thr（苏）、（苏）、Met（甲硫）、（甲硫）、Lys（赖）、（赖）、Phe（苯）、（苯）、Trp（色）。（色）。 其余其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。 蛋白质

4、的营养价值蛋白质的营养价值(nutrition value)(nutrition value)蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。质比。蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用 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。互相补充而提高营养价值。谷类蛋白质赖氨酸较少，色氨酸较多谷类蛋白质赖氨酸较少，色氨酸较多豆类蛋白质赖氨酸较多，色氨酸较少豆类蛋白质赖氨酸较多，色氨酸较少第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion, Absorption and Putr

5、efaction of Proteins一、 蛋白质的消化1. 1. 蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子，便于吸收。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。消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。2. 2. 消化过程消化过程 （1 1）胃中的消化作用）胃中的消化作用胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pH为为1.52.5水解水解芳香族氨基酸和亮氨酸芳香族氨基酸和亮氨酸的羧基末端，产物主要为多肽及少量氨基酸的羧基末端，产物主要为多肽及少量氨基酸凝乳作用凝乳作用 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(peps

6、inogen) (pepsin) 蛋白质蛋白质 多肽多肽（2 2）小肠中的消化）小肠中的消化小肠小肠是蛋白质消化的主要部位。是蛋白质消化的主要部位。胰酶胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适是消化蛋白质的主要酶，最适pH为为7.0左右，包括左右，包括内肽酶和外肽酶内肽酶和外肽酶。内肽酶内肽酶(endopeptidase)(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、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。弹性蛋白酶。外肽酶外肽酶(exopeptidase)(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶自肽链的末

7、段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A(A、B)B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。酶原的激活（瀑布式）酶原的激活（瀑布式）肠粘膜细胞肠粘膜细胞胆汁酸胆汁酸肠激酶肠激酶胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶原羧基肽酶原A A、B B羧基肽酶羧基肽酶A A、B B（3 3） 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蛋白质蛋白质氨基酸（氨基酸（1/31/3）+ +寡肽（寡肽（2/32/3）主动吸收入小肠粘膜细胞主动吸收入小肠粘膜细胞小肠粘膜细小肠粘膜细胞刷状缘：胞刷状缘：寡肽酶寡

8、肽酶氨基肽酶氨基肽酶二肽酶二肽酶三肽酶三肽酶氨基酸氨基酸入血入血胰酶胰酶氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶氨基酸氨基酸 +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶主要是寡肽酶主要是寡肽酶(oligopeptidase)(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)(aminopeptidase)及二肽及二肽酶酶(dipeptidase)(dipeptidase)等。等。二、肽和氨基酸的吸收吸收部位：主要在吸收部位：主要在小肠小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：吸收机制：耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程1.

9、 1. 氨基酸吸收载体氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体组成三联体，由，由ATP供能将氨供能将氨基酸、基酸、Na+转入细胞内，转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。再由钠泵排出细胞。载体类型载体类型中性氨基酸载体中性氨基酸载体碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体ADP+Pi ADP+Pi ATP ATP 氨氨基基酸酸 NaNa+ + K K+ + NaNa+ +泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞肠腔肠腔门静脉门静脉NaNa+ +依赖型氨基酸转运体依赖型氨基酸转运体刷状缘刷状缘细胞基底膜细胞基底膜主动转运主动转运

10、2. -2. -谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用- -谷氨酰基循环谷氨酰基循环( (-glutamyl cycle) )过程：过程： 谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再生谷胱甘肽再生半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶- -谷氨谷氨 酸环化酸环化 转移酶转移酶氨基酸氨基酸H2N C HC O O HR5- 5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5- 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPATPADP+PiADP+Pi- -谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸- -谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合

11、成酶ADP+PiADP+PiATPATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPATPADP+PiADP+Pi细胞外细胞外 - -谷谷 氨酰氨酰 基转基转 移酶移酶细胞膜细胞膜谷胱甘肽谷胱甘肽 GSHGSH细胞内细胞内 - -谷氨酰基循环过程谷氨酰基循环过程- -谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸C O O HC H N H2C H2C H2CON HC HC O O HRC HH2NC O O HR氨基酸氨基酸l利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系l此种转运也是耗能的主动吸收过程此种转运也是耗能的主动吸收过程l吸收作用在小肠近端较强吸收作用在小肠近端较强3. 肽的吸

12、收三、 蛋白质的腐败作用 肠道细菌肠道细菌对对未被消化和吸收未被消化和吸收的蛋白质的蛋白质及其消化产物及其消化产物所起的作用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。蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用( (putrefaction)第三节细胞质的蛋白质降解蛋白质的半寿期蛋白质的半寿期( (half-life)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/21/2表示表示蛋白质在细胞内的降解过程是高效、

13、特异性的降解过程蛋白质在细胞内的降解过程是高效、特异性的降解过程 1. 真核生物中蛋白质的降解有两条途径 不依赖不依赖ATP利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶( (cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白白和长寿命的细胞内蛋白 依赖泛素依赖泛素(ubiquitin)的降解过程的降解过程 溶酶体内降解过程溶酶体内降解过程依赖依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白泛素76个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守一级结构高度保守1. 泛素化泛素化(ubiquitina

14、tion) 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。2. 蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解对泛素化蛋白质的降解泛素介导的蛋白质降解过程泛素化过程泛素化过程E E1 1：泛素活化酶：泛素活化酶E E2 2：泛素携带蛋白：泛素携带蛋白E E3 3：泛素蛋白连接酶：泛素蛋白连接酶泛素泛素C CO O- -O O+ +HS-EHS-E1 1ATPATPAMP+PPiAMP+PPi泛素泛素C CO OS ES E1 1HS-EHS-E2 2HS-EHS-E1 1泛素泛素C CO OS ES E2 2泛素泛素C CO

15、OS ES E1 1被降解蛋被降解蛋白质白质HS-EHS-E2 2泛素泛素C CO OS ES E2 2泛素泛素C CNH NH 被降解蛋白质被降解蛋白质O OE E3 3 如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白蛋白P53降解）降解）如新药：硼替佐米如新药：硼替佐米 (Velcade，万珂万珂)体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用第四节氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids氨基酸代谢库氨基酸代谢库( (metabolic pool) )食物蛋

16、白经食物蛋白经消化吸收的消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织组织蛋白降解产生蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分的氨基酸（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。布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。一、蛋白质在体内的代谢动态氨基酸代氨基酸代谢库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) )氨基酸的来源与去路氨基酸的来源与去路（氨基酸（氨基酸代谢动态代谢动态） - -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

17、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 （主要）（主要） 氨基酸的一般代谢途径氨基酸的脱氨基作用-酮酸的代谢氨的代谢二、 氨基酸的脱氨基作用定义定义指氨基酸指氨基酸脱去氨基脱去氨基生成相应生成相应- -酮酸的过程。酮酸的过程。脱氨基脱氨基方式方式氧化脱氨基氧化脱氨基转氨基作用转氨基作用联合脱氨基（联合脱氨基（主要主要）非氧化脱氨基非氧化脱氨基转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联（一）转氨基作用(transamination)1. 定义氨 基

18、酸 去 的氨 基 酸 去 的 - - 氨 基 与氨 基 与 - - 酮 酸 的 酮 基 ， 在 转 氨 酶酮 酸 的 酮 基 ， 在 转 氨 酶( (transaminase)的作用下相互交换，生成相应的新的的作用下相互交换，生成相应的新的-酮酸与氨酮酸与氨基酸的过程，称为转氨作用（基酸的过程，称为转氨作用（transiminationtransimination）。）。 2. 反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、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。羟脯氨酸除外。 3. 转氨酶体内存在多种转氨酶，以体内存在多种转氨酶，以L-L-谷氨酸与谷氨酸与- -

19、酮酸的转氨酶最为重酮酸的转氨酶最为重要：如要：如谷丙转氨酶谷丙转氨酶（ALTALT或或GPTGPT）和）和谷草转氨谷草转氨酶（酶（ASTAST或或GOTGOT）谷氨酸谷氨酸+ +丙酮酸丙酮酸- -酮戊二酸酮戊二酸+ +丙氨酸丙氨酸谷氨酸谷氨酸+ +草酰乙酸草酰乙酸- -酮戊二酸酮戊二酸+ +天冬氨酸天冬氨酸ALTALTASTAST组组 织织G O TG P T 心心1560007100肝骨 骼骼 肌肌990004800肾肾9100019000组组 织织G O TG P T 胰胰 腺腺脾脾肺肺血血 清清280002000140001200100007002016 正常人

20、各组织正常人各组织ALTALT及及ASTAST活性活性 ( (单位单位/ /克湿组织克湿组织) )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。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。AST ALTAST ALTALTALT、ASTAST的临床意义的临床意义ALTALT常用于常用于急性肝炎急性肝炎的辅助诊断的辅助诊断ASTAST常用于常用于心肌梗死心肌梗死的辅助诊断的辅助诊断4. 转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 - -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 转氨酶转氨酶转氨基

21、作用不仅是体内转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基多数氨基酸脱氨基的重要方式，的重要方式，也是机体也是机体合成合成非必需氨基酸的重要途径。非必需氨基酸的重要途径。通过此种方式并通过此种方式并未未产生游离的氨。产生游离的氨。5. 转氨基作用的生理意义（二）氧化脱氨基作用 氨基酸脱氨伴有氧化反应。氨基酸脱氨伴有氧化反应。 可由两种酶催化：可由两种酶催化： 1 1） 氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 仅对仅对D-D-氨基酸，意义不大氨基酸，意义不大 2 2） L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 分布广，在分布广，在肝、肾、脑肝、肾、脑中活性强，但仅催中活性强，但仅催化化L-L-谷氨酸氧化脱氨谷氨酸氧化脱氨L-

22、谷氨酸氧化脱氨基作用 存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中 辅酶为辅酶为 NADNAD+ + 或或NADPNADP+ + GTPGTP、ATPATP为其抑制剂为其抑制剂 GDPGDP、ADPADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶： L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-L-谷氨酸谷氨酸NHNH3 3- -酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)NAD(P)+ +NAD(P)H+HNAD(P)H+H+ +H H2 2O ON H2C H(C H2)2C O O HC O O HN H2C H(C H2)2C O O HC O O HN HC(C H2)2C O O HC O O HN HC(C H2)2C

23、O O HC O O HOC(C H2)2C O O HC O O H+OC(C H2)2C O O HC O O H+（三）联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下- -氨基生成氨基生成- -酮酸的过程。酮酸的过程。2. 类型 转氨基耦联氧化脱氨基作用转氨基耦联氧化脱氨基作用1. 定义 转氨基耦联嘌呤核苷酸循环转氨基耦联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 - -酮酸酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 H H2 2O+NADO+NAD+ +转氨酶转氨酶 NHNH3 3+NADH+H+NADH+

24、H+ +L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 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。氨基酸的主要方式。主要在主要在肝、肾肝、肾组织进行。组织进行。 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸苹果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)(IMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶- -酮戊酮戊 二酸二酸氨基氨基酸酸 谷氨酸谷氨酸- -酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 1 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转转氨氨酶酶 2 2此种方式主要在肌肉组织进行此种方式主要在肌肉组织

25、进行。腺苷酸腺苷酸脱氢酶脱氢酶H H2 2O ONHNH3 3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)(AMP)三、-酮酸的代谢氨基化氨基化- -酮酸酮酸非必需氨基酸非必需氨基酸合成合成糖或脂类糖或脂类氧化氧化COCO2 2 + H+ H2 2O + ATPO + ATP氨基酸氨基酸NHNH3 3- -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA延胡索延胡索酸酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA谷氨酸谷氨酸NHNH3 3丙氨酸丙氨酸NHNH3 3NHNH3 3天冬氨酸天冬氨酸复习必须氨基酸（必须氨基酸（essential amino acid）:指体内需要而又不

26、能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有共有8种：种：Val（缬）、（缬）、Ile（异亮）、（异亮）、Leu（亮）、（亮）、Thr（苏）、（苏）、Met（甲硫）、（甲硫）、Lys（赖）、（赖）、Phe（苯）、（苯）、Trp（色）。（色）。 蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用: 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。值。氨基酸去的氨基酸去的-氨基与氨基与-酮酸的酮基，在转氨酶的作用下相互交换，生成相应的新的酮酸的酮基，在转氨酶的作用下相互交换，生

27、成相应的新的-酮酸与氨基酸的过程。酮酸与氨基酸的过程。转氨基作用转氨基作用: 氨基酸代氨基酸代谢库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) )氨基酸的来源与去路氨基酸的来源与去路（氨基酸（氨基酸代谢动态代谢动态） - -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 （主要）（主要） 第五节第五节氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of Ammo

28、nia氨是机体氨是机体正常代谢产物正常代谢产物，具有，具有毒性毒性。体内的氨体内的氨主要在肝合成尿素主要在肝合成尿素( (urea)而解毒。而解毒。正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 58.7mol/L。 一、血氨的来源与去路1. 血氨的来源 氨基酸脱氨基氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源作用产生的氨是血氨主要来源, , 胺类的分解也可以产生氨胺类的分解也可以产生氨 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化酶胺氧化酶 肠道吸收的氨肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 肾小管上皮

29、细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶2. 血氨的去路 在在肝内合成尿素肝内合成尿素，这是最主要的去路，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非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺 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ATPADP+Pi 肾小管泌氨肾小管泌氨分泌的分泌的NH3在在酸性酸性条件下生成条件下生成NH4+，随尿排出。随尿排出。NH3NH4H+易吸收易吸收 OH _ 为什么高血氨病人不能用碱性肥皂水灌肠？为什么高血氨病人不能用碱性肥

30、皂水灌肠？为什么肝硬化腹水病人不能用碱性利尿药？为什么肝硬化腹水病人不能用碱性利尿药？氨的存在形式氨的存在形式易用弱酸性液易用弱酸性液体体不易吸收不易吸收酸酸性利尿药性利尿药氨在血液中主要以氨在血液中主要以丙氨酸和谷氨酰胺丙氨酸和谷氨酰胺两种无毒的形式运输：两种无毒的形式运输： 丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循环（葡萄糖循环（肌肉肌肉） 谷氨酰胺运氨（肌肉，谷氨酰胺运氨（肌肉，心脏，脑组织心脏，脑组织）二、氨的转运1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)反应过程反应过程生理意义生理意义 肌肉中氨以无毒的肌肉中氨以无毒的丙氨酸丙氨酸形式运输到肝。形式运输到肝。 肝为肌肉提

31、供肝为肌肉提供葡萄糖葡萄糖。丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NHNH3 3谷氨酸谷氨酸- -酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NHNH3 3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖2. 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程反应过程谷氨酸谷氨酸 + NH+ NH3 3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPATPADP+PiADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在在脑、心、肌肉脑、心、肌肉合成谷氨酰胺，运输到合成

32、谷氨酰胺，运输到肝和肾肝和肾后再分解后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义生理意义谷氨酰胺是谷氨酰胺是氨的解毒产物氨的解毒产物，也是，也是氨的储存及运输形式氨的储存及运输形式。 临床上用谷氨酸盐降低血氨临床上用谷氨酸盐降低血氨 谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺 脑、肌肉脑、肌肉血血 液液 肝肝谷谷氨氨酰酰胺胺谷氨酰胺谷氨酰胺 NH NH3 3H H（尿液尿液）NH4 NH4 酸性酸性尿素尿素 NHNH3 3肾肾 NH NH3 3血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症 ( hyperammonemia)( hyperammonemia)，常见于

33、肝功能严重，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。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，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒(ammonia poisoning)(ammonia poisoning)或或肝昏迷肝昏迷。* *原因：肝功能严重损伤，尿素合成障碍原因：肝功能严重损伤，尿素合成障碍高血氨症与肝昏迷高血氨症与肝昏迷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NH3NH3 脑内脑内 - -酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制* *降低血氨的措施：降低血氨的措施： 限制蛋白进食

34、量，给肠道抑菌药物，限制蛋白进食量，给肠道抑菌药物， 给谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺给谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺 三、尿素的生成（一）生成部位（主要在主要在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中。的线粒体及胞液中。（二）生成过程尿素生成的过程称为尿素生成的过程称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环( (orinithine cycle)或或尿素循尿素循环环( (urea cycle)。1. 氨基甲酰磷酸的合成 COCO2 2 + + NHNH3 3 + H+ H2 2O + O + 2ATP2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（CPS-CPS-）（N-N-乙酰谷氨酸，乙酰谷氨酸，MgMg2+2+）C CO

35、OH H2 2N NO O POPO3 32- 2-+ + 2ADP + Pi 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行反应由氨基甲酰磷酸合成酶反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate (carbamoyl phosphate synthetase, CPS-)synthetase, CPS-)催化。催化。N-N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗消耗2 2分子分子ATPATP。N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)(AGA)C O O HC H3C -N H -C H(C H2)2C O O HOC O O

36、HC H3C -N H -C H(C H2)2C O O HO2. 瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶H H3 3POPO4 4+ +氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸N H2(C H2)3C HC O O HN H2鸟鸟 氨氨 酸酸N H2(C H2)3C HC O O HN H2鸟鸟 氨氨 酸酸N H2COOP O32-N H2COOP O32-N HC HC O O HN H2N H2CO瓜瓜 氨氨 酸酸(C H2)3由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶( (ornithine carbamoyl transferase,OCT) )催化，催化，OCT常与常与CPS-构成

37、复合体。构成复合体。反应在线粒体中进行，反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。瓜氨酸生成后进入胞液。N HC HC O O HN H2N H2CO瓜瓜 氨氨 酸酸(C H2)33. 精氨酸的合成反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPATPAMP+PPiAMP+PPiH H2 2O OMgMg2+2+ +天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸C O O HCHH2NC H2C O O HN H(C H2)3C HC O O HN H2N H2CNC O O HCHC H2C O O H限速酶限速酶C O O HC HC HH O O C+N

38、 H(C H2)3C HC O O HN H2N H2CN HN H(C H2)3C HC O O HN H2N H2CNC O O HCHC H2C O O HN H(C H2)3C HC O O HN H2N H2CNC O O HCHC H2C O O H精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂精氨酸代琥珀酸裂解酶解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸4. 精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行反应在胞液中进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸鸟鸟氨氨酸酸循循环环2ADP+Pi2ADP+PiCOCO2 2 + + NHNH3 3 + H+ H2 2O O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATP2ATPN

39、-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi Pi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸- -酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPATPAMP + PPiAMP + PPi鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素线粒体线粒体胞胞 液液（三）反应小结原料：原料：2 分子氨分子氨，一个来自于，一个来自于游离氨游离氨，另一个来自，另一个来自天冬氨酸天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：耗能：3 个个ATP，4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。限速酶：限速酶：

40、氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（CPS-) 精氨酸代琥珀酸合成酶（精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）（四）尿素生成的调节1. 食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成2. CPS-的调节：的调节：AGA、精氨酸为其激活剂、精氨酸为其激活剂3. 尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节：酶酶相相 对对 活活 性性氨氨 基基 甲甲 酰酰 磷磷 酸酸 合合 成成 酶酶鸟鸟 氨氨 酸酸 氨氨 基基 甲甲 酰酰 转转 移移 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 合合 成成 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 裂裂 解解 酶酶精精 氨氨

41、 酸酸 酶酶4.5163.01.03.3149.0正正 常常 成成 人人 肝肝 尿尿 素素 合合 成成 酶酶 的的 相相 对对 活活 性性酶酶相相 对对 活活 性性氨氨 基基 甲甲 酰酰 磷磷 酸酸 合合 成成 酶酶鸟鸟 氨氨 酸酸 氨氨 基基 甲甲 酰酰 转转 移移 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 合合 成成 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 裂裂 解解 酶酶精精 氨氨 酸酸 酶酶4.5163.01.03.3149.0正正 常常 成成 人人 肝肝 尿尿 素素 合合 成成 酶酶 的的 相相 对对 活活 性性第五节 个别氨基酸的代谢Metabolism of Indiv

42、idual Amino Acids 一、氨基酸脱羧基作用脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸氨基酸胺类胺类RCHRCH2 2NHNH2 2+ CO+ CO2 2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛CC O O HN H2HR（一）-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA) L- L-谷氨酸谷氨酸GABAGABACO2L- L- 谷氨酸脱酶（谷氨酸脱酶（脑组织脑组织）GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。（二）牛磺酸(taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成

43、分。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。 L- L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶COCO2 2（二）组胺 (histamine)L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶COCO2 2组胺是强烈的组胺是强烈的血管舒张剂血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，诱发荨，可增加毛细血管的通透性，诱发荨麻疹等过敏反应；麻疹等过敏反应；使支气管使支气管平滑肌收缩，导致哮喘平滑肌收缩，导致哮喘；还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。（三）5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)色氨酸色氨酸5- 5-羟色氨

44、酸羟色氨酸5-HT5-HT色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶5- 5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱羧酶COCO2 25-HT5-HT在脑内作为在脑内作为神经递质，起抑制作用神经递质，起抑制作用；在外周组织有收；在外周组织有收缩血管的作用。缩血管的作用。5-HT5-HT是是褪黑激素褪黑激素的前体，后者具有诱导促进睡眠的而作用。的前体，后者具有诱导促进睡眠的而作用。富含色氨酸的食物可引起嗜睡。富含色氨酸的食物可引起嗜睡。（四）多胺(polyamines) 鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺 S- S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 (SAM )(SAM )脱羧基脱羧基SAM SAM 鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶COCO2 2SAMSA

45、M脱羧酶脱羧酶COCO2 2精脒精脒 (spermidine)(spermidine)丙胺转移酶丙胺转移酶5-5-甲基甲基- -硫硫- -腺苷腺苷丙胺转移酶丙胺转移酶 精胺精胺 (spermine)(spermine)多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。活性较强。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某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原只含有一个碳原子的基团子的基团，称为，称为一碳单位一碳

46、单位(one carbon unit)(one carbon unit)。 种类甲基甲基 (methyl)-CH3甲烯基甲烯基 (methylene)-CH2-甲炔基甲炔基 (methenyl)-CH=甲酰基甲酰基 (formyl)-CHO亚胺甲基亚胺甲基 (formimino)-CH=NH （二）四氢叶酸是一碳单位的载体 FHFH4 4的生成的生成F FFHFH2 2FHFH4 4FHFH2 2还原酶还原酶FHFH2 2还原酶还原酶NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ +NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ + FH FH4 4携带一碳单位的形式携带一碳单位的

47、形式 （一碳单位通常是结合在（一碳单位通常是结合在FHFH4 4分子的分子的N N5 5、N N1010位上）位上）N N5 5CHCH3 3FHFH4 4N N5 5、N N1010CHCH2 2FHFH4 4N N5 5、N N1010= =CHCHFHFH4 4N N1010CHOCHOFHFH4 4N N5 5CH=NHCH=NHFHFH4 4一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丝氨酸丝氨酸 N N5 5, N, N1010CHCH2 2FHFH4 4甘氨酸甘氨酸 N N5 5, N, N1010CHCH2 2FHFH4 4组氨酸组氨酸 N N5 5CH=NHFHC

48、H=NHFH4 4色氨酸色氨酸 N N1010CHOFHCHOFH4 4（三）一碳单位与氨基酸代谢（四）一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5, N10=CHFH4N5, N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+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把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来三、含硫氨基酸的代谢C H2SHC H N H2C O O HC H2SHC H N H2C O O H胱氨酸胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸半胱氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸含硫氨基酸C H2C H N H2C O O HC H2C H N H

49、2C O O HSSC H2C H N H2C O O HC H2C H N H2C O O HSSSC H3C H2C H N H2C O O HC H2SC H3C H2C H N H2C O O HC H2（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ATPS腺苷甲硫氨酸(SAM)甲基转移酶甲基转移酶RHRHRHRHCHCH3 3腺苷腺苷SAMSAMSS腺苷同型半胱腺苷同型半胱氨酸氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAMSAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体2. 甲硫氨酸循环(methionine cycle)甲硫氨酸甲硫氨酸S- S-腺苷同型腺苷同型

50、半胱氨酸半胱氨酸S- S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸FHFH4 4N N5 5CHCH3 3FHFH4 4N N5 5CHCH3 3FHFH4 4 转甲基酶转甲基酶(VitB(VitB1212) )H H2 2O O腺苷腺苷RHRHATPATPPPi+PiPPi+PiRHRH-CH-CH3 3甲硫氨酸循环的生理意义甲硫氨酸循环的生理意义 1 1）为体内合成甲基化合物提供甲基）为体内合成甲基化合物提供甲基 2 2）使四氢叶酸得到再生）使四氢叶酸得到再生3.“一碳单位”代谢与新药设计 抗叶酸代谢药物原理抗叶酸代谢药物原理 影响叶酸合成影响叶酸合成或或影响叶酸转变为影响叶酸转变

51、为FHFH4 4，从而导致，从而导致“一碳单位一碳单位”代谢紊乱，影代谢紊乱，影响正常生命活动，杀灭细菌或癌细胞。响正常生命活动，杀灭细菌或癌细胞。 璜胺类药：璜胺类药：分分子结构和官能团性质子结构和官能团性质与对氨基苯甲酸与对氨基苯甲酸（PABAPABA）相似，相似，竞争抑制竞争抑制二氢叶酸合成酶作用，阻止二氢叶酸合成酶作用，阻止FHFH2 2合成。合成。 甲氧苄啶甲氧苄啶：强烈强烈抑制二氢叶酸还原酶抑制二氢叶酸还原酶作用，阻止作用，阻止FHFH4 4生成。璜胺类药增效剂。生成。璜胺类药增效剂。 甲氧蝶呤：甲氧蝶呤：结构与叶酸相似结构与叶酸相似，竞争性竞争性抑制二氢叶酸还原酶抑制二氢叶酸还原

52、酶作用，阻止作用，阻止FHFH4 4合成。合成。（对正常细胞有影响）（对正常细胞有影响）（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变- -2H+ +2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS22. 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。含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。SO42-+ ATPAMP - SO3-(腺苷腺苷-5 -磷酸硫酸磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3 -磷酸腺苷磷酸腺苷-5 -磷酸硫酸，磷酸硫酸，PAPS）PAPS为活性硫酸，为活性硫酸，是体内硫酸基的供体是体内硫酸基的供体L 半 胱 氨 酸磺 基 丙 氨 酸牛 磺 酸 CO2CH2SO3HCH-NH2COOH磺 基 丙 氨 酸 脱 羧 酶CH2SO3HCH2-NH2CH2SHCH-NH2COOH3O牛磺酸是构成胆汁酸的组成成份之一牛磺酸是构成胆汁酸的组成成份之一。半胱氨酸可生成牛磺酸半胱氨酸可生成牛磺酸 半胱氨酸与谷氨酸及甘氨酸合成谷胱甘肽半胱氨酸与谷氨酸及甘氨酸合成谷胱甘肽 还原型谷胱甘肽（还原型谷胱甘肽（GSHGSH）有保护酶分子上巯基及抗氧化