《氨基酸的代谢》ppt课件

鸟氨酸循环
O H2N-C-NH2 + H2O
尿素合成的鸟氨酸循环学说
尿素合成的反应
尿素合成的调节
高血氨和氨中毒
（一）尿素合成的鸟氨酸循环学说
• 1932年Hanks Krebs和Kurt Hensleit 提出了鸟氨 酸循环学说
1. 鸟氨酸与氨、CO2结合生 成瓜氨酸
2. 瓜氨酸接受一分子氨生 成精氨酸
2. 转氨基作用的机制
转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛， 起传递氨基的作用
R HO
CH2OH
H3C
N
吡哆醛：R= -CHO 吡哆胺：R= -CH2NH2 吡哆醇：R= -CH2OH
生化作用： 氨基酸转移酶的辅酶，起递氨基作用
ATP
ADP
CH2OH
吡哆醛
吡哆醛 激酶
氨基酸代谢
CH2O
磷酸吡哆醛
互 变
磷酸吡哆胺 CH2O
谷氨酰胺酶
❖ 肾脏产氨：Gln
Glu + NH3
氨的去路：
1. 肝脏合成尿素 2. 氨与谷氨酸合成谷氨酰胺 3. 氨的再利用 参与合成非必需氨基酸
或其它含氮化合物（如嘧啶碱） 4. 肾排氨 中和酸以铵盐形式排出
二、氨的转运
氨在血液中主要以两种形式运输：丙氨酸、谷氨酰胺
丙氨酸-葡萄糖循环 谷氨酰胺的运氨作用
羧基肽酶B (carboxypeptidase B)
胰液蛋白酶的激活
避免胰腺组织的自身消化
胰腺细胞最初分泌的各 种蛋白酶、肽酶均以无活 性的酶原形式存在，分泌 到十二指肠或迅速被肠激 酶(enterokinase)激活。
二、氨基酸的吸收
主要部位：小肠 吸收机制：耗能的主动吸收过程
氨基酸的吸收载体 γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用
氧化供能
第四节 氨的代谢
体内氨的来源与去路 氨的转运 尿素的生成
一、体内氨的来源与去路
氨的来源：
❖氨基酸及胺的分解
氨基酸脱氨基作用（ 体内氨的主要来源）
胺的分解： RCH2NH2 ❖肠道吸收的氨
胺氧化酶
RCHO + NH3
未被吸收的氨基酸在肠道细菌作用下脱氨基而生成。
血液中尿素渗入肠道，由肠道细菌尿素酶水解而生成氨。
（一）一碳单位与四氢叶酸
四氢叶酸是一碳单位的载体 一碳单位通常结合在四氢叶酸分子的N5、N10上
N HN 1
22 N3
4
OH
N
8
7
9
10
6 5
CH 2
NH
N
CO
谷氨酸
蝶呤啶
对氨基苯甲酸
叶酸
生化作用：
FH4是一碳单位转移酶的辅酶，起着 传递“一碳”单位的作用
叶酸 FH2还原酶 二氢叶酸 FH2还原酶 四氢叶酸
肽的吸收
4种类型的载体： 中性氨基酸载体 酸性氨基酸载体 碱性氨基酸载体 亚氨基酸与甘氨酸载体
γ-glutamyl cycle
要点：
✓ 氨基酸的吸收及其向细胞内的转运过程是通过 谷胱甘肽的合成与分解来完成的 ✓ γ-谷氨酰基转移酶是关键酶，位于细胞膜上 ✓ 转移1分子氨基酸需消耗3分子ATP
二、氨基酸的脱氨基作用
转氨基作用 氧化脱氨基作用 联合脱氨基作用 非氧化脱氨基作用
（一）转氨基作用
1. 转氨酶与转氨基作用
转氨基作用：在转氨酶的催化下， 某一 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；原来的 氨基酸则转变成-酮酸。
谷丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase, GPT，又称ALT) 谷草转氨酶（glutamic oxaloacetic transminase, GOT，又称AST）
脱羧基
胺类
假神经递质
肠道中的氨主要有两个来源：
❖ 未被吸收的氨基酸在肠道细菌作用下脱氨基而生成
❖ 血液中尿素渗入肠道，由肠道细菌尿素酶水解而生成氨
O H2N-C-NH2 + H2O
细菌尿素酶
2NH3 + CO2
这些氨都可被吸收入血液，在肝脏合成尿素。降低肠
道pH，可以减少氨的吸收。
第三节 氨基酸的一般代谢
第一节 蛋白质的营养作用
蛋白质的生理功能 蛋白质的需要量和营养价值
一、蛋白质的生理功能
• 蛋白质是生命的物质基础 • 蛋白质是能源物质
二、蛋白质的需要量
氮平衡
蛋白质的生理需要量
氮的总平衡 摄入氮=排出氮 成人每日最低分解20g蛋白质
氮的正平衡 摄入氮>排出氮 成人每日最低需要30-50g 蛋白质
转氨基作用偶联谷氨酸氧化脱氨的途径 体内合成非必需氨基酸的主要途径
嘌呤核苷酸循环
二、-酮酸代谢
三个方面的代谢途径：
经氨基化生成非必需氨基酸
转变成糖和脂类
生糖氨基酸 Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys Pro、Ala、Glu、Gln、Asp、Asn
生酮氨基酸 Leu、Lys 生糖兼生酮氨基酸 Ieu、Phe、Tyr、Thr、Trp
氨基酸的代谢概况 氨基酸的脱氨基作用 -酮酸的代谢
一、氨基酸的代谢概况
氨基酸的来源
• 食物蛋白质消化成氨基酸 • 组织蛋白质分解成的氨基酸 • 体内合成的非必需氨基酸 • 组织的氨基酸代谢池释放
氨基酸的去路
• 以合成组织蛋白为主 • 代谢转变成其它含氮物质 • 输至组织氨基酸代谢池 • 组织器官摄取利用
第五节 个别氨基酸的代谢
氨基酸的脱羧基作用 一碳单位的代谢 含硫氨基酸的代谢 芳香族氨基酸的代谢 支链氨基酸的代谢
一、氨基酸的脱羧基作用

部分氨基酸脱羧基生成相应的胺，催化这些
反应酶的是氨基酸脱羧酶。
谷氨酸 半胱氨酸 组氨酸 色氨酸 鸟氨酸
-氨基丁酸 牛磺酸 组胺 5-羟色胺 多胺
氮的负平衡 摄入氮<排出氮 营养学会推荐成人每日最低 需要 80g蛋白质
蛋白质的营养价值
• 蛋白质的营养价值 即氮的保留量占氮的吸收量的百分 数，取决于蛋白质所含氨基酸的种类、数量及其比例， 尤其是必需氨基酸的种类与数量。
• 蛋白质的互补作用 营养价值较低的蛋白质混合食用， 必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值，称为蛋 白质的互补作用。
（7，8）
（5，6，7，8）
NADPH+H+ NADP+
NADPH+H+ NADP+
N 8
7 6 5
N
N 8
7 6 5
N
N 8
7 6 5
N
N5 – CH =NH – FH4
N5 ，N10 = CH – FH4
N10 – CHO 氨酸（Ser）、甘氨酸（Gly）、 组氨酸（His）、色氨酸（Try）
该反应消耗2分子ATP， CPS-I是一种变构酶，AGA是其变构 激活剂。CPS-I、AGA都存在于肝细胞线粒体中。
要点 意义
• 部位： 肝细胞线粒体、胞液 • 原料：NH3 、 CO2、 ATP、 天冬氨酸
2个氮原子，1个来自氨，1个来自天冬氨酸 • 涉及的氨基酸及其衍生物： 6种
鸟氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、 精氨酸代琥珀酸、N-乙酰谷氨酸 • 限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶 • 耗能：3个ATP；4个高能磷酸键 •与三羧酸循环的联系物质：延胡索酸
解除氨毒以保持血氨的低浓度水平
（三）尿素合成的调节
1.食物蛋白质的影响
2.尿素合成酶的调节
精氨酸代琥珀酸合成酶的调节
(Argininosuccinate synthetase, 关键酶)
CPS- 的调节：AGA是其激活剂、 精氨酸是AGA合成酶的激活剂
（四）高血氨与氨中毒
• 正常情况下血氨保持动态平衡：肝中合成尿素是维持平 衡的关键。
三、蛋白质的腐败作用
定义： 在消化过程中，有一小部分蛋白质不被消化，也有一部 分消化产物不被吸收。肠道细菌对这部分蛋白质及其消 化产物所起的分解作用，称为蛋白质的腐败作用。
产物： 胺类、氨及其它有害物质（如苯酚、吲哚、硫化氢等）
胺类的生成
蛋白质
肠道细菌水解
酪氨酸 苯丙氨酸 组氨酸
氨基酸
酪胺 苯乙胺 组胺
（一） -氨基丁酸（ -aminobutyric acid,GABA）
前体：谷氨酸 酶：谷氨酸脱羧酶， 脑组织含量高 功能：抑制性神经递质
（二）牛磺酸（taurine）
前体：半胱氨酸 酶：磺酸丙氨酸脱羧酶 功能：结合胆汁酸的组成成分
（三）组胺（histamine）
前体：组胺酸 酶：组胺酸脱羧酶，主要存在于肥大细胞 功能：平滑肌收缩，毛细血管扩张，胃酸分泌
（一）丙氨酸-葡萄糖循环
肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝 肝脏为肌肉提供了葡萄糖
（二）谷氨酰胺的运氨作用
• 主要从脑、肌肉等组织向肝、肾运氨 • 脑中解氨毒的一种重要方式 • 是氨的运输形式，也是氨的贮存、利用形式
三、尿素的生成
主要器官：肝脏 反应部位：肝细胞线粒体及胞液
2NH3 + CO2
1. 胰液蛋白酶及其作用 2. 肠粘膜细胞的消化作用（寡肽酶, oligopeptidase）
胰液蛋白酶的分类
• 内肽酶
endopeptidase
• 外肽酶
exopeptidase
胰蛋白酶：赖氨酸、精氨酸 糜蛋白酶：芳香族氨基酸（苯、酪、色） 弹性蛋白酶 羧基肽酶A(carboxypeptidase A)
3. 精氨酸水解产生尿素 (urea)，重新生成鸟氨酸
鸟氨酸
(ornithine)
瓜氨酸
(citrulline)
精氨酸
(arginine)
（二）尿素合成的反应
分为以下四步：
1. 氨基甲酰磷酸的合成 2. 瓜氨酸的合成 3. 精氨酸的合成 4. 精氨酸水解生成尿素
氨基甲酰磷酸的合成
氨基甲酰磷酸合成酶 I（carbamoyl phosphate synthelase I, CPS-I) N-乙酰谷氨酸（N-acetyl glutamatic acid, AGA)
• 高血氨症：肝功能严重损伤时 • 肝昏迷：氨与脑中的-酮戊二酸结合生成谷氨酸，氨可
与谷氨酸结合生成谷氨酰胺。脑中氨的增加使脑中-酮 戊二酸减少，导致三羧酸循环减弱，从而使脑组织中的 ATP生成减少，引起大脑功能障碍，严重时发生肝昏迷。 • 降血氨的常用方法：给予谷氨酸、精氨酸；肠道抑菌药； 酸性盐水灌肠；限制蛋白质进食量。
（二）氧化脱氨基作用 L-谷氨酸氧化脱氨基作用
L-谷氨酸脱氢酶：肝、肾、脑组织广泛存在，是一种不 需氧脱氢酶，催化L-谷氨酸氧化脱氨生成-酮戊二酸， 辅酶是NAD+或NADP+
（三）联合脱氨基作用
• 通过两种或两种以上的酶联合催化作用使氨基酸 的-氨基脱下并产生游离氨的过程。是体内的主要的 脱氨基方式。 联合脱氨基作用有两种反应途径： ❖ 转氨基作用偶联谷氨酸氧化脱氨的途径，主要在肝、 肾等组织内进行，参与的酶是转氨酶与谷氨酸脱氢酶。 该途径是联合脱氨基作用的主要反应途径。 ❖ 嘌呤核苷酸循环的反应途径，主要在骨骼肌、心肌内 进行。因为肌肉中L-谷氨酸脱氢酶活性不高。
二、一碳单位的代谢
定义：某些氨基酸在分解代谢过程中可以产生含有一个 碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit）
体内的一碳单位：甲基（–CH3）、甲烯基（–CH2–）、甲 炔基（–CH=）、甲酰基（–CHO）、亚胺甲基（–CH=NH）
CO2不是一碳单位 一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合
•Ser •Gly •His
•Trp
（三）一碳单位的相互转变
（四）一碳单位的生理功能
合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料，与DNA、RNA 的合成关系密切，如N5，N10 ＝ CH－FH4直接提供甲 基用于dUMP向dTMP的转化。N10－CHO－FH4和N5，N10 ＝ CH－FH4分别参与嘌呤碱中C2，C8原子的生成
与过敏反应有关
（四）五-羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）
前体：色氨酸 酶：色氨酸羟化酶 ，5-羟色氨酸脱羧酶
功能：抑制性神经递质；缩血管作用
（五）多胺 polyamines
前体：鸟氨酸
酶：鸟氨酸脱羧酶
产物：腐胺、 精脒、

精胺
功能：调节细胞生长

的重要物质
• 营养必需氨基酸 体内需要但不能自身合成，必须由 食物供给的氨基酸。包括8种：甲硫氨酸（Met）、色氨 酸（Trp）、赖氨酸（Lys）、缬氨酸（Val）、异亮氨酸 （Ile）、亮氨酸（Leu）、苯丙氨酸（Phe）、苏氨酸 （Thr）。（甲、色、赖、缬、异、亮、苯、苏；假设 来写一两本书）
• 非必需氨基酸
• 半必需氨基酸 指酪氨酸（Tyr）、半胱氨酸（Cys）； 因食物中的酪氨酸和半胱氨酸可以节约苯丙氨酸和甲硫 氨酸的量
第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败
蛋白质的消化 氨基酸的吸收 蛋白质的腐败作用
一、蛋白质的消化
胃中的消化
胃蛋白酶原及其激活 胃蛋白酶最适pH值：1.5-2.5
小肠中的消化 （小肠是蛋白质消化的主要器官）