氨基酸代谢PPT课件

氨基酸
氨基酸脱羧酶 磷酸吡哆醛
RCH2NH2 + CO2 胺类
目录
胺类(amines)的生成
蛋白质 蛋白酶 氨基酸 脱羧基作用 胺类
组氨酸 色氨酸 酪氨酸 赖氨酸
组胺 色胺 酪胺 尸胺
目录
（一）γ -氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA)
L-谷氨酸
L- 谷氨酸脱羧酶
GABA
目录
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 • 此种方式主要在肌肉组织进行。
氨 基 酸
α-酮戊 二酸
天冬氨酸
腺苷酸代琥 珀酸合成酶
转
氨 酶
转
氨 酶
1
2
腺苷酸 代琥珀酸
谷氨酸 α-酮酸
草酰乙酸
延胡索酸
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)
腺嘌呤 核苷酸 (AMP)
苹果酸
NH3 腺苷酸 脱氢酶 H2O
目录
四、α -酮酸的代谢
目录
1. 氨基甲酰磷酸的合成
• 反应在线粒体中进行
CO2 + NH3 + H2O + 2ATP
氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ （N-乙酰谷氨酸，Mg2+） O
H2N C O ~ PO32- + 2ADP + Pi
氨基甲酰磷酸
目录
• 反应由氨基甲酰磷酸合成酶 Ⅰ(carbamoyl phosphate synthetaseⅠ, CPS-Ⅰ)催化。 • N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子 ATP。
氨基酸代谢
目录
第一节

氨基酸的分解代谢
目录
细胞外 细胞膜
细胞内
COOH
CHNH2 CH2 CH2 C NH
γ-谷氨酰 氨基酸
COOH CH
γ-谷氨 酸环化 转移酶
氨基酸 COOH
H 2N C H R
COOH
H 2N CH R
氨基酸
γ-谷 氨酰 基转 移酶
O
半胱氨酰甘氨酸 (Cys-Gly)
谷胱甘肽 GSH
目录
蛋白酶体的结构以及靶蛋白 进入蛋白酶体的水解过程
目录
氨基酸的脱氨基作用
定义
指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。
脱氨基方式
氧化脱氨基 转氨基作用
转氨基和氧化脱氨基偶联 联合脱氨基 非氧化脱氨基 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联
目录
（一）转氨基作用(transamination)
1. 转氨酶与转氨基作用
甘氨酸
R
5-氧脯氨酸
肽酶 半胱氨酸
5-氧脯 氨酸酶
γ-谷氨酰
谷氨酸
ATP ADP+Pi
ADP+Pi
谷胱甘肽 合成酶
半胱氨酸 合成酶
ATP
ATP
γ-谷氨酰半胱氨酸
ADP+Pi
γ-谷氨酰基循环过程
目录
•真核生物中蛋白质的降解有两条途径
① 溶酶体内降解过程 • 不依赖ATP • 利用组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋 白和长寿命的细胞内蛋白
• 生理意义 谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储
存及运输形式。
目录
动物的氨解毒 目录
植物的氨解毒 目录
目录
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
尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或KrebsHenseleit循环。
糖 酵 解 途 径
丙酮酸
丙 氨 α-酮戊 酸 二酸
血液
葡 萄 糖
丙 氨 酸
肝
葡萄糖 尿素
糖 异 生
丙酮酸
尿素循环
NH3 谷氨酸
丙氨酸 α-酮戊二酸
丙氨酸-葡萄糖循环
目录
2. 谷氨酰胺的运氨作用
• 反应过程
ATP 谷氨酰胺合成酶 ADP+Pi
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺酶
谷氨酰胺
在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾 后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。
COOH
N-乙酰谷氨酸(AGA)
CH 3C-N H -CH O (C H 2)2 COOH
目录
2. 瓜氨酸的合成
NH2 (C H 2)3 CH NH2 COOH
鸟氨酸
NH2
鸟氨酸氨基甲酰转移酶
+ CO
O
~
P
O
23
H3PO4
氨基甲酰磷酸
NH2 CO
NH (C H 2)3
CH NH2 COOH
瓜氨酸
目录
ADP+Pi
④ 肾小管泌氨
分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。
目录
二、氨的转运
1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)
• 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。
• 反应过程
目录
肌肉
肌肉 葡 蛋白质 萄
糖
氨基酸 NH3 谷氨酸
亮氨酸 赖氨酸
柠檬酸
酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸
的 联
天冬氨酸 天冬酰胺
TAC
CO2
系
延胡索酸
α-酮戊二酸
谷氨酸
苯丙氨酸 酪氨酸
琥珀酰CoA CO2
异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸
精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸
目录
五、氨基酸脱羧基作用
• 脱羧基作用(decarboxylation)
R
H C NH2 COOH
4.5 163.0 1.0 3.3 149.0
目录
（五）高氨血症和氨中毒
• 血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)， 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。
• 高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒 (ammonia poisoning)。
② 依赖泛素(ubiquitin)的降解过程 • 依赖ATP • 降解异常蛋白和短寿命蛋白
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泛素
泛素广泛存在于古细菌和所有的真核生物，但不存在于 真细菌。
它由76个氨基酸残基组成，是一种高度保守的蛋白质。 在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白，但其
C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）离开蛋白主体伸向水 相，这有助于它与其它蛋白质形成异肽键。 泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打 上标记，降解过程由26S蛋白酶体执行。 泛素是一种热激蛋白
目录
（三）联合脱氨基作用
1. 定义
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 ② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环
目录
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用
氨基酸
转氨酶
α-酮酸
α-酮戊二酸
谷氨酸
NH3+NADH+H+
L-谷氨酸脱氢酶
H2O+NAD+
• 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、肾组织进行。
• 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 0.6μmol/L。
目录
一、血氨的来源与去路
1. 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,
胺类的分解也可以产生氨
RCH2NH2
胺氧化酶
RCHO + NH3
② 肠道吸收的氨
尿素
胞液
瓜氨酸
ATP
AMP + PPi
天冬氨酸
精氨酸
精氨酸代 琥珀酸 草酰乙酸
延胡索酸
α-酮戊 二酸
氨基酸
谷氨酸 α-酮酸
苹果酸
目录
目录
（三）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。 • 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。
目录
（四）5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)
色氨酸 色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸 5-羟色氨酸脱羧酶 5-HT
CO2
• 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。
目录
（五）多胺(polyamines)
鸟氨酸脱羧酶
鸟氨酸
腐胺
CO2
S-腺苷甲硫氨酸 (SAM )
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。
目录
反应式
• 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。
目录
转氨酶
正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织)
组织 GOT GPT
CH COOH
C COOH
H2O
(C H 2)2 C O O H NAD(P)+ (C H 2)2 C O O H
L-谷氨酸
O
C C O O H + NH3
(CH 2)2 COOH
α-酮戊二酸
催化酶： L-谷氨酸脱氢酶
• 存在于肝、脑、肾中 • 辅酶为 NAD+ 或NADP+ • GTP、ATP为其抑制剂 • GDP、ADP为其激活剂
氨基酸 α-酮酸
磷酸吡哆醛 转氨酶
磷酸吡哆胺
谷氨酸 α-酮戊二酸
目录
目录 目录
3. 转氨基作用的生理意义
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。
目录
（二）L-谷氨酸的氧化脱氨基作用
NH2
NAD(P)H+H+ N H
目录
（四）尿素生成的调节
高蛋白膳食 合成↑ 1. 食物蛋白质的影响
低蛋白膳食 合成↓ 2. CPS-Ⅰ的调节：AGA、精氨酸为其激活剂 3. 尿素生成酶系的调节：
目录
正常成人肝尿素合成酶的相对活性
酶
相对活性
氨基甲酰磷酸合成酶 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 精氨酸代琥珀酸合成酶 精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸酶
目录
泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键
目录
蛋白质泛酰化与蛋白质的定向水解
目录
泛酰化的类型及其功能
目录
蛋白酶体
20S核心颗粒，形状如桶，为大的
多功能蛋白酶复合物，降解细胞内
26S
多聚泛酰化的蛋白质
19S帽状调节颗粒 ，负责识别泛酰 化的蛋白质，并将它们去折叠以及 输送到CP的蛋白酶活性中心。
心
156000 7100
肝 142000 44000
骨骼肌 99000
肾
91000
4800 19000
组织 胰腺
脾 肺 血清
GOT 28000 14000 10000
20
GPT 2000 1200 700
16
• 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。
目录
2. 转氨基作用的机制
• 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛
NH2
C NH
NH
(CH2)3
+
COOH CH CH
CH NH2 COOH
HOOC
精氨酸代琥珀酸
精氨酸
延胡索酸
目录
4. 精氨酸水解生成尿素
• 反应在胞液中进行
精氨酸
尿素
鸟氨酸
目录
CO2 + NH3 + H2O
鸟
2ATP
N-乙酰谷氨酸
氨
2ADP+Pi
氨基甲酰磷酸
线粒体
Pi
酸 循
鸟氨酸
瓜氨酸
环
鸟氨酸
NH2
COOH
C N CH
COOH
NH
CH2
H 2N
CH CH2
精氨酸代琥珀酸合成酶
Mg2+
(C H 2)3
COOH
ATP
H2O AMP+PPi
CH NH2
COOH
COOH
天冬氨酸
精氨酸代琥珀酸
目录
NH2
COOH
C N CH
NH (CH2)3
CH2 COOH
CH NH2 COOH
精氨酸代琥 珀酸裂解酶
（一）经氨基化生成非必需氨基酸
（二）转变成糖及脂类
氨基酸生糖及生酮性质的分类
类别 生糖氨基酸
氨基酸
甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸
生酮氨基酸
亮氨酸、赖氨酸
生糖兼生酮氨基酸
异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸
SAM脱羧酶 脱羧基SAM
CO2
丙 胺 转 移 酶 5'-甲基-硫-腺苷
精胺 (spermine)
丙胺转移酶
精脒 (spermidine)
• 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，
其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。
目录
第二节 尿素循环
Urea cycle
目录
• 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常与CPS-Ⅰ构成 复合体。 • 反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。
目录
3. 精氨酸的合成
• 反应在胞液中进行。
NH2 CO
NH
+ ( C H 2 ) 3
CH NH2
COOH
瓜氨酸
目录
（三）氧化供能
α-酮酸在体内可通过TCA循环和氧化磷酸 化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。
目录
糖 葡萄糖或糖原
甘油三酯
脂肪
氨
磷酸丙糖
基
α-磷酸甘油
脂肪酸
酸
PEP
、 糖
丙氨酸 半胱氨酸
丙酮酸
及 丝氨酸
异亮氨酸 乙酰CoA
乙酰乙酰CoA
酮体
脂 苏氨酸
亮氨酸
肪 色氨酸 代 谢
色氨酸 草酰乙酸
CO2
• GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制 作用。
目录
（二）牛磺酸(taurine)
L-半胱氨酸
磺酸丙氨酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 牛磺酸
CO2
• 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。
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（三）组胺 (histamine)
L-组氨酸 组氨酸脱羧酶 组胺
CO2
• 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的 通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。
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
③ 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺
谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 谷氨酸 + NH3
目录
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
谷氨酰胺合成酶
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺
ATP