动物生物化学zyt11含氮小分子的代谢

1、第11章 含氮小分子的代谢 Metabolism of Small Molecules Containing N本章主要内容 蛋白质的营养作用 氨基酸的一般分解代谢 氨的代谢 -酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成 个别氨基酸代谢 核苷酸的合成代谢 核苷酸的分解代谢 反映动物由饲料摄入的N和排出的N（从粪、尿等）之间的关系以衡量机体的蛋白质代谢状况。氮的总平衡：摄入氮量=排出氮量（成年动物）氮的正平衡：摄入氮量排出氮量（生长，妊娠动物）氮的负平衡：摄入氮量排出氮量（营养不良，消耗性疾病，机体损伤等）1.蛋白质的营养作用1.1 饲料蛋白质的生理功能 组织细胞的生长、修补和更新 转变为生理活性分子 氧化

2、供能1.2 氮平衡（nitrogen balance） 对成年动物而言，在糖脂等能源物质供应充分的情况下，为维持N的总平衡所必需提供的蛋白质的量称为蛋白质的最低需要量。（30g-50g） 蛋白质的生理价值 （biological value ） 指饲料蛋白质被动物机体合成组织蛋白质的利用率 必需氨基酸（essential amino acid） 动物或人体内不能合成或合成量不足而需要由饲料或食物供给的氨基酸。反刍动物例外 约有10种，包括苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、 苯丙氨酸、赖氨酸、蛋氨酸。半必需氨基酸（组氨酸和精氨酸）。对雏鸡还有甘氨酸。1.3 蛋白质的最低需要量1.4 蛋白

3、质的生理价值与必需氨基酸必需氨基酸之歌 苏缬亮异亮 苯丙属芳香 还有色赖蛋 缺一人遭殃 OR携（缬氨酸）、带（蛋氨酸）、一（异亮氨酸）、本（苯丙氨酸）、亮（亮氨酸）、色（色氨酸）、书（苏氨酸）、来（赖氨酸） 饲料蛋白之所以有不同的生理价值是因为其氨基酸的组成不同，并且主要是其必需氨基酸的种类和比例不同。因为非必需氨基酸是可以通过糖代谢的中间产物在机体中自己合成的。 饲料蛋白的氨基酸组成与动物机体蛋白的氨基酸组成越接近，其生理价值也越高。如果其必需氨基酸的含量、比例与机体蛋白组成完全一样，则生理价值达到100。 把不同生理价值的饲料蛋白质混合使用，其必需氨基酸可以互相补充以提高饲料蛋白质的生理价

4、值，称为蛋白质的互补作用。 1.5 蛋白质的互补作用2.氨基酸的一般分解代谢2.1 动物体内氨基酸的一般代谢概况 指氨基酸脱去氨基生成相应的-酮酸的过程。 动物的脱氨基作用主要在肝脏和肾脏中进行。 脱氨基方式 转氨基作用 氧化脱氨基作用 联合脱氨基作用2.氨基酸的一般分解代谢2.2 氨基酸的脱氨基作用（deamination）2.2.1 氧化脱氨基作用 动物体内有L-氨基酸和D-氨基酸氧化酶，它们属于需氧脱氢酶，其辅基分别是FMN和FAD。由于酶的活性低或缺乏可利用底物，一般作用不大。但是活性强、分布广的L-谷氨酸脱氢酶能专一地使L-谷氨酸实现氧化脱氨,生成-酮戊二酸，辅酶是NAD+或者NAD

5、P+. 反应如下:2.2.2 转氨作用在转氨酶(transaminase)的催化下，一种氨基酸的-氨基转移到另一种-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸和-酮酸，这种作用称为转氨基作用.转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛。 -酮戊二酸常是氨基的受体而转变成L-谷氨酸。转氨作用氧化脱氨基作用2.2.3 联合脱氨基作用（symphysis deamination）指转氨基作用和氧化脱氨基作用联合反应. 氨基酸与-酮戊二酸经转氨作用生成-酮酸和L-谷氨酸，后者经L-谷氨酸脱氢酶作用脱去氨生成-酮戊二酸。大部分氨基酸的脱氨借助于转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶的协同作用或称联合转氨基作用完成。2.2.4 嘌呤核苷酸循环(pu

6、rine nucleotide cycle) 指骨骼肌和心肌中存在的一种氨基酸脱氨基作用方式 氨基酸在脱羧酶的作用下形成胺类的反应。磷酸吡哆醛是脱羧酶的辅酶。生成的胺类常有特殊的生理和药理作用。 2.氨基酸的一般分解代谢2.3 氨基酸的脱羧作用（decarboxylation）来 源胺 类功 能谷氨酸-氨基丁酸(GABA)抑制性神经递质组氨酸组胺血管舒张剂，促胃液分泌色氨酸5-羟色胺抑制性神经递质，缩血管半胱氨酸牛磺酸形成牛磺胆汁酸，促脂类消化鸟氨酸、精氨酸腐胺，精胺等促进细胞增殖等胺类的来源与功能 氨的来源 脱氨基作用 嘌呤和嘧啶的分解 饲料添加 肠道细菌分解氨基酸 高水平的血氨是有毒性的，

7、可以引起脑功能紊乱 氨的去路 与酮酸合成氨基酸 转变成无毒的谷氨酰胺 合成尿素 合成嘌呤再分解成尿酸 直接排氨3.氨的代谢3.1 氨的来源和去路3.2.1 谷氨酰胺的运氨作用 Gln无毒，脑和肌肉组织等可以合成Gln，它是动物血液中最丰富的氨基酸之一，积极参与合成代谢。在肾中，Gln释放的氨与质子结合随尿排出。3.氨的代谢3.2 氨的转运3.2.2 丙氨酸-葡萄糖循环 （alanine-giucose cycle）丙氨酸把氨从肌肉运送到肝脏, 脱氨后丙酮酸转变成葡萄糖运回到肌肉 Krebs的实验证据 切除肝脏的狗的血液和尿中的尿素浓度显著下降,血氨浓度增高。 切除狗的肾而保留肝，血液中的尿素浓

8、度显著增加但不能排出。 同时切除肾和肝脏，狗的血液中尿素水平降低而血氨浓度显著上升。 此外，临床上急性肝坏死的患者，血液和尿中几乎不含尿素，而含高浓度的氨基酸。3.氨的代谢3.3 尿素的合成尿素合成过程 氨甲酰磷酸的生成（肝细胞线粒体中进行） 瓜氨酸的生成（线粒体中进行） 精氨酸的生成（胞液中进行） 精氨酸的水解和尿素的生成（胞液中进行） 尿素循环的总过程 尿素的生成鸟氨酸/精氨酸循环尿素合成的小结 尿素循环不仅消除了氨的毒性，也减少了CO2积累造成的酸性，因此对动物有重要的生理意义。 氨在家禽体内也可以合成谷氨酰胺以及用于其他一些氨基酸和含氮物质的合成，但不能合成尿素，而是首先利用氨基酸提供

9、的氨基合成嘌呤，再由嘌呤分解产生出尿酸（详见嘌呤的合成与分解） 尿酸为微溶于水的白色粉状物，可在禽类排泄物中见到。嘌呤合成代谢异常，引起血液尿酸水平过高，在人类导致痛风。3.氨的代谢3.4 尿酸的生成和排出4.-酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成4.1 -酮酸的代谢 经氨基化再转变成相应的氨基酸 转氨和联合脱氨的反应为可逆反应过程 转变成糖脂代谢的中间物再进而异生成糖或脂 进入糖代谢途径分解供能氨基酸碳骨架的代谢去向 根据氨基酸碳骨架代谢的去向,有的可以异生转变为糖, 有的则转变为酮体,有的则是既生糖又生酮,是兼生的. 生糖氨基酸有 14 种Ser，Gly，Thr，Ala，Cys 代谢转变为丙酮酸

10、Asp，Asn 代谢转变为草酰乙酸Met， Val 代谢转变为琥珀酸Glu，Gln，His，Pro，Arg 代谢转变为-酮戊二酸 生酮氨基酸 2 种Lys 代谢转变为乙酰乙酸Leu 代谢转变为乙酰乙酸和乙酰CoA 生糖生酮兼生氨基酸 4 种Ile 代谢转变为乙酰乙酸和丙酰CoAPhe 代谢转变为乙酰乙酸和延胡索酸Tyr 和 Trp 代谢转变为乙酰乙酸和丙酮酸4.-酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成4.2 非必需氨基的合成4.2.1 由-酮酸氨基化生成（举例： 丝氨酸的合成）4.2.2 由氨基酸之间相互转变生成 一碳基团的代谢 芳香族氨基酸的代谢 含硫氨基酸的代谢5.个别氨基酸的代谢 核苷酸的生理功能 嘌呤核苷酸的合成代