1、长沙医学院生化教研室氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢第第 七七 章章长沙医学院生化教研室蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用Nutritional Function of Protein 第一节第一节长沙医学院生化教研室一、一、蛋白质的功能蛋白质的功能1.维持细胞、组织的生长、更新和修补维持细胞、组织的生长、更新和修补2.参与多种重要的生理活动参与多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。血系统）等。3.氧化供能（氧化供能（最次要最次要）长沙医学院生化教研室二、蛋白质的需
2、求量二、蛋白质的需求量氮平衡氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。量之间的关系。氮总平衡：氮总平衡：摄入氮摄入氮 =排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡：氮正平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：氮负平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）病患者）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。长沙医学院生化教研室人体对蛋白质的需求量人体对蛋白质的需求量成人每日最低蛋白质需要量为成人每
3、日最低蛋白质需要量为3050g，我国营养学会推荐成人每日蛋白，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为质需要量为80g。长沙医学院生化教研室 必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)指体内需要而又不能自身合成，必指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有须由食物供给的氨基酸，共有8种：种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。“一两色素本来淡些一两色素本来淡些”三、蛋白质的营养价值三、蛋白质的营养价值异异-亮亮-色色-苏苏-苯苯-赖赖-蛋蛋-缬缬 长沙医学院生化教研室 蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值(nutrition value
4、)蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。数量、种类、量质比。蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。植物蛋白质动物蛋白质植物蛋白质动物蛋白质长沙医学院生化教研室第二节第二节 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 Proteins长沙医学院生化教研室1.1.胃中的消化作用胃中的消化作用 胃蛋白酶对肽键作用特异性较差，主要
5、水解由胃蛋白酶对肽键作用特异性较差，主要水解由芳香族芳香族AAAA、MetMet、LeuLeu形成的肽键形成的肽键 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)蛋白质蛋白质胃蛋白酶胃蛋白酶多肽多肽+少量氨基酸少量氨基酸（一）（一）蛋白质的消化蛋白质的消化长沙医学院生化教研室2.2.小肠中的消化小肠中的消化 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a.胰酶胰酶 (主要酶主要酶)内肽酶内肽酶(endopeptidase)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
6、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、B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。长沙医学院生化教研室氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶氨基酸氨基酸 +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图b.小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨的作用，例如氨基肽酶基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶及二肽酶(dipeptidase)等。等。长沙医学院生化教研室
7、(二二)氨基酸的吸收氨基酸的吸收 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：吸收机制：耗能的主动吸收过程耗能的主动吸收过程长沙医学院生化教研室肠道细菌对未被消化肠道细菌对未被消化的的蛋白质及其消化产蛋白质及其消化产物所起的分解作用。物所起的分解作用。腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、腐败作用的产物大多有害，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素等可被机体利用的物质。n 蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用(putrefaction)(putrefactio
8、n)二、二、PrPr的肠中腐败作用的肠中腐败作用长沙医学院生化教研室（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类（一）肠道细菌通过脱羧基作用产生胺类蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸胺类胺类(amines)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氨基酸脱羧基作用产生胺类，如组胺、色氨、苯乙胺等氨基酸脱羧基作用产生胺类，如组胺、色氨、苯乙胺等（舒张小血管）（舒张小血管）（收缩小血管）（收缩小血管）（产生假神经递质）（产生假神经递质）长沙医学院生化教研室n 假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)(fa
9、lse neurotransmitter)某些物质结构某些物质结构(如苯乙醇胺，如苯乙醇胺，-羟酪胺羟酪胺）与与神经神经递质（如儿茶酚胺）递质（如儿茶酚胺）结构相似，可取代正常神经递结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。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长沙医学院生化教研室（二）（二）肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用肠道细菌通过脱氨基或尿素酶的作用产生氨产生氨未
10、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)脱氨基作用脱氨基作用尿素酶尿素酶 降低肠道降低肠道pH，NH3转变为转变为NH4+以胺盐形式排出，以胺盐形式排出，可减少氨的吸收可减少氨的吸收，这是，这是酸性灌肠的依据。酸性灌肠的依据。长沙医学院生化教研室（三）（三）腐败作用产生苯酚、吲哚、硫化氢等有腐败作用产生苯酚、吲哚、硫化氢等有害物质害物质酪氨酸酪氨酸 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 正常情况下，有害物质大部分随粪便排出，正常情况下，有害物质大部分随粪便排出，只有小部分被吸收，经肝的代谢转变而解毒，只有小部分被吸收，经肝的代谢
11、转变而解毒，不会发生中毒现象。不会发生中毒现象。长沙医学院生化教研室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 Acids长沙医学院生化教研室一、一、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 不依赖不依赖ATP 利用利用组织蛋白酶组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性降解外源性蛋白、膜蛋白和胞内长寿蛋白蛋白、膜蛋白和胞内长寿蛋白 依赖泛素依赖泛素(ubiquitin)的降解过程的降解过程 溶酶体内降解过程溶酶体内降解过程 依赖依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白长沙医学院生化教研室二、二
12、、氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)食物蛋白经消化吸收的氨基酸食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性（外源性氨基酸）氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。处参与代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 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)氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况 -酮酸酮酸 脱氨基脱氨基作用作用 酮酮 体体氧化供能氧化供能 糖糖胺胺 类类脱羧基作
13、用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变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 长沙医学院生化教研室三、三、氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用 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：氧化脱氨氧化脱氨基基非氧化脱氨基非氧化脱氨基转氨基作用转氨基作用联合脱氨基联合脱氨基 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最重要最重要长沙医学院生化教研室（一）转氨基作用（一）转氨基作用(transamination)(transamination)1.定
14、义定义在在转氨酶转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸的基酸的-氨基氨基转移到另一种转移到另一种-酮酸的酮基上，生酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变成成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变成-酮酸酮酸的过程。的过程。长沙医学院生化教研室 2.反应式反应式 特点：特点：没有游离的氨产生没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。谢库中各种氨基酸的比例。大多数氨基酸可参与转氨基作用，但大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸脯氨酸、羟脯氨酸除外。除外。长沙医学院生化教研室 3.转氨酶转氨酶 正常人各
15、组织正常人各组织GOT及及GPT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。预后的指标之一。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280002000140001200100007002016谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（GPT/ALTGPT/ALT）和谷草转氨酶（）和谷草转氨酶（GOT/ASTGOT/AST）长沙医学院生化教研室转氨基作用的机制：转氨基作用的机制：转氨酶的辅酶是转氨酶
16、的辅酶是磷酸吡哆醛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 转氨酶转氨酶各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制长沙医学院生化教研室是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式；是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式；是机体合成非必需氨基酸的重要途径。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。通过此种方式并未产生游离的氨。转氨基作用的生理转氨基作用的生理意义：意义：长沙医学院生化教研室（二）（二）L-L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸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
17、为 NAD+或或NADP+，产生游离的产生游离的NH3。GTP、ATP为其抑制剂为其抑制剂GDP、ADP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+-亚氨基戊二酸亚氨基戊二酸长沙医学院生化教研室 两种脱氨基方式的联合作用，使氨两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下基酸脱下-氨基氨基生
18、成生成-酮酸酮酸的过程。的过程。定义：定义：（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环长沙医学院生化教研室n 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，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。也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在主要在肝肝、肾和脑组织进行。、肾和脑组织进行。长沙医学院
19、生化教研室 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸苹果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-酮戊酮戊 二酸二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸谷谷草草转转氨氨酶酶此种方式主要在此种方式主要在肌肉肌肉组织进行。组织进行。腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶长沙医学院生化教研室四、四、-酮酸的代谢酮酸的代谢（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
20、酸（三）转变成糖及脂类（三）转变成糖及脂类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬
21、氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基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、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨
22、酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类（一）彻底氧化供能（一）彻底氧化供能长沙医学院生化教研室n生酮生酮+生糖兼生酮生糖兼生酮 =“=“一一
23、两两色素本色素本来来老老”（异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸酸、赖氨酸、酪氨酸）n其中生酮氨基酸为其中生酮氨基酸为“亮赖亮赖”；除了这；除了这7 7个氨基酸个氨基酸外，其余均为生糖氨基酸。外，其余均为生糖氨基酸。长沙医学院生化教研室第四节第四节氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of Ammonia长沙医学院生化教研室 氨是机体正常代谢产物，具有毒性。氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。而解毒。正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 60 mol/
24、L。长沙医学院生化教研室一、体内有毒性的氨有三个重要来源一、体内有毒性的氨有三个重要来源（一）（一）氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源；要来源；胺类（如组胺、色胺等）胺类（如组胺、色胺等）的分解也可以产生氨。的分解也可以产生氨。RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶（组胺、色胺等）（组胺、色胺等）长沙医学院生化教研室（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷（三）肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺氨酰胺 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H2O（二）肠道吸收的氨（二）肠道吸收的氨蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨蛋白质和
25、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尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨长沙医学院生化教研室二、氨的转运二、氨的转运1.通过丙氨酸通过丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环从肌肉运往肝从肌肉运往肝 反应过程反应过程 生理意义生理意义 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。肝为肌肉提供葡萄糖肝为肌肉提供葡萄糖。氨在血液中以氨在血液中以丙氨酸丙氨酸及及谷氨酰胺谷氨酰胺的形式转运的形式转运长沙医学院生化教研室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
26、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长沙医学院生化教研室2.谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 反应过程：反应过程：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+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶在在脑、肌肉脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义：生理意义：谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。的储存
27、及运输形式。长沙医学院生化教研室三、三、体内氨的去路体内氨的去路 在肝内合成在肝内合成尿素尿素，这是，这是最主要的去路最主要的去路 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 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+Pi 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。长沙医学院生化教研室四、尿素的生成四、尿素的生成q NHNH3 3在肝中合成尿素，占排氮总量在肝中合成尿素，占排氮总量80 90%80 90%；q 肝在肝在NHNH3 3解毒上非常重要，体
28、内解毒上非常重要，体内NHNH3 3来源与去来源与去路保持平衡，血路保持平衡，血NHNH3 3浓度低、稳定。浓度低、稳定。Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提出提出鸟氨鸟氨酸循环酸循环(orinithine cycle)，又称，又称尿素循环尿素循环(urea cycle)或或Krebs-Henseleit循环。循环。长沙医学院生化教研室 生成过程生成过程通过鸟氨酸循环，通过鸟氨酸循环，2 2分子氨与分子氨与1 1分子分子COCO2 2结合生成结合生成1 1分子尿素及分子尿素及1 1分子水分子水。尿素是中尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运性、无毒、水溶性很强的物质
29、，由血液运输至肾，从尿中排出。输至肾，从尿中排出。生成部位：生成部位：主要在肝细胞的线粒体及胞液中。主要在肝细胞的线粒体及胞液中。长沙医学院生化教研室1 1、NHNH3 3、COCO2 2和和ATPATP缩合生成氨基甲酰磷酸缩合生成氨基甲酰磷酸 CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在反应在线粒体线粒体中进行中进行（一）肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤（一）肝中鸟氨酸循环合成尿素的详细步骤长沙医学院生化教研室2.氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸氨基甲酰磷酸
30、与鸟氨酸反应生成瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶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-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3反应在反应在线粒体线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。长沙医学院生化教研室3.瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸 反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天
31、冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH（限速酶）（限速酶）长沙医学院生化教研室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COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH4.精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解
32、生成精氨酸和延胡索酸反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。长沙医学院生化教研室5.精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸精氨酸水解释放尿素并再生成鸟氨酸 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-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 液液长沙医学院生化教研室
33、（1 1）一种产物一种产物：尿素尿素，尿素是人体内蛋白质分解，尿素是人体内蛋白质分解代谢的终产物代谢的终产物（2 2）两个原料两个原料：2NH2NH3 3、COCO2 2；合成尿素的两个氮，合成尿素的两个氮，一个来自一个来自游离游离NHNH3 3，另一个由，另一个由天冬氨酸天冬氨酸提供提供（3 3）三个三个ATPATP：实际是消耗：实际是消耗4 4个个高能磷酸键高能磷酸键（4 4）四步反应四步反应：前两步（氨基甲酰磷酸合成、瓜：前两步（氨基甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成）在氨酸合成）在线粒体线粒体，后两步（精氨酸合成、，后两步（精氨酸合成、精氨酸水解）在精氨酸水解）在胞液胞液反应小结反应小结:长沙医
34、学院生化教研室n（5 5）五种酶参与：五种酶参与：其中其中酶精氨酸代琥珀酸合酶精氨酸代琥珀酸合成酶成酶是是尿素合成的尿素合成的限速酶限速酶。n（6 6）六种氨基酸：六种氨基酸：N-N-乙酰谷氨酸（变构激动乙酰谷氨酸（变构激动剂）、天冬氨酸（供氨体，可与腺嘌呤核苷剂）、天冬氨酸（供氨体，可与腺嘌呤核苷酸循环连接）、鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸酸循环连接）、鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸（催化剂，构成循环）、精氨酸代琥珀酸（催化剂，构成循环）、精氨酸代琥珀酸（中间产物）。（中间产物）。长沙医学院生化教研室（二）尿素生成的调节（二）尿素生成的调节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
35、蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成2.氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶(CPS-)的调节：的调节：AGA(N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸)、精氨酸为其激活剂、精氨酸为其激活剂3.尿素生成酶系的调节：尿素生成酶系的调节：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶长沙医学院生化教研室（三）高氨血症和氨中毒（三）高氨血症和氨中毒 血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症。常见于肝功能严重损伤时，尿素合成常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。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，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中氨中毒毒 ，也称肝昏迷，也称肝昏迷。长沙医学院生化
36、教研室TAC 脑供能不足脑供能不足-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3NH3 脑内脑内 -酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制（肝昏迷）氨中毒的可能机制（肝昏迷）长沙医学院生化教研室第五节第五节 个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢Metabolism of Individual Amino Acids长沙医学院生化教研室 一、氨基酸脱羧基作用一、氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸氨基酸胺类胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛CC O O HN H2HR长沙医学院生化教研室（一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成（
37、一）谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化生成-氨基氨基丁酸丁酸(-aminobutyric acid,GABA)(-aminobutyric acid,GABA)GABA是是抑制性神经递质抑制性神经递质，对中枢神经有抑，对中枢神经有抑制作用。制作用。GABA COOH(CH2)2 CH2NH2 CO2L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶 COOH(CH2)2 CHNH2 COOHL-L-谷氨酸谷氨酸长沙医学院生化教研室（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺（二）组氨酸经组氨酸脱羧酶催化生成组胺 (histamine)(histamine)组胺是强烈的组胺是强烈的血管舒张剂血管舒张剂，可增加毛细血管的，可增加毛
38、细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。通透性，还可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2HN NCH2CHCOOHNH2HN NCH2CH2NH2长沙医学院生化教研室（三）色氨酸经（三）色氨酸经5-5-羟色胺酸生成羟色胺酸生成5-5-羟色胺羟色胺 (5-(5-hydroxytryptamine,5-HT)hydroxytryptamine,5-HT)5-HT在脑内作为抑制性神经递质，在外周在脑内作为抑制性神经递质，在外周组织有组织有收缩血管收缩血管的作用。的作用。5-羟色氨酸羟色氨酸5-HT色氨酸色氨酸羟化酶羟化酶5-5-羟色氨酸羟色氨酸脱
39、羧酶脱羧酶CO2色氨酸色氨酸CH2CHCOOH NH2CH2CHCOOH NH2HOCH2CH2NH2HO长沙医学院生化教研室（四）多胺（四）多胺(polyamines)(polyamines)鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺 S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 (SAM)脱羧基脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶脱羧酶CO2精脒精脒(spermidine)丙胺转移丙胺转移酶酶5 5-甲基甲基-硫硫-腺苷腺苷丙胺转移酶丙胺转移酶 精胺精胺(spermine)丙胺丙胺丙胺丙胺腐胺、精脒、精胺统称为多胺腐胺、精脒、精胺统称为多胺，在生长旺盛的组织，在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量
40、较高，是调节（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，是调节细胞生长的重要物质。细胞生长的重要物质。长沙医学院生化教研室 二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢（一）定义（一）定义 某些氨基酸代谢过程中产生的某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳只含有一个碳原子原子的基团，称为的基团，称为一碳单位一碳单位(one carbon unit)。甲基甲基(-CH3)甲烯基甲烯基(-CH2-)甲炔基甲炔基(-CH=)甲酰基甲酰基(-CHO)亚氨甲基（亚氨甲基（-CH=NH）种类种类长沙医学院生化教研室 （一碳单位通常是结合在一碳单位通常是结合在FH4分子的分子的N5、N10位上）位上）N5CH3FH4N5,
41、N10CH2FH4N5,N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4载体：载体：四氢叶酸四氢叶酸长沙医学院生化教研室n一碳单位主要来源于一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸组氨酸及色氨酸的分解代谢的分解代谢丝氨酸丝氨酸 N5,N10CH2FH4甘氨酸甘氨酸 N5,N10CH2FH4组氨酸组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸色氨酸 N10CHOFH4（二）一碳单位的转变（二）一碳单位的转变长沙医学院生化教研室一碳单位的互相转变一碳单位的互相转变N10CHOFH4N5,N10=CHFH4N5,N10CH2FH4N5CH3FH4N5CH=NHFH4H+H2ONA
42、DPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3不可逆不可逆长沙医学院生化教研室（三）一碳单位的生理功能（三）一碳单位的生理功能 作为合成嘌呤和嘧啶的原料作为合成嘌呤和嘧啶的原料 如：如：N10-CHO-FH4与与N5,N10=CH-FH4分别为嘌分别为嘌呤合成提供呤合成提供C2与与C8，N5,N10-CH2-FH4为胸腺为胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。嘧啶核苷酸合成提供甲基。把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。长沙医学院生化教研室 三、含硫氨基酸的代谢三、含硫氨基酸的代谢CH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOH胱氨酸胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸半胱氨酸半
43、胱氨酸 含硫氨基酸含硫氨基酸CH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCH3CH2CHNH2COOHCH2长沙医学院生化教研室（一）甲硫氨酸的代谢（一）甲硫氨酸的代谢1.甲硫氨酸与转甲基作用甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸甲硫氨酸ATPS腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)长沙医学院生化教研室甲基转移酶甲基转移酶RHRHCH3腺苷腺苷SAMS腺苷同型腺苷同型半胱氨酸半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体长沙医学院生化教研室2.
44、甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环(methionine cycle)甲硫氨酸甲硫氨酸S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶转甲基酶(VitB12)H2O腺苷腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3长沙医学院生化教研室3.甲硫氨酸循环的生理意义甲硫氨酸循环的生理意义 由由N5-CH3-FH4供给甲基合成甲硫氨酸，供给甲基合成甲硫氨酸，再通过此循环的再通过此循环的SAM提供甲基，以进行体提供甲基，以进行体内广泛存在的甲基化反应，由此，内广泛存在的甲基化反应，由此，N5-CH3-FH4可看成是体内甲基的间接供体
45、可看成是体内甲基的间接供体。长沙医学院生化教研室4.Notes 由由N N5 5-CH-CH3 3-FH-FH4 4供给供给甲基使同型半胱甲基使同型半胱氨酸转变生成甲硫氨酸的反应是目前已知氨酸转变生成甲硫氨酸的反应是目前已知体内能利用体内能利用N N5 5-CH-CH3 3-FH-FH4 4 的唯一反应。的唯一反应。N N5 5-CH-CH3 3-FH-FH4 4转甲基酶的辅酶为转甲基酶的辅酶为VitBVitB1212，参与甲基的转移。，参与甲基的转移。VitBVitB1212 缺乏时，缺乏时，N N5 5-CH-CH3 3-FH-FH4 4的甲基的甲基不能转移，影响不能转移，影响FHFH4
46、4的再生，导致核酸合的再生，导致核酸合成障碍，引起成障碍，引起巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血。长沙医学院生化教研室5.甲硫氨酸为肌酸的合成提供甲基甲硫氨酸为肌酸的合成提供甲基肌酸肌酸(creatine)和磷酸肌酸和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。是能量储存、利用的重要化合物。肝肝是合成肌酸的主要器官。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，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
47、的 终 产 物 为肌 酸 和 磷 酸 肌 酸 代 谢 的 终 产 物 为 肌 酸 酐肌 酸 酐(creatinine)。长沙医学院生化教研室（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢1.半胱氨酸与胱氨酸的互变半胱氨酸与胱氨酸的互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2长沙医学院生化教研室2.2.牛磺酸牛磺酸(taurine)(taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。L-L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶CO2 2长沙医学院生化教研室3.硫
48、酸根的代谢硫酸根的代谢含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。酸是主要来源。SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷腺苷-5-磷酸硫酸磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3-磷酸腺苷磷酸腺苷-5-磷酸硫酸，磷酸硫酸，PAPS）PAPS为活性硫酸，为活性硫酸，是体内硫酸基的供体是体内硫酸基的供体长沙医学院生化教研室 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芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸长沙医学院生化教研室（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸苯丙氨酸 +O2酪氨酸酪氨酸 +H2
49、O苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。1 1、苯丙氨酸羟化生成酪氨酸、苯丙氨酸羟化生成酪氨酸长沙医学院生化教研室n苯丙酮酸尿症苯丙酮酸尿症(phenyl keronuria,PKU)体内体内苯丙氨酸羟化酶缺陷苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常，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。酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。长沙医学院生化教研室2 2、酪氨
50、酸转变为儿茶酚胺和黑色素或彻底、酪氨酸转变为儿茶酚胺和黑色素或彻底氧化分解氧化分解黑色素黑色素聚合聚合n 黑色素黑色素(melanin)的生成的生成酪氨酸酶酪氨酸酶长沙医学院生化教研室 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，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为发等发白，称为白化病白化病(albinism)(albinism)。临床上分为泛发型白化病、部分白化病和眼白化临床上分为泛发型白化病、部分白化病和眼白化病三型病三型长沙医学院生化教研室n 儿茶酚胺儿茶酚胺(catecholamine)的生成的生成S-腺苷同型腺苷同型半胱氨酸半胱氨酸羟化酶羟化酶长沙医学院生化教研室l
