第09章 氨基酸代谢课件

一、蛋白质的营养作用二、蛋白质的消化、吸收和腐败三、氨基酸的一般代谢（重点）四、氨的代谢（重点）五、个别氨基酸的代谢第九章

氨基酸代谢

MetabolismofAminoAcids第09章氨基酸代谢蛋白质的营养作用

NutritionalFunctionofProtein

第一节第09章氨基酸代谢一、蛋白质营养的重要性1.维持细胞、组织的生长、更新和修补2.参与多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。3.氧化供能人体每日18%能量由蛋白质提供。

第09章氨基酸代谢二、蛋白质需要量和营养价值1.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）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。第09章氨基酸代谢2.生理需要量

(1)成人（60kg体重）在不进食蛋白质时，其尿中仍排出一定量的含氮终产物（53mgN/kg体重）→约相当于20g蛋白质。(2)最低需要量：

30～50g／日。(3)我国营养学会推荐量：

80g／日。第09章氨基酸代谢3.蛋白质的营养价值①必需氨基酸(essentialaminoacid)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8种：Lys、Trp、Phe、Met、Thr、Val、Leu、Ile。

其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。第09章氨基酸代谢特殊氨基酸体内酪氨酸（Tyr）和半胱氨酸（Cys）可以分别由苯丙氨酸和蛋氨酸转变而来，如果膳食中能直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可分别减少30%和50%，所以称酪氨酸和半胱氨酸为半必需氨基酸儿童期，组氨酸（His）和精氨酸（Arg）常不能满足营养需要量，成负氮平衡。有人也将其划为必需氨基酸第09章氨基酸代谢②蛋白质的营养价值(nutritionvalue)取决于必需氨基酸的数量、种类。一般来说，含营养必需氨基酸种类多、数量足的蛋白质，其营养价值就高，反之就低。③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。谷类：Lys少，Trp多；豆类：Lys多，Trp少。第09章氨基酸代谢第09章氨基酸代谢第二节

蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins第09章氨基酸代谢一、蛋白质的消化蛋白质消化的生理意义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。第09章氨基酸代谢消化过程

（一）胃中的消化作用胃蛋白酶的最适pH为1.5～2.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)第09章氨基酸代谢（二）小肠中的消化——小肠是蛋白质消化的主要部位。1.胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶(endopeptidase)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。外肽酶(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(A、B)、氨基肽酶。第09章氨基酸代谢肠液中酶原的激活胰蛋白酶原糜蛋白酶原羧基肽酶原弹性蛋白酶原

肠激酶(enterokinase)

胰蛋白酶糜蛋白酶羧基肽酶弹性蛋白酶

(trypsin)(exopeptidase)(carboxypeptidase)(elastase)可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义第09章氨基酸代谢内肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图2.小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。氨基肽酶第09章氨基酸代谢二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程第09章氨基酸代谢（一）氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。载体类型中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体第09章氨基酸代谢（二）γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用γ-谷氨酰基循环(γ-glutamylcycle)过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再合成第09章氨基酸代谢半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酸环化转移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Piγ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi细胞外

γ-谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽

GSH细胞内γ-谷氨酰基循环过程γ-谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR第09章氨基酸代谢利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系此种转运也是耗能的主动吸收过程吸收作用在小肠近端较强（三）肽的吸收第09章氨基酸代谢三、蛋白质的腐败作用

肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物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(putrefaction)第09章氨基酸代谢（一）胺类(amines)的生成蛋白质

氨基酸胺类蛋白酶

脱羧基作用

组氨酸组胺

赖氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺第09章氨基酸代谢

假神经递质(falseneurotransmitter)

某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羟酪胺

β-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。第09章氨基酸代谢（二）

氨的生成未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素氨(ammonia)肠道细菌脱氨基作用尿素酶降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出。第09章氨基酸代谢（三）其它有害物质的生成酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氢

色氨酸

吲哚第09章氨基酸代谢第三节

氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids一、蛋白质的降解途径二、氨基酸脱氨基作用三、α-酮酸的代谢第09章氨基酸代谢一、蛋白质的降解蛋白质转换更新(proteinturnover)

人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡．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．第09章氨基酸代谢真核细胞中蛋白质的降解有两条途径

不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白②依赖泛素(ubiquitin)的降解过程①溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白第09章氨基酸代谢泛素76个氨基酸(8.5kD)普遍存在于真核生物一级结构高度保守1.泛素化(ubiquitination)

泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。泛素介导的蛋白质降解过程2.蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解第09章氨基酸代谢泛素化过程E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAMP+PPi泛素COS

E1HS-E2HS-E1泛素COSE2泛素COSE1被降解蛋白质HS-E2泛素COSE2泛素CNH被降解蛋白质OE3第09章氨基酸代谢氨基酸代谢库(metabolicpool)食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（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。氨基酸代谢概况第09章氨基酸代谢氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解体内合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成第09章氨基酸代谢二、氨基酸的脱氨基作用脱氨基方式转氨基作用氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基

转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联第09章氨基酸代谢（一）转氨基作用(transamination)1.定义在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。第09章氨基酸代谢2.反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但Lys、Pro、Hyp除外。第09章氨基酸代谢

3.转氨酶

正常人各组织GOT及GPT活性(单位/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。第09章氨基酸代谢α-酮戊二酸谷氨酸GPT

丙氨酸丙酮酸-CH3-C-COO-OCH3-C-COO-H3N+H第09章氨基酸代谢α-酮戊二酸谷氨酸GOT天冬氨酸草酰乙酸第09章氨基酸代谢4.转氨基作用机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛第09章氨基酸代谢目录第09章氨基酸代谢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。5.生理意义第09章氨基酸代谢（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用L-谷氨酸ATPGDPL-谷氨酸脱氢酶（肝、脑、肾）第09章氨基酸代谢（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α-氨基生成α-酮酸的过程。2.类型①转氨基偶联氧化脱氨基作用1.

定义②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环第09章氨基酸代谢①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

为氨基酸脱氨基和体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。第09章氨基酸代谢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

草酰乙酸天冬氨酸GOT

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)第09章氨基酸代谢三、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类第09章氨基酸代谢（三）氧化供能α-酮酸在体内可通过TAC和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。转变过程的中间产物：

CH3CO～SCoACH3COCOOHCitratecycle的中间产物。第09章氨基酸代谢第四节

氨的代谢MetabolismofAmmonia——体内氨的来源与转运——尿素生成及其调节（重点）第09章氨基酸代谢氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨浓度一般不超过65μmol/L。

第09章氨基酸代谢一、血氨的来源与去路1.血氨的来源①

脱氨基作用:主要来源胺类的分解RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

肠道吸收的氨:4g／24h氨基酸在肠道细菌作用下产生尿素经肠道细菌尿素酶水解产生③肾小管上皮细胞分泌的氨:

GlnGlu+NH3谷氨酰胺酶第09章氨基酸代谢2.血氨的去路①在肝内合成尿素:主要去路②合成非必需氨基酸及其它含氮化合物③合成谷氨酰胺:Glu+NH3Gln

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi④肾小管泌氨:分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。第09章氨基酸代谢二、氨的转运1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)反应过程生理意义①将肌肉中氨运输到肝。②肝为肌肉提供葡萄糖。第09章氨基酸代谢丙氨酸葡萄糖

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-葡萄糖循环葡萄糖第09章氨基酸代谢第09章氨基酸代谢2.谷氨酰胺的运氨作用

反应过程

Glu+NH3Gln谷氨酰胺合成酶（脑、肌肉）ATPADP+Pi谷氨酰胺酶（肝、肾）生理意义Gln是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。第09章氨基酸代谢

三、尿素的生成（一）生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。（二）生成过程尿素生成的过程是1932年由HansKrebs和KurtHenseleit提出的，称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)，又称尿素循环(ureacycle)或Krebs-Henseleit循环。第09章氨基酸代谢第09章氨基酸代谢1.氨基甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS－Ⅰ）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸在线粒体中进行N-乙酰谷氨酸（AGA）Mg2+第09章氨基酸代谢2.瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）H3PO4+氨基甲酰磷酸在线粒体中进行第09章氨基酸代谢3.精氨酸的合成在胞液中进行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸第09章氨基酸代谢精氨酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸第09章氨基酸代谢4.精氨酸水解生成尿素在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸精氨酸酶第09章氨基酸代谢鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液第09章氨基酸代谢（三）反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自Asp。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3个ATP，4个高能磷酸键。第09章氨基酸代谢（四）尿素生成的调节1.食物蛋白质的影响高蛋白膳食→合成↑低蛋白