“成熟细胞可以被重新编程为多功能的干细胞(即诱导多功能干细胞)”

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1 “成熟细胞可以被重新编程为多功能的干细胞(即诱导多功能干细胞)”

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5 氨基酸代谢 Metabolism of Amino Acids
Chapter 7 氨基酸代谢 Metabolism of Amino Acids Jianjun Xie, MD, PhD Department of Biochemistry and Molecular Biology, Medical College of Shantou University

6 Review Proteins are macromolecules composed of amino acids linked together through peptide bonds. Major elements: C (50~55%), H (~7%), O (19~20%), N (13~19%), S (~4%); Trace elements: P, Fe, Cu, Zn, I, … Amino acid (AA) is the basic building blocks of proteins. About 300 AAs in nature, but only 20 AAs are used for protein synthesis in biological systems.

7 AAs are grouped as (1) non-polar, hydrophobic; (2) polar, neutral; (3) basic; and (4) acidic AAs.
Non-polar, hydrophobic: Gly (甘氨酸), Ala (丙氨酸), Val (缬氨酸), Leu (亮氨酸), Ile (异亮氨酸), Phe (苯丙氨酸), Pro (脯氨酸) Polar, neutral: Trp (色氨酸), Ser (丝氨酸), Tyr (酪氨酸), Cys (半胱氨酸), Met (甲硫氨酸), Asn (天冬酰胺), Gln (谷氨酰胺), Thr (苏氨酸) Basic: Lys (赖氨酸), Arg (精氨酸), His (组氨酸) Acidic: Asp (天冬氨酸), Glu(谷氨酸) The higher order structure of a protein is the product of its primary, secondary, tertiary, and quaternary structure.

8 Clinical association Sickle cell anemia Mad cow disease
Alzheimer’s disease Huntington’s disease

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11 主 要 内 容 蛋白质的营养作用 蛋白质的消化、吸收与腐败 氨基酸的一般代谢 氨的代谢 个别氨基酸的代谢

12 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

13 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:最重要的功能。 2. 参与多种重要的生理活动:生命活动的物质基础。

14 Storage forms of energy in the body (in a 70-kg individual)
3. 氧化供能 人体每日18%能量由蛋白质提供。每克蛋白质在体内氧化分解可释放17.19kJ的能量。仅为次要功能，可由脂肪和糖类代替。 人体的三大营养物质：葡萄糖、脂肪、蛋白质，主要的供能物质是葡萄糖，其次是脂肪，最后才会启用蛋白质。三大营养物质可以通过三羧酸循环等相互转换。 Storage forms of energy in the body (in a 70-kg individual) Stored fuel Tissue Amount (g) Energy (kj) (kcal) Glycogen liver 70 1176 280 muscle 120 2016 480 Free glucose body fluids 20 336 80 Triacylglycerol adipose 15000 567000 135000 Protein 6000 24000

15 长期饥饿、严重烧伤、出血以及消耗性疾病患者
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。可以间接反映体内蛋白质合成以及分解代谢的状况。 氮平衡状态 进、出氮情况 常见人群 氮的总平衡 摄入氮=排出氮 健康成年人 氮的正平衡 摄入氮＞排出氮 儿童、青春期青少年、孕妇及恢复期病人 氮的负平衡 摄入氮＜排出氮 长期饥饿、严重烧伤、出血以及消耗性疾病患者

16 2. 蛋白质的生理需要量 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。 3. 蛋白质的营养价值 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（缬）、Ile（异亮）、Leu（亮）、Thr（苏）、Met（蛋）、Lys（赖）、Phe（苯丙）、Trp（色）。 其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。精氨酸和组氨酸能在人体合成，但量不大，有时需从食物中摄取，故称营养半必需氨基酸。 记忆必需氨基酸的小提示，携来一两本淡色书

17 ② 蛋白质的营养价值(nutrition value)：食物蛋白质在体内的利用率。
蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。含必需氨基酸种类多、数量足的蛋白质，其营养价值就高，如动物蛋白质等。 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。

18 Legumes(豆类) poor in Trp（色）, but rich in Lys;
Cereals (谷类) poor in Lys（赖）, but rich in Trp Protein deficiency—kwashiorkor (蛋白质营养不良综合征), generalized edema and liver enlargement, abdomen bulged.

19 Suggestion: the combined-action of protein in diet

20 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

21 一、外源性蛋白质消化成氨基酸和寡肽后被吸收
（一）蛋白质在胃和肠道被消化被成氨基酸和寡肽 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。 食物中的变应原成分是复杂的，目前对食物变应原的提取、检出和纯 化仅限于少数几种常见的食品，如牛奶、鸡蛋、鱼类、花生、豆类、坚果 类、肉类和小麦等，这些食物的变应原性已通过特异性皮试、特异性IgE 检测和食物激发试验等所证实，并发现食物变应原是一种水溶性糖蛋白， 其分子量通常小于70kd。近年来证实某些水果如桃子中的变应原成分与花 粉相似，是一种类脂转移蛋白（lipid-transfer proteins）。 经过细菌类、真菌类、加热和消化酶等因素的影响，食物变应原可有 一定改变，如储藏时间过长、细菌真菌的污染常可使食物的变应原性增强， 而加热和消化酶往往可使变应原性减弱。但也有许多食品变应原在受到剧 烈的物理或化学作用后其变应原性的变化仍然不大。

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23 Organization of the gastrointestinal tract by functional requirements
Salivary glands Production of fluid and digestive enzymes for homogenization, lubrication and digestion of carbohydrate (amylase) lipid (lingual lipases) Stomach Secretion of HCl and proteases to initiate hydrolysis of proteins Pancreas Secretion of bicarbonate, proteases and lipases to continue digestion of protein and lipids; and amylase to continue digestion of starch Liver and gall bladder Secretion and storage of bile acids for release into the small intestine Small bowel Final intraluminal digestion of foodstuffs, digestion of carbohydrate dimers and specific absorptive pathways for digested material Large bowel Absorption of fluid and electrolytes and products of bacterial action in the colon

24 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 多肽碎片 消化过程 1. 蛋白质胃中被不完全消化 (Pepsin) (Pepsinogen) 胃酸、胃蛋白酶
（Due to lack of protein splitting enzymes, no digestion of protein takes place in the mouth.） 1. 蛋白质胃中被不完全消化 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 多肽碎片 胃酸、胃蛋白酶 (Pepsinogen) (Pepsin) 胃蛋白酶原由主细胞分泌，可被壁细胞分泌的胃酸激活成胃蛋白酶。 自身激活作用。 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，多水解由芳香族氨基酸及甲硫氨酸、亮氨酸等形成的肽键。产物主要为多肽及少量氨基酸。 凝乳作用：酪蛋白与钙离子形成乳凝块。

25 What causes stomach ulcer?

26 Stomach Ulcer & Helicobacter pylori
H. Pylori On Stomach Epithelium Dr. Barry Marshall

27 How Do They Survive In Stomach?
H. pylori Urease Urea Ammonia NH3

28 Nobel Prize in Medicine (2005)
Barry Marshall (left) and Robin Warren celebrate their Nobel prize.

29 2. 蛋白质在小肠被水解成氨基酸和小肽 胰腺和小肠粘膜细胞分泌多种的蛋白酶和肽酶组成小肠消化液，小肠环境pH值约为7~8。
——小肠是蛋白质消化的主要部位 胰腺和小肠粘膜细胞分泌多种的蛋白酶和肽酶组成小肠消化液，小肠环境pH值约为7~8。 酸性的胃消化产物进入小肠后，较低的pH值可以促发小肠粘膜分泌促胰液素，从而使胰腺向小肠分泌HCO3-，中和胃酸。 胃消化产物又可以刺激胰腺分泌一序列的酶类，对蛋白进行进一步的消化。

30 ⑴ 胰液蛋白酶消化蛋白质产生寡肽和少量氨基酸
1. 胰酶及其作用 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（碱性氨基酸）、糜蛋白酶（芳香族氨基酸）、弹性蛋白酶（脂肪族氨基酸）。 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(小肠粘膜细胞)。羧基肽酶A主要水解脯氨酸、精氨酸和赖氨酸以外的氨基酸；羧基肽酶B则主要水解碱性氨基酸的羧基形成的肽键。

31 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。 酶原还可视为酶的储存形式。
(十二指肠分泌，胆汁激活) 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。 酶原还可视为酶的储存形式。

32 急性胰腺炎 由胰酶激活后引起胰腺组织自身消化所致的急性化学炎症。  常见的急腹症:上腹痛、恶心、呕吐、发热、黄疸  病情轻重不一
轻症：自限性 重症：易并发休克、呼吸衰竭、腹膜 炎。死亡率高达25%~40%。

33 胰腺的解剖及功能

34 病因及发病机制 一、胆胰管阻塞：结石、狭窄、肿瘤、寄生虫（蛔虫）。
二、酗酒和暴饮暴食：分泌增加、排出受阻（Oddi括约肌痉挛、乳头水肿）、胰管蛋白栓形成。 三、其它因素：手术与创伤、内分泌与代谢障碍、高钙血症、高脂血症

35 急性胰腺炎发病机理 胰腺分泌 胰液排泄 胰蛋白酶原 胰蛋白酶 胰腺缺血 磷脂酶A 激肽释放酶 胰胰自身消化 全身毒性 弹性蛋白酶 邻近组织损伤 作用 脂肪酶

36 胰腺出血坏死

37 ⑵小肠粘膜细胞的消化酶水解寡肽为氨基酸 主要是寡肽酶 (oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶 (aminopeptidase)及二肽酶 (dipeptidase)等， 最终产生氨基酸。

38 蛋白水解酶作用示意图 氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶 二肽酶 氨基酸 + 氨基酸

39 （二）氨基酸的吸收是一个主动转运过程 吸收部位：主要在小肠粘膜细胞 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程

40 氨基酸吸收载体 七种转运蛋白 （transporter）
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 β-氨基酸转运蛋白 二肽、三肽转运蛋白 七种转运蛋白 （transporter） 其它： 除小肠粘膜细胞外，肾小管细胞和肌细胞等细胞膜上也存在以上机制。 共用同一载体的氨基酸，其在结构上存在相似性，故在吸收过程中存在一定的竞争性。

41 The mechanism of AA’s absorption
K+-ATPase K+ Na+ Na+ Amino acids outer Carrier protein Member ATP innner ADP+Pi Na+ Amino acids K+ Na+ intestine

42 γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用 （小肠粘膜细胞、肾小管和脑组织）
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

43 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 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 目 录

44 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，故其吸收进入细胞的时间甚至比游离的氨基酸还早。

45 二、未被吸收的蛋白质在肠道细菌作用下发生腐败作用
蛋白质的腐败作用(putrefaction) 外源性的蛋白质，95%均被消化吸收，剩下的可被大肠杆菌分解；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称为腐败作用。 腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质，对机体有一定的营养作用。

46 脱氨 H R-C-COOH NH2 脱羧 碳链降解 腐败（putrefaction） NH3 胺 未吸收的消化产物 其它有害物质
未消化蛋白质 H R-C-COOH NH2 未吸收的消化产物 脱羧 胺 碳链降解 其它有害物质

47 1．肠道细菌使氨基酸脱羧基产生胺类 蛋白质 胺类 组氨酸 组胺 赖氨酸 尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸 酪胺 蛋白酶 氨基酸 毒性
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 毒性 组胺和尸胺：降血压； 酪胺：升血压； 酪胺和苯乙胺：假神经递质

48 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。 酪胺和苯乙醇胺如果不能及时在肝内转化，容易进入脑组织转化为β-羟酪胺和苯乙醇胺，其结构类似于儿茶酚胺，故称为假神经递质。 苯乙胺 苯乙醇胺 酪胺 β-羟酪胺

49 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，可能是肝性脑病的机制之一。

50 2. 氨的生成----脱氨基作用 肠道细菌 脱氨基作用 未被吸收的氨基酸 肠道氨 (ammonia) 从血中渗入肠道的尿素 尿素酶
高血氨病人酸性灌肠的原理。 降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出（NH3比NH4+更易于穿过细胞膜被吸收）,可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。

51 3. 其它有害物质的生成 酪氨酸 苯酚（蛋白变性） 半胱氨酸 硫化氢（舒张血管，降低血压） 色氨酸 吲哚（恶臭，体臭）

52 肝性脑病 （hepatic encephalopathy，HE ）
是严重肝病引起的、以代谢紊乱为基础的中枢神经系统功能失调的综合病征，其主要临床表现是意识障碍、行为失常和昏迷。 肝性脑病的发病机制未完全明确。一般认为产生肝性脑病的病理生理基础是肝细胞功能衰竭和门腔静脉之间有手术造成的或自然形成的侧支分流。主要是来自肠道的许多毒性代谢产物，未被肝解毒和清除，经侧支进入体循环，透过血脑屏障而至脑部，引起大脑功能紊乱。 肝性脑病时血氨增高的原因 血氨增高主要是由于生成过多和 （ 或 ） 代谢清除过少。 在肝功能衰竭时，肝将氨合成为尿素的能力减退，门体分流存在时，肠道的氨未经肝解毒而直 接进入体循环，使血氨增高。

53 其它诱因 * 摄入过多的含氮食物 （ 高蛋白饮食 ） 或药物，或上消化道出血（每100ml 血液约含20g 蛋白质）时，肠内产氨增多。
* 低钾性碱中毒 进食少、呕吐、腹泻、利尿排钾、放腹水、继发性醛固酮增多症等均可导致低钾血症。低钾引起酸碱平衡失常，从而改变氨的细胞内外分布。钾从细胞外液丢失，即被细胞内钾移出而补充，移出的钾由细胞外液的钠和氢进入细胞与之交换，故使细胞外液中H+减少，有利于NH3进入脑细胞产生毒性作用。 * 低血容量与缺氧 见于上消化道出血、大量放腹水、利尿等情况。休克与缺氧可导致肾前性氮质血症，使血氨增高。脑细胞缺氧可降低脑对氨毒的耐受性。 * 便秘 使含氨、胺类和其他有毒衍生物与结肠粘膜接触的时间延长，有利于毒物吸收。 * 感染 增加组织分解代谢从而增加产氨，失水可加重肾前性氮质血症，缺氧和高热增加氨的毒性。此外，肝病患者肠道细菌生长活跃，使肠道产氨增多。 * 低血糖 葡萄糖是大脑产生能量的重要燃料，低血糖时能量减少，脑内去氨活动停滞，氨的毒性增加。

54 氨对脑的毒性作用 (1) 干扰脑细胞的能量代谢 氨主要干扰脑细胞的葡萄糖生物氧化过程，可能包括以下几个环节：氨可抑制丙酮酸脱羧酶的活性，使乙酰CoA生成减少，从而影响三羧酸循环的正常进行。 (2) 脑内神经递质的改变 大量实验证实血氨增高可引起脑内谷氨酸、乙酰胆碱等兴奋性神经递质减少，而谷氨酰胺、γ—氨基丁酸等抑制性神经递质增多，从而造成中枢神经系统功能障碍。 (3)对神经细胞膜有抑制作用 有学者认为血氨增高可能通过以下两个方面影响神经细胞膜的功能：干扰神经细胞膜上的Na+-K+-ATP酶的活性，使复极后膜的离子转运障碍，导致膜电位改变和兴奋性异常；与K+有竞争作用，以致影响Na+、K+在神经细胞膜上的正常分布，从而干扰神经传导活动。 

55 大脑抑制 意识障碍、行为失常和昏迷

56 Protein circulation 二、体内蛋白质分解生成氨基酸 1-2%（肌肉蛋白质） 75-80% T1/2 ?
Body protein Re-utilization for new protein synthesis Protein degradation 75-80% Amino acids T1/2 ? (half life) Protein circulation

57 不同的蛋白质降解速率不同，同一蛋白在不同生理状态下降解速率也不同：创伤康复、妊娠中的子宫等。
（一）蛋白质的降解及其半寿期 不同的蛋白质降解速率不同，同一蛋白在不同生理状态下降解速率也不同：创伤康复、妊娠中的子宫等。 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。 肝蛋白的半寿期：1-8天； 血浆蛋白的半寿期：10天； 结缔组织的半寿期：180天以上； 关键酶的半寿期：短，数小时。 PEST序列：脯-谷-丝-苏，快速降解标志序列。

58 利用溶酶体中的组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白
（二）真核细胞内有两条主要的蛋白质的降解途径 1．外在和长寿蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径降解 不依赖ATP 利用溶酶体中的组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白

59 次级溶酶体（正进行消化，内含水解酶和相应底物） 残体（失去酶活性，剩未消化的残渣）
溶酶体的主要功能是消化作用，是细胞内的消化器官，含酸性磷酸酶。一些营养性蛋白质通过内吞作用进入细胞，由溶酶体的酶进行水解消化；溶酶体还可以清除细胞无用的大分子和衰老的细胞器等。 根据完成生理功能的不同阶段可将其分为: 初级溶酶体 (含酶原，可被激活) 次级溶酶体（正进行消化，内含水解酶和相应底物） 残体（失去酶活性，剩未消化的残渣）

60 2．异常和短寿蛋白质在蛋白酶体通过需要ATP的泛素途径降解
降解异常蛋白和短寿命蛋白 蛋白酶体(proteasomes) 是在真核生物和古菌中普遍存在的，在一些原核生物中也存在的一种巨型蛋白质复合物。在真核生物中，蛋白酶体位于细胞核和细胞质中。蛋白酶体的主要作用是降解细胞不需要的或受到损伤的蛋白质，这一作用是通过打断肽键的化学反应来实现。

61 α-亚基 β-亚基 核心颗粒 调节颗粒 蛋白酶体是一个26S蛋白质复合物，由20S的核心颗粒(core particle, CP)和19S的调节颗粒(regulatory particle, RP)组成

62 门 催化部位 蛋白酶体的核心颗粒是由4个环——2个α环和2个β环组成的圆柱体，每个α环由7个α类型的亚基组成，它们位于圆柱体的顶端。每个β环由7个β类型的亚基组成，它们位于圆柱体的中央。

63 泛素(ubiquitin) 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
泛素共价地结合于底物蛋白质，蛋白酶体（proteasome）特异性地识别被泛素标记的蛋白质并将其迅速降解，泛素的这种标记作用是非底物特异性的，称为泛素化（ubiquitination）。

64 泛素介导的蛋白质降解过程 （1）泛素化使蛋白质贴上了被降解的标签 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。 （2）泛素化的蛋白质在蛋白酶体降解 蛋白酶体对泛素化蛋白质的降解。

65 泛素化过程

66 E2：carrier protein E3：ligase
The ubiquitin degradation pathway ATP AMP+PPi E2-SH E3 E1-S- E2-S- （ubiquitin） E1-SH E2-SH E1-SH E1：activiting enzyme E2：carrier protein E3：ligase ubiquitinational protein ATP 19S regulate substrate ATP 20S Proteasome 26S Proteasome

67 泛素化的蛋白去折叠并被移至核心颗粒中心腔
蛋白酶体的作用过程 调节颗粒识别并结合泛素化的蛋白 泛素化的蛋白去折叠并被移至核心颗粒中心腔 蛋白酶体的β亚基水解蛋白肽键，产生多肽 氨基酸

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69 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）等。

70 P53：细胞内的分子警察 P53是一种肿瘤抑制基因。在所有恶性肿瘤中，50%以上会出现该基因的突变。
P53的失活机理：P53蛋白与其它蛋白的相互作用，P53基因突变，P53的异常降解，都可以导致正常生物功能的丧失。

71 Damage in DNA p53 Repair Abandon p53 Cancer Cell Normal Cell Dead Cell

72 Most p53 gene mutations  altered DNA binding sites of p53 protein  tumors 50% human cancers contain p53 mutations.

73 三、外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库
氨基酸代谢库(metabolic pool) 食物蛋白经消化吸收的氨基酸（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。 肌肉中的氨基酸占总代谢库的30%以上，肝约占10%，肾约占4%，血浆占4-6%.

74 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

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

76 一般在下列3种代谢状况下，氨基酸才氧化降解：
①细胞的蛋白质进行正常的合成和降解时，蛋白质合成并不需要蛋白质降解释放出的某些氨基酸，这些氨基酸会进行氧化分解。 ②食品富含蛋白质，消化产生的氨基酸超过了蛋白质合成的需要，由于氨基酸不能在体内储存，过量的氨基酸在体内被氧化降解。 ③机体处于饥饿状态或未控制的糖尿病状态时，机体不能利用或不能合适地利用糖作为能源，细胞的蛋白质被用做重要的能源。

77 定义 脱氨基方式 一、 氨基酸的脱氨基作用 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

78 （一）转氨基作用是氨基酸与α-酮酸之间的氨基交换
1、待分解的氨基酸经转氨酶作用移去α-氨基 转氨基作用（Transamination）： 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。

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

80 要点： 转氨酶催化的可逆反应。 广泛分布于体内各组织中，以肝和心肌含量最为丰富。
转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物。反应中起传递氨基的作用。 体内存在着多种转氨酶，不同转氨酶与α-酮酸之间的转氨作用只能由专一的转氨酶催化。 丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase, ALT或glutamic pyruvic transaminase, GPT）：肝中活性最高。 天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotrans-ferase, AST或glutamic oxalo-acetic transaminase, GOT）：心肌中活性最高。

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82 转氨酶 正常人各组织GOT(AST)及GPT(ALT)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。

83 谷丙转氨酶/谷草转氨酶升高的常见原因 1）肝脏本身的疾患，特别是各型病毒型肝炎、肝硬变、肝脓肿、肝结核、肝癌、脂肪肝等，均可引起不同程度的转氨酶升高。 　　 2）除肝脏外，体内其他脏器组织也都含有此酶，因此当心肌炎、肾盂肾炎、大叶性肺炎、肺结核、乙型脑炎、多发性肌炎、急性败血症、肠伤寒、流脑、疟疾、胆囊炎、钩端螺旋体病、流感、麻疹、血吸虫病、挤压综合征等，亦均可见血中转氨酶升高。 　　 3）因为转氨酶是从胆管排泄的，因此如果有胆管、胆囊及胰腺疾患，胆管阻塞，也可使转氨酶升高。 　 4）药源性或中毒性肝损害，以及药物过敏都可引起转氨酶升高，并常伴有淤胆型黄疸和肝细胞损伤。例如生病时吃了会损伤肝脏的药物，红霉素、四环素、安眠药、解热镇痛药、避孕药，还有半夏、槟榔、青黛等中药。在停用这些药物后，转氨酶水平会很快恢复正常。 　　 5）正常妊娠、妊娠中毒症、妊娠急性脂肪肝等也是转氨酶升高的常见原因。 　　 6）对于一些看起来没什么大病的人来说，还有可能因为长期酗酒导致酒精肝，或饮食结构不合理导致脂肪肝，造成转氨酶高；剧烈运动、过于劳累或者近期吃过油腻食物，都可能使转氨酶暂时偏高。

84 2.所有的转氨酶均有相同的辅基和相同的作用机制
转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 作为氨基的中间载体而发挥作用 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

85 磷酸吡哆醛（PLP） 维生素B6的磷酸酯－磷酸吡哆醛（PLP）是所有转氨酶的辅酶，在转氨酶的底物不存在时，PLP的醛基和酶活性位点赖氨酸的ε-氨基形成共价Schiff-base连接。氨基酸底物存在时，氨基酸的α-氨基与PLP的醛基形成新的Schiff-base连接。

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87 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。

88 （二）在肝内谷氨酸脱氢酶催化Ｌ-谷氨酸脱去氨基（氧化脱氨基）
转氨基作用使得许多氨基酸的氨基被转移至α-酮戊二酸，进而生成L-谷氨酸； L-谷氨酸可以进一步在L-谷氨酸脱氢酶作用下生成α-酮戊二酸和氨； L-谷氨酸是哺乳动物组织中唯一能以相当高的速率进行氧化脱羧反应的氨基酸。

89 催化酶：L-谷氨酸脱氢酶 反应可逆 存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+ ：唯一既能利用NAD+ 又能利用NADP+ 作为受氢体的酶。 此酶为别构酶，此反应与能量代谢密切相关。 GTP、ATP为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂

90 （三）联合脱氨基作用 定义 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， 如转氨作用和谷氨酸脱氢作用的结合。
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

91 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。
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。

92 Ala + -酮戊二酸 丙酮酸 + Glu -酮戊二酸+ NADH + NH4+ Glu + NAD+ + H2O Ala + NAD+ + H2O 丙酮酸 + NADH + NH4+

93 （三）肌肉中的氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基
此种方式主要在肌肉组织进行。

94 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 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 二酸 腺苷酸 脱氢酶
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 腺苷酸 代琥珀酸 转氨酶 2 延胡索酸 腺嘌呤 核苷酸 (AMP) 苹果酸

95 （四）氨基酸氧化酶也可以从α-氨基酸中去除氨基
L-氨基酸氧化酶，属于黄酶类，存在于哺乳类动物的肝和肾组织内。 氨基酸 α-酮酸 NH4+ + H2O2 L-氨基酸氧化酶 O2 + FMNH2

96 丙酮酸（丙氨酸）、草酰乙酸（天冬氨酸）、 α-酮戊二酸（谷氨酸）
二、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解 （一）α-酮酸（α-ketoacid）经氨基化生成非必需氨基酸 丙酮酸（丙氨酸）、草酰乙酸（天冬氨酸）、 α-酮戊二酸（谷氨酸）

97 （二）α-酮酸可转变成糖及脂类 -酮戊二酸 琥珀酰 CoA 三羧酸循环中间产物 延胡索酸 草酰乙酸 PEP 葡萄糖 丙酮酸 脂肪酸
酮体

98 生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。 生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基酸。 生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基酸。

99 （三）α-酮酸可彻底氧化分解并供能氧化供能
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。 综上可见，氨基酸代谢与糖和脂肪代谢的代谢密切相关。

100 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T C A循环 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 C A循环 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 目 录

101 第四节 氨 的 代 谢 Metabolism of Ammonia

102 一、血氨的来源与去路 1. 血氨的来源 RCH2NH2 RCHO + NH3 氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨
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 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 NH3 可与尿中的H+结合生成NH4+，以铵盐的形式排出体外。碱性尿时，氨吸收入血。

103 2. 氨中毒是致命的 氨是机体正常代谢产物，具有毒性，尤其是对脑组织。 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为47-65umol/L。 氨的生成增多或者是代谢障碍，均会导致血氨增高。

104 丙氨酸-葡萄糖循环(Alanine-glucose cycle)
二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运 如何实现氨的无毒转运？ （一）丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝 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

105 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

106 (二） 谷氨酰胺是氨的另一种运输形式 反应过程 生理意义 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。
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。氨中毒的病人可用谷氨酸盐以降低血氨浓度。

107 三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路 体内氨的去路： 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 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。

108 （一）在肝进行的鸟氨酸循环合成尿素 ——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。

109 Hans Adolf Krebs Awarded the 1953 Nobel Prize in Physiology or Medicine for his discovery of the citric acid cycle, which is also known as the Krebs Cycle Urea Cycle

110

111 + 2ADP + Pi 1. CO2、氨和ATP缩合形成氨基甲酰磷酸 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

112 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(AGA)为其激活剂，反应消耗2分子ATP。 AGA可以诱导CPS-I发生构象变化，增加酶对ATP的亲和力。 人体组织有两种类型的CPS，分别是I和II，CPS-I表达于线粒体，参与尿素合成的调节，CPS-II则在胞浆中，与嘧啶的生物合成有关。 N-乙酰谷氨酸(AGA)

113 2．氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 + H3PO4 氨基甲酰磷酸

114 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。

115 3. 瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸 反应在胞液中进行。 + 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 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

116 4. 精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸 精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 精氨酸 延胡索酸

117 5. 精氨酸裂解释放出尿素并再形成鸟氨酸 反应在胞液中进行。

118 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 目 录

119 （二）反应小结 NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O→ 尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸
尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3），另一个来自Asp； 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 每合成1分子尿素需消耗4个~P； 循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他-氨基酸获得氨基而再生； 氨基甲酰磷酸合成酶（CPS-I，启动限速酶)和精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS，启动后的限速酶）为尿素合成的限速酶。

120 （二）尿素合成受膳食蛋白质和两个限速酶活性的调节
1. 高蛋白质膳食促进尿素合成 2. N-乙酰谷氨酸(AGA)别位激活氨基甲酰磷酸合酶Ⅰ启动尿素合成 AGA、精氨酸为其激活剂 3. 精氨酸代琥珀酸合酶活性促进尿素合成

121

122 （三）尿素合成障碍引起高血氨症和氨中毒 血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤，尿素合成发生障碍时。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)。 常见症状为呕吐、厌食、间歇性共济失调、嗜睡甚至是昏迷等。

123 氨中毒的可能机制 α-酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酰胺 NH3 乳酸增高引起脑血管扩张 脑内 α-酮戊二酸↓ TCA Cycle 脑水肿
脑供能不足

124 第五节 氨基酸代谢的特殊产物 和个别氨基酸代谢
Special Products and Individual Pathway of Amino Acids

125 其他代谢途径 氨基酸的脱羧基作用生成胺类 某些氨基酸可产生一碳单位 特殊的氨基酸代谢：含硫氨基酸、芳香族 氨基酸和支链氨基酸

126 一、某些氨基酸代谢产生特殊的产物 （一）氨基酸的脱羧基(decarboxylation)产生特殊的胺类化合物
氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。 胺是体内的生理活性物质，主要在肝中灭活。

127 1．谷氨酸脱羧酶催化谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸
L-谷氨酸 GABA CO2 L- 谷氨酸脱羧酶 γ-氨基丁酸（简称GABA）是一种天然存在的非蛋白质氨基酸，是哺乳动物中 枢神经系统中重要的抑制性神经传达物质，约50%的中枢神经突触部位以GABA 为递质。在人体大脑皮质、海马、丘脑、基底神经节和小脑中起重要作用，并对 机体的多种功能具有调节作用。当人体内GABA缺乏时，会产生焦虑、不安、疲 倦、忧虑等情绪，一般长久处于高压力族群如身处竞争环境中的人群、运动员、 上班族等，都很容易缺乏GABA需要及时补充以便舒缓情绪。 GABA能进入脑内三羧酸循环，促进脑细胞代谢，同时还能提高葡萄糖代谢时 葡萄糖磷酸酯酶的活性，增加乙酰胆碱的生成，扩张血管增加血流量，并降低血 氨，促进大脑的新陈代谢，恢复脑细胞功能。

128 Possible Uses of GABA: Anxiety: GABA as a neurotransmitter, blocks nerve impulses and slows neuronal transmission. It should make you feel the opposite of a double espresso. Depression: There is a well proven tendency for depressed and bipolar patients to have lower levels of GABA in their blood plasma. Premenstrual Syndrome: Women who become depressed with hormonal changes during their menstrual cycle have lower plasma GABA levels than women whose moods are unaffected by menstrual changes. Male Contraceptive: decreases sperm motility. Blood sugar and Diabetes: GABA may stimulate insulin production and lower blood sugar levels. Unresolved: only large enough doses can cross over the blood brain barrier.

129 2．组氨酸经组氨酸脱羧酶催化脱羧生成组胺 组胺 (histamine) L-组氨酸 组胺 组氨酸脱羧酶 CO2
组织胺是一种活性胺化合物，是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，造成血压下降，甚至休克。作为身体内的一种化学传导物质，可以影响许多细胞的反应，包括过敏，发炎反应，胃酸分泌等，也可以影响脑部神经传导，会造成想睡觉等效果。 Mastocytosis is a rare disease in which there is a proliferation of mast cells that produce excess histamine.

130 5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)
3．色氨酸经5-羟色氨酸生成5-羟色胺 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-羟色胺最早是从血清中发现的，又名血清素，广泛存在于哺乳动物组织中，特别在大脑皮层质及神经突触内含量很高，它也是一种抑制性神经递质。在外周组织，5-羟色胺是一种强血管收缩剂和平滑肌收缩刺激剂。在体内，5-羟色胺可以经单胺氧化酶催化成5-羟色醛以及5-羟吲哚乙酸而随尿液排出体外。

131 4．某些氨基酸在体内经脱羧作用可产生多胺类物质
体内含有多个氨基的链状化合物。包括腐胺、亚精胺和精胺。精液及肿瘤组织中多，可促进细胞增殖。植物中主要存在于分生组织中，有刺激细胞分裂、生长和防止衰老的作用。测定血或者尿中多胺的水平可作为肿瘤的辅助诊断的指标。 鸟氨酸 腐胺 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ) 脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶 CO2 SAM脱羧酶 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 5'-甲基-硫-腺苷 精胺 (spermine)

132 多胺是一类含有两个或更多氨基的化合物，其合成的原料为鸟氨酸，关键酶是鸟氨酸脱羧酶。
多胺有促进某些组织生长的作用，对于膜的正常维持也起着重要的作用．关于它们的作用机制还不甚清楚。 它们带有正电荷的氨基使它们和带有负电的磷酸基的ＤＮＡ和ＲＮＡ结合，促进植物细胞以及动物细胞中ＤＮＡ的转录和ＲＮＡ的翻译；它们能和膜上的蛋白质或磷脂结合，使膜保持其稳定性． 体内多胺大部分与乙酰基结合随尿排出，少量氧化生成CO2和NH3。

133 （二）一碳单位是甘氨酸、丝氨酸、甲硫氨酸和组氨酸的特殊产物
1．一碳单位代谢需有四氢叶酸参与 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)。 一碳单位不能游离存在，常与FH4结合而转运和参加代谢。

134 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

135 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+

136 FH4携带一碳单位的形式 （一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上） N5—CH3—FH4 （N5-甲基四氢叶酸）
N5,N10—CH2—FH4 （N5,N10-甲烯四氢叶酸）

137 N5,N10=CH—FH4（ N5,N10-甲炔四氢叶酸） N10—CHO—FH4（N10-甲酰四氢叶酸） N5—CH=NH—FH4 （ N5-亚氨甲基四氢叶酸）

138 一碳单位主要来源于Ser、Gly、His、Trp的分解代谢。
2．一碳单位与氨基酸代谢 一碳单位主要来源于Ser、Gly、His、Trp的分解代谢。 N5,N10-甲烯四氢叶酸

139

140 3. 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

141 + （五）一碳单位的生理功能 EI E + S ES S E E + P I Ki 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
叶酸缺乏：巨幼红细胞性贫血 磺胺类药物的抑菌机制（竞争性抑制） S E I E + P Ki + EI E + S ES

142 Megaloblastic anemia is an anemia that results from inhibition of DNA synthesis in red blood cell production. When DNA synthesis is impaired, the cell cycle cannot progress from the G2 growth stage to the mitosis (M) stage. This leads to continuing cell growth without division, which presents as macrocytosis. Vitamin B12 deficiency leading to folate deficiency Folate deficiency Inherited Pyrimidine Synthesis Disorders Inherited DNA Synthesis Disorders

143 磺胺类药物的抑菌机制 FH2合成酶 FH4 细菌： PABA FH2 二氢蝶呤啶 ＋ 对氨基苯甲酸（PABA） ＋ 谷氨酸 二氢叶酸 合成酶

144 二、个别氨基酸有特殊的代谢途径 （一）3种含硫氨基酸的代谢途径有联系又有差别 含硫氨基酸 半胱氨酸 胱氨酸 甲硫氨酸

145 1. 甲硫氨酸与转甲基作用 + （1）甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关： 甲硫氨酸 ATP S-腺苷甲硫氨酸(SAM)
腺苷转移酶 + PPi+Pi 甲硫氨酸 ATP S-腺苷甲硫氨酸(SAM) 通过转甲基作用可生成多种含甲基的活性物质，如肾上腺素、肉碱、胆碱及肌酸等。

146 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

147 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

148 要点 甲硫氨酸循环（Met cycle）的生理意义在于由N5-甲基四氢叶酸提供甲基生成甲硫氨酸，进一步生成SAM，为体内的甲基化反应以及含甲基物质的生成提供甲基。 在该循环中，虽然同型半胱氨酸接受甲基后可生成甲硫氨酸，但是体内不能合成同型半胱氨酸，故甲硫氨酸必需由食物供给。 催化同型半胱氨酸转化为甲硫氨酸这一反应的酶为甲硫氨酸合成酶，该酶的辅酶为VB12，它参与甲基的转移。当VB12缺乏时， N5-甲基四氢叶酸上的甲基就没办法转给半胱氨酸。 如此则不仅导致甲硫氨酸合成受影响，同时四氢叶酸再生也受影响，核酸合成障碍，影响细胞分裂。 同时，半胱氨酸在血液中浓度的升高，这与动脉粥样硬化等直接相关。

149 1964年Gibson等首先报道高同型半胱氨酸（Hcy）血症与血管性疾病和血栓形 成相关。
1969年Mcully提出 Hcy可能与动脉粥样硬化有关。 随着近30年的深入研究，众多资料表明高Hcy血症(hHcy)是心脑血管病变的一 个独立危险因素。近年研究发现hHcy与及糖尿病其慢性并发症密切相关，是其 血管病变的新型危险因素。 遗传因素主要包括N5甲基四氢叶酸转甲基酶及胱硫醚-β-合成酶的基因发生突 变，引起酶的活性降低，从而导致高同型半胱氨酸血症。 体内同型半胱氨酸的水平与饮食有着密切的关系，血浆中维生素B6、B12和叶 酸的浓度越低，其同型半胱氨酸的浓度越高。由于动物蛋白中蛋氨酸的含量比植 物蛋白约高三倍左右，可以产生较多的同型半胱氨酸，因此可对人体的动脉组织 造成损伤。 当体内同型半胱氨酸代谢紊乱，浓度升高，就会形成同型半胱氨酸巯基内酯， 可与低密度脂蛋白形成复合体，随后被巨噬细胞吞噬，形成堆积动脉粥样硬化斑 块上的泡沫细胞。 同型半胱氨酸还可自发氧化，形成超氧化物和过氧化氢，这些产物会导致内 皮细胞的损伤和低密度脂蛋白的氧化，并可造成血管平滑肌持续性的收缩，引起 缺氧，从而加速动脉粥样硬化的过程。

150 DNA的甲基化 DNA 甲基化是指生物体在DNA 甲基转移酶(DNA methyltransferase, DMT) 的催化下,以S-腺苷甲硫氨酸(SAM) 为甲基供体,将甲基转移到特定的碱基上的过程。DNA甲基化可以发生在腺嘌呤的N -6位、胞嘧啶的N -4位、鸟嘌呤的N -7位或胞嘧啶的C-5位等。

151 甲基化对基因表达的影响 甲基化影响基因表达的机制有下列几种:
① 直接作用。基因的甲基化改变了基因的构型,影响DNA特异顺序与转录因子的结合,使基因不能转录; ② 间接作用。基因5’端调控序列甲基化后与核内甲基化CG序列结合蛋白(methyl CG-binding protein)结合,阻止了转录因子与基因形成转录复合物; ③ DNA去甲基化为基因的表达创造了一个良好的染色质环境。DNA去甲基化常与DNase I高敏感区同时出现,后者为基因活化的标志。

152 甲基化与肿瘤 抑癌基因的高甲基化和癌基因的去甲基化！
具有转录活性的DNA,在甲基化后与MBD (methyl-binding domain )蛋白如MBD2、MeCP2结合, 而该蛋白上连着的组蛋白脱乙酰基酶(HDAC1和2)使组蛋白脱乙酰化,导致染色质结构变化,转录抑制。 甲基化与肿瘤 抑癌基因的高甲基化和癌基因的去甲基化！

153 （2）甲硫氨酸为肌酸合成提供甲基： 肌酸和磷酸肌酸是能量储存、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。肌酸激酶在心肌、骨骼肌和脑组织中含量丰富。 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐,随尿排出。

154 肌酸的代谢 + H2O 目 录

155 2．半胱氨酸有多种代谢途径 （1） 半胱氨酸与胱氨酸的互变 2 -2H +2H CH2SH CHNH2 COOH CH2 S 半胱氨酸
二硫键：维持蛋白空间构象。 巯基酶：活性与半胱氨酸的巯基直接相关；如琥珀酸脱氢酶等。 重金属等毒物可与酶分子的巯基结合而抑制酶的活性；如：有机磷中毒等。 还原型谷胱甘肽保护酶分子上的巯基。

156 ⑵半胱氨酸可生成牛磺酸： 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成份之一。参与脂类的消化。

157 ⑶半胱氨酸生成活性硫酸根： + ATP PAPS为活性硫酸， 是体内硫酸基的供体 含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。
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

158 ⑷ 半胱氨酸与谷氨酸及甘氨酸合成谷胱甘肽：
还原型谷胱甘肽（GSH）有保护酶分子上巯基及抗氧化作用。

159 GSH与GSSG（氧化型）间的转换 H2O2 NADP+ 2GSH 2H2O GSSG NADPH+H+ GSH过氧化物酶 GSH还原酶
谷胱甘肽的生理功用： 解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用； 参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应； 保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持还原状态； 维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细胞膜结构的破坏作用。

160 （二）苯丙氨酸、酪氨酸与色氨酸代谢途径不同
芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸

161 1．苯丙氨酸和酪氨酸代谢有联系又有区别 ⑴苯丙氨酸经羟化转变为酪氨酸： 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。 苯丙氨酸羟化酶主要存在于肝组织。

162 苯丙酮酸尿症(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。 体内苯丙酮酸堆积使脑发育障碍，患者智力低下。治疗原则为早期发现，低苯丙氨酸膳食。

163

164 ⑵ 酪氨酸可彻底氧化分解或转变为儿茶酚胺和黑色素
① 酪氨酸经尿黑酸转变成乙酰乙酸和延胡索酸： 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。

165 ② 酪氨酸可转变为儿茶酚胺和黑色素

166 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)。

167 白化病(albinism)是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病，由于先天性缺乏酪氨酸酶，或酪氨酸酶功能减退，黑色素合成发生障碍所导致的遗传性白斑病。这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，因此表现为眼睛视网膜无色素，虹膜和瞳孔呈现淡粉色，怕光，看东西时总是眯着眼睛。皮肤、眉毛、头发及其他体毛都呈白色或白里带黄。人们将这类病人俗称为“羊白头”。白化病属于家族遗传性疾病，为常染色体隐性遗传，常发生于近亲结婚的人群中。

168 ③ 苯丙氨酸和酪氨酸脱羧羟化产生假性神经递质
两种氨基酸在脑内脱羧羟化产生假性神经递质——苯乙醇胺及β-羟酪胺(鱆胺)，假性神经递质产量增多可能与肝昏迷的发生有关。 ④酪氨酸参与甲状腺激素合成：

169 2．色氨酸分解可生成乙酰乙酰CoA 5-羟色胺 一碳单位 色氨酸 维生素 PP 丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA

170 （三）支链氨基酸分解包括转氨、脱羧和彻底氧化3阶段
亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸

171 缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸 相应的α-酮酸 相应的酯酰CoA 相应的烯酯酰CoA 转氨基 氧化脱羧 氧化 琥珀酰CoA 乙酰CoA 缬氨酸

172 氨基酸的重要含氮衍生物

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

174 一氧化氮的一些来源和一些效应 . :N=O: .. 一些效应 一氧化氮 一氧化氮的 一些来源 体内天然物质 药物 Ca耗竭 抽烟 火
臭氧耗竭和地球变暖 自由基的相互作用 许多生理效应（有益的和有害的） 血压 记忆力 中风 糖尿病 食管炎 抗菌素 血小板凝集 关节炎 炎症 心绞痛 心脏收缩 阴茎勃起 基因调节等 体内天然物质 药物 Ca耗竭 抽烟 火 其它可燃物质 . :N=O: .. 一氧化氮 带独立电子的自由基

175 NO与细胞信号转导 鸟苷酸环化酶 磷酸二酯酶 血管收缩

176 第六节 营养非必需氨基酸的合成 Formation of Nutritionally Nonessential Amino Acids

177 （一）α-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸 α － 酮戊二酸 L－谷氨酸 谷氨酸脱氢酶 NH4+ H2O

178 （二）谷氨酸在谷氨酰胺合成酶催化下合成谷氨酰胺
NH3+ NH3+ L－谷氨酸 L－谷氨酰胺 谷氨酸合成酶 NH4+ Mg－ATP Mg－ADP ＋ Pi

179 （三）丙酮酸和草酰乙酸通过转氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸
转氨酶 谷氨酸或天冬氨酸 α － 酮戊二酸 或草酰乙酸

180 （四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺
NH3+ NH3+ L－天冬氨酸 L－天冬酰胺 天冬酰胺合成酶 Glu Gln Mg－ATP Mg－AMP ＋ PPi

181 （五）丝氨酸从糖酵解的中间产物D-3-磷酸甘油酸形成
转氨酶 NH3+ NAD＋ NADH ＋ H+ L- 丝氨酸 磷酸羟基丙酮酸 磷酸- L - 丝氨酸 D – 3 –磷酸甘油醛 α－ KA AA H2O Pi （五）丝氨酸从糖酵解的中间产物D-3-磷酸甘油酸形成

182 （六）甘氨酸在哺乳动物中 有几条合成途径

183 （七）脯氨酸是从谷氨酸形成的 L－谷氨酸 L－脯氨酸 H3N＋ NADH ＋ H+ H2O NAD＋ NH3＋ L－谷氨酸－γ －半缩醛
Δ2－吡咯－5－羧酸 NADH ＋ H+ NAD＋ NH2＋ L－脯氨酸

184 （八）半胱氨酸可由甲硫氨酸和丝氨酸合成 甲硫氨酸首先转变为同型半胱氨酸 L－丝氨酸 L－同型半胱氨酸 H2O NH3+ 胱硫醚 L－半胱氨酸

185 （九）苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶催化下形成酪氨酸
NADP＋ NADPH ＋ H＋ 酶 II 四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤 酶 I O2 H2O CH2 – CH – COO- CH2 – CH – COO- NH3+ NH3+ HO L－ 苯丙氨酸 L－ 酪氨酸

186 （十）组氨酸和精氨酸是营养性半必需氨基酸
组氨酸和精氨酸虽能在人体内合成，但合成量不多，长期缺乏也能造成负氮平衡，可以将这两种氨基酸视为营养半必需氨基酸（nutritionally semi-essential amino acid）。

187 Thank You!

188 选择题练习 氨基酸代谢

189 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

190 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

191 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

192 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

193 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

194 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

195 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

196 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

197 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

198 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

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

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

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

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

203 14. -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

204 15. 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

205 16. 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

206 17. 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

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

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