1、 第第9章章 蛋白质分解代谢蛋白质分解代谢 导言导言 绝大多数的婴儿都能用母乳喂养，对绝大多数的婴儿都能用母乳喂养，对宝宝来说，母乳无疑是最好的不可替代的宝宝来说，母乳无疑是最好的不可替代的营养品，但是，你可知道有些婴儿是不宜营养品，但是，你可知道有些婴儿是不宜用母乳喂养的吗用母乳喂养的吗?苯丙氨酸代谢障碍所引起苯丙氨酸代谢障碍所引起的疾病苯丙酮尿症的婴儿就不宜用母乳喂的疾病苯丙酮尿症的婴儿就不宜用母乳喂养，不及早控制患儿的饮食将导致其智能养，不及早控制患儿的饮食将导致其智能障碍。同学们可以通过学习氨基酸的分解障碍。同学们可以通过学习氨基酸的分解代谢，了解氨基酸代谢障碍引起疾病的机代谢，了解氨
2、基酸代谢障碍引起疾病的机制和治疗的原则。制和治疗的原则。联想质疑联想质疑 市售营养保健品多种多样，其中就有一市售营养保健品多种多样，其中就有一类是蛋白质类是蛋白质/氨基酸类的营养保健品，那么氨基酸类的营养保健品，那么蛋白质蛋白质/氨基酸到底有哪些营养作用呢？氨基酸到底有哪些营养作用呢？第第 1 节节 蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用一、蛋白质的生理功能一、蛋白质的生理功能1维持组织细维持组织细胞生长、更胞生长、更新、修补；新、修补；3氧化供能氧化供能.2构成机体重构成机体重要的生理活要的生理活性物质性物质 ；观察思考观察思考人体氮平衡有以下三种情况：人体氮平衡有以下三种情况：1 1氮的总平衡氮
3、的总平衡 摄入氮排出氮，即体内蛋白质的合成量等于分解量。摄入氮排出氮，即体内蛋白质的合成量等于分解量。2 2氮的正平衡氮的正平衡 摄入氮排出氮，即体内蛋白质合成量大于分解量。摄入氮排出氮，即体内蛋白质合成量大于分解量。3 3氮的负平衡氮的负平衡 摄入氮排出氮，即蛋白质的分解量多于合成量。摄入氮排出氮，即蛋白质的分解量多于合成量。正常人、成长发育期、疾病康复期、孕妇、乳母、饥饿、消耗性正常人、成长发育期、疾病康复期、孕妇、乳母、饥饿、消耗性疾病患者分别属于哪种情况？疾病患者分别属于哪种情况？（一）氮平衡（一）氮平衡(nitrogen balance)试验试验 氮平衡是指人体每日摄入食物中的氮量与
4、排泄氮平衡是指人体每日摄入食物中的氮量与排泄物中氮量的比例关系。物中氮量的比例关系。二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量 案例案例9-19-1 腊八粥是一种在腊八节用多种食材熬制的粥。腊八粥是一种在腊八节用多种食材熬制的粥。燕京岁时记燕京岁时记腊八粥说：腊八粥说：“腊八粥者，用黄米、腊八粥者，用黄米、白米、江米、小米、菱角米、栗子、红江豆、去皮白米、江米、小米、菱角米、栗子、红江豆、去皮枣泥等合水煮熟，外用染红桃仁、杏仁、瓜子、花枣泥等合水煮熟，外用染红桃仁、杏仁、瓜子、花生、榛穰、松子、白糖、红糖、葡萄，以作点染。生、榛穰、松子、白糖、红糖、葡萄，以作点染。”问题：腊八粥比大米粥（或小米粥）哪个
5、营养问题：腊八粥比大米粥（或小米粥）哪个营养价值更高？为什么？价值更高？为什么？（二）食物蛋白质的营养价值的评价（二）食物蛋白质的营养价值的评价二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量（二）食物蛋白质的营养价值的评价（二）食物蛋白质的营养价值的评价二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量若将营养价值较低的蛋白质混合食用，则必需氨基酸可以互相补充从而提高营养价值。蛋白质的营养价值外源性蛋白质被人体利用的程度。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8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。必需氨基酸必需氨基酸决定食物蛋白质
6、决定食物蛋白质的营养价值的因素的营养价值的因素蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用（三）蛋白质的生理需要量（三）蛋白质的生理需要量v根据氮平衡试验测定，在不进食蛋白质时，成人根据氮平衡试验测定，在不进食蛋白质时，成人每日最低分解约每日最低分解约20克蛋白质。克蛋白质。v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3050g，我国营养，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。二、蛋白质需要量二、蛋白质需要量第第 2 节节氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢一、氨基酸的代谢概况一、氨基酸的代谢概况交流研讨交流研讨 各种氨基酸具有共同的结构特点，通过分各种氨基酸具
7、有共同的结构特点，通过分析氨基酸通式，析氨基酸通式，讨论氨基酸脱氨基、脱羧基作用的产物。讨论氨基酸脱氨基、脱羧基作用的产物。氧化供能氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收 组织蛋白质分解 体内合成氨基酸(非必需氨基酸)-酮酸 酮 体糖胺 类脱羧基作用氨 尿素其他含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成 CO2一、氨基酸的代谢概况一、氨基酸的代谢概况二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基 v方式v 脱氨基作用 是指氨基酸脱去氨基生成相 应-酮酸的过程。氨基酸的脱氨基作用是氨基酸分解代谢的主要方式.R-CH-COOH NH2氨基酸氧化酶-2HR-C-COOH NHH2ONH3R-
8、C-COOHO氨基酸 亚氨基 -酮酸(一一)氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 氧化脱氨基作用是指在L-氨基酸氧化酶的催化下氨基酸在氧化的同时脱去氨基的过程。二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用2.其辅酶为 NAD+或NADP+。1.L-谷氨酸脱氢酶广泛存在于肝、脑、肾等组织中。L-谷氨酸-酮戊二酸亚谷氨酸NH3H2O2CHCOOHNHCHNHCCOOHCCOOHOCCOOHCCOOH+NAD(P)+NAD(P)H+H+CH2COOHCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH2(一一)氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用1.定义定义 转氨基作用是指一种转
9、氨基作用是指一种-氨基酸与另一种氨基酸与另一种-酮酸在转酮酸在转氨酶或氨基转移酶的催化下，生成相应的氨酶或氨基转移酶的催化下，生成相应的-酮酸和另一酮酸和另一-氨氨基酸的过程。基酸的过程。COOHCOOHNH2CCOOHR1HNH2+CCOOHR2OCR1O+CHR2转氨酶(二二)转氨基作用转氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用丙酮酸 谷氨酸丙氨酸 -酮戊二酸草酰乙酸 天冬氨酸 ALT 在各种转氨酶中，以催化有L-谷氨酸（或其相应的-酮戊二酸）参加反应的转氨酶最为重要。例如，丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）。AST(二二)转氨基作用转氨基作用二、氨基酸的
10、脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用 正常人各组织ALT及AST活性(单位/克湿组织)测定血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和判断预后的主要指标之一。组织(GOT)(GPT)心1560007100肝14200044000骨骼肌990004800肾9100019000胰腺脾肺血清280002000140001200100007002016ALTAST组织(GOT)(GPT)ALTAST(二二)转氨基作用转氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用临床对接临床对接正常情况下，肝细胞正常情况下，肝细胞ALTALT含量最高，心肌细胞含量最高，心肌细胞ASTAST含量最高，而血清中的活性很低。当
11、某种原因含量最高，而血清中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高或细胞破坏时，转氨酶可大使细胞膜通透性增高或细胞破坏时，转氨酶可大量释放入血，致血清中转氨酶活性明显升高。例量释放入血，致血清中转氨酶活性明显升高。例如，急性肝炎患者血清如，急性肝炎患者血清ALTALT活性明显升高；心肌梗活性明显升高；心肌梗死患者血清死患者血清ASTAST活性显著升高。临床可以此作为疾活性显著升高。临床可以此作为疾病诊断和预后的参考指标之一。病诊断和预后的参考指标之一。1.转氨基与氧化脱氨基的联合 定义 由两种或两种以上酶的联合催化作用使氨基酸的-氨基脱下并产生游离氨的过程称为联合脱氨基作用。氨基酸 谷氨酸 -
12、酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶 联合脱氨基作用是体内氨基酸脱氨基的主要方式。常见的联合脱氨基作用有两种。(三三)联合脱氨基作用联合脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用2.嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环 在肌肉组织中，由于L-谷氨酸脱氢酶活性低，氨基酸是通过另一种联合脱氨基方式脱去氨基。由于反应过程中有嘌吟核苷酸参与循环式的反应，故称其为嘌呤核苷酸循环。(三三)联合脱氨基作用联合脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用 机体内代谢产生的氨，以及消化道吸收来的氨进入血液，形成血氨。氨具有毒性，脑组织对氨的作用尤为敏感。
13、体内的氨主要在肝脏合成尿素而解毒。正常人血氨的浓度一般不超过58.7mol/L（0.1mg/100ml）。严重肝病患者合成尿素的功能降低，血氨增高，引起脑功能紊乱，常与肝性脑病的发病有关。（一）体内氨的来源（一）体内氨的来源1.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。2.肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨。尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨。3.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。谷氨酰胺谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶三、氨的代谢三、氨的代谢（二）氨的转运（二）氨的转运三、氨的代谢三、氨的代谢联想质疑联想质疑 氨基酸的脱氨基作用在体内大多数组织中均氨基酸的脱氨基作
14、用在体内大多数组织中均可进行。并且产生的氨具有毒性。同时，氨在体可进行。并且产生的氨具有毒性。同时，氨在体内的主要去路是在肝内合成无毒的尿素，这就要内的主要去路是在肝内合成无毒的尿素，这就要求将各组织产生的氨必须以无毒的形式经血液运求将各组织产生的氨必须以无毒的形式经血液运输到肝脏合成尿素，或者运输到肾脏以铵盐的形输到肝脏合成尿素，或者运输到肾脏以铵盐的形式随尿排出。那么，氨在血液中无毒的运输形式式随尿排出。那么，氨在血液中无毒的运输形式是什么呢？是什么呢？氨对人体是有毒的物质，可透过细胞膜进入氨对人体是有毒的物质，可透过细胞膜进入组织细胞，也可透过血脑屏障进入脑组织，从而组织细胞，也可透过血
15、脑屏障进入脑组织，从而影响组织的正常功能。氨在血液中主要以谷氨酰影响组织的正常功能。氨在血液中主要以谷氨酰胺和丙氨酸两种形式转运，以无毒的形式经血液胺和丙氨酸两种形式转运，以无毒的形式经血液运输到肝脏合成尿素，这样可防止氨进入组织细运输到肝脏合成尿素，这样可防止氨进入组织细胞对机体产生毒害作用。胞对机体产生毒害作用。（二）氨的转运（二）氨的转运三、氨的代谢三、氨的代谢在肝内合成尿素，这是最主要的去路。合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。合成谷氨酰胺。去路1.1.生成部位(1)在肝内合成无毒的尿素然后由肾排出。肝是合成尿素的主要器官。肾及脑等其他组织也能合成尿素，但合成量甚微。(2)尿素生成的过程
16、由Krebs和Henseleit 于1932年提出，称为鸟氨酸循环。（三）氨的主要去路（三）氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢(1)氨基甲酰磷酸的生成 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行。氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase,CPS-)催化的反应为不可逆反应。N-乙酰谷氨酸(AGA)为其激活剂，反应消耗2分子ATP。（三）氨的主要去路（三）氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢(2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸
17、由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常与CPS-构成复合体，为不可逆反应。反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3NH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟氨酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-（三）氨的主要去路（三）氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢(3)精氨酸的合成 反应在胞液中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶是限速酶。此反应消耗1分子ATP，2个高能键能量。精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiMg2+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸N
18、H(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHCOOHCHH2NCH2COOHNHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3三、氨的代谢三、氨的代谢此反应在胞液中进行，由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH三、氨的代谢三、氨的代谢(4)精氨酸水解生成尿素尿素鸟氨酸精氨酸C(CH2)3COOHNH2CHNHNH2NH精氨酸酶
19、CNH2NH2O+(CH2)3COOHNH2CHNH2H2O三、氨的代谢三、氨的代谢图图9-4 尿素生成的中间步骤尿素生成的中间步骤鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPCPS-I(N-乙酰谷氨酸)Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸精氨酸代 琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞 液精氨酸代琥珀酸合成酶H2O交流研讨交流研讨观察上述过程，讨论并填空。观察上述过程，讨论并填空。尿素分子中的尿素分子中的 个氨基，个氨基，1 1个来自个来自 ，另一个则，另一个则来自来自 ，而天冬氨酸又可由其它氨基酸通，而天冬氨酸
20、又可由其它氨基酸通过转氨基作用而生成。由此，尿素分子中的过转氨基作用而生成。由此，尿素分子中的2 2个氨个氨基的来源虽不同，但都直接或间接的来自各种基的来源虽不同，但都直接或间接的来自各种 。另外，尿素合成是一个。另外，尿素合成是一个 过程，合成过程，合成1 1分子分子尿素需要消耗尿素需要消耗 分子分子ATPATP或或 个高能磷酸键。尿素个高能磷酸键。尿素合成过程不可逆。合成过程不可逆。2合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺 v在谷氨酰胺合成酶催化下，氨与谷氨酸反应生成在谷氨酰胺合成酶催化下，氨与谷氨酸反应生成谷氨酰胺。谷氨酰胺合成酶存在于神经、肾、肝谷氨酰胺。谷氨酰胺合成酶存在于神经、肾、肝和小肠等组织
21、中。产生的谷氨酰胺随血液循环运和小肠等组织中。产生的谷氨酰胺随血液循环运到肾，以铵盐形式随尿排出。谷氨酰胺的生成是到肾，以铵盐形式随尿排出。谷氨酰胺的生成是神经组织解除氨毒的方式，也是氨的储存及运输神经组织解除氨毒的方式，也是氨的储存及运输形式。此外，它还可为某些含氮化合物的合成提形式。此外，它还可为某些含氮化合物的合成提供原料，如嘌呤和嘧啶的合成。临床上对氨中毒供原料，如嘌呤和嘧啶的合成。临床上对氨中毒患者可服用或输入谷氨酸盐，以降低血氨的浓度。患者可服用或输入谷氨酸盐，以降低血氨的浓度。（三）氨的主要去路（三）氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢3氨的再利用氨的再利用 v氨还可通过联合脱氨
22、基作用的逆反应合成某些非氨还可通过联合脱氨基作用的逆反应合成某些非必需氨基酸，或以氨、谷氨酰胺和天冬酰胺形式必需氨基酸，或以氨、谷氨酰胺和天冬酰胺形式参与嘌呤、嘧啶的合成。参与嘌呤、嘧啶的合成。（三）氨的主要去路（三）氨的主要去路三、氨的代谢三、氨的代谢 1.血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症，此时可引起脑功能障碍，称此时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒。常见于肝功能严重损伤、尿素合成酶系的遗传缺陷。常见于肝功能严重损伤、尿素合成酶系的遗传缺陷。2.氨中毒的可能机制TCA循环 脑供能不足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3 脑内-酮戊二酸NH3NADH+H+ATPNAD+NADH+H+NA
23、D+ATPADPADP（三）高血氨症和氨中毒（三）高血氨症和氨中毒三、氨的四谢三、氨的四谢四、四、-酮酸代谢酮酸代谢(一)合成非必需氨基酸(三)转变成糖及脂肪。(二)氧化功能甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰
24、胺、脯氨酸、半胱氨酸类别生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸生糖及生酮氨基酸第第 3 节节 个氨别基酸的代谢个氨别基酸的代谢 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR(一)-氨基丁酸(-aminobutyric acid,GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱羧酶 GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。C O O H(C H2)2C H N H2C
25、 O O HC O O H(C H2)2C H2N H2L-谷 氨 酸 脱 氢 酶C O2 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用(二)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，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2HCC-CH2CHCOOH NH2NCHHN组氨酸脱羧酶CO2HCC-CH2CH2NH2 NCHHN组氨酸组胺 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用(三)5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO2 5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在
26、外周组织有收缩血管的作用。NHCH2-CH-COOH色 氨 酸 羟 化 酶NHCH2-CH-COOHHONH2NH2NHCH2CH2NH2HO5-羟 色 氨 酸 脱 羧 酶CO25-羟 色 胺 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用(四)多胺(polyamines)鸟氨酸腐胺 S-腺苷蛋氨酸 (SAM)脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶CO2精脒(spermidine)5-甲基-硫-腺苷丙胺转移酶 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、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。丙胺转移酶 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基
27、作用牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。L-半胱氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶CO2(五)牛磺酸(taurine)CH2SHCH-NH2COOH3OCH2SO3HCH-NH2COOH磺酸丙氨酸脱羧酶CO2CH2SO3HCH2NH2L半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用联想质疑联想质疑 氨基酸可以用于合成组织蛋白质和多肽氨基酸可以用于合成组织蛋白质和多肽以及其它含氮物质如嘌呤、嘧啶等。那么它以及其它含氮物质如嘌呤、嘧啶等。那么它是以什么方式参与、怎样代谢的呢？是以什么方式参与、怎样代谢的呢？二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢 某些氨基酸代谢过程中产生的只含有
28、一个碳原子的基团，称为一碳单位(one carbon unit)。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=NH5,6,7,8-四氢叶酸(FH4)CNCNCOHH2N-CCH2NCH-CH2-NH-HNH-C-NH-CH-CH2-CH2-COOHOCOOH10987635 一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上。N5CH=NHFH4N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢一碳单位主要
29、来源于氨基酸代谢。丝氨酸 N5,N10CH2FH4甘氨酸 N5,N10CH2FH4组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸 N10CHOFH4二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢(三)一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5,N10=CHFH4N5,N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢1.作为合成作为合成嘌呤和嘧嘌呤和嘧啶的原料。啶的原料。(四四)一碳一碳单位的功能单位的功能2.2.参与体内参与体内多种物质多种物质的甲基化的甲基化过程。过程。二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢三、含
30、硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢 含硫氨基酸胱氨酸蛋氨酸半胱氨酸CH2SHCHNH2COOHCHCHNHCOOHCH2CHNH2COOH2CHNH2COOHSSCHCHNHCOOHCHCHNHCOOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCHCHCHNHCOOHCH(一一)甲硫氨酸的代谢甲硫氨酸的代谢1.甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶PPi+Pi蛋氨酸ATPS腺苷蛋氨酸(SAM)+S-CH3CH2CH2COOHCHNH2CH2OHPPPOOH腺嘌呤CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH2三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢SAM为体内甲基的直接供体甲基转移酶R
31、CH3腺苷SAMS腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸RHH+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH2CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH2SHCH2CH2COOHCHNH2三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢2.甲硫氨酸循环蛋氨酸S-腺苷同型 半胱氨酸S-腺苷蛋氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3(二二)半胱氨酸与胱氨酸的代谢半胱氨酸与胱氨酸的代谢1.半胱氨酸与胱氨酸的互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2半胱氨
32、酸胱氨酸三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢(二二)半胱氨酸与胱氨酸的代谢半胱氨酸与胱氨酸的代谢2.硫酸根的代谢CH2HOOOPO3H2腺嘌呤OPOSO3-OOH含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。PAPS为活性硫酸，是体内硫酸基的供体。PAPSSO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-(3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸，PAPS)三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢3谷胱甘肽的组成谷胱甘肽的组成 v半胱氨酸是谷胱甘肽的组成成分之一，半胱氨酸半胱氨酸是谷胱甘肽的组成成分之一，半胱氨酸与谷氨酸和甘氨酸以肽键相连形成谷胱甘肽。谷与谷氨酸和
33、甘氨酸以肽键相连形成谷胱甘肽。谷胱甘肽的重要作用之一是保护某些蛋白质及酶的胱甘肽的重要作用之一是保护某些蛋白质及酶的巯基不被氧化从而维持其生物学活性。巯基不被氧化从而维持其生物学活性。(二二)半胱氨酸与胱氨酸的代谢半胱氨酸与胱氨酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢 联想质疑联想质疑 19631963年格思里（年格思里（GuthrieGuthrie）首先发明了）首先发明了用细菌抑制法（用细菌抑制法（BIABIA）检测苯丙酮酸尿症，）检测苯丙酮酸尿症，揭开了新生儿筛查的序幕。目前，我国很多揭开了新生儿筛查的序幕。目前，我国很多地区都已经开展苯丙酮酸尿症的新生儿筛查地区都已经开展苯丙酮酸
34、尿症的新生儿筛查工作，那么，什么是苯丙酮酸尿症，症状有工作，那么，什么是苯丙酮酸尿症，症状有哪些，又如何进行防治呢？哪些，又如何进行防治呢？四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的代谢 案例案例9-29-2 肝肝患儿，女性，患儿，女性，4 4岁，就诊时其母亲叙岁，就诊时其母亲叙述：患儿出生时未见异常，述：患儿出生时未见异常，8 8个月坐不稳，个月坐不稳，比同龄孩子发育迟缓。随着年龄长大，智力比同龄孩子发育迟缓。随着年龄长大，智力发育明显低于同龄人，生长迟缓、毛发浅淡，发育明显低于同龄人，生长迟缓、毛发浅淡，身上有特殊的发霉样的臭味。带到医院检查，身上有特殊的发霉样的臭味。带到医院检查，尿液三氯
35、化铁试验呈现绿色反应，二硝基苯尿液三氯化铁试验呈现绿色反应，二硝基苯肼试验呈黄色沉淀。肼试验呈黄色沉淀。问题：问题：1 1该患儿初步诊断为什么病？该患儿初步诊断为什么病？2 2该病的防治原则有哪些？该病的防治原则有哪些？苯丙氨酸1酪氨酸2色氨酸3四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸包括芳香族氨基酸包括：(一一)苯丙氨酸的代谢苯丙氨酸的代谢 当苯丙氨酸羟化酶先天性缺陷时，苯丙氨酸不能正常地转变成酪氨酸，体内的苯丙氨酸蓄积，并可经转氨基作用生成苯丙酮酸，后者进一步转变成苯乙酸等衍生物。此时，尿中出现大量苯丙酮酸等代谢产物，称为苯丙酮酸尿症(PKU)。苯丙氨酸 +O2酪氨酸 +H
36、2O苯丙氨酸羟化酶2 H+苯丙氨酸在结构上与酪氨酸相似，在体内苯丙氨酸可经苯丙氨酸羟化酶催化羟化生成酪氨酸，酪氨酸不能转变为苯丙氨酸。酪氨酸可进一步进行代谢。四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的代谢（二）酪氨酸的代谢（二）酪氨酸的代谢v多巴胺是脑中的一种神经递质，其含量不足是帕多巴胺是脑中的一种神经递质，其含量不足是帕金森病（震颤性麻痹）发生的原因。金森病（震颤性麻痹）发生的原因。v多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺，即含邻苯二酚的胺类。胺，即含邻苯二酚的胺类。四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的代谢2.转变为黑色素(melanin)
37、OHCOOHCHNH2CH2酪氨酸酪氨酸酶COOHCHNH2CH2 多巴OHOHOOCOOHCHNH2CH2 多巴醌O 吲哚-5,6-醌ONH聚合(1)在黑色素细胞中，酪氨酸可经在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶酪氨酸酶等催化合成黑色等催化合成黑色素。素。(2)人体缺乏人体缺乏酪氨酸酶酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白，称为白化病白化病(albinism)。四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的代谢3.分解代谢 体内尿黑酸氧化酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症，表现为骨及组织有广泛的黑色物沉积。尿黑酸氧化酶OHCOOHCHNH2CH2
38、酪氨酸酪氨酸转氨酶OHCOOHCOCH2羟苯丙酮酸OHOHCH2COOH尿黑酸COOHCHCHCOOHCH2COCH2COOH+延胡索酸草酰乙酸四、芳香族氨基酸的代谢四、芳香族氨基酸的代谢亮氨酸1 1异亮氨酸2 2缬氨酸3 3支链氨基酸包括五、支链氨基酸的代谢五、支链氨基酸的代谢(一)缬氨酸为生糖氨基酸；亮氨酸为生酮氨基酸；异亮氨酸为生糖兼生酮氨基酸。(二)支链氨基酸的代谢主要在骨骼肌中进行。小小 结结v蛋白质是三大主要营养物质之一，其组成基本单位是氨基酸，体内氨基酸的来源主要是由食物蛋白消化吸收、组织蛋白分解及体内某些过程合成。体内氨基酸的去路主要是合成蛋白质、转化成有特殊生理活性的含氮化合
39、物及氧化供能。氨基酸的一般分解代谢包括脱氨基作用和脱羧基作用。氨基酸脱氨基后生成氨及相应的-酮酸，这是氨基酸的主要分解途径。血液中的氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸两种形式运输。氨的主要去路是合成尿素。-酮酸的代谢去路是生成非必需氨基酸、转变成糖和脂肪及氧化分解供能。第10章 核酸代谢和蛋白质 的生物合成导言导言 俗语说“种瓜得瓜，种豆得豆”，其中蕴含着在生物界中普遍存在的遗传规律；而“世界上没有完全相同的两片叶子”却又预示了遗传现象的复杂性和可变性。对于生物体而言，贮存遗传信息的物质就是核酸，它是记载生物体的演变、种属特征及一切生命活动规律的图书馆。本章书除了阐述核苷酸的基本代谢外，还将从复制、转录
40、及翻译等几个方面分别阐述与遗传信息传递有关的重要理论知识。第第1节节 核酸代谢核酸代谢核苷酸的核苷酸的合成代谢合成代谢v部位部位 肝肝(主要主要),),小肠小肠黏膜和胸腺（次黏膜和胸腺（次要）要）v合成原料合成原料 甘氨酸、天冬氨甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、酸、谷氨酰胺、一碳单位、二氧一碳单位、二氧化碳和化碳和5-5-磷酸核磷酸核糖糖5磷酸核糖+ATP 5磷酸核糖1焦磷酸 IMP PRPP合成酶 天冬氨酸 Mg2+GTP NAD+H2ONADH+H+谷氨酰胺 Mg2+ATP 谷氨酸 IMP的生成：的生成：AMP和和GMP的生成：的生成：v呤核苷酸从头合成过程：呤核苷酸从头合成过程：vAPRT：
41、腺嘌呤磷酸核糖转移酶 vHGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤+PRPP AMP+PPi 次黄嘌呤+PRPP IMP+PPi 鸟嘌呤+PRPP GMP+PPi 腺嘌呤核苷+ATP AMP+ADP 案例案例101患儿，男，患儿，男，4岁，经常用指甲和器械划伤自己的脸部，岁，经常用指甲和器械划伤自己的脸部，用牙咬破自己的口唇和手指，智力低下，并有痛风症表用牙咬破自己的口唇和手指，智力低下，并有痛风症表现。实验室检查：患儿血尿酸增高。诊断为现。实验室检查：患儿血尿酸增高。诊断为Lesch-Nyhan综合征，也称自毁容貌征。综合征，也称自毁容貌征。问题：是什么原因导致患儿发生自毁容貌征？问题：
42、是什么原因导致患儿发生自毁容貌征？v部位部位 主要是在肝细胞中主要是在肝细胞中进行。进行。v合成原料合成原料 谷氨酰胺、谷氨酰胺、CO2、天冬氨酸、天冬氨酸、5-磷酸磷酸核糖。胸腺嘧啶核糖。胸腺嘧啶核苷酸的合成还核苷酸的合成还需要一碳单位。需要一碳单位。UMP的合成：的合成：由谷氨酰胺与由谷氨酰胺与CO2生成氨基甲酰磷酸，以此为起点生成氨基甲酰磷酸，以此为起点逐步形成嘧啶环，再由逐步形成嘧啶环，再由PRPP提供磷酸核糖，合提供磷酸核糖，合成鸟苷酸（成鸟苷酸（UMP）。）。UTP、CTP的生成：的生成：UMP在激酶催化下生成UTP。UTP可氨基化生成CTP。嘧啶碱+PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi尿
43、嘧啶核苷尿嘧啶核苷 +ATP尿苷激酶尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷 +ATP胸苷激酶胸苷激酶TMP+ADPNADPHNADP+H2O脱氧胸甘酸（dTMP）的合成是由脱氧尿甘酸（dUMP）甲基化生成。dTMP的生成（四）核苷酸抗代谢物及应用（四）核苷酸抗代谢物及应用 332案例102 患者患者,男，男，52岁岁,某日饮酒后于夜间发生踝关节、某日饮酒后于夜间发生踝关节、膝关节等多处关节红肿，疼痛剧烈。入院后经膝关节等多处关节红肿，疼痛剧烈。入院后经实验室检查为高尿酸血症，诊断为痛风。入院实验室检查为高尿酸血症，诊断为痛风。入院期间给予秋水仙碱等进行抗炎、止痛治疗，给期间给予秋水仙碱
44、等进行抗炎、止痛治疗，给予别嘌呤醇抑制尿酸合成。予别嘌呤醇抑制尿酸合成。问题：用别嘌呤醇治疗痛风的机理是什么？问题：用别嘌呤醇治疗痛风的机理是什么？亲代亲代DNA子代子代DNA复制复制来自亲代来自亲代DNA新合成链新合成链A与T配对，G与C配对 解链酶、拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、DNA连接酶 v复制特点作用作用拓扑异构酶拓扑异构酶松解、理顺松解、理顺DNADNA超螺旋。超螺旋。解链酶解链酶解开解开DNADNA双链之间的氢键，形成单链双链之间的氢键，形成单链DNADNA模板。模板。引物酶引物酶以单链以单链DNADNA为模板，合成为模板，合成RNARNA引物，以提供引物
45、，以提供3 3 OHOH。DNA连接酶连接酶DNA复制终止阶段，催化复制终止阶段，催化DNA分子上的片段缺口分子上的片段缺口之间形成磷酸二酯键。之间形成磷酸二酯键。起始起始阶段阶段延长延长阶段阶段终止阶段在拓扑异构酶、解链酶及单链DNA结合蛋白和蛋白因子的参与下，DNA双螺旋解开形成单链。引物酶利用模板DNA单链，合成一段RNA引物。DNA聚合酶利用4种dNTP原料，在RNA引物的3OH端按照碱基互补配对逐步加入脱氧核苷酸，通过磷酸二酯键连接形成新链，新链沿53不断延长合成一条前导链和一条随从链。DNA复制末，RNA酶将新合成链上的引物水解，出现的空隙由DNA聚合酶加入相应的脱氧核苷酸。前导链
46、和随从链上的缺口由DNA连接酶催化进行连接，最终形成完整的DNA链 v复制的过程 A G C T T A G C A A G C C A T C G G A C G G T A G C C T T C G A A DNA复制过程。如：切除修复、重组修复DNA双链在转录中只有一条链起模板作用，称为模板链（或有意义链），与其互补的另一条链称为编码链（或反意义链）v不对称转录5 3 3 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链模板链模板链编码链编码链DNA 原核生物RNA聚合酶是由四种亚基2、和组成的五聚体，其中亚基能辨认转录的起始位点，脱离了亚基后的四聚体（2）称为核心酶，能催化RNA
47、链的延长。核心酶核心酶全酶全酶起始阶段（五）转录的过程延长阶段终止阶段RNA聚合酶的亚基识别模板链上的启动子，以全酶的形式与之结合，该部位DNA螺旋解开，形成局部单链。按照碱基互补配对原则对应上相应的原料，原料之间通过磷酸二酯键，当第一个磷酸二酯键形成成后，亚基从全酶上脱落下来，完成转录的起始。亚基脱落后，核心酶沿着DNA模板链35方向移动，使DNA双链解链，同时催化4种NTP按模板链互补（T 与A、A与U和G与C)的核苷酸序列逐个连接，使RNA按53方向不对延伸，合成RNA链。当核心酶沿着DNA模板链35方向移动到终止信号时，转录结束。新合成的RNA链及RNA聚合酶便从模板链上脱落下来。转录
48、过程示意图转录特点转录特点3、酶：RNA聚 合酶4、碱基互补配对：A与U配对，T与A配对，G与C配对 DNA复制与RNA转录的区别复制转录模板单链DNA模板单链DNA模板原料dNTP（N：A、G、C、T）NTP（N：A、G、C、U）聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶引物需要合成一段RNA引物不需要引物碱基配对A与T、G与CA与U、A与T、G与C产物DNA分子三种RNA特征半保留复制不对称转录第2节 蛋白质的生物合成蛋白质合成体系蛋白质合成体系合成体系tRNArRNA是运载氨基酸的工具与蛋白质装配形成核糖体，是蛋白质合成的场所 是蛋白质生物合成的直接模板，以mRNA上的遗传密码来指导蛋白质的生物合成
49、。遗传密码表5 5 端端第一位第一位核苷酸核苷酸第二位核苷酸第二位核苷酸3 3 端端第三位第三位核苷酸核苷酸U UC CA AG GU U苯丙氨酸苯丙氨酸UUUUUU丝氨酸丝氨酸UCUUCU酪氨酸酪氨酸UAUUAU半胱氨酸半胱氨酸UGUUGUU U苯丙氨酸苯丙氨酸UUCUUC丝氨酸丝氨酸UCCUCC酪氨酸酪氨酸UACUAC半胱氨酸半胱氨酸UGCUGCC C亮氨酸亮氨酸UUAUUA丝氨酸丝氨酸UCAUCA终止密码终止密码UAAUAA终止密码终止密码UGAUGAA A亮氨酸亮氨酸UUGUUG丝氨酸丝氨酸UCGUCG终止密码终止密码UAGUAG色氨酸色氨酸UGGUGGG GC C亮氨酸亮氨酸CUUC
50、UU脯氨酸脯氨酸CCUCCU组氨酸组氨酸CAUCAU精氨酸精氨酸CGUCGUU U亮氨酸亮氨酸CUCCUC脯氨酸脯氨酸CCCCCC组氨酸组氨酸CACCAC精氨酸精氨酸CGCCGCC C亮氨酸亮氨酸CUACUA脯氨酸脯氨酸CCACCA谷氨酸谷氨酸CAACAA精氨酸精氨酸CGACGAA A亮氨酸亮氨酸CUGCUG脯氨酸脯氨酸CCGCCG谷氨酸谷氨酸CAGCAG精氨酸精氨酸CGGCGGG GA A异亮氨酸异亮氨酸AUUAUU苏氨酸苏氨酸ACUACU天冬氨酸天冬氨酸AAUAAU丝氨酸丝氨酸AGUAGUU U异亮氨酸异亮氨酸AUCAUC苏氨酸苏氨酸ACCACC天冬酰胺天冬酰胺AACAAC丝氨酸丝氨酸AG
