氨基酸代謝唐 2課件

氨基酸代謝

第9章蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用

第一節(jié)一、體內(nèi)蛋白質(zhì)具有多方面的重要功能

①是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分；②參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)；③參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控；④氧化供能:人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。⑤其他功能：如轉(zhuǎn)運(yùn)、凝血、免疫、記憶、識別等。三、蛋白質(zhì)的需要量

根據(jù)氮平衡實(shí)驗(yàn)計(jì)算，在不進(jìn)食蛋白質(zhì)時(shí)，成人每天最低分解約為20g蛋白質(zhì)。由于食物蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)組成的差異，不可能全部被利用，故成人每日最低需要30~50g蛋白質(zhì)。為了長期保持總氮平衡，仍需增量才能滿足要求。我國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。四、食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值1.食物蛋白的營養(yǎng)價(jià)值在營養(yǎng)方面，不僅要注意膳食蛋白質(zhì)的含量，還必須注意蛋白質(zhì)的質(zhì)。由于各種蛋白質(zhì)所含氨基酸的種類和數(shù)量不同，它們的質(zhì)不同。有的蛋白質(zhì)含有體內(nèi)所需要的各種氨基酸，并非含量充足，則此種蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值高；有的蛋白質(zhì)缺乏體內(nèi)所需要的某種氨基酸，或含量不足則其營養(yǎng)價(jià)值低。2.決定蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的因素一般來說，含有必須氨基酸種類多和數(shù)量足的蛋白質(zhì)，其營養(yǎng)價(jià)值高，反之營養(yǎng)價(jià)值就低。由于動物性蛋白質(zhì)所含必須氨基酸的種類和人體需要相近，故營養(yǎng)價(jià)值高。實(shí)際上蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值取決于食物蛋白質(zhì)含量、消化率、必須按氨基酸含量及比例等。3.提高蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的方法：（1）蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用營養(yǎng)價(jià)值低的蛋白質(zhì)混合使用，則必須氨基酸可以互相補(bǔ)充從而提高營養(yǎng)價(jià)值，稱之為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。例如，谷類蛋白質(zhì)含賴氨酸較少而含色氨酸較多，豆類蛋白質(zhì)含賴氨酸較多而含色氨酸較少，兩者混合食用即可提高營養(yǎng)價(jià)值。（2）提高蛋白質(zhì)的消化率和利用率：蛋白質(zhì)的消化率直接影響利用率，對營養(yǎng)價(jià)值有影響。有的加工或烹調(diào)方法可以使蛋白質(zhì)消化率提高而提高營養(yǎng)價(jià)值。營養(yǎng)必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Phe、Trp、Lys。其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱為營養(yǎng)非必需氨基酸。一、氨基酸代謝概況食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸及體內(nèi)合成的非必需氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。二、氨基酸的脫氨基作用脫氨基作用是指氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成α-酮酸和氨的過程。這是氨基酸在體內(nèi)分解的主要方式。參與人體蛋白質(zhì)合成的氨基酸共有20種，它們的結(jié)構(gòu)不同，脫氨基的方式也不同，主要有氧化脫氨、轉(zhuǎn)氨、聯(lián)合脫氨，以聯(lián)合脫氨基最為重要。（二）轉(zhuǎn)氨基作用在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程。反應(yīng)式大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。正常人各組織中GPT及GOT活性(單位/克濕組織)轉(zhuǎn)氨酶為細(xì)胞內(nèi)酶，血清中轉(zhuǎn)氨酶活性極低，當(dāng)病理改變時(shí)使細(xì)胞膜的通透性增高、組織壞死或細(xì)胞破裂時(shí)，轉(zhuǎn)氨酶大量釋放入血，血清轉(zhuǎn)氨酶活性增高，因此血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷，觀察療效和預(yù)后的指標(biāo)之一。谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）丙氨酸氨基移換酶（ALT）谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）天冬氨酸氨基移換酶（AST）急性肝炎患者血清GPT活性明顯升高；心肌梗死患者血清GOP活性明顯升高。指轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合。過程：氨基酸首先與α-酮戊二酸在轉(zhuǎn)氨酶作用下生成α-酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸再經(jīng)L-谷氨酸脫氫酶作用，脫去氨基產(chǎn)生游離氨和生成α-酮戊二酸。聯(lián)合脫氨基作用的全過程是可逆的，聯(lián)合脫氨基的逆過程是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要途徑。定義（三）聯(lián)合脫氨基作用（大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行）概念：由轉(zhuǎn)氨酶和腺苷酸脫氨酶等多種酶聯(lián)合作用下脫去氨基產(chǎn)生游離氨的過程意義：是心肌、骨骼肌組織脫氨基的主要方式

（四）氨基酸通過嘌呤核苷酸循環(huán)脫去氨基三、氨的代謝氨氣是有毒氣體。1.體內(nèi)有毒性的氨有三個重要來源。1）.氨基酸脫氨基作用和胺類分解均可產(chǎn)生氨

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是體內(nèi)氨的主要來源。2.氨的去路體內(nèi)氨的去路有：在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要的去路；

谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi腎小管泌氨分泌的NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物；合成谷氨酰胺。（1）尿素的合成尿素生成的過程稱為鳥氨酸循環(huán)，又稱尿素循環(huán)。經(jīng)過線粒體和胞液兩個階段，五個反應(yīng)步驟。尿素合成的主要器官是肝臟。腎臟和腦組織也合成尿素，但合成量極少。

1.氨基甲酰磷酸的合成

氨基甲酰磷酸是NH3和CO2，在Mg2+、ATP存在的情況下由氨基甲酰磷酸合成酶I催化,肝細(xì)胞線粒體中合成。2.瓜氨酸的生成：

線粒體中的鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶催化氨基甲酰磷酸與鳥氨酸縮合生成瓜氨酸。生成的瓜氨酸由線粒體轉(zhuǎn)入胞液。3.精氨酸代琥珀酸的合成：在精氨酸代琥珀酸合成酶的催化作用下，絲氨酸與天冬氨酸反應(yīng)生成精氨酸代琥珀酸。4.精氨酸的合成精氨酸代琥珀酸裂解酶催化精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸延胡索酸可經(jīng)三羧酸循環(huán)的中間步驟生成草酰乙酸，再經(jīng)谷草轉(zhuǎn)氨酶催化轉(zhuǎn)氨作用重新生成天冬氨酸。由此，通過延胡索酸和天冬氨酸，使三羧酸循環(huán)與尿素循環(huán)聯(lián)系起來。

5.尿素的生成

尿素循環(huán)的最后一步反應(yīng)是由精氨酸酶催化精氨酸水解生成尿素并再生鳥氨酸，鳥氨酸再進(jìn)入線粒體參與另一輪循環(huán)。

尿素合成是一個耗能的過程，合成1分子尿素需要消耗4個高能磷酸鍵。（二）谷氨酰胺的合成氨與谷氨酸在谷氨酰胺合成酶催化下，生成谷氨酰胺。反應(yīng)中需消耗ATP。谷氨酰胺生成后主要從腦、肌肉等組織向肝、腎運(yùn)氨，是腦中解毒的一種重要方式，是氨的運(yùn)輸形式，也是氨的儲存和利用形式。四、α-酮酸的去路

①生成非必需氨基酸；②轉(zhuǎn)變成糖和脂肪；③氧化供能：α-酮酸先轉(zhuǎn)變成丙酮酸、乙酰CoA或三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，可經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解，生成CO2和水并釋放ATP供能。第三節(jié)

個別氨基酸的代謝

一、氨基酸的脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛（產(chǎn)生特殊的胺類化合物，胺類物質(zhì)在體內(nèi)的含量低，但有重要的生理作用，在體內(nèi)蓄積，會引起神經(jīng)或心血管系統(tǒng)紊亂。）羧酸再氧化生成CO2和水或隨尿排出，從而避免胺類的蓄積。幾種重要的胺類物質(zhì)的生成1.γ-氨基丁酸(GABA)GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)有抑制作用。GABACOOH(CH2)2CH2NH2

CO2L-谷氨酸脫羧酶COOH(CH2)2CHNH2COOHL-谷氨酸2.組胺組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2HNNCH2CHCOOHNH2HNNCH2CH2NH23.5-羥色胺(5-HT)5-HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO2色氨酸CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH2HOCH2CH2NH2HO二、一碳單位的代謝1.一碳單位的定義某些氨基酸在分解代謝過程中產(chǎn)生的含有一個碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位。

如甲基、亞甲基、次甲基、甲?；?、亞氨甲基等。一碳單位不能游離存在，需與其輔酶四氫葉酸（FH4）結(jié)合而攜帶和轉(zhuǎn)移。2.一碳單位的來源絲氨酸、組氨酸、甘氨酸、色氨酸代謝產(chǎn)生3.載體：四氫葉酸一碳單位的種類甲基(methyl)-CH3甲烯基(methylene)-CH2-甲炔基(methenyl)-CH=甲?；?formyl)-CHO亞胺甲基(formimino)-CH=NHFH4攜帶一碳單位的形式（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5,N10—CH2—FH4N5,N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4（三）一碳單位的主要功能是：1.參與嘌呤、嘧啶的合成，參與核酸的合成N10-CHO-FH4與N5,N10=CH-FH4分別為嘌呤合成提供C2與C8，N5,N10-CH2-FH4為胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。一碳單位缺乏可造成某些病變，如巨幼紅細(xì)胞貧血。2.是參與S-脲苷蛋氨酸的合成。S-脲苷蛋氨酸作為甲基的供體，為體內(nèi)合成腎上腺素、膽堿、肌酸等提供甲基。3.把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來。第十章核苷酸代謝第一節(jié)核苷酸的代謝

一、嘌呤核苷酸的合成代謝體內(nèi)嘌呤核苷酸的合成有兩條途徑。第一，由簡單的化合物合成嘌呤環(huán)的途徑，稱從頭合成途徑。第二，利用體內(nèi)游離的嘌呤或嘌呤核苷，經(jīng)過簡單的反應(yīng)過程，合成嘌呤核苷酸，稱為補(bǔ)救合成（或重新利用）途徑。肝細(xì)胞及多數(shù)細(xì)胞以從頭合成為主，而腦組織和骨髓則以補(bǔ)救合成為主（一）嘌呤核苷酸的從頭合成

(1)

原料

核素示蹤實(shí)驗(yàn)證明嘌呤環(huán)是由一些簡單化合物合成的，例如氨基酸、CO2及甲?；▉碜运臍淙~酸）

嘌呤核苷酸的從頭合成在胞液中進(jìn)行。

反應(yīng)分為兩個階段：

1.合成次黃嘌呤核苷酸（IMP）

2.IMP再轉(zhuǎn)變成嘌呤核苷酸（AMP）與鳥嘌呤核苷酸（GMP）

作為核酸合成的底物是核苷三磷酸的形式，通過激酶的作用及ATP供能，AMP和GMP可轉(zhuǎn)變成ATP及GTP。二）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成

雖然從頭合成途徑是嘌呤核苷酸的主要合成途徑，但嘌呤核苷酸從頭合成酶系在哺乳動物的某些組織(腦、骨髓)中不存在，細(xì)胞只能直接利用細(xì)胞內(nèi)或飲食中核酸分解代謝產(chǎn)生的嘌呤堿或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸，稱為補(bǔ)救合成。補(bǔ)救合成的過程比從頭合成簡單得多，消耗ATP少，且可節(jié)省一些氨基酸的消耗。有兩種酶參與補(bǔ)救合成，腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶和次黃嘌呤－鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶補(bǔ)救合成同樣由5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）提供磷酸核糖。嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成的生理意義1.補(bǔ)救合成可以節(jié)省從頭合成時(shí)的大量能量和氨基酸的消耗；2.體內(nèi)某些組織器官，如腦、骨髓等只能進(jìn)行補(bǔ)救合成。

3.補(bǔ)救合成不足：自毀容貌癥：患兒在二三歲時(shí)即開始出現(xiàn)癥狀，如尿酸過量生成，智力遲鈍，甚至自身毀容，這種患兒很少活到成年。(三)、嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變：體內(nèi)的嘌呤核苷酸可以相互轉(zhuǎn)變，以保持彼此平衡。AMP和GMP之間可以相互轉(zhuǎn)變二、嘧啶核苷酸的代謝（一）嘧啶核苷酸的合成代謝

從頭合成途徑和補(bǔ)救合成途徑嘧啶核苷酸的從頭合成

1.定義:

利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成嘧啶核苷酸的途徑。

2.合成部位:主要是肝細(xì)胞胞液與嘌呤核苷酸的從頭合成不同，嘧啶核苷酸是先合成嘧啶環(huán)，然后再與磷酸核糖相連，形成嘧啶核苷酸。此過程主要在肝細(xì)胞的胞液中進(jìn)行。除了二氫乳清酸脫氫酶位于線粒體內(nèi)膜上外，其余均位于胞液中二）嘧啶核苷酸的補(bǔ)救合成

由嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶催化尿嘧啶、胸腺嘧啶等，與PRPP合成一磷酸尿嘧啶核苷酸（但不能利用胞嘧啶為底物）。

另外，嘧啶核苷激酶可使相應(yīng)嘧啶核苷磷酸化成核苷酸。三、脫氧核糖核苷的生成脫氧核苷酸是由二磷酸核苷還原而成。脫氧核苷酸中的脫氧核糖并非先形成后再合成為脫氧核苷酸，而是在二磷酸核苷(NDP，N代表A、G、U、C、T等堿基)水平上直接還原，催化此反應(yīng)的酶是核糖核苷酸還原酶(RR)

核苷酸的分解代謝

（一）嘌呤核苷酸的分解代謝

AMP在腺苷酸脫氨酶作用下生成次黃嘌呤核苷酸IMP，再在核苷酸酶作用下水解成次黃苷和磷酸，或者AMP在核苷酸酶作用下水解成腺苷，再經(jīng)腺苷脫氨酶作用生成次黃苷。次黃苷經(jīng)嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）生成次黃嘌呤和１–磷酸核糖。１–磷酸核糖可轉(zhuǎn)變成５–磷酸核糖，進(jìn)入磷酸戊糖途徑或再合成PRPP。次黃嘌呤既可進(jìn)入補(bǔ)救途徑，也可進(jìn)一步分解，即次黃嘌呤在黃嘌呤氧化