生物化学与分子生物学课件:氨基酸代谢3-2016秋.pptx
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- 生物化学 分子生物学 课件 氨基酸 代谢 _2016
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1、Metabolism of Amino Acidsu蛋白质的营养作用u蛋白质的消化、吸收与腐败u氨基酸的一般代谢u氨的代谢u个别氨基酸代谢内容提纲2Metabolism of Individual Amino Acids3第五节 个别氨基酸代谢个别氨基酸代谢4概念概念 载体载体 生理功用生理功用u氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用u一碳单位的代谢一碳单位的代谢u含硫氨基酸的代谢含硫氨基酸的代谢u芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸的代谢u支链氨基酸的代谢支链氨基酸的代谢定义定义指氨基酸脱去羧基生成相应胺的过程。指氨基酸脱去羧基生成相应胺的过程。RCH2NH2RCHNH2COOHCO2氨基酸脱羧酶氨
2、基酸脱羧酶(磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛)胺胺神经系统、心血管功能紊乱神经系统、心血管功能紊乱堆积堆积一、氨基酸的脱羧基作用56 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化酶胺氧化酶RCOOHCO2 +H2O 尿尿O胺的代谢胺的代谢几种重要的生物活性胺类7谷氨酸-氨基丁酸(GABA)色氨酸5-羟色胺(5-HT)组氨酸组胺鸟氨酸、甲硫氨酸多胺 L-谷氨酸GABACO2L- 谷氨酸脱羧酶催化此反应的酶在脑、肾组织中活性较高催化此反应的酶在脑、肾组织中活性较高脑中脑中GABA含量较多,是含量较多,是抑制性神经递质抑制性神经递质,对中枢神经有抑制作用。对中枢神经有抑制作用。(一)-氨基丁酸 (-aminobut
3、yric acid, GABA) 8L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2强烈强烈的的血管扩张血管扩张剂剂刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。收缩平滑肌(支气管痉挛收缩平滑肌(支气管痉挛- -哮喘)哮喘)组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。(二)组胺 (histamine)9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脑内:抑制性神经递质脑内:抑制性神经递质外周:强烈的血管收缩剂外周:强烈的血管收缩剂(三)5-5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 10鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺 S-腺苷腺苷甲硫氨酸甲硫氨酸
4、 (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(亚精胺)精脒(亚精胺) (spermidine)丙胺转移酶丙胺转移酶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)关键酶:鸟氨酸脱羧酶关键酶:鸟氨酸脱羧酶调节细胞生长,促进细胞增殖调节细胞生长,促进细胞增殖肿瘤病人血、尿测定指标之一肿瘤病人血、尿测定指标之一(四)多胺(polyamines)11 动物体中一些胺类的来源及功能12来来 源源胺胺 类类功功 能能谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸抑制性神经递质抑制性神经递质组氨酸组氨酸组胺组胺血管扩张剂,促胃液分泌血管扩张剂,促
5、胃液分泌色氨酸色氨酸5-羟色胺羟色胺抑制性神经递质,缩血管抑制性神经递质,缩血管鸟氨酸、精氨酸鸟氨酸、精氨酸腐胺,精胺等腐胺,精胺等促进细胞增殖等促进细胞增殖等二、一碳单位的代谢13定义定义 某些氨基酸某些氨基酸代谢过程中产生的代谢过程中产生的只含有只含有一个碳原子一个碳原子的活性基团,称为的活性基团,称为一碳单位一碳单位(one-carbon unit)或称或称一碳基团一碳基团(one- carbon group)。 ( (一一) ) 一碳单位的定义和种类一碳单位的定义和种类种种 类类甲基甲基 (methyl)(methyl)-CH-CH3 3甲烯基甲烯基 (methylene)(methy
6、lene)-CH-CH2 2- -甲炔基甲炔基 (methenyl)(methenyl)-CH=-CH=甲酰基甲酰基 (formyl)(formyl)-CHO-CHO亚氨甲基亚氨甲基 ( (formiminoformimino) )-CH=NH-CH=NH 14(二)一碳单位的载体15一碳单位(一碳单位(one carbon unit)通常由其载)通常由其载体携带参加代谢反应,常见的载体有体携带参加代谢反应,常见的载体有四氢叶四氢叶酸(酸(FH4)。5氨基苯甲酸谷氨酸甲氨蝶呤FHFH4 4的的生成生成: :FFH2FH4FH2还原酶还原酶FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+
7、H+NADP+516四氢叶酸四氢叶酸 (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、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4FH4携带一碳单位的形式17一碳单位主要来源于氨基酸代谢一碳单位主要来源于氨基酸代谢柿柿 子子 干干 涩涩 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(三)一碳单位与氨基酸代谢18N10CHOFH4N5, N10=CHFH4N5, N10CH2FH4N5CH3FH4N5
8、CH=NHFH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3嘌呤嘌呤C8嘌呤嘌呤C2胸腺嘧啶核苷酸胸腺嘧啶核苷酸(四)一碳单位的互相转变19作为合成嘌呤和嘧啶的原料作为合成嘌呤和嘧啶的原料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(五)一碳单位的生理功能20一碳单位代谢障碍:巨幼红细胞贫血甘氨酸 丝氨酸组氨酸色氨酸一碳单位嘌呤核苷酸胸苷酸磺磺 胺胺 药:与对氨基苯甲酸结构相似,干扰细菌药:与对氨基苯甲酸结构相似,干扰细菌叶酸叶酸的合成的合成甲氨蝶甲氨蝶呤:与叶酸结构相似,干扰癌细胞呤:与叶酸结构相似,干扰癌细胞四氢叶酸四氢叶酸的合成的合成一碳单位代谢障碍一
9、碳单位代谢障碍核酸核酸代谢障碍代谢障碍细菌及癌细胞分裂增殖受阻细菌及癌细胞分裂增殖受阻磺胺药及抗癌药(甲氨蝶呤)的作用机制21一碳单位代谢小结22甘氨酸、组氨酸、丝氨酸、色氨酸被四氢叶酸(FH4)结合携带一碳单位用于嘌呤和嘧啶碱的合成来源去路载体三、含硫氨基酸的代谢23CH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHS SCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHS S胱氨酸胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸( (蛋氨酸蛋氨酸) )半胱氨酸半胱氨酸含硫氨基酸含硫氨基酸SCH3CH2CHNH2COOHCH2SCH3CH2CHNH2COOHCH2(
10、一)甲硫氨酸的代谢241. 甲硫氨酸转甲硫氨酸转甲基甲基作用与甲硫氨酸循环作用与甲硫氨酸循环腺苷转移酶腺苷转移酶PPi+Pi+ +甲硫氨酸甲硫氨酸ATPATPS S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)(SAM)腺苷腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸甲基转移酶甲基转移酶RHRHCH3SAMSAMS S-腺苷同型半腺苷同型半胱氨酸胱氨酸甲基化合物SAMSAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体25由SAM参加的一些转甲基作用26甲基接受体甲基化合物 甲基接受体 甲基化合物去甲肾上腺素肾上腺素RNA甲基化的RNA胍乙酸肌酸DNA甲基化的DNA磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱蛋白质甲基化蛋白质-氨基丁酸肉碱烟酰胺
11、N-甲基烟酰胺同型半胱氨酸同型半胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸N5CH3FH4 转甲基酶转甲基酶(VitB12)N5CH3FH4FH427直接直接间接间接甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环(methionine cycle)28S-S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸RHRH-CH3同型半胱氨酸同型半胱氨酸H2O腺苷腺苷FH4N5CH3FH4N5CH3FH4 转甲基酶转甲基酶(VitB12)甲硫氨酸甲硫氨酸S-S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸ATPPPi+Pi甲硫氨酸循环29生理意义生理意义:u由由N5-CH3-FH4供给甲基供给甲基合成甲硫氨酸合成甲硫氨酸,再通过,再通过此循环的此循环的SAM提供甲基提供甲基,
12、以,以进行进行体内广泛存在体内广泛存在的的甲基化反应甲基化反应。uN5-CH3-FH4通过甲硫氨酸循环供出通过甲硫氨酸循环供出-CH3,使使FH4得到再生得到再生,参与其他一碳单位代谢。,参与其他一碳单位代谢。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FH4N5CH3FH4 转甲基酶转甲基酶(VitB12)H2O腺苷腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3 VitB12缺乏缺乏 FH4不能再生不能再生 一碳单位障碍一碳单位障碍 核酸合成障碍核酸合成障碍 细胞分裂障碍细胞分裂障碍 巨幼红细胞性贫血巨幼红细胞性贫血N5-CH3-FH4巨
13、幼红细胞性贫血30同型半胱氨酸的代谢31NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+NH3+H2OH2OL丝氨酸L同型半胱氨酸L半胱氨酸L同型丝氨酸胱硫醚同型半胱氨酸同型半胱氨酸 + + 丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸-酮丁酸酮丁酸同型丝氨酸同型丝氨酸胱硫醚胱硫醚琥珀酸单酰琥珀酸单酰CoA甲硫氨酸甲硫氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸胱硫醚合酶胱硫醚合酶 (VitB12)同型半胱氨酸同型半胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸半胱氨酸半胱氨酸+ +-酮丁酸酮丁酸甲基化途径甲基化途径转硫途径转硫途径=胱硫胱硫醚醚合酶合酶 缺乏缺乏B族维生素缺乏族维生素缺乏同型半胱氨酸尿症同型半胱氨酸尿症同型半胱氨酸尿症32肌酸肌酸(creat
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