氨基酸代謝-課件.ppt
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1、 第十一章第十一章 蛋白代謝之蛋白代謝之 氨氨 基基 酸酸 代代 謝謝 氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位成單位,是蛋白質(zhì)合成和分解代是蛋白質(zhì)合成和分解代謝的中心內(nèi)容謝的中心內(nèi)容.體內(nèi)蛋白質(zhì)的更體內(nèi)蛋白質(zhì)的更新與氨基酸的分解均需食物蛋新與氨基酸的分解均需食物蛋白補(bǔ)充白補(bǔ)充.第第 一一 節(jié)節(jié)氨基酸的一般代謝氨基酸的一般代謝血液氨基酸血液氨基酸組織氨基酸組織氨基酸(AA代謝庫代謝庫)食物蛋白食物蛋白體內(nèi)合成的體內(nèi)合成的 非必需非必需AAAA組織蛋白組織蛋白 其他含氮物其他含氮物(嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)胺類胺類CO2(脫羧脫羧)其他含氮物其他含氮物 氨氨 -酮酸酮酸 糖糖谷氨酰胺
2、谷氨酰胺 尿素尿素 CO2+H2O 脂肪脂肪脫脫 氨氨 基基TCACO2+H2O氨基酸代謝概況氨基酸代謝概況二、氨基酸的脫氨基作用二、氨基酸的脫氨基作用1.氧化脫氨基2.轉(zhuǎn)氨基3.聯(lián)合脫氨基(最重要)(一一)氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用 氨基酸在氨基酸氧化酶作用下脫氫生成亞氨基酸,后者再水解成NH3和-酮酸的過程.重要的酶重要的酶:L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 COOH CH2 CH2 H-C-NH2 COOH COOH CH2 CH2 C=NH COOH COOH CH2 CH2 C=O COOHNAD+NADH H2O NH3L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶谷氨酸谷氨酸 亞谷氨酸亞谷氨酸 -酮
3、戊二酸酮戊二酸 反應(yīng)可逆.L-谷氨酸脫氫酶在體內(nèi)非必需氨基酸合成中起著重要作用.水解水解 1.活性高、分布廣(肝、腎、腦)2.特異性高(骨骼肌、心肌活性低)3.是一種變構(gòu)酶:GTP、ATP是變 構(gòu)抑制劑;GDP、ADP是變構(gòu) 激活劑.L-谷氨酸脫氫酶的特點(diǎn)谷氨酸脫氫酶的特點(diǎn):(二二)轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用 -氨基酸的氨基通過酶的催化,轉(zhuǎn)移-酮酸 的酮基上,生成相應(yīng)的氨基酸;原來的-氨基酸則轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的-酮酸.轉(zhuǎn)氨基作用是體內(nèi)合成非必需 氨基酸的重要途徑.重要的酶重要的酶:1.GPT(谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶)2.GOT(谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶)分布于細(xì)胞內(nèi),正常血清含量甚少。某種 原因造成細(xì)胞膜通透性
4、增高或組織壞死、細(xì)胞 破裂時,大量氨基轉(zhuǎn)移酶釋放入血,血清氨基 轉(zhuǎn)移酶升高。正常人組織中正常人組織中GPT和和GOT的活性的活性 (單位單位/每克濕組織每克濕組織)CH3H-C-NH2 COOH COOH(CH2)2 C=O COOH CH3 C=O COOH COOH(CH2)2 HC-NH2 COOH+丙氨酸丙氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 丙酮酸丙酮酸 谷氨酸谷氨酸GPT:谷丙轉(zhuǎn)氨酶,急性肝炎時血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶,急性肝炎時血清ALT 活性顯著增高?;钚燥@著增高。GPT COOH CH2H-C-NH2 COOH COOH(CH2)2 C=O COOH+GOT COOH CH2 C=O COOH C
5、OOH(CH2)2 HC-NH2 COOH 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 谷氨酸谷氨酸GOT:谷草轉(zhuǎn)氨酶,心肌梗塞時血清含量明顯增高谷草轉(zhuǎn)氨酶,心肌梗塞時血清含量明顯增高.N CHO HO CH2OH3CN CH2NH2 HO CH2OH3CPP RH-C-NH2 COOHRC=OCOOH R2H-C-NH2 COOHR2C=OCOOHAA磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(氨基傳遞體氨基傳遞體)AA-酮酸酮酸磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺-酮酸酮酸 氨基傳遞過程氨基傳遞過程(三)(三)聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用 氨基酸與-酮戊二酸進(jìn)行轉(zhuǎn)氨基作用,生成相應(yīng)的-酮酸和谷氨酸,后者在谷氨酸脫氫
6、酶作用下脫去氨基生成-酮戊二酸和NH3。聯(lián)合脫氨基作用是在氨基酸轉(zhuǎn)移酶和L-谷氨酸脫氫酶聯(lián)合作用下完成的。全過程可逆,因而也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要途徑。RH-C-NH2 COOHAA COOH(CH2)2 C=O COOHRC=OCOOH-酮酸酮酸 COOH(CH2)2 HC-NH2 COOH-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADHNAD+H2OL-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶氨基酸的聯(lián)合脫氨基作用氨基酸的聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用的特點(diǎn):聯(lián)合脫氨基作用的特點(diǎn):a.轉(zhuǎn)氨基作用與谷氨酸脫氫酶催 化的氧化脫氨基作用偶聯(lián)。b.聯(lián)合脫氨基的結(jié)果有游離氨產(chǎn)生。c.既是脫氨的方式,也
7、是合成非必 需氨基酸的重要途徑。d.主要存在于肝、腎、腦組織中。嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)存在于肌肉組織中的另一種氨基酸脫氨基作用。存在于肌肉組織中的另一種氨基酸脫氨基作用。氨基酸氨基酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 IMP NH3-酮酸酮酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 延胡索酸延胡索酸 AMP H2O蘋果酸蘋果酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸脫氫酶腺苷酸脫氫酶腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶+NH3腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸+H2O三、三、氨的代謝氨的代謝 氨,具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性。正常人血氨含量甚微,0.06mmol/L(0.1mg/100ml)。(一)
8、(一)體內(nèi)氨的來源體內(nèi)氨的來源1.1.內(nèi)源性氨內(nèi)源性氨 體內(nèi)代謝產(chǎn)生的氨體內(nèi)代謝產(chǎn)生的氨 (1)氨基酸的脫氨基作用(為主)。(2)腎小管上皮細(xì)胞中谷氨酰胺分 解產(chǎn)氨(部分)。2.2.外源性氨外源性氨 消化道吸收的氨消化道吸收的氨 腸道未消化蛋白和未吸收氨基酸 經(jīng)腐敗作用產(chǎn)氨。血尿素擴(kuò)散入腸,被細(xì)菌尿素酶 作用水解生成氨。腸道產(chǎn)氨:腸道產(chǎn)氨:4g/4g/天,是血氨主要來源天,是血氨主要來源。氨的吸收氨的吸收NH3 NH4+H+OH-NH3比NH4+更易于穿過細(xì)胞膜而進(jìn)入細(xì)胞,NH3與NH4+的互變受腸液pH的影響。pH6時NH3大量擴(kuò)散入血;腸液pH6時氨則擴(kuò)散入腸腔。臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用:弱酸性透
9、析液結(jié)腸透析 治療高血氨癥,而禁止 使用肥皂液灌腸。(二)(二)氨的去路氨的去路1.1.尿素的生成尿素的生成2.2.谷氨酰胺的生成谷氨酰胺的生成3.3.氨代謝的其他途徑氨代謝的其他途徑尿素的生成尿素的生成 是正常情況下體內(nèi)氨的主要去路。是正常情況下體內(nèi)氨的主要去路。主要在肝內(nèi)合成無毒的主要在肝內(nèi)合成無毒的尿素尿素,然后由,然后由腎排出。也是肝解毒功能之一。腎排出。也是肝解毒功能之一。19321932年克雷布斯(年克雷布斯(KrebsKrebs)等首先提出尿素生成的等首先提出尿素生成的鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)學(xué)說。學(xué)說。鳥氨酸循環(huán)過程鳥氨酸循環(huán)過程(1 1)氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成:CO
10、2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶(肝)N-N-乙酰谷氨酸,乙酰谷氨酸,Mg2+2+NH2-C-O-P=O+2ADP+PiOOHOH(CPS-I)(2)瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成NH2CO PO NH2(CH2)3 CHNH2 COOHOCT NH2 C=O NH(CH2)3 CH-NH2 COOH+H3PO4氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 鳥氨酸鳥氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 OCT:鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(線粒體)鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(線粒體)(3 3)精氨酸的合成精氨酸的合成 NH2 C=O NH(CH2)3 CH-NH2 COOHCOOHCH-NH2CH2COOH精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合
11、成酶(胞液)合成酶(胞液)ATP AMP+PPi H2O+NH2 COOH C=N C-H NH CH2(CH2)3 COOH CH-NH2 COOH瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶 NH2 C=NH NH(CH2)3 CH-NH2 COOH+COOHCHCHCOOH精氨酸精氨酸 延胡索酸延胡索酸(4 4)精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素 NH2 C=NH NH(CH2)3 CH-NH2 COOH精氨酸酶精氨酸酶+H2ONH2C=ONH2 NH2(CH2)3 CHNH2 COOH精氨酸精氨酸 尿素尿素 鳥氨酸鳥氨酸尿素生成總反
12、應(yīng)式:尿素生成總反應(yīng)式:2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPiNH3+CO2+H2O2ATP2ADP+2Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鳥氨酸鳥氨酸 瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸 天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸+H2O尿素尿素鳥氨酸鳥氨酸Pi鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)線粒體線粒體尿素合成小結(jié)尿素合成小結(jié)1.1.原料原料:NH3、CO2 2.2.產(chǎn)物產(chǎn)物:尿素尿素3.3.過程過程:鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán) 4.4.部位部位:肝肝5.5.排泄排泄:腎腎 6.6.意義意義:解毒解毒7.7.總反應(yīng)式總反應(yīng)式:2
13、NH3+CO2+3ATP+3H2OCO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi CPS-CPS-在線粒體中以氨為氮源在線粒體中以氨為氮源合成氨基甲酰磷酸。合成氨基甲酰磷酸。CPS-CPS-在胞液在胞液中以谷氨酰胺的酰氨基為氮源,合中以谷氨酰胺的酰氨基為氮源,合成氨基甲酰磷酸,進(jìn)一步參與嘧啶成氨基甲酰磷酸,進(jìn)一步參與嘧啶的合成。的合成。(四)尿素合成的調(diào)節(jié)(四)尿素合成的調(diào)節(jié)1 1、食物的影響、食物的影響 高蛋白膳食,合成加快高蛋白膳食,合成加快 低蛋白膳食,合成減慢低蛋白膳食,合成減慢2 2、氨基甲酰磷酸合成酶、氨基甲酰磷酸合成酶的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)3 3、其他物質(zhì)對尿素合成的調(diào)節(jié)、其他物質(zhì)對尿
14、素合成的調(diào)節(jié) (五五)高血氨和氨中毒高血氨和氨中毒1.1.高血氨高血氨:肝功嚴(yán)重受損時肝功嚴(yán)重受損時,尿素合成障礙尿素合成障礙,造成血氨濃度升高的現(xiàn)象造成血氨濃度升高的現(xiàn)象.2.2.氨中毒氨中毒:大量氨入腦大量氨入腦,與與-酮戊二酸合成酮戊二酸合成 谷氨酸谷氨酸,或與腦中的谷氨酸合成谷或與腦中的谷氨酸合成谷 氨酰胺氨酰胺,造成腦中造成腦中-酮戊二酸減酮戊二酸減 少少,TCA,TCA減弱減弱,ATP,ATP生成減少生成減少,引起引起 大腦功能障礙的現(xiàn)象大腦功能障礙的現(xiàn)象.嚴(yán)重時可導(dǎo)嚴(yán)重時可導(dǎo) 致致肝昏迷肝昏迷.四、四、-酮酸的代謝酮酸的代謝 氨基酸脫氨基后生成的氨基酸脫氨基后生成的-酮酸有以下代
15、謝途徑酮酸有以下代謝途徑:1.1.經(jīng)氨基化作用生成非必需氨基酸經(jīng)氨基化作用生成非必需氨基酸:-酮酸酮酸 非必需氨基酸非必需氨基酸聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸GLuGLu脫氫酶脫氫酶2.2.轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛椭巨D(zhuǎn)變?yōu)樘呛椭?體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基后生成的體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基后生成的-酮酸酮酸 可經(jīng)糖異生途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘强山?jīng)糖異生途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘?故稱為故稱為生糖氨基酸生糖氨基酸.亮氨酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴]o酶亮氨酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴]o酶A A和乙酰乙酸和乙酰乙酸,稱稱為為生酮氨基酸生酮氨基酸.生酮氨基酸可通過生酮氨基酸可通過FAFA合成途徑轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣赏緩睫D(zhuǎn)變?yōu)镕A,FA,如如:苯丙氨酸、色氨
16、酸酪氨酸、異亮氨酸苯丙氨酸、色氨酸酪氨酸、異亮氨酸,即可即可生糖又可生酮生糖又可生酮,稱為稱為生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸.3.3.氧化供能氧化供能 -酮酸在體內(nèi)可通過酮酸在體內(nèi)可通過TCATCA徹徹底氧化成水和二氧化碳底氧化成水和二氧化碳,并釋放能并釋放能量供機(jī)體使用量供機(jī)體使用.五、氨基酸的脫羧基作用五、氨基酸的脫羧基作用氨基酸氨基酸 胺胺氨基酸脫羧酶氨基酸脫羧酶RCHRCH2 2NHNH2 2+O+O2 2+H+H2 2O RCHO+HO RCHO+H2 2O O2 2+NH+NH3 3胺氧化酶胺氧化酶RCHO+1/2ORCHO+1/2O2 2 RCOOH RCOOH(一)(一)-氨
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