氨基酸、核酸代谢-授课版 ppt课件.ppt

1、一、氨基酸的分解代谢 动物体内，氨基酸在种情况不同的代谢条件下发生氧化降解： 蛋白质分解过程中所释放出来的氨基酸如果没有用于新蛋白合成，就被氧化降解 摄入的氨基酸超过了机体合成蛋白质的需要，多余的氨基酸就会被降解，因为氨基酸在体内不能贮存 饥饿或糖尿病时，糖类或不存在或不能被适当利用，那么细胞中的蛋白质就会被用作燃料第十章氨基酸代谢所有上述代谢条件下，氨基酸都将失去氨基变为 酮戊二酸,即氨基酸的“碳骨架”.后者可进入三羧酸循环被彻底氧化为CO2和H2O,或者通常更为重要的是提供三碳和四碳单位,通过糖异生作用转化成葡萄糖,后者作为骨骼肌大脑以及其他组织的燃料. 氨基从碳骨架分离,分流进入氨基代谢

2、途径(如下图)哺乳动物氨基酸代谢概况氨基酸的一般代谢1.脱氨基作用1）氧化脱氨基作用2）转氨基作用3）联合脱氨基作用：转氨基作用和 氧化脱氨基作用配合进行4）非氧化脱氨作用2.脱羧基作用3.氨基酸分解产物的代谢1）氧化脱氨作用 L-氨基酸氧化酶：黄素蛋白酶，以FMN或FAD为辅酶。 L-谷氨酸脱氢酶：别构酶，ATP、GTP、NADH等是别构抑制剂，ADP、GDP等是别构激活剂，以NAD或NADP为辅酶。可以催化L-谷氨酸和NAD向着酮戊二酸和氨转变，但该可逆反应的平衡常数决定了此反应更趋向于L-谷氨酸的合成，即L-谷氨酸脱氢酶主要催化L-谷氨酸的合成。然而，在体内联合脱氨作用下， L-谷氨酸脱

3、氢酶催化谷氨酸产生的氨迅速被处理情况下，反应又趋向于脱氨，使得几乎所有氨基酸都可以脱去氨基。2）转氨作用 大多数转氨酶都需要酮戊二酸作为氨基的受体，再经L-谷氨酸脱氢酶的氧化作用导致氨基酸的脱氨氧化分解。 转氨酶种类非常多，典型代表：GOT（谷草转氨酶，心脏中活力最高，肝脏其次）、GPT（谷丙转氨酶，肝脏中活力最大）。所有转氨酶的辅酶都是磷酸吡哆醛（维生素B6的磷酸酯）。酶促转氨反应:许多转氨反应中, -酮戊二酸 都作为氨基受体起作用.所有的 转氨酶都以磷酸吡哆醛(PLP)作 为辅基.磷酸吡哆醛(PLP)磷酸吡哆胺:磷酸吡哆醛的活性形式,是转氨酶紧密结合着的辅酶.磷酸吡哆醛与酶的结合磷酸吡哆醛

4、(红色)与天冬氨酸转氨酶二聚体的两个活性位点结合的情形PLP与活性位点的局部放大标准氨基酸进入到三羧酸循环的入口3）联合脱氨作用 定义：转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用。 谷氨酸在此代谢中处于中心位置。 曾经一度认为联合脱氨基作用可能是体内氨基酸脱氨的主要方式，也是合成非必需氨基酸的重要途径，但后来的实验表明，骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织中的主要脱氨方式是嘌呤核苷酸循环来完成的，即联合脱氨后的氨基酸氧化脱氨是通过嘌呤核苷酸循环来实现的。4）非氧化脱氨作用 脱水脱氨作用 脱硫化氢脱氨作用 直接脱氨作用 水解脱氨作用 还原脱氨作用2. 脱羧作用：脱羧酶催化 除组氨酸外，其余脱羧反应均需

5、要磷酸吡哆醛作为辅酶。 除个别脱羧酶外，一般一种氨基酸脱羧酶只对一种氨基酸起脱羧作用。 氨基酸脱羧后形成胺，不同的胺产物有不同的生理功能。-氨基丁酸（谷氨酸脱羧产物）对中枢神经系统有抑制作用，同时又是神经组织的能量来源；-丙氨酸（天冬氨酸脱羧产物）是维生素泛酸的组成成分；组胺（组氨酸脱羧产物）可使血管舒张、降低血压；而酪胺（酪氨酸脱羧产物）则可升高血压等等。3. 氨基酸分解产物的代谢 氨的代谢 -酮酸的代谢氨基的分解代谢谷氨酰胺是血液中氨的运输形式.丙氨酸将肌肉中的氨运输到肝脏.注意:氨对动物是有毒的.氨的运输:氨基的代谢转变：1）氮排泄和尿素循环2）酰胺的合成3）嘧啶环的合成（核酸代谢）尿素

6、循环和把氨基送入此循环的化学过程氨的代谢转变：氮排泄和尿素循环氨甲酰磷酸的形成过程三羧酸循环和尿素循环间的连接尿素循环酶的遗传缺陷可以是致命性的 参与尿素形成的任何酶存在遗传缺陷的人不能耐受高蛋白食物,因为游离的氨基会造成高度毒性,而人类仅仅以不含氨基酸的食物为食是不能生存的(因为我们自己不能合成20种氨基酸的一半,这些必需氨基酸必须由食物提供). 现在治疗尿素循环缺陷症的方法:精心调节饮食中安息香酸和苯乙酸等芳香族氨基羧酸的含量,可助降低血液中氨的浓度.-酮酸的代谢转变 再合成氨基酸 转变成糖及脂肪 体内需要能量时，进入三羧酸循环，氧化成二氧化碳和水，并释放能量。二、氨基酸的分解代谢 一碳单

7、位及其转移酶辅酶一碳单位：生物合成过程中可以转移一个碳原子的基团。体内的一碳单位有(P225)：甲基、亚甲基(甲叉基)、次甲基(甲川基)、羟甲基、亚氨甲基、甲酰基。一碳单位转移酶辅酶：四氢叶酸（携带一碳基团）、S-腺苷甲硫氨酸、生物素等参与一碳单位转移反应的重要辅酶因子四氢叶酸分子结构图 部分氨基酸能转变为葡萄糖，其他转变成酮体生糖氨基酸：能分解成丙酮酸、 酮戊二酸、琥珀酰辅酶A、延胡索酸或草酰乙酸的氨基酸。精氨酸(Arg)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln) 、组氨酸(His) 、脯氨酸(Pro) 、异亮氨酸(Ile) 、甲硫氨酸(Met) 、苏氨酸(Thr) 、缬氨酸(Val) 、苯丙氨

8、酸(Phe) 、酪氨酸(Tyr) 、天冬氨酸(Asp) 、天冬酰胺(Asn) 、丙氨酸(Ala) 、半胱氨酸(Cys) 、甘氨酸(Gly) 、丝氨酸(Ser) 、色氨酸(Trp) 。生酮氨基酸：亮氨酸(Leu) 、赖氨酸(Lys) 、苯丙氨酸(Phe) 、色氨酸(Trp) 、酪氨酸(Tyr) 、异亮氨酸(Ile)生糖生酮氨基酸：苯丙氨酸(Phe) 、色氨酸(Trp) 、酪氨酸(Tyr) 、异亮氨酸(Ile)生糖和生酮氨基酸的概况：生糖氨基酸（红色）谷氨酸生酮氨基酸（蓝色）小知识：国王和吸血鬼的生物化学 卟啉症：遗传性疾病，因为缺乏由甘氨酸合成卟啉的某种酶，导致卟啉前体在红细胞、体液和肝脏中过度

9、积累，最常见病症为羟甲基胆色烷合酶引起的间歇性卟啉症。尿卟啉原是卟啉前体的异常异构体，会导致尿血以及牙齿在紫外光的照射下发出荧光，而且会使皮肤对光极为敏感，还会因为亚铁血红素的合成不足而导致贫血（吸血鬼特征的来源）。 乔治三世：急性间歇性卟啉症患者 目前的治疗措施：控制饮食和注射亚铁血红素或其衍生物。第十一章 核苷酸代谢 体内合成核苷酸的途径有两条：从头合成途径（denovo pathway）和补救合成途径（salvage pathway） 从头合成途径：起始于其代谢前体氨基酸，核糖-5-磷酸，CO2和NH3。 补救合成途径：再次循环利用核酸分解释放的游离碱基和核苷。从头合成途径的特点 从头合

10、成途径中合成嘌呤和嘧啶时共用一些重要的前体物质。磷酸核糖焦磷酸(PRPP)在二者的合成中都很重要；核糖从这里开始就一直保留到核苷酸合成完成；谷氨酰胺是最重要的氨基来源。 参与合成反应的酶都是以庞大的多酶复合体出现的。嘌呤环原子的来源 嘧啶环各原子的来源： 2位C来自CO2； 3位N原子来自NH3；4、5、6位C原子和1位N原子来自天冬酰胺（见书P239）。 补救合成途径：大多数细胞更新其核酸(尤其是RNA)过程中，要分解核酸产生核苷和游离碱基。细胞利用游离碱基或核苷重新合成相应核苷酸的过程称为补救合成(saluage pathway)。与从头合成不同，补救合成过程较简单，消耗能量亦较少。由二种

11、特异性不同的酶参与嘌呤核苷酸的补救合成。腺嘌呤磷酸核糖转移酶(Adenine phosphoribosyl transterase, APRT)催化PRPP与腺嘌呤合成AMP。人体由嘌呤核苷的补救合成只能通过腺苷激酶催化，使腺嘌呤核苷生成腺嘌呤核苷酸。 嘌呤核苷酸补救合成是一种次要途径。其生理意义一方面在于可以节省能量及减少氨基酸的消耗。另一方面对某些缺乏主要合成途径的组织，如人的白细胞和血小板、脑、骨髓、脾等，具有重要的生理意义。例如Leseh-Nyhan综合征是由于HPRT的严重遗传缺陷所致。此种疾病是一种X染色体隐G形连锁遗传缺陷，见于男性。患者表现为尿酸增高及神经异常。如脑发育不全、智力低下、攻击和破坏性行为。1岁后可出现手足徐动，继而发展为肌肉强迫性痉挛，四肢麻木，发生自残行为，常咬伤自己的嘴唇、手和足趾，故亦称自毁容貌症。其尿酸增高较易解释，由于HGPRT缺乏，使得分解产生的PRPP不能被利用而堆积，PRPP促进嘌呤的从头合成，从而使嘌呤分解产物尿酸增高。