生化课件-氨基酸代谢

2020/3/6第8章氨基酸代谢1氨基酸代谢MetabolismofAminoAcids第八章2020/3/6第8章氨基酸代谢2掌握营养必需氨基酸、氮平衡、蛋白质腐败作用的概念，氨基酸转氨基反应与辅酶，氨的来源与去路，尿素合成的部位、主要过程、关键酶及其生理意义。一碳单位的概念、载体、生成原料及主要生理作用，S-腺苷甲硫氨酸的生成、作用及生理意义。甲基与硫酸根的活化形式。熟悉蛋白质功能、氧化脱氨、联合脱氨基作用，生糖、生酮氨基酸概念，氨的运输形式，脱羧基作用，芳香族氨基酸代谢过程。教学大纲对本章的要求P782020/3/6第8章氨基酸代谢3蛋白质的生物学功能营养功能：1.提供氮元素：是人体氮元素最重要来源；2.提供能量：人体每天18%能量由蛋白质提供。物质运输催化作用代谢调控信号转导免疫防御结构与运动2020/3/6第8章氨基酸代谢4蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein第一节2020/3/6第8章氨基酸代谢5大量（克）：糖、脂肪、蛋白质、水；微量（mg、μg）：维生素、无机盐、金属元素等。营养物按Armstrong的观点：水不是营养物，而它比这些营养物更重要。糖：C.H.O不能代替蛋白质脂：C.H.O蛋白质含元素：C、H、O、N。2020/3/6第8章氨基酸代谢6高等动植物都不能利用空气中的N2，而只能利用带负电荷的氮。糖食物蛋白质脂肪N非营养必需氨基酸根瘤菌和兰绿藻可以固定N雷，可以使N2变成NH3消耗大量能量固定雷（Re）N2NH32020/3/6第8章氨基酸代谢7一、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述氮总平衡：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、严重烧伤、大出血、消耗性疾病患者）氮平衡的意义：间接反映体内蛋白质代谢的慨况。（一）氮平衡(nitrogenbalance)实验测定每日摄入食物中和排泄物中的含氮量，间接反映蛋白质在体内的代谢状况，称为氮平衡实验。2020/3/6第8章氨基酸代谢8（二）生理需要量成人每日最低蛋白质需要量为30～50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。三、蛋白质的营养价值（一）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：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。•其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。2020/3/6第8章氨基酸代谢9（二）营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值(nutritionvalue)食物蛋白质的营养价值：指食物蛋白质在体内的利用率。而食物蛋白质利用率的高低取决于必需氨基酸的数量、种类和比例。（三）食物蛋白质的互补作用几种营养价值较低的食物蛋白，经混合食用后，可以提高食物蛋白质营养价值的现象。2020/3/6第8章氨基酸代谢10第二节蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins2020/3/6第8章氨基酸代谢11一、蛋白质的消化食物蛋白质胃、小肠蛋白水解酶氨基酸、小肽（产物）2020/3/6第8章氨基酸代谢142020/3/6第8章氨基酸代谢16二、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2020/3/6第8章氨基酸代谢17（一）氨基酸吸收载体2020/3/6第8章氨基酸代谢18（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2020/3/6第8章氨基酸代谢19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H2NCHCOOHR5-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COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRCHH2NCOOHR氨基酸2020/3/6第8章氨基酸代谢21三、蛋白质在肠中的腐败作用肠道中没有消化吸收的蛋白质和氨基酸，被细菌分解，而产生的代谢物，这个分解过程称为蛋白质的腐败作用。腐败作用产生的代谢物大多有害，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。（一）蛋白质的腐败作用(putrefaction)2020/3/6第8章氨基酸代谢22（二）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苯丙氨酸苯乙胺2020/3/6第8章氨基酸代谢23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CH2CH2NH2CH2CH2NH2CH2NH2COHHCH2NH2COHH酪胺β-羟酪胺CH2CH2NH2OHCH2CH2NH2OHCH2NH2COHHOHCH2NH2COHHOHβ-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。严重的引起肝昏迷。2020/3/6第8章氨基酸代谢25血液渗透肠道肾排出（20g）NH2-CO-NH2肝脏合成NH3(25%)7gNH2-CO-NH2脲酶（大肠杆菌）2NH3+CO2（4g）肠道吸收降低肠道pH值，可使血NH3肝功能受损：血NH3抑制肠菌，可使血NH3（三）肠道中氨的生成2020/3/6第8章氨基酸代谢26（四）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2020/3/6第8章氨基酸代谢27（二）蛋白质的半寿期二、体内蛋白质分解（一）体内蛋白质的降解正常成年人，每天约有2%左右的组织蛋白质被更新而降解，释放的氨基酸75~80%可以再利用，合成新的蛋白质，余下氨基酸则进入氨基酸代谢池分解或转化成其它物质。蛋白质浓度下降到一半时所需要的时间，用t1/2表示。作用：用来表达不同蛋白质的体内代谢速度。2020/3/6第8章氨基酸代谢28根据速度分快、中、慢三种：快速更新：半寿期以秒、分、小时为计量单位；如酶蛋白，尤其是肝细胞中的某些关键酶。中速更新：以天为计量单位，如，肝、血浆中的蛋白质半寿期约10天；慢速更新：以月为计量单位，如胶原蛋白，组蛋白等半寿期达6个月。2020/3/6第8章氨基酸代谢29•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（三）蛋白质转换更新(proteinturnover)真核生物中蛋白质的降解有两条途径2020/3/6第8章氨基酸代谢30泛素•76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)•普遍存在于真核生物而得名•一级结构高度保守①泛素化(ubiquitination)泛素选择性与被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。②蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解•泛素介导的蛋白质降解过程2020/3/6第8章氨基酸代谢33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蛋白质酶体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2020/3/6第8章氨基酸代谢35泛素介导的蛋白质降解过程：2020/3/6第8章氨基酸代谢36第三节氨基酸的一般代谢GeneralMetabolismofAminoAcids2020/3/6第8章氨基酸代谢37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。（一）氨基酸代谢库(metabolicpool)一、氨基酸代谢的概况2020/3/6第8章氨基酸代谢38氨基酸代谢库食物蛋白质组织蛋白质分解体内合成氨基酸(非必需氨基酸)（二）体内氨基酸代谢概况α-酮酸酮体氧化供能糖胺类氨尿素代谢转变其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成铵盐2020/3/6第8章氨基酸代谢39二、氨基酸的转氨及脱氨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2020/3/6第8章氨基酸代谢40（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。2020/3/6第8章氨基酸代谢412.反应式3）大多数氨基酸能参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。1）是可逆反应，平衡点接近1，反应方向符合质量作用定律；2）可认为是氨的重新分布；4）氨的转移，转到最后都转到三种重要的α-酮酸分子上，即丙酮酸、草酰乙酸和α-KG。其中尤以α-KG最重要；5）所有转氨酶的辅酶都是以磷酸吡啶醛或磷酸吡哆胺为辅酶，都是维生素B6的磷酸酯，在反应中可逆传递氨基。6)重要的转氨酶有两个：GPT和GOT。2020/3/6第8章氨基酸代谢423.转氨基作用的机制•转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶2020/3/6第8章氨基酸代谢43H2OH2O2020/3/6第8章氨基酸代谢442020/3/6第8章氨基酸代谢454.转氨酶正常人各组织GOT（ALT）及GPT（AST）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。组织GOTGPT心1560007100肝14200044000骨骼肌990004800肾9100019000组织GOTGPT胰腺脾肺血清2800020001400012001000070020162020/3/6第8章氨基酸代谢46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.转氨基作用的生理意义2020/3/6第8章氨基酸代谢47（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用•存在于肝、脑、肾中•辅酶为NAD+或NADP+•GTP、ATP为其抑制剂•GDP、ADP为其激活剂催化酶：L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+2020/3/6第8章氨基酸代谢48（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2020/3/6第8章氨基酸代谢491）转氨基偶联谷氨酸氧化脱氨基作用•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。2020/3/6第8章氨基酸代谢502）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环（肌肉）苹果酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸(IMP)α-酮戊二酸氨基酸谷氨酸α-酮酸草酰乙酸天冬氨酸H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)腺苷酸代琥珀酸合酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸脱氢酶转氨酶2转氨酶12020/3/6第8章氨基酸代谢51（一）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。三、氨的代谢（MetabolismofAmmonia）2.肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨。尿素经肠道细菌脲素酶水解产生的氨。2020/3/6第8章氨基酸代谢523.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