Amino Acid Metabolism 生化教研室:牛永东.

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第 26 章 氨基酸的分解代谢.
一、 氮平衡 nitrogen balance 是测定摄入氮量和排出氮量来了解蛋白质在体内 代谢和利用 的一种方法。 “ Nitrogen balance refers to the difference between total nitrogen intake and total nitrogen.
一、氨基酸代谢概况食物蛋白质 氨基酸特殊途径  - 酮酸 糖及其代谢 中间产物 脂肪及其代谢 中间产物 TCA 鸟氨酸 循环 NH 4 + NH 3 CO 2 H2OH2OH2OH2O 体蛋白 尿素 尿酸 激素 卟啉 尼克酰氨 衍生物 肌酸胺 嘧啶 嘌呤 生物固氮 硝酸还原 (次生物质代谢) CO.
第 七 章 氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids. 思考题: 1 、简述真核细胞内蛋白质降解的途径。 2 、体内氨基酸脱氨基有哪些方式?各有何特点? 3 、简述 α- 酮酸的代谢去路。 4 、丙氨酸-葡萄糖循环的过程和有何生理意义? 5 、试述尿素生成的过程、部位及调节。
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第十一章 蛋白质的分解代谢 (protein catabolism)
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第30章 蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢.
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第30章 蛋白质的降解 及氨基酸的分解代谢.
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Chapter 11 Catabolism of Protein 第十一章 蛋白质分解代谢
& Amino Acid Catabolism
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(Metabolisim of Protein)
第七节 维生素与辅因子.
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第九章 蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢.
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氨基酸代谢 Metabolism of Amino Acids
第六章 蛋白质降解与氨基酸代谢 第一节 蛋白质的消化降解 第二节 氨基酸的分解代谢 第三节 氨基酸衍生物 第四节 氨基酸的合成代谢.
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The biochemistry and molecular biology department of CMU
第十章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢 第一节 蛋白质的酶促降解 第二节 氨基酸的分解 第三节 氨基酸分解产物的转化
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第七章 蛋白质分解和氨基酸代谢.
氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids
30 蛋白质降解和 氨基酸的分解代谢.
氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids
第一节 蛋白质的降解 第二节 氨基酸的分解代谢 第三节 氨基酸及衍生的生物活性物质 第四节 氨基酸及其重要衍生物的生物合成
第 七 章 氨 基 酸 代 谢.
第八章 核苷酸代谢.
第十一章 氨基酸代谢 Metabolism of Amino Acids
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超越自然还是带来毁灭 “人造生命”令全世界不安
Carbohydrate Metabolism
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Amino Acid Metabolism 生化教研室:牛永东

【目的与要求】 掌握脱氨基作用、氨的来源、去路,氨的转运…… 掌握尿素合成的部位和全过程 掌握一碳单位的概念、来源、载体和功能 需要掌握的概念: 必需氨基酸、蛋白质的互补作用、氨基酸库、脱氨基作用、SAM、PAPS……

蛋白质的营养作用 Nutritional Function of Protein 第一节 蛋白质的营养作用 Nutritional Function of Protein

一、 蛋白质营养的重要性 1. 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 3. 氧化供能 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)等。 3. 氧化供能 人体每日18%能量由蛋白质提供。

二、蛋白质需要量和营养价值 1. 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。 氮总平衡:摄入氮 = 排出氮(正常成人) 氮正平衡:摄入氮 > 排出氮(儿童、孕妇等) 氮负平衡:摄入氮 < 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。

2. 生理需要量 3. 蛋白质的营养价值 成人每日最低蛋白质需要量为30~50g,我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。 ①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。

②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。 ③蛋白质的互补作用 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。

Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins 第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败 Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins

一、 蛋白质的消化 蛋白质消化的生理意义 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。

消化过程 (一)胃中的消化作用 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 多肽碎片 胃酸、胃蛋白酶 (pepsinogen) (pepsin) 胃蛋白酶的最适pH为1.5~2.5,对蛋白质肽键作用特异性差,产物主要为多肽及少量氨基酸。

(二)小肠中的消化 1. 胰酶及其作用 ——小肠是蛋白质消化的主要部位。 胰酶是消化蛋白质的主要酶,最适pH为7.0左右,包括内肽酶和外肽酶。 内肽酶(endopeptidase) 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。 外肽酶(exopeptidase) 自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基,如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。

保证酶在其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。 肠液中酶原的激活 胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 羧基肽酶原 弹性蛋白酶原 肠激酶(enterokinase) 胰蛋白酶 糜蛋白酶 羧基肽酶 弹性蛋白酶 酶原激活的意义 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。 酶原还可视为酶的贮存形式。

2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用 主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用,例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。 氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶 二肽酶 氨基酸 + 氨基酸 蛋白水解酶作用示意图

二、氨基酸的吸收 吸收部位:主要在小肠 吸收形式:氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制:耗能的主动吸收过程

(一)氨基酸吸收载体 载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体,由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内,Na+再由钠泵排出细胞。 中性氨基酸载体 碱性氨基酸载体 酸性氨基酸载体 亚氨基酸与甘氨酸载体 载 体类型

(二)γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用 γ-谷氨酰基循环(γ-glutamyl cycle)过程: 谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成

γ-谷氨酰基循环过程 细胞膜 细胞内 细胞外 γ-谷 氨酰 基转 移酶 5-氧脯 γ-谷氨酰 氨基酸 γ-谷氨 酸环化 转移酶 氨基酸 5-氧脯氨酸 细胞外 氨基酸 半胱氨酰甘氨酸 (Cys-Gly) γ-谷 氨酰 基转 移酶 半胱氨酸 甘氨酸 肽酶 谷氨酸 5-氧脯 氨酸酶 ATP ADP+Pi 谷胱甘肽 GSH γ-谷氨酰半胱氨酸 γ-谷氨酰 半胱氨酸 合成酶 ADP+Pi ATP 谷胱甘肽 合成酶 ATP ADP+Pi γ-谷氨酰基循环过程

(三)肽的吸收 利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系 此种转运也是耗能的主动吸收过程 吸收作用在小肠近端较强

三、 蛋白质的腐败作用 蛋白质的腐败作用(putrefaction) 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用 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素等可被机体利用的物质。

(一)胺类(amines)的生成 蛋白质 氨基酸 胺类 蛋白酶 脱羧基作用 组氨酸 组胺 赖氨酸 尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸 酪胺

假神经递质(false neurotransmitter) 某些物质结构与神经递质结构相似,可取代正常神经递质从而影响脑功能,称假神经递质。 苯乙胺 苯乙醇胺 酪胺 β-羟酪胺

β-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺,它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合,但不能传递神经冲动,使大脑发生异常抑制。

(二) 氨的生成 降低肠道pH,NH3转变为NH4+以胺盐形式排出,可减少氨的吸收,这是酸性灌肠的依据。 未被吸收的氨基酸 渗入肠道的尿素 (ammonia) 肠道细菌 脱氨基作用 尿素酶 降低肠道pH,NH3转变为NH4+以胺盐形式排出,可减少氨的吸收,这是酸性灌肠的依据。

(三)其它有害物质的生成 酪氨酸 苯酚 半胱氨酸 硫化氢 色氨酸 吲哚

第三节 氨基酸的一般代谢 General Metabolism of Amino Acids

一、概 述 蛋白质的半寿期(half-life) 蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间,用t1/2表示 蛋白质转换(protein turnover)

真核生物中蛋白质的降解有两条途径 ① 溶酶体内降解过程 不依赖ATP 利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 ② 依赖泛素(ubiquitin)的降解过程 依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白

泛素 76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD) 普遍存在于真核生物而得名 一级结构高度保守 1. 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。 2. 蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解 泛素介导的蛋白质降解过程

+ 泛素化过程 泛素 C O- O HS-E1 S E1 HS-E2 HS-E1 泛素 C O S E2 S E1 被降解蛋白质 HS-E2 ATP AMP+PPi S E1 HS-E2 HS-E1 泛素 C O S E2 S E1 被降解蛋白质 HS-E2 泛素 C O S E2 NH 被降解蛋白质 E3 E1:泛素活化酶 E2:泛素携带蛋白 泛素化过程 E3:泛素蛋白连接酶

体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用 如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤(促进抑癌蛋白P53降解)

氨基酸代谢库(metabolic pool) 食物蛋白经消化吸收的氨基酸(外源性氨基酸)与体内组织蛋白降解产生的氨基酸(内源性氨基酸)混在一起,分布于体内各处参与代谢,称为氨基酸代谢库。

氨基酸代谢概况 α-酮酸 酮 体 氧化供能 糖 胺 类 氨 尿素 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等) 食物蛋白质 组织 蛋白质 体内合成氨基酸 脱氨基作用 酮 体 氧化供能 糖 胺 类 脱羧基作用 氨 尿素 代谢转变 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等) 合成 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) 氨基酸代谢库

二、 氨基酸的脱氨基作用 定义 脱氨基方式 指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。 氧化脱氨基 转氨基作用 联合脱氨基 非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联

(一)转氨基作用(transamination) 1. 定义 在转氨酶(transaminase)的作用下,某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸,而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。

2. 反应式 大多数氨基酸可参与转氨基作用,但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。

3. 转氨酶 正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/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。

4. 转氨基作用的机制 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 氨基酸 磷酸吡哆醛 α-酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸 α-酮戊二酸 转氨酶

5. 转氨基作用的生理意义 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。 通过此种方式并未产生游离的氨。

(二)L-谷氨酸氧化脱氨基作用 催化酶: L-谷氨酸脱氢酶 存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+ GTP、ATP为其抑制剂 NAD(P)H+H+ H2O NH3 NAD(P)+ L-谷氨酸 α-酮戊二酸 存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+ GTP、ATP为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂 催化酶: L-谷氨酸脱氢酶

(三)联合脱氨基作用 1. 定义 2. 类型 两种脱氨基方式的联合作用,使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。 ① 转氨基偶联氧化脱氨基作用 ② 转氨基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。 ① 转氨基偶联氧化脱氨基作用 NH3+NADH+H+ L-谷氨酸脱氢酶 氨基酸 谷氨酸 α-酮酸 α-酮戊二酸 转氨酶 H2O+NAD+ 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。

② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 主要在肌肉组织进行 天冬氨酸 草酰乙酸 延胡索酸 苹果酸 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 氨基酸 NH3 α-酮戊 次黄嘌呤 核苷酸 (IMP) 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 α-酮戊 二酸 氨基酸 谷氨酸 α-酮酸 转氨酶 1 腺苷酸 脱氢酶 H2O NH3 草酰乙酸 天冬氨酸 转氨酶 2 腺苷酸 代琥珀酸 延胡索酸 腺嘌呤 核苷酸 (AMP) 苹果酸

三、α-酮酸的代谢 (一)经氨基化生成非必需氨基酸 (二)转变成糖及脂类

(三)氧化供能 α-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2,同时生成ATP。

氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T A C 糖 脂肪 葡萄糖或糖原 甘油三酯 磷酸丙糖 α-磷酸甘油 脂肪酸 PEP 丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 丙酮酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 酮体 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 草酰乙酸 柠檬酸 天冬氨酸 天冬酰胺 T A C CO2 延胡索酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 琥珀酰CoA CO2 异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸

第四节 氨 的 代 谢 Metabolism of Ammonia

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(urea)而解毒。 正常人血氨浓度一般不超过 0.6μmol/L。

一、血氨的来源与去路 1. 血氨的来源 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 RCH2NH2 RCHO + NH3 胺氧化酶 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

2. 血氨的去路 ① 在肝内合成尿素,这是最主要的去路 ② 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 ③ 合成谷氨酰胺 ④ 肾小管泌氨 谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP+Pi ④ 肾小管泌氨 分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+,随尿排出。

二、氨的转运 1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle) 生理意义 ① 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。 ② 肝为肌肉提供葡萄糖。 反应过程

肌肉 血液 肝 丙氨酸-葡萄糖循环 葡 萄 糖 肌肉 蛋白质 葡萄糖 葡萄糖 尿素 氨基酸 NH3 NH3 丙酮酸 谷氨酸 谷氨酸 丙酮酸 糖异生 尿素循环 氨基酸 糖酵解途径 NH3 NH3 丙酮酸 谷氨酸 谷氨酸 丙酮酸 丙氨酸 α-酮戊二酸 丙氨酸 丙 氨 酸 α-酮戊 二酸 丙氨酸-葡萄糖循环

2. 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程 在脑、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。 生理意义 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP+Pi 谷氨酰胺酶 在脑、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。 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。

三、尿素的生成 (一)生成部位 (二)生成过程 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。 尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出,称为鸟氨酸循环(orinithine cycle),又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。

1. 氨基甲酰磷酸的合成 + 2ADP + Pi 反应在线粒体中进行 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ (N-乙酰谷氨酸,Mg2+) C O H2N O ~ PO32- + 2ADP + Pi 氨基甲酰磷酸

反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoyl phosphate synthetaseⅠ, CPS-Ⅰ)催化。 N-乙酰谷氨酸为其激活剂,反应消耗2分子ATP。 N-乙酰谷氨酸(AGA)

2. 瓜氨酸的合成 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 + H3PO4 氨基甲酰磷酸

由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化,OCT常与CPS-Ⅰ构成复合体。 反应在线粒体中进行,瓜氨酸生成后进入胞液。

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 ATP AMP+PPi H2O Mg2+ 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸

精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 精氨酸 延胡索酸

4. 精氨酸水解生成尿素 反应在胞液中进行 尿素 鸟氨酸 精氨酸

鸟氨酸循环 线粒体 尿素 胞 液 CO2 + NH3 + H2O 氨基甲酰磷酸 Pi 瓜氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 氨基酸 α-酮戊 二酸 鸟氨酸 2ADP+Pi CO2 + NH3 + H2O 氨基甲酰磷酸 2ATP N-乙酰谷氨酸 鸟氨酸循环 线粒体 Pi 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨酸代 琥珀酸 瓜氨酸 天冬氨酸 ATP AMP + PPi 氨基酸 草酰乙酸 苹果酸 α-酮戊 二酸 谷氨酸 α-酮酸 鸟氨酸 尿素 精氨酸 延胡索酸 胞 液

(三)反应小结 原料:2 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。 耗能:3 个ATP,4 个高能磷酸键。

(四)尿素生成的调节 高蛋白膳食 合成↑ 1. 食物蛋白质的影响 低蛋白膳食 合成↓ 2. CPS-Ⅰ的调节:AGA、精氨酸为其激活剂 高蛋白膳食 合成↑ 1. 食物蛋白质的影响 低蛋白膳食 合成↓ 2. CPS-Ⅰ的调节:AGA、精氨酸为其激活剂 3. 尿素生成酶系的调节:

(五)高氨血症和氨中毒 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(ammonia poisoning)。

氨中毒的可能机制 α-酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酰胺 NH3 脑内 α-酮戊二酸↓ 脑供能不足 TAC ↓

Metabolism of Individual Amino Acids 第五节 个别氨基酸的代谢 Metabolism of Individual Amino Acids

一、氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用(decarboxylation) 氨基酸脱羧酶 氨基酸 胺类 RCH2NH2 + CO2 磷酸吡哆醛

(γ-aminobutyric acid, GABA) (一)γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA) L-谷氨酸 GABA CO2 L- 谷氨酸脱酶 GABA是抑制性神经递质,对中枢神经有抑制作用。

(二)牛磺酸(taurine) L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 CO2 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。

(三)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 CO2 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。

(四)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;在外周组织有收缩血管的作用。

(五)多胺(polyamines) 鸟氨酸脱羧酶 鸟氨酸 腐胺 丙胺转移酶 CO2 SAM脱羧酶 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ) 脱羧基SAM CO2 5'-甲基-硫-腺苷 精胺 (spermine) 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 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。

二、一碳单位的代谢 (一)概述 定义 某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团,称为一碳单位(one carbon unit)。

种类 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=NH

(二)四氢叶酸是一碳单位的载体 FH4的生成 F FH2 FH4 FH2还原酶 NADPH+H+ NADP+

(一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上) N5—CH3—FH4 N5、N10—CH2—FH4 N5、N10=CH—FH4 N10—CHO—FH4 N5—CH=NH—FH4

(三)一碳单位与氨基酸代谢 一碳单位主要来源于氨基酸代谢 丝氨酸 N5, N10—CH2—FH4 甘氨酸 N5, N10—CH2—FH4 组氨酸 N5—CH=NH—FH4 色氨酸 N10—CHO—FH4

(四)一碳单位的互相转变 N10—CHO—FH4 N5, N10=CH—FH4 N5—CH=NH—FH4 N5, N10—CH2—FH4 NADPH+H+ NADP+ N5, N10—CH2—FH4 NADH+H+ NAD+ N5—CH3—FH4

(五)一碳单位的生理功能 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

三、含硫氨基酸的代谢 含硫氨基酸 半胱氨酸 胱氨酸 甲硫氨酸

(一)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 甲硫氨酸 ATP S—腺苷甲硫氨酸(SAM)

SAM为体内甲基的直接供体 RH RH—CH3 腺苷 甲基转移酶 S—腺苷同型半胱氨酸 同型半胱氨酸 SAM

2. 甲硫氨酸循环(methionine cycle) ATP 甲硫氨酸 FH4 (VitB12) PPi+Pi N5—CH3—FH4 N5—CH3—FH4 转甲基酶 S-腺苷甲硫氨酸 同型半胱氨酸 腺苷 RH H2O RH -CH3 S-腺苷同型 半胱氨酸

3. 肌酸的合成 肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。 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,SAM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。 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。

+ H2O

(二)半胱氨酸与胱氨酸的代谢 1. 半胱氨酸与胱氨酸的互变 2 CH2SH CHNH2 COOH CH2 CHNH2 COOH S -2H

2. 硫酸根的代谢 含硫氨基酸分解可产生硫酸根,半胱氨酸是主要来源。 + ATP PAPS为活性硫酸, 是体内硫酸基的供体 SO42- + ATP AMP - SO3- (腺苷-5´-磷酸硫酸) 3-PO3H2-AMP-SO3- (3´-磷酸腺苷-5´-磷酸硫酸,PAPS) PAPS为活性硫酸, 是体内硫酸基的供体

四、芳香族氨基酸的代谢 芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸

(一)苯丙氨酸和酪氨酸的代谢 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。 苯丙氨酸 + O2 酪氨酸 + H2O 苯丙氨酸羟化酶 四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤 NADPH+H+ NADP+ 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。

1. 儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成

帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。 在黑色素细胞中,酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。 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. 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。

3. 苯酮酸尿症(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 5-羟色胺 一碳单位 色氨酸 维生素 PP 丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA

五、支链氨基酸的代谢 支链氨基酸 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸

氨基酸的重要含氮衍生物

一氧化氮合酶 (NOS) + O2 + NO NADPH+H+ NADP+ 精氨酸 瓜氨酸 一氧化氮

选择题练习 氨基酸代谢

1. 体内氨基酸脱氨基的主要方式是( ) A 转氨基 B 联合脱氨基 C 氧化脱氨基 D 非氧化脱氨基 E 脱水脱氨基

2. 体内氨的主要代谢去路是( ) A 合成尿素 B 生成谷氨酰胺 C 合成非必需氨基酸 D 渗入肠道 E 肾泌氨排出

3. 关于胃蛋白酶,不正确的是( ) A 以酶原的方式分泌 B 由胃粘膜主细胞产生 C 可由盐酸激活 D 属于外肽酶 E 具凝乳作用

4. 关于一碳单位代谢描述错误的是( ) A 一碳单位不能游离存在 B 四氢叶酸是一碳单位代谢辅酶 C N5-CH3-FH4是直接的甲基供体 D 组氨酸代谢可产生亚氨甲基 E 甘氨酸代谢克产生甲烯基

5. 氨基酸脱羧的产物是( ) A 氨和二氧化碳 B 胺和二氧化碳 C -酮酸和胺 D -酮酸和氨 E 草酰乙酸和氨

6. 哪种物质缺乏会引起白化病? A 苯丙氨酸羟化酶 B 酪氨酸转氨酶 C 酪氨酸酶 D 酪氨酸脱羧酶 E 酪氨酸羟化酶

7. 血氨升高的主要原因是( ) A 体内氨基酸分解增加 B 食物蛋白质摄入过多 C 肠道氨吸收增加 D 肝功能障碍 E 肾功能障碍

8. 氨基酸彻底分解的产物是( ) A 胺,二氧化碳 B 二氧化碳,水,尿素 C 尿酸 D 氨,二氧化碳 E 肌酸酐,肌酸

9. 甲基的直接提供体是( ) A S-腺苷甲硫氨酸 B 甲硫氨酸 C 同型半胱氨酸 D 胆碱 E N5-CH3-FH4

10. 哪种酶先天缺乏可产生尿黑酸尿症? A 酪氨酸酶 B 尿黑酸氧化酶 C 酪氨酸转氨酶 D 酪氨酸羟化酶 E 苯丙氨酸羟化酶

11. Which one is glucogenic and ketogenic amino acid? ( ) A Gly B Ser C Cys D Ile E Asp

12. The ALT most active tissue is ( ) A blood serum B cardiac muscle C spleen D liver E lung

12. The ALT most active tissue is ( ) A blood serum B cardiac muscle C spleen D liver E lung

13. The average value of nitrogen content in proteins is ( ) B 15% C 16% D 18% E 24%

14. The vitamine joining in methionine cycle is ( ) A B1 B PP C B12 D B6 E B2

15. -酮酸的代谢去路有( ) A 可转变为糖 B 可转变为脂肪 C 生成非必需氨基酸 D 氧化生成二氧化碳和水 E 生成必需氨基酸

16. 蛋白质消化酶中属内肽酶的有( ) A 胃蛋白酶 B 胰蛋白酶 C 氨基肽酶 D 羧基肽酶 E 弹性蛋白酶

17. 可生成或提供一碳单位的氨基酸有( ) A 丝氨酸 B 组氨酸 C 甘氨酸 D 色氨酸 E 甲硫氨酸

18. 嘌呤核苷酸循环中参与的物质有( ) A 草酰乙酸 B -酮戊二酸 C 腺嘌呤核苷酸 D 次黄嘌呤核苷酸 E 苹果酸

19. The amino acids which join in ornithine cycle are ( ) A aspartic acid B citrulline C N-acetylglutamic acid D arginine E ornithine

20. The main transporting forms of ammonia between tissues are ( ) A urea B ammonium ion C ammonia D alanine E glutamine