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1、第11章,含氮小分子的代谢,第一节,蛋白质的营养作用,一、饲料中的蛋白质的生理功能：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。酶、多肽激素、抗体、调节蛋白、肌肉收缩、血液凝固、胺类神经介质等。3.氧化供能。17.9KJ/克蛋白质,归纳六字：维持、参与、供能,反映动物由饲料摄入的N和排出的N（从粪、尿等）之间的关系以衡量机体的蛋白质代谢状况。,1.氮的总平衡：摄入氮量=排出氮量（成年动物）2.氮的正平衡：摄入氮量排出氮量（生长，妊娠动物）3.氮的负平衡：摄入氮量排出氮量（营养不良，消耗性疾病，机体损伤等）,二、氮平衡（nitrogen balance）,对成年动物而言，在
2、糖、脂等能源物质供应充分的情况下，为维持N的总平衡所必需提供的蛋白质的量称为蛋白质的最低需要量。1.蛋白质的生物学价值（biological value）指饲料蛋白质被动物机体合成组织蛋白质的利用率,三、蛋白质的最低需要量,四、蛋白质的生理价值与必需氨基酸,2.必需氨基酸（essential amino acid）动物体内不能合成或合成量不足而需要由饲料供给的氨基酸。约有10种，包括苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、组氨酸和精氨酸。对雏鸡还有甘氨酸。,1.饲料蛋白之所以有不同的生物学价值是因为其氨基酸的组成不同，并且主要是其必需氨基酸的种类和比例不同。2.饲料
3、蛋白的氨基酸组成与动物机体蛋白的氨基酸组成越接近，其生理价值也越高。如果其必需氨基酸的含量、比例与机体蛋白组成完全一样，则生理价值达到100。3.把不同生理价值的饲料蛋白质混合使用，其必需氨基酸可以互相补充以提高饲料蛋白质的生理价值，称为蛋白质的互补作用。,五、蛋白质的互补作用,第二节,氨基酸的一般分解代谢,秘鲁海岸鸟粪岛,鸟类爬行动物,氨基酸,鸟酸(尿酸）,天然有机肥料,氨基酸,尿素,其他哺乳动物,氨基酸代谢库,一、氨基酸代谢概况,肌肉、肝脏、肾脏、血液,什么是氨基酸代谢库？,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
4、代谢，称为氨基酸代谢库。,二、脱氨基作用,氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用动物的脱氨基作用主要在肝脏和肾脏中进行。氨基酸主要通过三种方式脱氨基 氧化脱氨基 转氨基作用 联合脱氨基,1.氧化脱氨基作用,（1）定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。,（2）氧化脱氨基的反应过程包括脱氢和水解两步，脱氢反应需酶催化，而水解反应则不需酶的催化。,（3）AA氧化酶的种类 L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、
5、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。,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,催化酶：L-谷氨酸脱氢酶,L-谷氨酸,NH3,-酮戊二酸,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,H2O,（glutamate dehydrogenase）,肝内谷氨酸脱氢酶催化-谷氨酸脱去氨基,对能量产生有何意义？,指-AA和酮酸之间氨基的转移作用，-AA的-氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的AA生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。,2、转氨基作用,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。
6、,谷氨酸+草酰乙酸-酮戊二酸+天冬氨酸谷氨酸+丙酮酸-酮戊二酸+丙氨酸,谷草转氨酶GOT(心肌,肝脏)谷丙转氨酶GPT(肝脏),体内存在多种转氨酶，不同氨基酸与-酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。体内有两种重要的转氨酶:,转氨酶,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。,肝细胞1%的坏死，血清中的谷丙转氨酶活性可增加一倍。所以，血清中的谷丙转氨酶的活性是肝细胞损伤的敏感指标。,二锅头,肝脏毒性物质：农药、重金属、毒性化学物质,CCI4：无色、有特臭的透明液体。污染来源：有机化工厂，石油化工厂等。,所有的转氨酶均有相同的辅基和相
7、同 的作用机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,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。,转氨基作用的生理意义,两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。,类型,转氨基偶联氧化脱氨基作用,定义,转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,3、联合脱氨基（动物组织主要采取的方式）,转氨基偶联氧化脱氨基作用,H2O+NAD+,转氨酶,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。,由于转氨基作用不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，转氨基作用与氧化脱氨基作用联合在一
8、起才能迅速脱氨.,肌肉中的氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基,此种方式主要在肌肉组织进行。,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,三、脱羧基作用,脱羧基作用(decarboxylation),生成的胺类常有特殊的生理和药理作用。,胺类的来源与功能,（一）-氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA),GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。,（二）牛磺酸(taurine),牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。,（1）能调节神经组织兴奋性，是中枢抑制性递质，亦能调节体温，故有解热、镇静、镇痛、抗炎、抗风湿、抗惊厥等作用（
9、2）能增强心肌收缩力，主要是通过心肌细胞钾、钙离子的调节故具有强心和抗心律失常作用；（3）能促进脂类物质的消化吸收，降低血胆固醇；（4）可促使胆汁分泌，有利胆保肝及解毒作用；（5）可提高机体非特异性免疫功能。【适应症】适用于感冒、扁桃体炎、支气管炎,风湿性关节炎等症,（三）组胺(histamine),组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，创伤性休克，过敏反应等可出现。组胺还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌，常做为诱导胃活动研究的诱导剂。,组胺,全身皮肤潮红、头晕、休克、甚至死亡。,细菌分解,组氨酸,（四）5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),5-HT在脑内作为神经
10、递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。,（五）多胺(polyamines),鸟氨酸,腐胺,S-腺苷甲硫氨酸(SAM),脱羧基SAM,鸟氨酸脱羧酶,CO2,SAM脱羧酶,CO2,精脒(spermidine),丙胺转移酶,5-甲基-硫-腺苷,精胺(spermine),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、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。癌症病人观测病情指标之一。,第三节,氨的代谢,氨中毒是致命的,体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常动物血氨浓度一般不超过60 mol/L。,NH3 有毒！,氨中毒症状：低级中枢兴奋，角弓反张吧，抽搐、肌肉随意性
11、兴奋,NH3,?,1.氨从哪里来？,2.氨到哪里去？,3.最后变成啥？,一、血氨的来源与去路,1.血氨的来源,组织分解：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,肠道吸收：肠道吸收的氨,肾脏泌氨：肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,2.血氨的去路,在肝内合成尿素，这是最主要的去路,合成非必需氨基酸及其它含氮化合物,合成谷氨酰胺,肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,二、氨的主要转运途径,丙氨酸葡萄糖循环,NH3,谷氨酰胺转运,1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle),反应过程,丙氨酸,葡萄糖,肌肉蛋白质,氨基酸,NH
12、3,谷氨酸,-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,-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,2.谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,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。,湖南金宏泰肥业有限公司发生氨气泄露2010年7月1日、19人中毒,服用谷氨酰胺盐解毒！,氨中毒,饮水,氨中毒,Krebs的实验证据 切除肝脏的狗的血液和尿中的尿素浓度显著下降。切除狗的肾而保留肝，血液中的尿素浓度显著增加。同时切除肾和肝脏，狗的血液氨浓度显著上升。此外，临床上急性肝坏死的患者，血液和尿中几乎不含尿素，
13、而含高浓度的氨。,三、尿素的合成,体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经称为鸟氨酸循环(ornithine cycle)的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,目 录,反应在线粒体中进行,（1）CO2、氨和ATP缩合形成氨基甲酰磷酸,1.尿素生成的鸟氨酸循环,反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。,N-乙酰谷氨酸(AGA),在线粒体内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转
14、移酶（ornithine carbamoyl trans-ferase,OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。,(2)瓜氨酸的合成,转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosuccinate synthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。,(3)精氨酸代琥珀酸的合成,限速酶,肝脏尿素合成酶的相对活性,在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。,（4）精氨酸代琥珀酸的裂解,在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鸟氨酸(ornithine)。
15、鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。,（5）精氨酸的水解,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,尿素的生成.mov,2各部位：合成主要在肝细胞的线粒体和胞液中进行；2个关键酶：氨基甲酰磷酸合成酶和精氨酸代琥珀酸合成酶2个N:尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。4个高能磷酸键：合成一分子尿素需消耗4分子ATP,2.尿素合成的特点,归纳为：2、2、2、4,3.尿素合成障碍引起高血氨症和氨中毒,1）高血氨时脑内-酮戊二酸减少导致能量代谢障碍,2）鸟氨酸循环任何一个合成酶遗传缺陷均可引起高氨血症,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
16、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)。,TAC,脑供能不足,脑内-酮戊二酸,氨中毒的可能机制I-肝性脑病（肝昏迷）,氨在家禽体内也可以合成谷氨酰胺但不能合成尿素，而是首先利用氨基酸提供的氨基合成嘌呤，再由嘌呤分解产生出尿酸（详见嘌呤的合成与分解）尿酸为微溶于水的白色粉状物，可在禽类排泄物中见到。嘌呤合成代谢异常，引起血液尿酸水平过高，在人类导致痛风。动物以何种方式排除氨与其胚胎期的水环境有关。,四、尿酸的生成和排出,第四节,-酮酸的代谢和非必 需氨基酸的合成,一、-酮酸的代谢,1.经氨基化生成非必需氨基酸,2.转变成糖及脂
17、类,3.氧化供能,-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。,AA分解产生5种产物进入TCA循环，进行彻底的氧化分解。五种产物为：乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,柠檬酸,乙酰CoA,丙酮酸,PEP,磷酸丙糖,葡萄糖或糖原,糖,-磷酸甘油,脂肪酸,脂肪,甘油三酯,乙酰乙酰CoA,酮体,CO2,CO2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,T A C,目 录,二、非必需氨基的合成,1.由-酮酸氨基化生成,（举例：丝氨酸的合成）,2.由氨基酸之间相互转变生成,第五节,个别氨基酸的代谢 一碳基团的代谢
18、芳香族氨基酸的代谢 含硫氨基酸的代谢,一、提供一碳基团的氨基酸,1.一碳基团的定义,某些氨基酸代谢中可生成含一个碳原子的基团，除CO2 外称为“一碳基团”。,2.种类,甲基(methyl),-CH3,甲烯基(methylene),-CH2-,甲炔基(methenyl),-CH=,甲酰基(formyl),-CHO,亚胺甲基(formimino),-CH=NH,羟甲基（hydroxymethyl-）,-CH2OH,3.一碳基团的的载体-四氢叶酸,FH4,FH4是一碳单位的运载体，携带甲基的部位是在N5,N10 位,叶酸在叶酸还原酶作用下利用NADPH还原得到FH4,FH4的生成,FH4携带一碳单位
19、的形式,（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）,N5CH3FH4,N5、N10CH2FH4,N5、N10=CHFH4,N10CHOFH4,N5CH=NHFH4,一碳单位主要来源于氨基酸代谢,4.一碳基团与氨基酸代谢,一碳基团主要来源于色氨酸、甘氨酸、丝氨酸、组氨酸和蛋氨酸的代谢,（1）丝氨酸和甘氨酸生成的一碳单位,羟甲基转移酶,甘氨酸裂解酶系,（2）组氨酸生成的一碳单位,组氨酸酶,（3）色氨酸代谢生成的一碳单位,色氨酸,一碳单位的互相转变,N10CHOFH4,N5,N10=CHFH4,N5,N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H+,H2O,NADPH+H+
20、,NADP+,NADH+H+,NAD+,NH3,（1）作为合成嘌呤和嘧啶的原料合成核酸,5.一碳单位的生理功能,（2）把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来,N10CHOFH4,N5、N10CH2FH4,嘌呤,嘧啶,巨幼红细胞贫血,N5、N10=CHFH4,结构相似,二、芳香族氨基酸的代谢,（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢,此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。,1.苯丙氨酸的代谢,苯丙酮酸尿症(phenyl keronuria,PKU),体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病，十万分之一。,怪味宝宝：鼠尿味。神经行为异常。
21、生后数月毛发、皮肤、虹膜色泽变浅,苯丙酮尿症,1）苯丙氨酸是必需氨基酸，在苯丙氨酸羟化酶作用下，可转变为酪氨酸。2）酪氨酸是合成甲状腺素,肾上腺素和去甲肾上腺素等激素的原料。,2.酪氨酸的合成,两点：,黑色素(melanin)的合成,多巴醌,吲哚醌,黑色素,聚合,酪氨酸酶,在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病,白化病(albinism),白化眼镜蛇,白化小松鼠,正常小松鼠,正常眼镜蛇,儿茶酚胺的生成,帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。,美国前拳王阿里是帕金森病患者,美国前总统里根也是帕金森
22、病患者,酪氨酸的分解代谢,体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。,（二）色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,丙酮酸+乙酰乙酰CoA,维生素 PP,1）色氨酸是必需氨基酸，脑和肾中经羟化酶和脱羧酶作用生成5-羟色氨(5-HT),5-HT降低会引起睡眠障碍，痛阈降低，外周组织血管扩张症。2）色氨酸代谢产生尼克酸(维生素PP)，尼克酸在体内生成尼克酰胺用来合成辅酶NAD和NADP。,3）色氨酸代谢产生黄尿酸，黄尿酸增加，易引起尿酸中毒。4）褪黑激素(melatonin 眠纳多宁)由松果体产生，系5-HT的衍生物，具有促进睡眠作用。,色氨酸的代谢,芳香族氨基酸的代谢转变及
23、代谢异常,酪氨酸经碘化转变为甲状腺激素T3和T4。苯丙氨酸羟化酶缺陷引起苯丙酮酸尿症。酪氨酸脱羧生成酪胺。黑色素细胞中酪氨酸酶缺陷引起白化病。酪氨酸经酪氨酸羟化酶作用转变成多巴，再进一步转变为儿茶酚胺类激素，如多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素。酪氨酸代谢中间物二羟基苯丙酮酸脱羧酶缺陷引起尿黑酸症。,三、含硫氨基酸的代谢,胱氨酸,甲硫氨酸（？）,半胱氨酸,同型半胱氨酸,谷胱甘肽(Glutathion)有还原(GSH)和氧化(GS-SG)两种形式,是动物细胞中抗氧化系统的重要成分,是过氧化物酶的辅酶,也是重要的生物活性肽.对于保持血红蛋白的亚铁离子的还原状态,防止细胞膜受自由基的攻击等有重要作用.它
24、由谷氨酸,半胱氨酸和甘氨酸通过谷氨酰胺循环合成.,1.谷胱甘肽的合成,半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly),细胞外,-谷 氨酰 基转 移酶,细胞膜,谷胱甘肽 GSH,细胞内,-谷氨酰基循环过程,氨基酸,目 录,2.甲硫氨酸的代谢,（1）甲硫氨酸与转甲基作用,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S腺苷甲硫氨酸(SAM),甲硫氨酸也是一个重要的甲基供体，其活性形式是S-腺苷甲硫氨酸（SAM）,甲基转移酶,RH,RHCH3,腺苷,SAM,S腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,SAM为体内甲基的直接供体甲基化是体内重要的代谢反应体内有50多种物质由它提供甲基,（2）甲硫氨酸循环(methionin
25、e cycle),甲硫氨酸,S-腺苷同型 半胱氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,同型半胱氨酸,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,胆碱、肌酸、肾上腺素等,甲基化的生理意义：1.基因表达调控的重要机制 例如：甲胎蛋白（AFP)的表达调控胎儿-AFP表达.出生后很快就停止表达正常动物血清中无法检测到AFP。AFP和癌变有关系2.转录因子，细胞周期因子等的甲基化可以调节细胞周期和基因表达3.一些化合物的解毒需要经过甲基化的过程。如砷化合物等。,同型半胱氨酸血症：1.概念：血液中同型半胱氨酸超出正常范围（4.5-13.9mol/L)。
26、2.相关疾病：心血管疾病，尤其是冠状动脉粥硬化和心肌梗塞的危险指标，它的浓度升高程度与疾病的危险性成正比。肿瘤：与肿瘤的形成有关。,同型半胱氨酸与动脉粥样硬化的关系（假说）,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。,四、肌酸的代谢,+,目 录,1.体内氨基酸脱氨基的主要方式是(),A 转氨基B 联合脱氨基C 氧化脱氨基D 非氧化脱氨基E 脱水脱氨基,
27、2.体内氨的主要代谢去路是(),A 合成尿素B 生成谷氨酰胺C 合成非必需氨基酸D 渗入肠道E 肾泌氨排出,3.关于一碳单位代谢描述错误的是(),A 一碳单位不能游离存在B 四氢叶酸是一碳单位载体C N5-CH3-FH4是直接的甲基供体D 组氨酸代谢可产生亚氨甲基E 甘氨酸代谢可产生甲烯基,4.氨基酸脱羧的产物是(),A 氨和二氧化碳B 胺和二氧化碳C-酮酸和胺D-酮酸和氨E 草酰乙酸和氨,5.哪种物质缺乏会引起白化病?,A 苯丙氨酸羟化酶B 酪氨酸转氨酶C 酪氨酸酶D 酪氨酸脱羧酶E 酪氨酸羟化酶,6.血氨升高的主要原因是(),A 体内氨基酸分解增加B 食物蛋白质摄入过多C 肠道氨吸收增加D
28、 肝功能障碍E 肾功能障碍,7.哺乳动物氨基酸彻底分解的产物是(),A 胺,二氧化碳B 二氧化碳,水,尿素C 尿酸D 氨,二氧化碳E 肌酸酐,肌酸,8.甲基的直接提供体是(),A S-腺苷甲硫氨酸B 甲硫氨酸C 同型半胱氨酸D 胆碱E N5-CH3-FH4,9.-酮酸的代谢去路有(),A 可转变为糖B 可转变为脂肪C 生成非必需氨基酸D 氧化生成二氧化碳和水E 生成必需氨基酸,10.可生成或提供一碳单位的氨基酸有(),A 丝氨酸B 组氨酸C 甘氨酸D 色氨酸E 甲硫氨酸,11.嘌呤核苷酸循环中参与的物质有(),A 草酰乙酸B-酮戊二酸C 腺嘌呤核苷酸D 次黄嘌呤核苷酸E 苹果酸,核苷酸的代谢,
29、第六节,食物核蛋白,蛋白质,核酸(RNA or DNA),胰核酸酶,RNA酶,DNA酶,(磷酸二酯酶),单核苷酸,胰、肠核苷酸酶,(磷酸单酯酶),核苷,磷酸,核苷酶,(水解或磷酸解),戊糖或磷酸戊糖,碱基,核酸的消化,排出，很少利用,核苷酸（NTP与dNTP）是合成RNA与DNA的原料.能量：如ATP.代谢生理调节：如第二信使cAMP和cGMP.组成辅酶（基）：如CoA，NAD，FAD等.活化中间代谢物：如UTP参与糖原合成，CTP参与磷脂合成，GTP参与蛋白质的合成.,一、核苷酸的生理功能,核苷酸不属于必需的营养物质，因为体内能合成！,珍奥核酸胶囊,增强基因自主修复能力”，“适用于糖尿病、高
30、血脂、脂肪肝及有遗传倾向的疾病，预防和改善各种癌症”。,服用珍奥核酸胶囊有用吗？,二、嘌呤核苷酸的合成代谢,(一)、从头合成途径,以磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等物质为原料，经过一系列酶促反应合成嘌呤核苷酸的过程(肝脏.小肠粘膜)。,(二)、补救合成途径,利用体内游离的嘌呤碱或嘌呤核苷和磷酸核糖焦磷酸经过简单的反应过程,合成嘌呤核苷酸(脑.骨髓)。,（一）嘌呤核苷酸的从头合成途径,概念:利用简单的物质逐步合成嘌呤核苷酸的过程.称为从头合成.,原料来源：天冬氨酸、N10甲酰四氢叶酸、CO2、甘氨酸、谷氨酰胺,合成部位：肝脏的胞液。,甲炔基(一碳单位),甘氨酸,CO2,Asp,甲酰基(一碳单
31、位),谷氨酰胺(酰胺基),甘氨酸当中站,谷氮、一碳两边站,天冬氨酸左上站，头上顶着CO2,合成分为三个阶段,次黄嘌呤核苷酸的生成,AMP/GMP的生成,ATP/GTP的生成,包括3个阶段 A:合成激活阶段(第1步反应)。B:合成咪唑环的阶段(2-6步反应)。C:合成IMP阶段(7-11步反应)。AMP和GMP的合成,1.IMP合成的途径(11步反应),AMP,10步反应,磷酸戊糖途径,从头合成途径的反应过程,(1)IMP的合成(11步反应，过程只需了解),R-5-P,AMP,PRPP合成酶,PP-1-R-5-P(PRPP),5-磷酸核糖,磷酸核糖焦磷酸,R-5-P,PRPP 合成酶,PP-1-
32、R-5-P(PRPP磷酸核糖焦磷酸),AMP,PP-1-R-5-P,Gln,Glu,酰胺转移酶,酶3:甘氨酰胺核苷酸合成酶,H2N-1-R-5-P,Gly,酶3,ATP,Mg2+,甘氨酰胺核苷酸(GAR),PRA,转甲酰基酶,FH4,甘氨酰胺核苷酸(GAR),HN=,Glu,甲酰甘氨酰胺核苷酸(FGAR),甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM),AIR合成酶,ATP,Mg2+,K+,H2O,甲酰甘氨咪核苷酸(FGAM),5-氨基咪唑核苷酸(AIR),5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR),Asp,5-氨基咪唑-4-羧基核苷酸(CAIR),5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)-甲酰胺核苷酸(SAICAR),
33、5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酸)-甲酰胺核苷酸(SAICAR),5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR),延胡索酸,5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(AICAR),5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR),N10甲酰FH4,FH4,5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(FAICAR),H2O,次黄嘌呤核苷酸(IMP),2.腺苷酸和鸟苷酸的合成,IMP,腺苷酸代琥珀酸合成酶,AMPS,Asp,Mg2+,GTP,腺苷酸代琥珀酸(AMPS),腺苷酸(AMP),延胡索酸,腺苷酸代琥珀酸裂解酶,IMP,NADH+H+,XMP,黄嘌呤核苷酸,IMP脱氢酶,Gln,Glu,XMP,GMP,腺苷酸代
34、琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,3.嘌呤核苷酸的相互转变,次黄嘌呤脱氢酶,腺苷酸代琥珀酸合成酶,腺苷酸代琥珀酸裂解酶,3.由AMP和GMP可以得到ATP 和GTP,ATP和GTP是合成RNA的原料,AMP,腺苷酸激酶,ADP,腺苷酸激酶,ATP,GMP,鸟苷酸激酶,GDP,鸟苷酸激酶,GTP,从头合成途径的特点：参与从头合成途径的酶均在肝脏胞液中。由氨基酸，CO2，一碳单位逐步提供元素或基团，在5-磷酸核糖焦磷酸分子上首先合成IMP。由IMP出发再合成AMP和GMP。,嘌呤核苷酸从头合成的调节,主要通过产物的负反馈调节,（二）嘌呤核苷酸的补救合成途径,定义 利用体
35、内游离嘌呤或核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。,参与补救合成的酶,腺嘌呤磷酸核糖转移酶（Adenine phosphoribosyl transferase，APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase，HGPRT)腺苷激酶(Adenosine kinase),补救合成途径（脑、骨髓）,(1)嘌呤碱与PRPP直接合成嘌呤核苷酸,次黄嘌呤,次黄嘌呤核苷酸,鸟嘌呤,鸟嘌呤核苷酸,PRPP,PPi,腺嘌呤,腺嘌呤核苷酸,腺嘌呤磷酸核糖转移酶,（APRT）,HGPRT活
36、性高,APRT活性低,(2)腺嘌呤与1-磷酸核糖生成腺苷,再生成腺嘌呤核苷酸,3.生理意义,减少从头合成时能量和原料的消耗,节省:,作为某些器官(脑,骨髓和脾)合成核苷酸的途径,遗传疾病,Lesch-Nyhan 莱-尼综合征,自毁容貌综合征,-罕见的性染色体X连锁遗传病,疾病生化本质:,（三）嘌呤核苷酸的抗代谢物,嘌呤核苷酸的抗代谢物是一些嘌呤、氨基酸或叶酸等的类似物。,由于肿瘤细胞的核酸与蛋白质代谢旺盛,因此抗代谢物可用于肿瘤的化疗,次黄嘌呤(H),6-巯基嘌呤(6-MP),6-巯基嘌呤的结构,6-巯基嘌呤抑制嘌呤核苷酸合成的机制,6-巯基嘌呤 HGPRT6-巯基嘌呤 6-巯基嘌呤核苷酸 6
37、MP 6-MPMP AMPR5P PRPP PRA IMP GMP,PRPP,6-MPMP,三、嘧啶核苷酸的合成代谢,从头合成途径补救合成途径,（1）定义嘧啶核苷酸的从头合成是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及CO2等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘧啶核苷酸的途径。（2）合成部位主要是肝细胞胞液,（一）嘧啶核苷酸的从头合成,（3）嘧啶合成的元素来源,合成的原料、CO2、谷氨酰胺、天冬氨酸,合成所需要的酶系大多在胞液内，但 二氢乳清酸脱氢酶位于线粒体内。合成从CO2和谷氨酰胺开始，经6步反 应先合成出尿嘧啶核苷酸（UMP）。由UMP再合成其它的嘧啶核苷酸。,(4)嘧啶核苷酸从头合成的特
38、点：,UMP的从头合成分三个阶段：第一个阶段是氨基甲酰磷酸的合成。第二个阶段是氨基甲酰天冬氨酸的合成。第三个阶段是嘧啶环的合成。,(5)从头合成途径,从头合成途径,(1)尿嘧啶核苷酸的合成-6步反应,HCO3_+Gln,两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较,氨基甲酰磷酸合成酶I,氨基甲酰磷酸合成酶II,分布,线粒体(肝),胞液(各种细胞),氮源,氨,谷氨酰胺,变构激活剂,N-乙酰谷氨酸,无,变构抑制剂,无,UMP(哺乳动物),功能,尿素合成,嘧啶合成,(CPS-I),(CPS-II),氨基甲酰磷酸,+,Asp,氨基甲酰天冬氨酸,乳清酸,二氢乳清酸,乳清酸,乳清酸核苷酸(OMP),尿嘧啶核苷酸(UMP)
39、,ATP,(2)胞嘧啶核苷酸(CTP)的合成,尿苷酸激酶,UDP,UMP,二磷酸 尿苷激酶,ADP,UTP,Gln,ATP,Glu,ADP+Pi,ATP,ADP,CTP,CTP合成酶,(二)嘧啶核苷酸的补救合成,嘧啶+PRPP,嘧啶核苷酸+PPi,嘧啶磷酸核糖转移酶,尿嘧啶,胸腺嘧啶,乳清酸,胞嘧啶,尿嘧啶核苷+ATP,UMP+ADP,尿苷激酶,胸苷激酶,TK（血清）,与恶性肿瘤,胸腺嘧啶核苷+ATP,胸苷激酶,TMP+ADP,嘧啶核苷酸的抗代谢物,嘧啶、嘧啶核苷类似物:,5-氟尿嘧啶,阿糖胞苷,环胞苷,四、脱氧(核糖)核苷酸的合成,在核苷二磷酸水平被还原而成,NADPH+H+,NADP+H2
40、O,dNDP,NDP,脱氧核苷酸的具体生成过程,NDP,dNDP,NADP+,NADPH+H+,还原型硫氧化还原蛋白-(SH)2,核糖核苷酸还原酶,Mg2+,硫氧化还原蛋白还原酶,（FAD）,脱氧核糖核苷酸的合成,脱氧核糖核苷酸的形成主要在二核苷酸水平上进行。核糖核苷酸还原酶从NADPH获得电子时，需要硫氧化还原蛋白作为电子载体。硫氧化还原蛋白有氧化型/还原型两种形式，并以FAD为辅基传递氢和电子，构成一个复杂的氧化还原酶体系。,NDP,dNDP,ADP,dADP,GDP,dGDP,UDP,dUDP,CDP,dCDP,TDP,dTDP,dNDP+ATP,dNTP+ADP,dCDP+ATP,dC
41、TP+ADP,dUDP+ATP,dUTP+ADP,dGDP+ATP,dGTP+ADP,dADP+ATP,dATP+ADP,dTTP,?,dNDP,dNMP+Pi,dTMP或dTTP的生成,dUMP,脱氧胸苷一磷酸dTMP,脱氧嘌呤核苷酸的合成,脱氧嘧啶核苷酸的合成,嘌啶核苷酸与嘧啶核苷酸合成的比较,相同点,1.合成原料基本相同,嘌啶核苷酸,嘧啶核苷酸,2.合成部位对高等动物来说,主要在肝脏,3.都有2种合成途径(从头和补救途径),4.都是先合成一个与之有关的核苷酸,然后在此基础上进一步合成核苷酸,不同点,1.在5-P-R基础上合成嘌呤环,2.最先合成的核苷酸是 IMP,3.在IMP基础上完成A
42、MP和GMP的合成,1.先合成嘧啶环再与 5-P-R结合,2.先合成UMP,3.以UMP为基础,完成CTP,dTMP的合成,五、核苷酸的分解代谢,1、嘌呤核苷酸的分解代谢（具体过程，了解）,嘌呤核苷酸的分解代谢,AMP,I,GMP,G,X,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤氧化酶,尿酸,最终产物人、灵长类、鸟类、爬行类等-尿酸其他哺乳动物-尿囊素硬骨鱼类-尿囊酸两栖类-尿素、乙醛酸尿酸为难溶于水的白色粉状物 是禽类排氨的主要形式,腺嘌呤核苷酸,H2O,Pi,NH3,次黄嘌呤核苷酸,H2O,Pi,NH3,核苷酸酶,次黄嘌呤核苷,核糖1-磷酸,次黄嘌呤核苷,次黄嘌呤,黄嘌呤,尿酸,次黄嘌呤核苷酸,NADP+,N
43、H3,Pi,鸟苷,核糖1-磷酸,鸟嘌呤核苷酸,NH3,尿酸,黄嘌呤,鸟嘌呤,血浆尿酸含量：0.12-0.36mmol/L,以尿酸及其钠盐形式存在,均难溶于水,0.48mmol/L(8mg%),析出结晶,沉积在关节和软骨等处,痛风症,进食高嘌呤膳食时（牡蛎）,体内核酸大量分解(白血病,恶性肿瘤）,肾脏疾病尿酸排泄障碍,血中尿酸,临床上用别嘌呤醇治疗,别嘌呤醇治疗痛风症的作用机制,次黄嘌呤,别嘌呤醇,PRPP,别嘌呤醇核苷酸,嘌呤核苷酸从头合成的酶,黄嘌呤氧化酶,嘌呤核苷酸合成,尿酸生成减少,嘌呤核苷酸的代谢特点,嘌呤核苷酸在体内分解代谢的终产物是尿酸,整个分解过程中嘌呤环不断裂,部位:肝、小肠、
44、肾。,2、嘧啶核苷酸的分解代谢,嘧啶核苷酸,嘧啶核苷,嘧啶,NH3,NADPH+H+,NADP+,H2O,H2O,CO2+NH3,H2N-CH2-CH2-COOH,-丙氨酸,胞嘧啶,尿嘧啶,NADPH+H+,NADP+,H2O,CO2+NH3,-氨基异丁酸,-脲基异丁酸,H2O,胸腺嘧啶,二氢胸腺嘧啶,胞嘧啶,NH3,尿嘧啶,二氢尿嘧啶,H2O,CO2+NH3,-丙氨酸,胸腺嘧啶,-脲基异丁酸,-氨基异丁酸,H2O,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,TAC,肝,尿素,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,TAC,糖异生,嘧啶分解的特点,终产物都产生NH3、CO2。,在分解代谢中环断裂,C、U产生-丙
45、氨酸,T产生-氨基异丁酸,1.5-氟尿嘧啶的抗癌作用机理是,A.合成错误的DNAB.抑制尿嘧啶的合成C.抑制胞嘧啶的合成D.抑制胸苷酸的合成E.抑制二氢叶酸还原酶,2.哺乳类动物体内直接催化尿酸生成的酶是,A.尿酸氧化酶B.黄嘌呤氧化酶C.腺苷脱氨酸D.鸟嘌呤酶E.核苷酸酶,3.最能直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是,A.葡萄糖B.6-磷酸葡萄糖C.1-磷酸葡萄糖D.1,6-二磷酸葡萄糖E.5-磷酸核糖,4.体內的脱氧核苷酸是由下列哪类物质直接还原而成的,A.核糖B.核糖核苷C.一磷酸核苷D.二磷酸核苷E.三磷酸核苷,5.能在体内分解产生-氨基异丁酸的核苷酸是,CMPAMPTMPUMPIMP,
46、6.PRPP酰胺转移酶活性过高可以导致痛风症,此酶催化,A.从R-5-P生成PRPPB.从苷氨酸合成嘧啶环C.从PRPP生成磷酸核糖胺D.从IMP合成AMPE.从IMP生成GMP,7.嘧啶核苷酸从头合成的特点是,A.在5-磷酸核糖上合成碱基B.由FH4提供一碳单位C.先合成氨基甲酰磷酸D.甘氨酸完整地参入E.谷氨酸提供氮原子,8.嘌呤核苷酸从头合成的原料包括,A 磷酸核糖B CO2C 一碳单位D 谷氨酰胺E 天冬氨酸,9.PRPP参与的代谢途径有,A 嘌呤核苷酸的从头合成B 嘧啶核苷酸的从头合成C 嘌呤核苷酸的补救合成D NMPNDPNTP,10.叶酸类似物抑制的反应有,A 嘌呤核苷酸的从头合成B 嘌呤核苷酸的补救合成C 脱氧胸腺嘧啶核苷酸的生成,
