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1第十一章蛋白代谢之氨基酸代谢2氨基酸是蛋白质的基本组成单位,是蛋白质合成和分解代谢的中心内容.体内蛋白质的更新与氨基酸的分解均需食物蛋白补充.3第一节氨基酸的一般代谢4血液氨基酸组织氨基酸(AA代谢库)食物蛋白体内合成的非必需AA组织蛋白其他含氮物(嘌呤、嘧啶等)胺类CO2(脱羧)其他含氮物氨α-酮酸糖谷氨酰胺尿素CO2+H2O脂肪脱氨基TCACO2+H2O氨基酸代谢概况5二、氨基酸的脱氨基作用1.氧化脱氨基2.转氨基3.联合脱氨基(最重要)6(一)氧化脱氨基作用氨基酸在氨基酸氧化酶作用下脱氢生成亚氨基酸,后者再水解成NH3和α-酮酸的过程.重要的酶:L-谷氨酸脱氢酶7COOHCH2CH2H-C-NH2COOHCOOHCH2CH2C=NHCOOHCOOHCH2CH2C=OCOOHNAD+NADHH2ONH3L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸亚谷氨酸α-酮戊二酸反应可逆.L-谷氨酸脱氢酶在体内非必需氨基酸合成中起着重要作用.水解81.活性高、分布广(肝、肾、脑)2.特异性高(骨骼肌、心肌活性低)3.是一种变构酶:GTP、ATP是变构抑制剂;GDP、ADP是变构激活剂.L-谷氨酸脱氢酶的特点:9(二)转氨基作用α-氨基酸的氨基通过酶的催化,转移α-酮酸的酮基上,生成相应的氨基酸;原来的α-氨基酸则转变成相应的α-酮酸.转氨基作用是体内合成非必需氨基酸的重要途径.重要的酶:1.GPT(谷丙转氨酶)2.GOT(谷草转氨酶)分布于细胞内，正常血清含量甚少。某种原因造成细胞膜通透性增高或组织坏死、细胞破裂时，大量氨基转移酶释放入血，血清氨基转移酶升高。10正常人组织中GPT和GOT的活性(单位/每克湿组织)组织GOTGPT组织GOTGPT心脏156,0007,100胰脏2,8002,000肝脏142,00044,000脾脏1,4001,200骨骼肌99,0004,800肺1,000700肾脏91,00019,000血液201611CH3H-C-NH2COOHCOOH（CH2）2C=OCOOHCH3C=OCOOHCOOH（CH2）2HC-NH2COOH++丙氨酸α-酮戊二酸丙酮酸谷氨酸GPT：谷丙转氨酶，急性肝炎时血清ALT活性显著增高。GPT12COOHCH2H-C-NH2COOHCOOH（CH2）2C=OCOOH+GOTCOOHCH2C=OCOOHCOOH（CH2）2HC-NH2COOH天冬氨酸α-酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸GOT：谷草转氨酶，心肌梗塞时血清含量明显增高.13NCHOHOCH2OH3CNCH2NH2HOCH2OH3CPPRH-C-NH2COOHRC=OCOOHR2H-C-NH2COOHR2C=OCOOHAA磷酸吡哆醛(氨基传递体)AA’α-酮酸磷酸吡哆胺α-酮酸’氨基传递过程14（三）联合脱氨基作用氨基酸与α-酮戊二酸进行转氨基作用，生成相应的α-酮酸和谷氨酸，后者在谷氨酸脱氢酶作用下脱去氨基生成α-酮戊二酸和NH3。联合脱氨基作用是在氨基酸转移酶和L-谷氨酸脱氢酶联合作用下完成的。全过程可逆，因而也是体内合成非必需氨基酸的主要途径。15RH-C-NH2COOHAACOOH（CH2）2C=OCOOHRC=OCOOHα-酮酸COOH（CH2）2HC-NH2COOHα-酮戊二酸谷氨酸转氨酶NH3+NADHNAD++H2OL-谷氨酸脱氢酶氨基酸的联合脱氨基作用16联合脱氨基作用的特点：a.转氨基作用与谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基作用偶联。b.联合脱氨基的结果有游离氨产生。c.既是脱氨的方式，也是合成非必需氨基酸的重要途径。d.主要存在于肝、肾、脑组织中。17嘌呤核苷酸循环存在于肌肉组织中的另一种氨基酸脱氨基作用。氨基酸α-酮戊二酸天冬氨酸IMPNH3α-酮酸谷氨酸草酰乙酸延胡索酸AMPH2O苹果酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸脱氢酶18NNNNR-PNH2腺苷酸脱氨酶+NH3腺嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸+H2ONNNNR-POH19三、氨的代谢氨，具有强烈的神经毒性。正常人血氨含量甚微，≤0.06mmol/L(0.1mg/100ml)。20（一）体内氨的来源1.内源性氨体内代谢产生的氨(1)氨基酸的脱氨基作用（为主）。(2)肾小管上皮细胞中谷氨酰胺分解产氨（部分）。2.外源性氨消化道吸收的氨⑴肠道未消化蛋白和未吸收氨基酸经腐败作用产氨。⑵血尿素扩散入肠，被细菌尿素酶作用水解生成氨。肠道产氨：4g/天，是血氨主要来源。21氨的吸收NH3NH4+H+OH-NH3比NH4+更易于穿过细胞膜而进入细胞，NH3与NH4+的互变受肠液pH的影响。pH＞6时NH3大量扩散入血；肠液pH＜6时氨则扩散入肠腔。临床应用：弱酸性透析液结肠透析治疗高血氨症，而禁止使用肥皂液灌肠。22（二）氨的去路1.尿素的生成2.谷氨酰胺的生成3.氨代谢的其他途径23尿素的生成是正常情况下体内氨的主要去路。主要在肝内合成无毒的尿素，然后由肾排出。也是肝解毒功能之一。1932年克雷布斯（Krebs）等首先提出尿素生成的鸟氨酸循环学说。24鸟氨酸循环过程（1）氨基甲酰磷酸的合成：CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（肝）N-乙酰谷氨酸，Mg2+NH2-C-O-P=O+2ADP+PiOOHOH（CPS-I）25（2）瓜氨酸的合成NH2CO～PONH2（CH2）3CHNH2COOHOCTNH2C=ONH（CH2）3CH-NH2COOH++H3PO4氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸OCT：鸟氨酸氨基甲酰转移酶（线粒体）26（3）精氨酸的合成NH2C=ONH（CH2）3CH-NH2COOHCOOHCH-NH2CH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶（胞液）ATPAMP+PPiH2O+NH2COOHC=NC-HNHCH2（CH2）3COOHCH-NH2COOH瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸27精氨酸代琥珀酸裂解酶NH2C=NHNH（CH2）3CH-NH2COOH+COOHCHCHCOOH精氨酸延胡索酸28（4）精氨酸水解生成尿素NH2C=NHNH（CH2）3CH-NH2COOH精氨酸酶+H2ONH2C=ONH2NH2（CH2）3CHNH2COOH精氨酸尿素鸟氨酸29尿素生成总反应式：2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO（NH2）2+2ADP+AMP+2Pi+PPi30NH3+CO2+H2O2ATP2ADP+2Pi氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi精氨酸代琥珀酸精氨酸延胡索酸+H2O尿素鸟氨酸Pi鸟氨酸循环线粒体31尿素合成小结1.原料:NH3、CO22.产物:尿素3.过程:鸟氨酸循环4.部位:肝5.排泄:肾6.意义:解毒7.总反应式:2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO（NH2）2+2ADP+AMP+2Pi+PPi32CPS-Ⅰ在线粒体中以氨为氮源合成氨基甲酰磷酸。CPS-Ⅱ在胞液中以谷氨酰胺的酰氨基为氮源，合成氨基甲酰磷酸，进一步参与嘧啶的合成。33（四）尿素合成的调节1、食物的影响高蛋白膳食，合成加快低蛋白膳食，合成减慢2、氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ的调节3、其他物质对尿素合成的调节34(五)高血氨和氨中毒1.高血氨:肝功严重受损时,尿素合成障碍,造成血氨浓度升高的现象.2.氨中毒:大量氨入脑,与α-酮戊二酸合成谷氨酸,或与脑中的谷氨酸合成谷氨酰胺,造成脑中α-酮戊二酸减少,TCA减弱,ATP生成减少,引起大脑功能障碍的现象.严重时可导致肝昏迷.35四、α-酮酸的代谢氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸有以下代谢途径:1.经氨基化作用生成非必需氨基酸:α-酮酸非必需氨基酸联合脱氨基作用α-酮戊二酸谷氨酸GLu脱氢酶362.转变为糖和脂肪体内多数氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸可经糖异生途径转变为糖,故称为生糖氨基酸.亮氨酸可转变为乙酰辅酶A和乙酰乙酸,称为生酮氨基酸.生酮氨基酸可通过FA合成途径转变为FA,如:苯丙氨酸、色氨酸酪氨酸、异亮氨酸,即可生糖又可生酮,称为生糖兼生酮氨基酸.373.氧化供能α-酮酸在体内可通过TCA彻底氧化成水和二氧化碳,并释放能量供机体使用.38五、氨基酸的脱羧基作用氨基酸胺氨基酸脱羧酶RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3胺氧化酶RCHO+1/2O2RCOOH39（一）γ-氨基丁酸（GABA）COOH（CH2）2HC-NH2COOH谷氨酸COOH（CH2）2HC-NH2GABA谷氨酸脱羧酶+CO2γ-氨基丁酸是抑制性神经递质，对中枢神经系统有抑制作用，临床已用作镇静剂。（脑、肾）40（二）牛黄酸半胱氨酸磺酸丙氨酸牛黄酸3[O]EE：磺酸丙氨酸脱羧酶牛黄酸是结合胆汁酸的组成成分，脑中亦有。41（三）组胺HC=C-CH2CH-COOHHNNNH2CHHC=C-CH2CH2NH2HNNCH-CO2组胺酸脱羧酶组胺酸组胺组胺生理作用：1.扩血管，增加通透性，降血压。2.收缩平滑肌（支气管痉挛-哮喘）3.刺激胃酸分泌42（四）5-羟色胺NCH2-CH-COOHNH2NOHCH2-CH2NH2NCH2-CH-COOHNH2HO色氨酸羟化酶-CO25-羟色氨酸脱羧酶色氨酸5-羟色氨酸5-羟色胺435-羟色胺又称血清素，广泛分布于体内各组织。脑中5-羟色胺作为抑制性神经递质；外周组织中5-羟色胺具有收缩血管的作用。44（五）多胺NH2（CH2）3CHNH2COOHNH2（CH2）4NH2鸟氨酸脱羧酶-CO2SAM甲硫腺苷-CO2精脒合成酶NH2（CH2）4NH（CH2）3NH2NH（CH2）3NH2（CH2）4NH（CH2）3NH2-CO2SAM甲硫腺苷鸟氨酸腐胺精胺精脒45精胺与精脒是调节细胞生长的重要物质。凡生长旺盛的组织（胚胎、再生肝及癌瘤组织）多胺含量有所增加。推测其具有促进核酸及蛋白质合成的作用。故临床测定癌瘤病人血、尿多胺含量作为观察病情和辅助诊断癌症的生化指标之一。46第二节个别氨基酸的代谢47一、一碳单位的代谢定义：某些氨基酸在体内分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，又称一碳基团。种类：甲基-CH3亚甲基-CH2-次甲基-CH=甲酰基-HC=O亚氨甲基-CH=NH载体：四氢叶酸FH4（辅酶）结合部位：FH4的N5，N10位48COOH（CH2）2CO-NH-CHCOOH-CH2-NH2NOHCH2105N5，N10-亚甲基四氢叶酸NNNN49（一）一碳单位与氨基酸代谢1.亚甲基来自丝氨酸和甘氨酸代谢CH2OHCHNH2COOH+FH4丝氨酸羟甲基转移酶-H2ON5，N10-CH2-FH4CH2NH2COOH+丝氨酸甘氨酸CH2NH2COOH+FH4甘氨酸氨解酶NAD+NADH+H+CO2、NH3、N5，N10-CH2-FH4502.甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生的甲酸色氨酸HCOOH+犬尿氨酸甘氨酸乙醛酸甲酸氧化脱氨基氧化HCOOHN10-CHO-FH4FH4甲酰化酶FH4ATPADP+Pi513.亚氨甲基来自组氨酸分解代谢HC=C-CH2CH-COOHHNNNH2CHHOOC-CH-（CH2）2-COOHHNNHCH组胺酸亚氨甲酰谷氨酸亚氨甲基转移酶FH4N5-CH=NH-FH4谷氨酸524.次甲基的生成（1）亚甲基脱氢N5，N10-CH2-FH4N5，N10=CH-FH42H（2）甲酰基脱水N10-CHO-FH4N5，N10=CH-FH4++H2O（3）亚甲基脱氨N5-CH=NH-FH4N5，N10=CH-FH4+NH3535.甲基的生成N5，N10-CH2-FH4N5-CH3-FH4NADHNAD+（不可逆）54蛋氨酸S-腺苷蛋氨酸甲基化物ATPPPi+PiFH4同型半胱氨酸N5-CH3-FH4甲基B12丝氨酸N5，N10-CH2-FH4脱氧胸苷酸FH4H2O甘氨酸组氨酸N5-CH=NH-FH4N5,N10=CH-FH4嘌呤核苷酸FH4NH3甲酸N10-CHO-FH4ATPADP+PiFH4DNARNA一碳单位的来源、转变及利用55一碳单位代谢的生理意义1.氨基酸代谢的产物;2.合成嘌呤、嘧啶的必要原料:提供嘌呤、嘧啶环上的C;3.提供甲基，合成重要化合物:SAM激素核酸磷脂56二、含硫氨基酸的代谢胱氨酸蛋氨