第9章蛋白质氨基酸分解代谢课件.ppt

1、第第9章蛋白质氨基酸分解代谢章蛋白质氨基酸分解代谢本章主要内容本章主要内容v蛋白质的营养蛋白质的营养v蛋白质的消化、吸收和腐败蛋白质的消化、吸收和腐败v细胞内的蛋白质降解细胞内的蛋白质降解v氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢v个别氨基酸的代谢个别氨基酸的代谢第一节：蛋白质的营养第一节：蛋白质的营养一、一、蛋白质营养的重要性蛋白质营养的重要性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）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统

2、）等。血（凝血系统）等。3.氧化供能氧化供能人体每日人体每日18%能量由蛋白质提供。能量由蛋白质提供。二、蛋白质需要量和营养价值二、蛋白质需要量和营养价值1.氮平衡氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮总平衡：摄入氮氮总平衡：摄入氮 =排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮氮正平衡：摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况

3、。氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。2.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3050g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为为80g。3.蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值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，必须由食物供给的氨基酸，共有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：种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。还有。还有2种半必需氨基酸：种半必需氨基酸：Arg、His。其余其余10种氨基酸体内可以合成

4、，称非必需氨基酸。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 VS 非必需氨基酸非必需氨基酸TipMTVHall笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精（精氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨（精氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨酸）住（组氨酸）亮酸）舍（色氨酸）住（组氨酸）亮（亮氨酸）凉（异亮氨酸）鞋（缬（亮氨酸）凉（异亮氨酸）鞋（缬氨酸）氨酸）蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值(nutrition value)蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、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

5、蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养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。价值。第二节：蛋白质的消化、第二节：蛋白质的消化、吸收和腐败吸收和腐败一、一、蛋白质的消化蛋白质的消化1.蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义由大分子转变为小分子，便于吸收。由大分子转变为小分子，便于吸收。消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。2.2.蛋白质水解酶及作用特点蛋白质水解酶及作用特点 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

6、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胰蛋白酶原胰蛋白酶原糜蛋白酶原糜蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原羧基肽酶原羧基肽酶原胰蛋白酶胰蛋白酶(Lys,Arg)糜蛋白酶糜蛋白酶(Phe,Tyr,Trp)弹性蛋白酶弹性蛋白酶(脂肪族脂肪族)羧基肽酶羧基肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶肠激酶肠激酶 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HCl、胃蛋白酶、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性 （芳香族（芳香族 aa）（碱性（碱性aa）脂肪族脂肪族a

7、a糜蛋白糜蛋白酶酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（酸性（酸性aa）3.3.蛋白质的消化过程蛋白质的消化过程食物蛋白质食物蛋白质胃蛋白酶胃蛋白酶胃胃胨胨+多肽多肽弹性蛋白酶弹性蛋白酶碱性氨基酸碱性氨基酸C端多肽端多肽糜蛋白酶糜蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶小肠小肠小肠小肠芳香族氨基酸芳香族氨基酸C端多肽端多肽脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸C端多肽端多肽羧肽酶羧肽酶B羧肽酶羧肽酶A碱性氨基酸碱性氨基酸寡肽寡肽中性氨基酸中性氨基酸羧基肽酶羧基肽酶氨基肽酶氨基肽酶氨基酸氨基酸二肽二肽二肽酶二肽酶氨基酸氨基酸二、肽和氨基酸的吸收二、肽和氨基酸的吸收 吸收部位：

8、主要在小肠吸收部位：主要在小肠 吸收形式：氨基酸、二肽、三肽吸收形式：氨基酸、二肽、三肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能的主动吸收过程（一）主动转运：氨基酸吸收载体（一）主动转运：氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由组成三联体，由ATP供能将氨基酸、供能将氨基酸、Na+转入转入细胞内，细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。再由钠泵排出细胞。载体类型载体类型中性氨基酸载体中性氨基酸载体碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体（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

9、氨酰基循环谷氨酰基循环(-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-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

10、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l利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系l此种转运也是耗能的主动吸收过程，不需要此种转运也是耗能的主动吸收过程，不需要Na+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）肽的吸收第三节：蛋白质在细胞内的降解第三节：蛋白质在细胞内的降解细胞外降解细胞外降解 食物摄取的蛋白质，发生在消化道内，蛋白质水解酶参与，不需要食物摄取的蛋白质，发生在消化道内，蛋白质水解酶参与，不需要ATP细胞内降解细胞内

11、降解（严格调控）（严格调控）不依赖于不依赖于ATP的降解途径的降解途径 i)发生在溶酶体发生在溶酶体 ii)利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶(cathepsin)降解胞外蛋白、降解胞外蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白依赖于依赖于ATP的降解途径（的降解途径（2004 Nobel prize）i)需要泛素需要泛素(ubiquitin)，降解发生在细胞质蛋白酶体内，降解发生在细胞质蛋白酶体内 ii)降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白$泛素广泛存在于所有的真核生物泛素广泛存在于所有的真核生物$它由它由76个氨基酸残基组成，是一种高度保守的蛋白质。个氨基酸残基组成，

12、是一种高度保守的蛋白质。$在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白，但其在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白，但其C-端四肽序列（端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）离开蛋白主体伸向水相，这有助于它与其它蛋白质形成异肽键。）离开蛋白主体伸向水相，这有助于它与其它蛋白质形成异肽键。$泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打上标记，降解过程由泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打上标记，降解过程由26S蛋白酶蛋白酶体执行。体执行。$泛素是一种热激蛋白泛素是一种热激蛋白 泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键v26S蛋白酶体蛋白

13、酶体v20S核心颗粒，桶状结构，蛋白酶复合物活核心颗粒，桶状结构，蛋白酶复合物活性部位性部位v19S帽状调节颗粒帽状调节颗粒，负责识别泛酰化的蛋白，负责识别泛酰化的蛋白质，并将它们去折叠以及输送到核心颗粒的质，并将它们去折叠以及输送到核心颗粒的蛋白酶活性中心。蛋白酶活性中心。1.泛素化泛素化(ubiquitination)泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。2.蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解对泛素化蛋白质的降解三、泛素介导的蛋白质降解过程三、泛素介导的蛋白质降解过程靶蛋白靶蛋白26S Proteaso

14、mePeptide四、泛酰化反应的信号？四、泛酰化反应的信号？v1.信号可能隐藏在疏水核心中信号可能隐藏在疏水核心中N部分折叠、变性或者异常的突变蛋白更易水解。部分折叠、变性或者异常的突变蛋白更易水解。v2.某些特殊的氨基酸序列被用作降解信号某些特殊的氨基酸序列被用作降解信号N富含富含Pro(P),Glu(E),Ser(S)和和Thr(T)序列的蛋白质质被称为序列的蛋白质质被称为PEST 蛋白，蛋白，它们比它们比其他蛋白质更容易发生水解。其他蛋白质更容易发生水解。v3.N端规则端规则NN端氨基酸性质是决定蛋白质半衰期的重要因素端氨基酸性质是决定蛋白质半衰期的重要因素一种蛋白质的半衰期与一种蛋白

15、质的半衰期与N-端氨基酸的性质有关。端氨基酸的性质有关。$如果一种蛋白质如果一种蛋白质N端的氨基酸是端的氨基酸是 Met,Ser,Ala,Thr,Val或或Gly，则半衰期较长，大于，则半衰期较长，大于20个小时。个小时。$如果一种蛋白质的如果一种蛋白质的N端氨基酸是端氨基酸是Phe,Leu,Asp,Lys或或 Arg，则半衰期较短，则半衰期较短，3分钟或分钟或者更短。者更短。第四节：氨基酸的一般代谢第四节：氨基酸的一般代谢氨基酸代谢氨基酸代谢库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)一、氨基酸代谢概况一、氨

16、基酸代谢概况-酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 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 二、二、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基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（一）氧化脱氨作用（一）氧化脱氨作用L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化

17、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 NAD+或或NADP+GTP、ATP、NADH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+（二）转氨基作用（二）转氨基作用(transamination)1.定义定义在转氨酶在转氨酶(

18、transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的氨基生成相应的-酮酸，而酮酸，而另一种另一种-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。2.反应式反应式 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、苏氨酸除外。大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、苏氨酸除外。体内比较重要的转氨基反应体内比较重要的转氨基反应CH3CH3谷丙转氨酶谷丙转氨酶ALT/GPT谷草转氨酶谷草转氨酶AST/G0TGlutamic acidPyruvic acidOxaloacetic acidAlanine acidAspartat

19、e acid 3.转氨酶转氨酶 正常人各组织正常人各组织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预后的指标之一。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。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2800020001400012001000070020164.4.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赖氨酸侧链赖氨酸侧链磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛谷丙转氨酶催化的转氨

20、基反应谷丙转氨酶催化的转氨基反应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的重要途径。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。5.转氨基作用的生理意义转氨基作用的生理意义（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 转氨作用和脱氨作用相偶联，使氨基酸脱下转氨作用和脱氨作用相偶联，使氨基酸脱下-氨基生成氨基生成-酮酸并释放出游离酮酸并释放出游离氨的过程。氨的过程。2.类型类型 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.定义定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基

21、偶联嘌呤核苷酸循环 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。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。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。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转转氨氨酶酶 2腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡

22、索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)肌肉组织肌肉组织（四）非氧化脱氨作用（四）非氧化脱氨作用 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。正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 58.7mol/L。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)(urea)而解毒。而解毒。三、氨的代谢三、氨的代谢（一）血氨的来源与去路（一）血氨的来源与去路1.1.血氨的来源血氨的来源 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,胺类的分解也可以产生氨胺类的分解也可以产生氨 RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶 肠道吸收的

23、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 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2.血氨的去路血氨的去路 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 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

24、成在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。，随尿排出。（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)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。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氨丙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异糖异生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循

25、环葡萄糖循环葡萄葡萄糖糖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脑、心和肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而在脑、心和肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。进行解毒。生理意义生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。（三）（三）尿素的生成尿素的生成1 1、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。2 2、生成过程、生成过程尿素生

26、成称为鸟氨酸循环尿素生成称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环，又称尿素循环(urea cycle)或或Krebs-Henseleit循环。循环。关键酶关键酶:氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨鸟氨酸循酸循环环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（1）氨

27、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-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 反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行（2）瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成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 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(or

28、nithine carbamoyl transferase,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。（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。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天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限速酶限速酶精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸

29、代琥珀酸精氨酸代琥珀酸裂解酶裂解酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH（4）精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3 3、反应小结、反应小结 原料：原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗

30、能：耗能：3 个个ATP，4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。4 4、尿素生成的调节、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 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成2.CPS-的调节：的调节：AGA、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：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酶酶

31、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5 5、高氨血症和氨中毒、高氨血症和氨中毒 血氨浓度升高称高氨血症血氨浓度升高称高氨血症 (hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗，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。传缺陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒高氨血症时可引起脑功能障碍，

32、称氨中毒(ammonia poisoning)。TCA 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氨中毒的可能机制四、四、C C骨架代谢骨架代谢-酮酸的代谢酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类（二）转变成糖及脂类$生糖氨基酸：生糖氨基酸：其他其他$生酮氨基酸生酮氨基酸:Leu&Lys$生酮兼生糖氨基酸生酮兼生糖氨基酸:Trp,Thr,Tyr,Ile,Phe(tttip)（三）氧化供能（三）氧化供能-酮酸在体内可通过酮酸在体内可通过TCA和氧化磷酸化彻底氧化为和

33、氧化磷酸化彻底氧化为H2O和和CO2，同时生成，同时生成ATP。氨基酸碳骨架的代谢氨基酸碳骨架的代谢第五节：个别氨基酸的代谢第五节：个别氨基酸的代谢（一）（一）-氨基丁酸氨基丁酸 (GABA)GABA是抑制性神经递质，对中枢是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。神经有抑制作用。一、氨基酸的脱羧作用一、氨基酸的脱羧作用部分氨基酸脱羧生成相应的胺部分氨基酸脱羧生成相应的胺酶：氨基酸脱羧酶酶：氨基酸脱羧酶 辅酶：含维生素辅酶：含维生素B6的磷酸吡哆醛的磷酸吡哆醛（二）组胺（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。组胺是强烈的血管舒

34、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。（三）（三）5-羟色胺羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸色氨酸5-羟色氨酸羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶5-5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱羧酶CO2HO-（四）鸟氨酸的脱羧作用（四）鸟氨酸的脱羧作用 多胺化合物能促进核酸和蛋白质的生物合成，是细胞生长及分裂所必需的。多胺化合物能促进核酸和蛋白质的生物合成，是细胞生长及分裂所必需的。二、一碳单位的代谢二、一碳单位的代谢 定义定义（一）概述（一）概述 某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团

35、，称为一碳单位一碳单位(one carbon unit)。种类种类甲基甲基(methyl)-CH3亚甲基亚甲基(methylene)-CH2-次甲基次甲基(methenyl)-CH=甲酰基甲酰基(formyl)-CHO亚胺甲基亚胺甲基(formimino)-CH=NH 羟甲基羟甲基 (Hydroxymethyl)-CH2OH（二）（二）四氢叶酸是一碳单位的载体四氢叶酸是一碳单位的载体 FH4的生成的生成FFH2FH4FH2还原酶还原酶FH2还原酶还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+FH4携带一碳单位的形式携带一碳单位的形式 （一碳单位通常是结合在一碳单位通常是结合在FH4

36、分子的分子的N5、N10位上）位上）N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4NNN+NNH2OHCH2NCH2HHHCO传递亚甲基传递亚甲基谷氨酸谷氨酸NNN+NNH2OHCH2NHCH3HHHCO谷氨酸谷氨酸传递甲基传递甲基谷氨酸谷氨酸NNN+NNH2OHCH2NCHHHHCO传递次甲基传递次甲基 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（三）一碳单

37、位与氨基酸代谢 三、含硫氨基酸与一碳基团三、含硫氨基酸与一碳基团CH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOH胱氨酸胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸半胱氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸含硫氨基酸CH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHS SCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHS SSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCH3CH2CHNH2COOHCH2（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)甲基转移酶甲基转移酶RHRHCH3腺苷腺苷SAMS腺苷

38、同型半胱氨酸腺苷同型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2.甲硫氨酸甲基转移循环甲硫氨酸甲基转移循环(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（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+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHS

39、S2（五）一碳单位的生理功能（五）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 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 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（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 +H2O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.儿茶酚胺儿茶酚胺(catecholamine

40、)(catecholamine)合成合成酪氨酸酪氨酸酶酶l帕金森病帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。患者多巴胺生成减少。l在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。l人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。2.2.酪氨酸的分解代谢酪氨酸的分解代谢 体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。3.3.苯丙酮酸尿症苯丙酮酸

41、尿症(phenyl keronuria,PKU)(phenyl keronuria,PKU)体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，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体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，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酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。（二）色氨酸代谢（二）色氨酸代谢色氨酸色氨酸5-羟色胺羟色胺一碳单位一碳单位丙酮酸丙酮酸 +乙酰乙酰乙酰乙酰CoA维生素维生素 PP +NO+O2COOHCHNH2(CH2)3NHCNHNH2NADPH+H+NADP+COOHCHNH2(CH2)3NH

42、CONH2一氧化氮合酶一氧化氮合酶（NOS）精氨酸精氨酸瓜氨酸瓜氨酸一氧化氮一氧化氮五、精氨酸代谢五、精氨酸代谢六、六、肌酸的合成肌酸的合成 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。肝是合成肌酸的主要器官。肝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的终产物为肌酸酐肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐

43、(creatinine)。H2O+本章小结本章小结v蛋白质的营养价值，必需氨基酸，氮平衡蛋白质的营养价值，必需氨基酸，氮平衡v蛋白酶水解酶特异性蛋白酶水解酶特异性v-谷氨酰基循环谷氨酰基循环v泛素泛素-蛋白酶体蛋白质降解：泛素和蛋白酶体的结构和功能，泛素介导的蛋白质降解的具体过程蛋白酶体蛋白质降解：泛素和蛋白酶体的结构和功能，泛素介导的蛋白质降解的具体过程（泛素化过程和蛋白酶体降解过程）（泛素化过程和蛋白酶体降解过程）v氨基酸脱氨（联合脱氨）氨基酸脱氨（联合脱氨）,脱羧基作用脱羧基作用v氨的转运：丙氨酸氨的转运：丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环,谷氨酰胺生成谷氨酰胺生成v尿素循环：发生部位，具体反应过程和催化的酶，意义尿素循环：发生部位，具体反应过程和催化的酶，意义v一碳基团：定义、种类、载体以及和载体连接的方式、生理意义一碳基团：定义、种类、载体以及和载体连接的方式、生理意义2020/11/5103谢谢观赏！