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1、第七章氨基酸代谢,Amino Acid Metabolism,The biochemistry and molecular biology department of CMU,第一节蛋白质的营养作用,Nutritional Function of Proteins,一、蛋白质的主要功能,维持组织细胞的生长、更新和修补；参与催化、运输和代谢调节；提供能源。,二、氮平衡（nitrogen balance）,三、必需氨基酸,人体营养需要，而又不能自身合成，必须由食物供应的氨基酸。共8种：Val、Ile、Leu、Phe、Met、Trp、Thr、Lys。蛋白质的互补作用混合食用营养价值较低的蛋白质，则必
2、需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值。,第二节蛋白质的消化、吸收与腐败,Digestion,Absorption and Putrefaction of proteins,一、蛋白质的消化,胃蛋白酶胰液中的蛋白酶：对肽键有一定的专一性内肽酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶外肽酶：羧基肽酶A和羧基肽酶B小肠粘膜细胞中的氨基肽酶和二肽酶。,胰蛋白酶,胰糜蛋白酶原,弹性蛋白酶,羧基肽酶原,胰蛋白酶原,肠激酶,胰糜蛋白酶,弹性蛋白酶原,羧基肽酶,三、蛋白质的腐败作用,肠道细菌对未被消化的蛋白质及其消化产物所起的分解作用，称为腐败作用（putrefaction）。主要产物：NH3、胺类和一些有害物质。
3、,二、氨基酸的吸收,第三节氨基酸的一般代谢,General Metabolism of Amino Acid,蛋白质降解不依赖ATP的过程依赖ATP和泛素的过程泛素：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。,氨基酸代谢库,食物蛋白质经消化吸收产生的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解生成的氨基酸以及其它物质经代谢转变而来的氨基酸（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（metabolic pool）。,氨基酸的来源和去路,一、氨基酸的脱氨基作用,转氨基氧化脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基,（一）转氨基作用（transamination）,在转氨酶的作用下，-氨基酸的氨
4、基转移到-酮酸的-碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成-酮酸。,要点：反应可逆。体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物。反应中起传递氨基的作用。,转氨基作用机制,体内重要的转氨酶,丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase,ALT或glutamic pyruvic transaminase,GPT）：肝中活性最高天冬氨酸氨基转移酶（aspartate amino-transferase,AST或glutamic oxalo-acetic transaminase,GOT）：心肌
5、中活性最高临床意义,（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用,要点：,反应可逆。L-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为NAD+或NADP+。此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。,（三）联合脱氨基作用,在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。,Ala+-酮戊二酸,丙酮酸+Glu,Glu+NAD+H2O,-酮戊二酸+NADH+NH4+,Ala+NAD+H2O,丙酮酸+NADH+NH4+,（四）嘌呤核苷酸循环,肌肉中的脱氨基反应是一种特殊的联合脱氨基作用,嘌呤核苷酸循
6、环,二、-酮酸的代谢,脱掉氨基后的-酮酸可转变成：,-酮戊二酸,琥珀酰 CoA,延胡索酸,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰CoA,乙酰乙酰 CoA,三羧酸循环中间产物,PEP,葡萄糖,脂肪酸,酮体,生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基酸。有Leu和Lys。生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基酸。有Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr。,第四节氨 的 代 谢,Metabolism of Ammonia,氨的来源去路,一、体内氨的来源,1.氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的氧化。2.肠道吸收的氨：4g/日蛋白质的腐败作用肠道尿素的水解,肠道对氨的
7、吸收与肠道pH有关：,3.肾小管上皮细胞泌氨,二、氨的转运,氨是有毒物质，血中的NH3主要是以无毒的Ala及Gln两种形式运输的。,是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。,（一）丙氨酸-葡萄糖循环,（二）谷氨酰胺的运氨作用,主要是从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。,Gln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和运输形式。,三、尿素的生成,是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨的最主要去路。鸟氨酸循环又叫尿素循环或Krebs-Henseleit循环部位：肝细胞的线粒体和胞液,实验根据如下：,大鼠肝切片与NH4+保温数小时，NH4+，尿素
8、；加入鸟氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素；上述三种氨基酸结构上彼此相关；早已证实肝中有精氨酸酶。,鸟氨酸循环的详细步骤,1.线粒体内的反应步骤,两步反应均不可逆；氨甲酰磷酸合成酶-(carbamoyl phos-phate synthetase，CPS-)为变构酶，N-乙酰谷氨酸（N-AGA）为此酶的变构激活剂；此阶段消耗2个ATP；,2.胞液内反应步骤,总反应式：,NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸,鸟氨酸循环要点,尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3），另一个来自Asp；每合成1分子尿素需消耗4个P；循环中消耗的Asp可通过
9、延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他-氨基酸获得氨基而再生；精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）为尿素合成的限速酶。,高血氨症和氨中毒,高血氨症肝昏迷的氨中毒学说,第五节个别氨基酸代谢,Metabolism of Specific Amino Acid,一、氨基酸的脱羧基作用,氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。,胺是体内的生理活性物质，主要在肝中灭活。,由Glu脱羧生成。,（一）-氨基丁酸（GABA）,（二）牛磺酸,由Cys氧化后再脱羧而生成。,（三）组胺,由His脱羧生成。,（四）5-羟色胺（5-HT）,由Trp羟化后脱羧而成。,（五）多胺,是由鸟氨酸和Met参与生成的。,二、一碳单位的
10、代谢,某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为一碳单位（one carbon unit）。一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而转运和参加代谢。体内的一碳单位有：甲基(-CH3)、甲烯基(-CH2-)、甲炔基(=CH-)、甲酰基(-CHO)和亚氨甲基(-CH=NH)。,（一）一碳单位与四氢叶酸,四氢叶酸（FH4）是一碳单位的载体，可看作是一碳单位代谢的辅酶。其功能部位是N5和N10。,四氢叶酸（FH4）,（二）一碳单位与氨基酸代谢,一碳单位主要来源于Ser、Gly、His、Trp的分解代谢。,（三）一碳单位的相互转变,（四）一碳单位的生理功用,主要是合成嘌呤和嘧啶的原料。为体
11、内的甲基化反应间接提供甲基。叶酸缺乏磺胺药及抗代谢药,三、含硫氨基酸代谢,Met循环Cys的代谢,（一）Met的代谢Met循环,SAM为活性蛋氨酸，SAM中的甲基为活性甲基。SAM是体内最重要的甲基供体。N5-CH3-FH4是甲基的间接供体。转甲基酶的辅酶为Vit B12。,肌酸的合成,合成原料：Arg、Gly、SAM合成部位：主要在肝,（二）Cys的代谢,Cys是硫酸根的主要来源。,PAPS的生理功能：,是体内硫酸根的供体。,四、芳香族氨基酸的代谢,芳香族氨基酸包括：Phe、Tyr、Trp。主要在肝脏分解代谢。,（一）Phe的代谢,反应不可逆。苯丙氨酸羟化酶为加单氧酶。辅酶为四氢生物蝶呤。Phe极少转氨基生成苯丙酮酸：苯酮酸尿症：先天缺乏苯丙氨酸羟化酶。,（二）酪氨酸的代谢,多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素合称为儿茶酚胺。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶。酪氨酸酶也使Tyr羟化，先天缺乏酪氨酸酶称为白化病。Tyr为生糖兼生酮氨基酸。,（三）Trp的代谢,生成5-羟色胺。转变成N10-CHO-FH4。分解可产生丙酮酸和乙酰乙酰CoA，为生糖兼生酮氨基酸。分解可产生尼克酸（Vpp）。,五、支链氨基酸的代谢,包括Val、Leu、Ile。均为必需氨基酸。其分解代谢主要在骨骼肌中进行。,三大营养素代谢小结：,1乙酰CoA的来源去路,2草酰乙酸来源去路,
