1、第十一章氨基酸代谢Amino acid metabolism,11.1蛋白质的酶促降解,一.蛋白质的营养作用,生理需要量 成人80g/天,氮平衡 总平衡, 正平衡, 负平衡,营养价值,必需AA(8种):苏/赖/甲/色/缬 苯丙/亮/异亮 (精/组),非必需AA,二.蛋白质 的消化、吸收与腐败,Pr AA CO2+H2O+NH3,E,氧化分解,水解肽键的酶,内切酶: 胰/糜/胃/嗜热菌蛋白酶,外切酶: 羧肽酶/氨肽酶,二肽酶,载体转运: 小肠, 肌肉, 肾小管细胞,-谷氨酰基循环: 小肠, 肾小管细胞, 脑细胞,胰蛋白酶原,胰蛋白酶,糜蛋白酶原,糜蛋白酶,弹性蛋白酶原,弹性蛋白酶,羧肽酶原A及B
2、,羧基肽酶A及B,肠激酶启动的酶原激活,胺类,组氨酸 组胺,氨,其它有害物质,腐败,苯酚/吲哚/甲基吲哚/硫化氢, 等,赖氨酸 尸胺,胞内Pr的降解,溶酶体降解(一般非选择性),泛素调节的Pr降解系统(选择性),溶酶体 是单层膜围绕、内含50多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器,主要功能 是进行细胞内的消化作用,典型的动物细胞中约含有数百个溶酶体,但在不同的细胞内溶酶体的数量和形态有很大差异,泛素(Ub) 是一种存在于真核生物中且在进化中高度保守的小分子蛋白, 含76个氨基酸残基,泛素系统(UPS) 精细的特异性的蛋白质降解系统,UPS,泛素,蛋白质水解酶体 (26S, proteasome),泛素
3、激活酶E1,泛素结合酶E2,泛素连接 (底物识别)酶E3,底物蛋白泛素化(对特意靶蛋白进行泛素修饰),蛋白质水解酶体水解聚泛素蛋白,氨基酸代谢库,氨基酸代谢库(metabolic pool),食物蛋白,消化吸收,组织蛋白,分解,合成,合成,脱氨,NH3,- 酮酸,尿素,糖,氧化供能,酮体,脱羧,CO2,胺类,其它含氮化合物,转化,醛,酸,11.2 氨基酸的分解代谢,共同代谢,脱NH3(脱NH3/转NH3/联合脱NH3),脱CO2,一.脱氨基作用,氨基酸脱去氨基的作用(脱氨作用),1.氧化脱氨,-氨基酸氧化为-酮酸, 耗O2产NH3,COOH |CHNH2 + O2 |R,COOH |C=O +
4、 NH3 |R,氧化酶,AA氧化酶,D-AA氧化酶(FAD),L-AA氧化酶(FAD/FMN),L-Glu脱氢酶(NAD+/NADP+),活性强,活性低,代谢上没意义,氧化分两步进行,COOH |CHNH2 |R,COOH |C=NH |R,COOH |C=O |R,L-AA氧化酶,FMN FMNH2,H2O NH3,L-AA氧化酶(最适pH=10)不作用于:,Ser/Thr/Glu/Asp/Lys/Arg/Orn(鸟),L-Glu脱氢酶,COOH |CHNH2 |CH2 |CH2 |COOH,COOH |C=NH |CH2 |CH2 |COOH,COOH |C=O |CH2 |CH2 |CO
5、OH,H2O NH3,NAD NADH2,2.非氧化脱氨,还原脱氨,分解脱氨,COOH|H2NCH | R,COOH |CH2 |R,氧化酶,NADH2 NAD + NH3,加氢脱氨,COOH |CHNH2 |CH2 |R,L-Asp酶,COOH | CH HC | R,直接脱氨生成不饱和酸,NH3,脱水脱氨(Ser/Thr),COOH |CHNH2 |CH2OH,脱水酶,H2O,COOH |CNH2CH2,分子重排,COOH |C=NH |CH3,COOH |C=O |CH3,自发水解,H2O NH3,脱硫脱氨(Cys),COOH |CHNH2 |CH2SH,脱硫酶,H2S,COOH |CN
6、H2CH2,COOH |C=NH |CH3,重排,水解,H2O NH3,COOH |C=O |CH3,氧化还原脱氨,水解脱氨,COOH|H2NCH | R,COOH |CHOH | R,水解酶,H2O NH3,COOH|H2NCH + | R1,COOH|H2NCH | R2,COOH |CH2 | R2,COOH |C=O + | R1,H2O 2NH3,酶,供氢体AA与受氢体AA偶联,供氢体AA: 丙/亮/纈/苯丙/半胱/丝/组/天冬/谷,受氢体AA: 甘/脯/羟脯/鸟/精/色,二.转氨作用,转氨酶 PCHO,氨基受体,氨基供体,-氨基酸的氨基通过酶的催化,转移到-酮酸的酮基上,生成相应的
7、氨基酸;原来的-氨基酸则转变成相应的-酮酸,AA1,吡哆醛磷酸,AA2,-酮酸1,-酮酸2,氨基传递过程,吡哆胺磷酸,谷丙转氨酶(GPT) 谷草转氨酶(GOT),Glu,丙酮酸,-酮戊二酸,Ala,Glu + 丙酮酸 -酮戊二酸 + Ala,Glu + 草酰乙酸 -酮戊二酸 + Asp,GPT,GOT,大多数转氨作用都是以-酮戊二酸作为氨基的受体, 通过转氨生成Glu, Glu再脱氢又转为-酮戊二酸, 然后经TCA彻底氧化,谷丙转氨酶在肝脏中活力很大, 当肝细胞受损时,酶就释放到血液内, 肝功诊断GTP,糖代谢,丙酮酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,丙,天冬,谷,Pr代谢,相互转化,AA,-酮酸,-酮
8、戊二酸,谷氨酸,转氨酶,NH3 + NADH2,NAD+ +H2O,L-Glu脱氢酶,三.联合脱氨作用,转氨与氧化脱氨联合作用,细胞内主要以此途径脱氨,嘌呤核苷酸循环,-氨基酸,-酮酸,苹果酸,腺苷酸琥珀酸,腺苷酸脱氢酶,-酮戊二酸,天冬氨酸,IMP,NH3,谷氨酸,草酰乙酸,延胡索酸,AMP,H2O,骨骼肌/心肌/肝脏/脑组织主要的脱氨方式,+ NH3,腺苷酸脱氨酶,+H2O,腺嘌呤核苷酸(AMP),次黄嘌呤核苷酸(IMP),嘌呤核苷酸循环,四.脱酰胺基作用,Asn和Gln的酰胺基由相应的酰胺酶加水脱氨,H2O NH3,Gln酶,Gln,Glu,五.脱羧基作用,RCH2NH2,脱羧酶,CO2
9、,伯胺,除组氨酸外均需PCHO,L-谷氨酸,-氨基丁酸,VB6,神经递质,L-半胱氨酸,磺酸丙氨酸,牛磺酸,胆汁酸的组成成分,血管舒张剂,脑内抑制性神经递质外周组织收缩血管,细菌、酵母菌同时脱氨、脱羧,RCH2OH,H2O CO2+NH3,酒类芳香成分,六.氨基酸分解产物的代谢,NH3+-酮酸,CO2+伯胺,CO2: 呼出,NH3,合成新的AA或其它含氮化合物(联合脱氨逆向),合成酰胺(备用),排泄(与进化有关),-酮酸: 合成氨基酸/糖/脂肪,伯胺: 转化为生理活性物质/随尿排出,CO2+H2O,TCA,1.-酮酸的代谢,a.合成新的氨基酸,COOH C=O (CH2)2 COOH,COOH
10、 CHNH2 (CH2)2 COOH,NH3+NADH2,H2O+NAD+,L-Glu脱氢酶,丙酮酸,-戊二酸酮酸,-酮戊二酸,Glu,GPT,GOT,草酰乙酸,-戊二酸酮酸,丙氨酸,天冬氨酸,b.合成糖、脂肪,-酮酸,丙酮酸,G,CH3COSCoA,脂酸,-酮戊二酸,草酰乙酸,烯醇式丙酮酸-p,生糖氨基酸: 体内可转变为糖的氨基酸,生酮氨基酸: 体内可转变为酮体的氨基酸,生糖生酮氨基酸: 部分按糖代谢, 部分按脂代谢,p301表11-1,c.经TCA氧化为CO2+H2O,甘/丙/丝/苏/半胱,亮/异亮/色,亮/赖/苯丙/酪/色,精/组/谷/谷酰/脯,丙酮酸,乙酰乙酰CoA,-酮戊二酸,乙酰辅
11、酶A,TCA,异亮/甲硫/纈,天冬/天冬酰,酪/苯丙,琥珀酰CoA,草酰乙酸,延胡索酸,2.氨的代谢,a.合成新的氨基酸及其它含氮化合物,NH3,NH3与-酮戊二酸结合成Glu, 使脑中-酮戊二酸 TCA无法正常进行, ATP生成受阻脑受损,正常人血氨含量甚微, 即0.06mmol/L(0.1mg/100ml), 当血液氨含量大于1%便引起神经中毒.,氨不能大量积累,合成新的氨基酸,联合脱氨逆过程,NADH2+NH3,NAD+ +H2O,COOH C=O (CH2)2COOH,COOH CHNH2 (CH2)2COOH,RCHCOOH NH2,联合脱氨逆过程,还原氨基化,合成氨基甲酰磷酸,NH
12、3+CO2+H2O+2ATP,氨甲酰磷酸合成酶,Mg2+AGA,需N-乙酰谷氨酸(AGA)将CO2活化,AGA,AGA-CO2,ATP + HOCO2- + AGA ADP + Pi + AGA-CO2-,b.合成酰胺,Gln合成酶,Glu,H2O NH3,同样,AspAsnAsp,c.合成尿素,实验,尿素是正常情况下体内氨的主要去路. 主要在肝内合成, 然后由肾排出.,COOH CHNH2 (CH2)2COOH,COOH CHNH2 (CH2)2CONH2,储氨/转运,动物切除肝脏, 输入AA后, 血氨浓度升高,动物保留肝脏、切除肾脏, 输入氨基酸后, 血中尿素浓度升高,结论 肝是合成尿素的
13、主要器官, 肾是尿素的排泄器官,动物肝脏、肾脏同时切除, 输入氨基酸后, 血中尿素含量较低, 但血氨浓度升高,1932, 德Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle)或鸟氨酸循环(ornithine cycle),Orn,Cit,Arg,Orn,CO2+NH3,NH3,脲,Asp,Glu,NH3+CO2+H2O+2ATP,氨甲酰磷酸合成酶,.从鸟氨酸合成瓜氨酸,+,Orn甲酰移换酶,+ Pi,Orn,Cit,Mg2+AGA,AGA别构激活剂,Mg2+,.从瓜氨酸合成精氨酸,Cit,+,Asp,ATP AMP+PPi,精氨琥珀酸,精氨琥珀酸合成酶,Mg2+,Arg,+,延胡索酸,精
14、氨琥珀酸裂解酶,d.精氨酸水解生成尿素,Arg,H2O,Orn,尿素,Arg酶,总反应,2NH3+CO2+3ATP+3H2O,Orn循环,+2ADP+AMP+4Pi,耗4ATP,鸟氨酸循环,细胞溶胶,线粒体,高血氨症与氨中毒,血 氨,氨基酸,脱氨,肠道,吸收,肾小管,分泌,合成,尿素,合成,氨基酸及含氮化合物等,铵盐,生成,排出,合成,谷氨酰胺,3.胺的代谢,RCH2NH2,氧化酶,RCHO,RCOOH,CO2+H2O,醛脱氢酶,-氧化,O2+H2O,O2+H2O H2O2,H2O2+NH3,IAA,脱氨,脱羧,氧化,吲哚乙酸,吲哚乙醛,吲哚丙酮酸,5-羟色胺,神经递质,11.3氨基酸的合成代
15、谢,11.4个别氨基酸代谢,一.名词解释,思考题,a.简述联合脱氨作用 b.以丙氨酸为例说明生糖氨基酸转变成糖的过程c.谷氨酸彻底分解成CO2、H2O和NH3, 将产生多少摩尔ATP？,a.营养必需氨基酸； b. 蛋白质的腐败作用；c.氨基酸代谢库； d. 生糖氨基酸； e. 生酮氨基酸,二.问答,1.下列哪一种氨基酸经过转氨作用可生成草酰乙酸？ A.谷氨酸 B.丙氨酸 C.苏氨酸 D.天冬氨酸 E.脯氨酸,(D),(C),三.填空,2.能直接转变为-酮戊二酸的氨基酸为 A.天冬氨酸 B.丙氨酸 C.谷氨酸 D.谷氨酰胺 E.天冬氨酸,3.催化联合脱氨作用所需的酶是 A.L-氨基酸氧化酶 B.
16、转氨酶 C.谷氨酰胺酶 D.谷氨酸脱氢酶,(B/D),4.-酮酸的代谢途径为 A.氨基化生成相应的非必需氨基酸 B.转变为糖和脂肪 C.氧化成CO2和H2O D.合成某些必需氨基酸,(A/B/C),5.成人体内氨的最主要代谢去路为 A.合成非必需氨基酸 B.合成必需氨基酸 C.合成NH4+随尿排出 D.合成尿素 E.合成嘌呤、嘧啶核苷酸,(D),6.氨升高的主要原因是 A.食入蛋白质过多 B.肝功能障碍 C.肥皂水(碱性)灌肠, 肠道氨的吸收增多 D.肾功能障碍 E.以上都不是,(B),7.鸟氨酸循环中, 合成尿素的第二分子氨来源于 A.游离氨 B.谷氨酰胺 C.天冬酰胺 D.天冬氨酸 E.氨甲酰磷酸,(D),8.组织之间氨的主要运输形式 A.NH4Cl B.尿素 C.丙氨酸 D.谷氨酰胺,(C/D),9.谷氨酸在蛋白质代谢中具有重要作用，因为 A.参与转氨作用 B.参与氨储存和利用 C.参与尿素合成 D.参与一碳单位代谢,(A/B/C),10.下列哪一种氨基酸与尿素循环无关？ A.赖氨酸 B.天冬氨酸 C.鸟氨酸 D.瓜氨酸 E.精氨酸,(A),
