氨基酸代谢(2010年)课件

第七章氨基酸代谢

MetabolismofAminoAcids

讲授内容一、蛋白质的营养作用二、氨基酸的一般代谢三、氨的代谢四、个别氨基酸的代谢

蛋白质的营养作用

NutritionalFunctionofProtein

第一节一、体内蛋白质具有多方面的重要功能（一）蛋白质维持细胞组织的生长、更新和修补（二）蛋白质参与体内多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。每克蛋白质在体内氧化分解可释放17.19kJ的能量，人体每日18%能量由蛋白质提供。

（三）蛋白质可作为能源物质氧化供能二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述

氮平衡(nitrogenbalance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮>排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮<排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）

蛋白质的生理需要量成人每日蛋白质最低生理需要量为30g~50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。氮平衡的意义可以反映体内蛋白质代谢的概况。

蛋白质的营养价值(nutritionvalue)蛋白质的营养价值是指食物蛋白质在体内的利用率，取决于必需氨基酸的种类、数量和比例。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值。第三节

氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids一、体内蛋白质分解生成氨基酸成人体内的蛋白质每天约有1%~2%被降解，主要是肌肉蛋白质。蛋白质降解产生的氨基酸，大约70%~80%被重新利用合成新的蛋白质。

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t1/2表示。（一）蛋白质以不同的速率进行降解不同的蛋白质降解速率不同，降解速率随生理需要而变化。不依赖ATP和泛素；利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿蛋白质。1、蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径被降解（二）真核细胞内蛋白质的降解有两条重要途径2、蛋白质在蛋白酶体通过ATP-依赖途径被降解依赖ATP和泛素降解异常蛋白和短寿蛋白质泛素(ubiquitin)普遍存在于真核生物而得名76个氨基酸组成的多肽(8.5kD)

一级结构高度保守泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，使其标记并被激活,即泛素化，包括三种酶参与的3步反应，并需消耗ATP。泛素介导的蛋白质降解过程泛素化过程E1：泛素激活酶E2：泛素结合酶E3：泛素蛋白连接酶UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS

E1HS-E2HS-E1UBCOSE2UBCOSE1UB：泛素Pr：被降解蛋白质PrHS-E2UBCOSE2UBCNHOE3Pr

蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解异常蛋白质和短寿蛋白质。

26S蛋白酶体20S的核心颗粒(CP)19S的调节颗粒(RP):18个亚基,6个亚基具有ATP酶活性2个α环：7个α亚基2个β环：7个β亚基蛋白酶体对泛素化蛋白质的降解泛素介导的蛋白质降解过程：二、氨基酸代谢库食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸（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(metabolicpool)。脂类

三、

在转氨酶的催化下，一个α–氨基酸的氨基转移到一个α–酮酸上，从而生成与此相应的α–氨基酸，同时，原来的α–氨基酸则转变成相应的α–酮酸的过程。在胞液中进行

重要的转氨酶：

谷丙转氨酶（glutamicpyruvictransaminase,GPT.又称ALT）谷草转氨酶(glutamicoxaloacetictransaminase,GOT.又称AST)

GPT、GOT催化的转氨基反应GPT谷氨酸+丙酮酸a-酮戊二酸+丙氨酸GOT谷氨酸+草酰乙酸a-酮戊二酸+天冬氨酸转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。转氨基作用的生理意义（二）氧化脱氨基作用：

定义:脱氨基反应中既有脱氢氧化又有脱氨基的反应。自然界中催化氨基酸氧化脱氨基作用的酶主要有：

L-氨基酸氧化酶D-氨基酸氧化酶L-谷氨酸脱氢酶分布不广活性高分布广泛（肝、肾、脑等）特异性不高特异性不高特异性高反应需在PH10人体内D-氨基酸少需NAD+或NADP+为辅酶条件下进行亚基MW：56000

（6个相同亚基）

L-谷氨酸脱氢酶是变构酶在胞液中进行(主要方式)转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+转氨酶NH3+NADH+H+L-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氨基酸的主要方式。主要在肝、肾和脑组织进行。②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸

腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸谷氨酸α-酮酸转氨酶1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶2主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)

氨基酸α-酮酸氨脱氨基作用

四、α–酮酸的代谢

1、经氨基化生成非必需氨基酸2、转变成糖和脂：经糖异生途径转变成葡萄糖

（生糖氨基酸）氨基酸α–酮酸转变成乙酰CoA后再生成酮体或脂肪

（生酮氨基酸）NH2既能转变成葡萄糖也能转变成酮体

（生糖兼生酮氨基酸）琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸苏氨酸

谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TAC1.血氨的来源①

氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源②胺类的分解也可以产生氨RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶③

肠道吸收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④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酸+NH3谷氨酰胺酶一、血氨的来源和去路2.血氨的去路①在肝内合成尿素，这是最主要的去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④肾脏排氨分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)反应过程生理意义①肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。②肝为肌肉提供葡萄糖。二、氨的转运丙氨酸葡萄糖肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖目录鸟氨酸循环线粒体胞液反应小结：原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。定位：通过鸟氨酸循环，先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3个ATP，或者4个高能磷酸键。

尿素循环全过程不是孤立的，它与三羧酸循环和转氨基作用密切联系。

尿素循环的意义：

肝细胞通过鸟氨酸循环将有毒性的氨转变成可溶性而又相对无毒的尿素经肾脏排出体外，其意义就在于解除氨毒以保持血氨的低水平浓度。

1、高蛋白质膳食促进尿素合成2、AGA激活CPS-Ⅰ启动尿素合成乙酰CoA

+谷氨酸N-乙酰谷氨酸

3、精氨酸代琥珀酸合成酶活性促进尿素合成（三）尿素合成的调节AGA合成酶精氨酸+

(四)高血氨症和氨中毒

高血氨症：正常生理情况下，血氨处于较低水平。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，称为高血氨症。高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。

氨中毒:

血氨浓度升高

血循环

α-酮戊二酸

+

NH3

谷氨酸+谷氨酰胺

α-酮戊二酸

三羧酸循环减弱、ATP

大脑功能障碍肝昏迷

谷氨酰胺NH3脑细胞

一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物脱羧基作用(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛（三）组胺(histamine)组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2HNNCH2CHCOOHNH2HNNCH2CH2NH2（三）5-羟色胺酸(5-hydroxytryptamine,5-HT)5-HT在脑内作为神经递质起，抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO2色氨酸CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH2HOCH2CH2NH2HO

γ–氨基丁酸

脱羧基5-羟色胺氨基酸胺类牛磺酸（生理活性）组胺、多胺

醛类

醛氧化酶

羧酸

彻底氧化胺氧化酶（CO2除外）（二）四氢叶酸是一碳单位的载体（tetrahydrofolicacidFH4或THFA)：

一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而转运和参加代谢，FH4是一碳单位的运载体，也可认为FH4是一碳单位代谢的辅酶。5

四氢叶酸的结构与生成

FH4的功能部位

N5-甲基四氢叶酸

N5,N10-甲烯四氢叶酸CH2FH4携带一碳单位的形式（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5,N10—CH2—FH4N5,N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色胺酸的分解代谢丝氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4组氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH4（三）由氨基酸产生的一碳单位可相互转变一碳单位的互相转变N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3（五）一碳单位的功用：

1.作为合成嘌呤、嘧啶的原料：（主要功用）N10-甲酰-FH4：为合成嘌呤的2位碳提供碳源N5,N10-甲炔-FH4

：为合成嘌呤的8位碳提供碳源N5,N10-甲烯-F

H4：为合成胸腺嘧啶提供5位碳上的甲基

2.一碳单位代谢把氨基酸代谢与核酸代谢联系起来了。

3.磺胺药与抗癌药（氨甲碟呤等）也正是通过干扰细菌及癌细胞的叶酸、FH4的合成，进一步影响一碳单