1、生化氨基酸代谢医学生化氨基酸代谢医学知识知识2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识2掌握掌握营养必需氨基酸、氮平衡、蛋白质腐败作用营养必需氨基酸、氮平衡、蛋白质腐败作用的的概念概念，氨基酸转氨基反应与辅酶，氨基酸转氨基反应与辅酶，氨的来氨的来源与去路，尿素源与去路，尿素合成的部位、主要过程、关合成的部位、主要过程、关键酶及其生理意义。键酶及其生理意义。一碳单位一碳单位的概念、载体、的概念、载体、生成原料及主要生理作用，生成原料及主要生理作用，S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸的生成、作用及生理意义。甲基与硫酸根的的生成、作用及生理意义。甲基与硫酸根的活化形式活化形式。熟悉熟悉蛋白质功能、氧化脱氨
2、、联合脱氨基作用，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羧基作用，芳香族氨基酸代谢过程。教学大纲对本章的要求教学大纲对本章的要求 P78P78 2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识3蛋蛋白白质质的的生生物物学学功功能能营养功能：营养功能：1.1.提供氮元素：提供氮元素：是人体氮元素最重要是人体氮元素最重要来源；来源；2.2.提供能量：提供能量：人体每天人体每天18%18%能量由蛋白质提供能量由蛋白质提供。物质运输物质运输催化作用催化作用代谢调控代谢调控信号转导信号转导免疫防御免疫防御
3、结构与运动结构与运动2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识4蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein 第一节第一节2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识5 大量（克）：糖、脂肪、蛋白质、水；大量（克）：糖、脂肪、蛋白质、水；微量（微量（mgmg、gg）：维生素、无机盐、）：维生素、无机盐、金属元素等。金属元素等。营养物营养物按按ArmstrongArmstrong的观点：的观点：水不是营养物，水不是营养物，而它比这些营养物更重要。而它比这些营养物更重要。糖：糖：C.H.OC.H.O 不能代替不能代替蛋白质蛋白质 脂：脂：C.H.OC
4、.H.O 蛋白质含元素：蛋白质含元素：C C、HH、OO、NN。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识6 高等动植物都高等动植物都不能不能利用空气中的利用空气中的NN2 2，而，而只能利只能利用带负电荷的氮用带负电荷的氮。糖糖食物蛋白质食物蛋白质脂肪脂肪N非营养必需氨基酸非营养必需氨基酸根瘤菌根瘤菌和和兰绿藻兰绿藻可以固定可以固定N N 雷雷，可以使，可以使NN2 2变成变成NHNH3 3 消耗大量能量消耗大量能量固定固定雷（雷（ReRe）N2NH32022-10-10生化氨基酸代谢医学知识7一、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述一、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述氮总平衡：氮总平衡：摄
5、入氮摄入氮 =排出氮排出氮 （正常成人）（正常成人）氮正平衡氮正平衡：摄入氮：摄入氮 排出氮排出氮 （儿童、孕妇等）（儿童、孕妇等）氮负平衡：氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮排出氮 （饥饿、严重烧伤、（饥饿、严重烧伤、大出血、消耗性疾病患者）大出血、消耗性疾病患者）氮平衡的意义：氮平衡的意义：间接反映体内蛋白质代谢的慨况。间接反映体内蛋白质代谢的慨况。（一）（一）氮平衡氮平衡(nitrogen balance)实验实验测定每日摄入食物中和排泄物中的含氮量，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，称为氮平衡间接反映蛋白质在体内的代谢状况，称为氮平衡实验。实验。2022
6、-10-10生化氨基酸代谢医学知识8（二）（二）生理需要量生理需要量 成人每日最低蛋白质需要量为成人每日最低蛋白质需要量为303050g50g，我，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g80g。三、三、蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值（一）（一）必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)(essential amino acid)指体内需要而又不能自身合成，必须由食物指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有供给的氨基酸，共有8 8种：种：ValVal、IleIle、LeuLeu、ThrThr、MetMet、LysL
7、ys、PhePhe、TrpTrp。其余其余1212种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识9（二）（二）营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值(nutrition value)(nutrition value)食物蛋白质的营养价值：指食食物蛋白质的营养价值：指食物蛋白质在体内的利用率。而食物物蛋白质在体内的利用率。而食物蛋白质利用率的高低蛋白质利用率的高低取决于必需氨取决于必需氨基酸的数量、种类和比例。基酸的数量、种类和比例。（三）（三）食物蛋白质的互补作用食物蛋白质的互补作用 几种营养
8、价值较低的食物蛋几种营养价值较低的食物蛋白，经混合食用后，可以提高食白，经混合食用后，可以提高食物蛋白质营养价值的现象。物蛋白质营养价值的现象。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识10第二节第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion,Absorption and Putrefaction of Proteins2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识11一、蛋白质的消化一、蛋白质的消化 蛋白水解酶蛋白水解酶 2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识12消化过程消化过程 （一）胃中的消化作用（一）胃中的消化作用胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pHpH为为1.
9、51.52.52.5，对蛋白质肽键作，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 +多肽碎片多肽碎片胃酸、胃蛋白胃酸、胃蛋白酶酶(pepsinogen)(pepsin)2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识13（二）小肠中的消化（二）小肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要部位。小肠是蛋白质消化的主要部位。1.1.胰酶及其作用胰酶及其作用胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pHpH为为7.07.0左右，包括内肽酶和外肽酶。左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶内肽酶(endopeptidas
10、e)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶基，如羧基肽酶(A(A、B)B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识142022-10-10生化氨基酸代谢医学知识15肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活胰蛋白酶原胰蛋白酶原 糜蛋白酶原糜蛋白酶原 羧基肽酶原羧基肽酶原 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 肠激酶肠激酶(enterokinase)胰蛋白酶胰蛋白酶 糜蛋白酶糜蛋
11、白酶 羧基肽酶羧基肽酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 (trypsin)(exopeptidase)(carboxypeptidase)(elastase)可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义酶原激活的意义2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识16二、氨基酸的吸收二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能
12、的主动吸收过程2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识17（一）氨基酸吸收载体（一）氨基酸吸收载体2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识18（二）（二）-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用-谷氨酰基循环谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)-glutamyl cycle)过程：过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成谷胱甘肽再合成2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识19半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶-谷氨谷氨 酸环化酸环化 转移酶转移酶氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR5-
13、氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pi-谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi细胞外细胞外-谷谷 氨酰氨酰 基转基转 移酶移酶细胞膜细胞膜谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH细胞内细胞内-谷氨酰基循环过程谷氨酰基循环过程-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRCHH2NCOOHR氨基酸氨基酸2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识20l 利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系运体系l 此种转运也是耗能的
14、主动吸收过程此种转运也是耗能的主动吸收过程l 吸收作用在小肠近端较强吸收作用在小肠近端较强（三）肽的吸收（三）肽的吸收2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识21三、三、蛋白质在肠中的腐败作用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，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。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、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。等
15、可被机体利用的物质。（一）蛋白质的腐败作用（一）蛋白质的腐败作用(putrefaction)2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识22（二）胺类（二）胺类(amines)(amines)的生成的生成蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类蛋白酶蛋白酶 脱羧基作用脱羧基作用 组氨酸组氨酸组胺组胺 赖氨酸赖氨酸尸胺尸胺 色氨酸色氨酸 色胺色胺 酪氨酸酪氨酸酪胺酪胺苯丙氨酸苯丙氨酸苯乙胺苯乙胺2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识23假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正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
16、脑功能，称假神经递质。常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺CH2CH2NH2CH2CH2NH2CH2NH2COHHCH2NH2COHH酪胺酪胺-羟酪胺羟酪胺CH2CH2NH2OHCH2CH2NH2OHCH2NH2COHHOHCH2NH2COHHOH -羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们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。动，使大脑发生异常抑制。严重的引起肝昏迷。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识24肝脏肝脏（三）（三）肠
17、道中氨的生成肠道中氨的生成未被吸收的氨基酸未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素渗入肠道的尿素氨氨(ammonia)(ammonia)肠道细菌肠道细菌脱氨基作用脱氨基作用尿素酶尿素酶降低肠道降低肠道pHpH，NHNH3 3转变为转变为NHNH4 4+以胺盐形式排出，以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。血液血液O=CNH2NH2尿素尿素H+NH4+排出排出2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识25 （20g）NH2-CO-NH2 NH3(25%)7g NH2-CO-NH2 2NH3+CO2（4g）降低肠道降低肠道pHpH值，可使血值，可使血NHNH
18、3 3 肝功能受损：肝功能受损：血血NH3NH3 抑制肠菌，抑制肠菌，可使血可使血NHNH3 3 （三）（三）肠道中氨的生成肠道中氨的生成2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识26（四）（四）其它有害物质的生成其它有害物质的生成酪氨酸酪氨酸 苯酚苯酚半胱氨酸半胱氨酸 硫化氢硫化氢 色氨酸色氨酸 吲哚吲哚2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识27（二）蛋白质的半寿期（二）蛋白质的半寿期（一）体内蛋白质的降解（一）体内蛋白质的降解正常成年人，每天约有正常成年人，每天约有2%左右左右的组织蛋白质被的组织蛋白质被更新而降解，释放的氨基酸更新而降解，释放的氨基酸7580%可以再利用，可以再利用，
19、合成新的蛋白质，余下氨基酸则进入氨基酸代谢池合成新的蛋白质，余下氨基酸则进入氨基酸代谢池分解或转化成其它物质。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，用蛋白质浓度下降到一半时所需要的时间，用t1/2表示。表示。作用作用：用来表达不同蛋白质的体内代谢速度。：用来表达不同蛋白质的体内代谢速度。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识28根据速度分快、中、慢三种：根据速度分快、中、慢三种：快速更新：快速更新：半寿期以秒、分、小时为计量单位；半寿期以秒、分、小时为计量单位；如如酶蛋白酶蛋白，尤其是肝细胞中的某些关键酶。，尤其是肝细胞中的某些关键酶。中速更新：中速更新：以天为计量单位
20、，如，肝、血浆中以天为计量单位，如，肝、血浆中的蛋白质半寿期约的蛋白质半寿期约10天；天；慢速更新：慢速更新：以月为计量单位，如胶原蛋白，以月为计量单位，如胶原蛋白，组蛋白等半寿期达组蛋白等半寿期达6个月。个月。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识29不依赖不依赖ATPATP利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶(cathepsin)(cathepsin)降解外源性降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白2.2.依赖泛素依赖泛素(ubiquitin)(ubiquitin)的降解过程的降解过程1.1.溶酶体内降解过程溶酶体内降解过程依赖依赖ATPATP降解异常蛋白和
21、短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白（三）蛋白质转换更新（三）蛋白质转换更新(protein turnover)(protein turnover)真核生物中蛋白质的降解有两条途径真核生物中蛋白质的降解有两条途径 2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识30泛素泛素7676个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守一级结构高度保守 泛素化泛素化(ubiquitination)泛素选择性与被降解蛋白质形成共价连接，泛素选择性与被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。并使其激活。蛋白酶体蛋白酶体(proteas
22、ome)对泛素化蛋白质的降解对泛素化蛋白质的降解泛素介导的蛋白质降解过程泛素介导的蛋白质降解过程2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识31被降解被降解蛋白质蛋白质连接酶连接酶AMP+PPiHS-E2泛素化过程泛素化过程E E1 1：泛素活化酶：泛素活化酶E E2 2：泛素携带蛋白：泛素携带蛋白E E3 3：泛素蛋白连接酶：泛素蛋白连接酶泛素泛素CO-O+HS-E1ATPHS-E1HS-E2泛素泛素CNH 被降解蛋白质被降解蛋白质OE3活化酶活化酶携带蛋白携带蛋白S E1C泛素泛素OS E1C泛素泛素OS E2C泛素泛素OS E2C泛素泛素O单泛素化蛋白单泛素化蛋白2022-10-10生化氨
23、基酸代谢医学知识32泛素泛素泛素泛素 如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白癌瘤（促进抑癌蛋白P P5353降解）降解）体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用连接酶连接酶COS E2泛素泛素n单泛素化蛋白单泛素化蛋白NHCO泛素泛素nNHCO泛素泛素被降解蛋白质被降解蛋白质 被被 降降 解解 蛋蛋 白白 质质nHS-E2E3聚泛素化蛋白聚泛素化蛋白蛋白蛋白酶体酶体泛素泛素氨基酸氨基酸2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识33 蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要降解蛋白酶体存在于细胞核和胞浆内，主要
24、降解异常蛋白质和短寿蛋白质。异常蛋白质和短寿蛋白质。26S蛋白蛋白质酶体质酶体 20S的核心的核心颗粒颗粒(CP)19S的调节颗粒的调节颗粒(RP):18个亚基个亚基,6个亚基具有个亚基具有ATP酶活性酶活性2个个环：环：7个个亚基亚基2个个环：环：7个个亚基亚基2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识342022-10-10生化氨基酸代谢医学知识35泛素介导的蛋白质降解过程：泛素介导的蛋白质降解过程：2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识36第三节第三节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids2022-10-10生化氨基酸代谢医
25、学知识37食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨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。代谢，称为氨基酸代谢库。（一）（一）氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)(metabolic pool)2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识38 消化吸收消化吸收氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白食物蛋白质质 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸 (非必需氨基酸非必需氨基酸)（二）（二）
26、体内氨基酸代谢概况体内氨基酸代谢概况-酮酸酮酸 酮酮体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类氨氨 尿素尿素其它含氮化合物其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识39二、二、氨基酸的转氨及脱氨作用氨基酸的转氨及脱氨作用定义定义指氨基酸脱去氨基生成相应指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。酮酸的过程。脱氨基脱氨基方式方式转氨基作用转氨基作用氧化脱氨基氧化脱氨基联合脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识40（一
27、）转氨基作用（一）转氨基作用(transamination)(transamination)1.1.定义定义在转氨酶在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸去掉基酸去掉-氨基生成相应的氨基生成相应的-酮酸，而另一种酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识41 2.2.反应式反应式3 3）大多数氨基酸能参与转氨基作用，）大多数氨基酸能参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。羟脯氨酸除外。1 1）是可逆反应，平衡点接近）是可逆反应，平衡点接近1 1，
28、反应方向符合质量作用定律，反应方向符合质量作用定律；2 2）可认为是）可认为是氨的重新分布氨的重新分布；4 4）氨的转移，氨的转移，转到最后都转到转到最后都转到三种重要的三种重要的-酮酸分子酮酸分子上，上，即即丙酮酸丙酮酸、草酰乙酸草酰乙酸和和-KG-KG。其中其中尤以尤以-KG-KG最重要；最重要；5 5）所有转氨酶的所有转氨酶的辅酶辅酶都是以都是以磷酸吡啶醛或磷酸吡哆胺为辅磷酸吡啶醛或磷酸吡哆胺为辅酶酶，都是维生素，都是维生素B B6 6的磷酸酯，在反应中的磷酸酯，在反应中可逆传递氨基可逆传递氨基。6)重要的转氨酶重要的转氨酶有两个：有两个：GPTGPT和和GOTGOT。2022-10-1
29、0生化氨基酸代谢医学知识423.3.转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 转氨酶转氨酶2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识43H2OH2O2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识442022-10-10生化氨基酸代谢医学知识45 4.4.转氨酶转氨酶 正常人各组织正常人各组织GOT（ALT）及）及GPT（AST）活性）活性(单位单位/克湿组织克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一
30、。的指标之一。组织组织GOTGPT 心心1560007100肝肝14200044000骨骼肌骨骼肌990004800肾肾9100019000组织组织GOTGPT 胰腺胰腺脾脾肺肺血清血清2800020001400012001000070020162022-10-10生化氨基酸代谢医学知识46转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨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基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。的重要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。通过此种方式并未产生游离的氨。5.5.转氨基作用的生理意义转氨基作用的生理意义2022-10-10生化氨基酸代
31、谢医学知识47（二）（二）L-L-谷氨酸谷氨酸氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中辅酶为辅酶为 NADNAD+或或NADPNADP+GTPGTP、ATPATP为其抑制剂为其抑制剂GDPGDP、ADPADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶：L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸谷氨酸NH3-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+2022
32、-10-10生化氨基酸代谢医学知识48（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下脱下-氨基生成氨基生成-酮酸的过程。酮酸的过程。2.2.类型类型1 1）转氨基偶联氧化脱氨基作用）转氨基偶联氧化脱氨基作用1.1.定义定义2 2）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识491 1）转氨基转氨基偶联谷氨酸偶联谷氨酸氧化脱氨基作用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。非必需氨基酸的主要
33、方式。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识502 2）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环（肌肉）转氨基偶联嘌呤核苷酸循环（肌肉）苹果酸苹果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤核次黄嘌呤核苷酸苷酸(IMP)(IMP)-酮戊酮戊 二酸二酸氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸(AMP)(AMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合酶珀酸合酶 腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶腺苷酸脱氢腺苷酸脱氢酶酶转氨酶转氨酶2 2转氨酶转氨酶1 12022-10-10生化氨基酸代谢医学知识
34、51（一）血氨的来源（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氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,胺胺类的分解也可以产生氨。类的分解也可以产生氨。三、氨的代谢（三、氨的代谢（Metabolism of Ammonia）2.肠道吸收的氨肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨。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。尿素经肠道细菌脲素酶水解产生的氨。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识523.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶2022-10
35、-10生化氨基酸代谢医学知识53（二）氨的转运（二）氨的转运1.丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，脱肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，脱氨后生成的丙酮酸，经异生转变成糖，又能为肌氨后生成的丙酮酸，经异生转变成糖，又能为肌肉提供能量。肉提供能量。2.谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 1）在脑、肌肉中，）在脑、肌肉中，氨和谷氨酸合成谷氨酰胺，氨和谷氨酸合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解。运输到肝和肾后再分解。2）谷氨酰胺合成既能解除氨毒，又能储存氨谷氨酰胺合成既能解除氨毒，又能储存氨和运输氨。和运输氨。2022
36、-10-10生化氨基酸代谢医学知识54丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖（一）丙氨酸（一）丙氨酸-葡萄糖循环转运氨葡萄糖循环转运氨2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识55生成过程生成过程 （脑、肌肉）（脑、肌肉）在在脑、肌肉脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到合成谷氨酰胺，运输到肝和肾肝和肾后后再分解为氨和谷氨酸，从而进
37、行再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒解毒。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识56（三）（三）血氨的去路血氨的去路1 1）在肝内合成尿素，这是最主要的去路在肝内合成尿素，这是最主要的去路2 2）合成非必需氨基酸及其它含氮化合物）合成非必需氨基酸及其它含氮化合物3 3）合成谷氨酰胺）合成谷氨酰胺 谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi4 4）肾小管泌氨）肾小管泌氨分泌的分泌的NH3在酸性条件下生成在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。，随尿排出。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识57血氨浓度血氨浓度60mol/L60mol/L32氨基酸及
38、胺的分解氨基酸及胺的分解肠道细菌肠道细菌腐败作用腐败作用肾重吸收的肾重吸收的氨释放入血氨释放入血肝内合成尿素，肝内合成尿素，排出体外排出体外合成谷氨酰胺等合成谷氨酰胺等非必需氨基酸非必需氨基酸合成嘌呤、嘧合成嘌呤、嘧啶啶肾分泌的氨形成肾分泌的氨形成铵盐，排出体外铵盐，排出体外134212022-10-10生化氨基酸代谢医学知识58（三）（三）尿素的生物合成尿素的生物合成1.1.生成部位生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中。的线粒体及胞液中。2.2.生成过程生成过程尿素生成的过程由尿素生成的过程由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提出，称为提出，称为鸟氨酸循环鸟
39、氨酸循环(orinithine cycle)，又称又称尿素循环尿素循环(urea cycle)或或Krebs-Henseleit循环。循环。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识59鸟氨酸循环示意图鸟氨酸循环示意图2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识601 1）氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-N-乙酰谷氨酸，乙酰谷氨酸，MgMg2+2+）H2NCOO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2 2
40、分子分子ATP。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识61N-乙酰乙酰谷氨酸结构谷氨酸结构COOHCH3C-NH-CH(CH2)2COOHOCOOHCH3C-NH-CH(CH2)2COOHON-乙酰谷氨酸合成乙酰谷氨酸合成乙酰乙酰CoA+GluN-乙酰乙酰谷氨酸谷氨酸（AGA）N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸合成酶合成酶AGA合成酶的激活剂合成酶的激活剂：精氨酸精氨酸临床应用：治疗肝昏迷，补充精氨酸，加速临床应用：治疗肝昏迷，补充精氨酸，加速尿素生成尿素生成2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识62NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶
41、2 2）瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(OCT)催化，催化，OCT常与常与CPS-构成复合体。构成复合体。反应在线粒体中进行，反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。瓜氨酸生成后进入胞液。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识63NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)33 3）精氨酸的合成精氨酸的合成反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。精氨酸代精氨酸代 琥珀酸合
42、成琥珀酸合成酶酶ATPAMP+PPiMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识64COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识654 4）精
43、氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行反应在胞液中进行尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸精氨酸酶精氨酸酶H2ONH2C=ONH2鸟鸟氨氨酸酸循循环环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATPN-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素线粒体线粒体胞胞 液液66生化氨基酸代谢医学知识2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识673.3.反应特点
44、反应特点原料：原料：2 2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。来自天冬氨酸。过程：过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：耗能：3 3 个个ATPATP，4 4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。精氨酸代琥珀酸合成酶（精氨酸代琥珀酸合成酶（argininosuccinate argininosuccinate synthetase ASASsynthetase ASAS）ASASASAS是尿素合成的是尿素合成的限速酶限速酶2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识68酶酶相对活性相对活性氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸
45、合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶的相对活性正常成人肝尿素合成酶的相对活性酶酶相对活性相对活性氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶的相对活性正常成人肝尿素合成酶的相对活性2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识69 3）2022-10-1
46、0生化氨基酸代谢医学知识70（四）尿素生成的调节（四）尿素生成的调节1.1.食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成1 1）CPS-CPS-的调节：的调节：AGAAGA、精氨酸为其激活剂、精氨酸为其激活剂2.2.尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节：2 2）调节限速酶精氨酸代琥珀酸合成酶的活性调节限速酶精氨酸代琥珀酸合成酶的活性2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识713 3）谷氨酸促进尿素合成谷氨酸促进尿素合成2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识72（五）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒（五）尿素合成障碍可引起高血氨症与氨中毒
47、生理情况：生理情况：血氨来源与去路保持动态平衡，血氨来源与去路保持动态平衡，而肝合成尿素对维持这个平衡起关键作用。而肝合成尿素对维持这个平衡起关键作用。病理情况：病理情况：例如肝功能严重损伤、尿素合成相例如肝功能严重损伤、尿素合成相关酶的遗传性缺陷等，均可发生尿素合成障碍，关酶的遗传性缺陷等，均可发生尿素合成障碍，使血氨浓度升高，称为高血氨症。使血氨浓度升高，称为高血氨症。高血氨症临床表现：高血氨症临床表现：呕吐、厌食、间隙性共济呕吐、厌食、间隙性共济失调、失调、意识障碍、行为失常意识障碍、行为失常、嗜睡甚至出现昏迷、嗜睡甚至出现昏迷等。等。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识73TAC
48、 脑供能不足脑供能不足脑内脑内 -酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3高血氨的毒性作用机制尚不完全清楚。高血氨的毒性作用机制尚不完全清楚。一般认为：一般认为：另一种可能性：另一种可能性：谷氨酸、谷氨酰胺增多，渗谷氨酸、谷氨酰胺增多，渗透压增大，引起脑水肿。透压增大，引起脑水肿。2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识74二、二、-酮酸的代谢酮酸的代谢2022-10-10生化氨基酸代谢医学知识75（二）经氨基化生成非必需氨基酸（二）经氨基化生成非必需氨基酸（一）转变成糖及脂类（一）转变成糖及脂类甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨
49、氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸氨氨基基酸酸生生糖糖及及生生酮酮性性质质的的分分类类甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、
50、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、色色氨氨酸酸甘甘氨氨酸酸、丝丝氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、组组氨氨酸酸、精精氨氨酸酸、羟羟脯脯氨氨酸酸、丙丙氨氨酸酸、谷谷氨氨酸酸、谷谷氨氨酰酰胺胺、蛋蛋氨氨酸酸、天天冬冬氨氨酸酸、天天冬冬酰酰胺胺、脯脯氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸类类别别氨氨 基基 酸酸生生糖糖氨氨基基酸酸生生酮酮氨氨基基酸酸亮亮氨氨酸酸、赖赖氨氨酸酸生生糖糖兼兼生生酮酮氨氨基基酸酸异异亮亮氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、
