1、關(guān)于含氮小分子的代謝第1頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四本章主要內(nèi)容 蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用 氨基酸的一般分解代謝 氨的代謝 -酮酸的代謝和非必需氨基酸的合成 個(gè)別氨基酸代謝 核苷酸的合成代謝 核苷酸的分解代謝 第2頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 反映動(dòng)物由飼料攝入的N和排出的N（從糞、尿等）之間的關(guān)系以衡量機(jī)體的蛋白質(zhì)代謝狀況。氮的總平衡：攝入氮量=排出氮量（成年動(dòng)物）氮的正平衡：攝入氮量排出氮量（生長(zhǎng)，妊娠動(dòng)物）氮的負(fù)平衡：攝入氮量排出氮量（營(yíng)養(yǎng)不良，消耗性疾病，機(jī)體損傷等）1.蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用1.1 飼料蛋白質(zhì)的生理功能組織細(xì)胞的生長(zhǎng)、修補(bǔ)和更

2、新轉(zhuǎn)變?yōu)樯砘钚苑肿友趸┠?.2 氮平衡（nitrogen balance）第3頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 對(duì)成年動(dòng)物而言，在糖脂等能源物質(zhì)供應(yīng)充分的情況下，為維持N的總平衡所必需提供的蛋白質(zhì)的量稱為蛋白質(zhì)的最低需要量。蛋白質(zhì)的最低需要量因動(dòng)物的品種和生理狀況而異,尤其與飼料蛋白的種類有關(guān). 蛋白質(zhì)的生物學(xué)價(jià)值 （biological value ） 指飼料蛋白質(zhì)被動(dòng)物機(jī)體合成組織蛋白質(zhì)的利用率 必需氨基酸（essential amino acid） 動(dòng)物體內(nèi)不能合成或合成量不足而需要由飼料供給的氨基酸。 約有10種，包括蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、色氨酸

3、、苯丙氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、組氨酸和精氨酸。對(duì)雛雞還有甘氨酸。1.3 蛋白質(zhì)的最低需要量1.4 蛋白質(zhì)的生理價(jià)值與必需氨基酸第4頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 飼料蛋白之所以有不同的生理價(jià)值是因?yàn)槠浒被岬慕M成不同，并且主要是其必需氨基酸的種類和比例不同。因?yàn)榉潜匦璋被崾强梢酝ㄟ^(guò)糖代謝的中間產(chǎn)物在機(jī)體中自己合成的。 飼料蛋白的氨基酸組成與動(dòng)物機(jī)體蛋白的氨基酸組成越接近，其生物學(xué)價(jià)值也越高。如果其必需氨基酸的含量、比例與機(jī)體蛋白組成完全一樣，則生物學(xué)價(jià)值達(dá)到100。 把不同生物學(xué)價(jià)值的飼料蛋白質(zhì)混合使用，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充以提高飼料蛋白質(zhì)的生理價(jià)值，稱為蛋白質(zhì)的

4、互補(bǔ)作用。 1.5 蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用第5頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四2 氨基酸的一般分解代謝2.1 動(dòng)物體內(nèi)氨基酸的一般代謝概況第6頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)的-酮酸的過(guò)程。 動(dòng)物的脫氨基作用主要在肝臟和腎臟中進(jìn)行。 脫氨基方式 轉(zhuǎn)氨基作用 氧化脫氨基作用 聯(lián)合脫氨基作用2.2 氨基酸的脫氨基作用（deamination）第7頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四2.2.1 氧化脫氨基作用 動(dòng)物體內(nèi)有L-氨基酸和D-氨基酸的氧化酶，它們屬于需氧脫氫酶，其輔基分別是FMN和FAD,可以催化氨基酸

5、的氧化脫氨。但是由于L-氨基酸氧化酶的活性低,D-氨基酸氧化酶又缺乏可利用的底物，它們的作用不大。第8頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四而L-谷氨酸脫氫酶能專一地使L-谷氨酸實(shí)現(xiàn)氧化脫氨, 生成-酮戊二酸，且活性強(qiáng)、分布廣。 反應(yīng)如下:第9頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四2.2.2 轉(zhuǎn)氨作用在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的催化下，一種氨基酸的-氨基轉(zhuǎn)移到另一種-酮酸的酮基上，生成相應(yīng)的氨基酸和-酮酸，這種作用稱為轉(zhuǎn)氨基作用。轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛。 -酮戊二酸常是氨基的受體而轉(zhuǎn)變成L-谷氨酸。第10頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)

6、58分，星期四-酮戊二酸+天冬氨酸 谷氨酸+ 草酰乙酸-酮戊二酸+丙氨酸 谷氨酸+ 丙酮酸 谷草轉(zhuǎn)氨酶 GOT (心肌,肝臟) 谷丙轉(zhuǎn)氨酶 GPT (肝臟)在臨床診斷上有廣泛應(yīng)用的酶GOTGPT第11頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四轉(zhuǎn)氨作用氧化脫氨基作用2.2.3 聯(lián)合脫氨基作用（combinant deamination）指轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫氨基作用聯(lián)合反應(yīng). 氨基酸與-酮戊二酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用生成-酮酸和L-谷氨酸，后者經(jīng)L-谷氨酸脫氫酶作用脫去氨生成-酮戊二酸。大部分氨基酸的脫氨借助于轉(zhuǎn)氨酶和L-谷氨酸脫氫酶的協(xié)同作用或稱聯(lián)合轉(zhuǎn)氨基作用完成。第12頁(yè)，共63頁(yè)，2022

7、年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四2.2.4 嘌呤核苷酸循環(huán)(purine nucleotide cycle) 骨骼肌和心肌中存在的一種氨基酸的聯(lián)合脫氨基作用第13頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四氨基酸在脫羧酶的作用下形成胺類的反應(yīng)。磷酸吡哆醛是脫羧酶的輔酶。生成的胺類常有特殊的生理和藥理作用。 2.3 氨基酸的脫羧作用（decarboxylation）第14頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四來(lái) 源胺 類功 能谷氨酸-氨基丁酸(GABA)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)組氨酸組胺血管舒張劑，促胃液分泌色氨酸5-羥色胺抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，縮血管半胱氨酸?；撬嵝纬膳；悄懼?/p>

8、，促進(jìn)脂類消化鳥(niǎo)氨酸、精氨酸腐胺，精胺等促進(jìn)細(xì)胞增殖等胺類的來(lái)源與功能第15頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四氨的來(lái)源 脫氨基作用 嘌呤和嘧啶的分解 飼料添加 腸道細(xì)菌分解氨基酸 高水平的血氨是有毒性的，可以引起腦功能紊亂氨的去路 再與-酮酸合成氨基酸 轉(zhuǎn)變成無(wú)毒的谷氨酰胺 合成尿素 合成嘌呤,再分解成尿酸排出 直接排氨3.氨的代謝3.1 氨的來(lái)源和去路第16頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四3.2.1 谷氨酰胺的運(yùn)氨作用 Gln無(wú)毒，腦和肌肉組織等可以合成Gln，它是動(dòng)物血液中最豐富的氨基酸之一，氨的運(yùn)載體, 積極參與合成代謝。在腎中，Gln在谷氨

9、酰胺酶的作用下釋放氨，然后與質(zhì)子結(jié)合隨尿排出。3.2 氨的轉(zhuǎn)運(yùn)第17頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四3.2.2 丙氨酸-葡萄糖循環(huán) （alanine-giucose cycle） 丙氨酸也是氨的運(yùn)載體,它把氨從肌肉運(yùn)送到肝臟, 脫氨后生成的丙酮酸又異生轉(zhuǎn)變成葡萄糖運(yùn)回到肌肉第18頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 Krebs的實(shí)驗(yàn)證據(jù) 切除肝臟的狗的血液和尿中的尿素濃度顯著下降。 切除狗的腎而保留肝，血液中的尿素濃度顯著增加。 同時(shí)切除腎和肝臟，狗的血液氨濃度顯著上升。 此外，臨床上急性肝壞死的患者，血液和尿中幾乎不含尿素，而含高濃度的氨。3.3

10、尿素的合成第19頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四尿素合成過(guò)程氨甲酰磷酸的生成（線粒體中進(jìn)行）瓜氨酸的生成（線粒體中進(jìn)行）第20頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四精氨酸的生成（胞液中進(jìn)行） 第21頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四精氨酸的水解和尿素的生成（胞液中進(jìn)行） 尿素循環(huán)的總反應(yīng)第22頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四尿素的生成鳥(niǎo)氨酸/精氨酸循環(huán)第23頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 尿素合成的小結(jié) 尿素的生成是一個(gè)耗能的過(guò)程。氨甲酰磷酸合成酶I（線粒體)是關(guān)鍵酶。每生成1分子

11、的尿素消耗4個(gè)高能磷酸鍵的能量。尿素分子中的1個(gè)氨基來(lái)自游離氨，另一個(gè)氨基來(lái)自天冬氨酸（實(shí)際上由其他氨基酸通過(guò)轉(zhuǎn)氨作用提供），碳原子來(lái)自CO2 尿素循環(huán)不僅消除了氨的毒性，也減少了CO2積累造成的酸性，因此對(duì)動(dòng)物有重要的生理意義。第24頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 氨在家禽體內(nèi)也可以合成谷氨酰胺以及用于其他一些氨基酸和含氮物質(zhì)的合成，但不能合成尿素，而是首先利用氨基酸提供的氨基合成嘌呤，再由嘌呤分解產(chǎn)生出尿酸（詳見(jiàn)嘌呤的合成與分解） 尿酸為微溶于水的白色粉狀物，可在禽類排泄物中見(jiàn)到。嘌呤合成代謝異常，引起血液尿酸水平過(guò)高，在人類導(dǎo)致痛風(fēng)。 動(dòng)物以何種方式排除氨與其胚

12、胎期的水環(huán)境有關(guān)。3.4 尿酸的生成和排出第25頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四4 -酮酸的代謝和非必需氨基酸的合成 4.1 -酮酸的代謝 氨基酸脫氨生成的-酮酸還可以經(jīng)氨基化再轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的氨基酸 或轉(zhuǎn)變成糖脂代謝的中間物, 再進(jìn)而異生成糖或轉(zhuǎn)變?yōu)橥w 或進(jìn)入糖代謝途徑分解供能第26頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四氨基酸碳骨架的代謝去向X第27頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 根據(jù)氨基酸碳骨架代謝的去向,有的可以異生轉(zhuǎn)變?yōu)樘? 有的則轉(zhuǎn)變?yōu)橥w,有的則是既生糖又生酮,是兼生的. 生糖氨基酸有 14 種Ser，Gly，Thr

13、，Ala，Cys 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)楸酇sp，Asn 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜酠et， Val 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁酖lu，Gln，His，Pro，Arg 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸 生酮氨基酸 2 種Lys 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜酟eu 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜岷鸵阴oA 生糖生酮兼生氨基酸 4 種Ile 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜岷捅oAPhe 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜岷脱雍魉酺yr 和 Trp 代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜岷捅岬?8頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四4.2 非必需氨基的合成4.2.1 由-酮酸氨基化生成（舉例： 絲氨酸的合成）酸酸第29頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四

14、4.2.2 由氨基酸之間相互轉(zhuǎn)變生成 第30頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 一碳基團(tuán)的代謝 芳香族氨基酸的代謝 含硫氨基酸的代謝5 個(gè)別氨基酸的代謝第31頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四5.1 一碳基團(tuán)的代謝（不包括羧基） 1）亞氨甲基（-CH=NH，formimino-） 2）甲酰基（-CHO，formyl-） 3）羥甲基（-CH2OH，hydroxymethyl-） 4）甲烯基（-CH2-，methylene） 5）甲炔基或次甲基（-CH=，methenyl-） 6）甲基（-CH3- methyl- ）第32頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月2

15、0日，3點(diǎn)58分，星期四一碳基團(tuán)的的載體-四氫葉酸, FH4FH4是一碳單位的運(yùn)載體，攜帶甲基的部位是在N5,N10 位 葉酸在葉酸還原酶作用下利用NADPH還原得到FH4第33頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四一碳基團(tuán)與四氫葉酸的連接方式第34頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四一碳基團(tuán)的來(lái)源 一碳基團(tuán)主要來(lái)源于色氨酸、甘氨酸、絲氨酸、組氨酸和蛋氨酸的代謝甘氨酸與一碳單位色氨酸與一碳單位第35頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四絲氨酸與一碳單位組氨酸與一碳單位第36頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四5.2 芳

16、香族氨基酸的代謝包括 Phe（F）; Tyr（ Y）; Trp（ W）第37頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四苯丙氨酸和酪氨酸的代謝兒茶酚胺第38頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四芳香族氨基酸的代謝轉(zhuǎn)變及代謝異常酪氨酸經(jīng)碘化轉(zhuǎn)變?yōu)榧谞钕偌に豑3和T4。苯丙氨酸羥化酶缺陷引起苯丙酮酸尿癥。酪氨酸脫羧生成酪胺。黑色素細(xì)胞中酪氨酸酶缺陷引起白化病。酪氨酸經(jīng)酪氨酸羥化酶作用轉(zhuǎn)變成多巴，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閮翰璺影奉惣に?，如多巴胺、腎上腺素和去甲腎上腺素。尿黑酸氧化酶缺陷則酪氨酸代謝中間物2,5-二羥基苯乙酸(尿黑酸)不能分解,引起尿黑酸癥。苯丙氨酸和酪氨酸最終分解

17、成延胡索酸和乙酰乙酸。第39頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四5.3 含硫氨基酸代謝 體內(nèi)的含硫氨基酸有三種，即甲硫氨酸、半胱氨酸。 第40頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四甲硫氨酸也是一個(gè)重要的甲基供體，其活性形式是S-腺苷甲硫氨酸（SAM）第41頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 谷胱甘肽(Glutathion)有還原(GSH)和氧化(GS-SG)兩種形式,是動(dòng)物細(xì)胞中抗氧化系統(tǒng)的重要成分,是過(guò)氧化物酶的輔酶,也是重要的生物活性肽.對(duì)于保持血紅蛋白的亞鐵離子的還原狀態(tài),防止細(xì)胞膜受自由基的攻擊等有重要作用.它由谷氨酸,半胱氨

18、酸和甘氨酸通過(guò)谷氨酰胺循環(huán)合成.第42頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 谷氨酰胺循環(huán) 循環(huán)在合成GSH的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)第43頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 肌酸(creatine)，即甲基胍乙酸，存在于動(dòng)物的肌肉、腦和血液，特別在骨骼肌中含量高。既可以游離存在，也可以磷酸化形式存在。后者稱為磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸在儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移高能磷酸鍵中起重要作用。 5.4 肌酸的代謝第44頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 核苷酸的生理功能 嘌呤核苷酸的合成代謝 嘧啶核苷酸的合成代謝 脫氧核苷酸的合成代謝6 核苷酸的合成代謝第4

19、5頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四核苷酸（NTP與dNTP）是合成RNA與DNA的原料.能量的利用形式，如ATP.參與代謝過(guò)程，如UTP參與糖原合成，CTP參與磷脂合成， GTP參與蛋白質(zhì)的合成.輔酶（基）的組成成分，如CoA， NAD， FAD等.參與代謝調(diào)節(jié)，如第二信使cAMP和cGMP.6.1 核苷酸的生理功能第46頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四 嘌呤堿環(huán)上原子的來(lái)源6.2 嘌呤核苷酸的合成第47頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四IMP（次黃嘌呤核苷一磷酸）的從頭合成：經(jīng)過(guò)11步反應(yīng) 首先，5-磷酸核糖（磷酸戊糖途徑

20、中產(chǎn)生）經(jīng)過(guò)磷酸核糖焦磷酸合成酶作用，活化生成磷酸核糖焦磷酸（ PRPP）； 然后，谷氨酰胺提供酰氨基取代PRPP上的焦磷酸，形成5-磷酸核糖胺（PRA）；再由ATP供能，甘氨酸和PRA連接，生成甘氨酰胺核苷酸（GAR）；接著，N5，N10-甲炔四氫葉酸供給甲?；?，使GAR甲?；?，生成甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR），注意此時(shí)環(huán)沒(méi)有封閉。下一步由谷氨酰胺提供酰氨氮，使FGAR成為甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM），此反應(yīng)消耗1分子ATP；FGAM脫水環(huán)化形成5-氨基咪唑核苷酸（AIR），此反應(yīng)需ATP參與。至此，完成了合成嘌呤環(huán)中的咪唑環(huán)部分。（1）嘌呤核苷酸的從頭合成途徑第48頁(yè)，共63頁(yè)，2022

21、年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四在形成相鄰的嘧啶環(huán)時(shí)，CO2連接到咪唑環(huán)上，作為嘌呤堿中C6的來(lái)源生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（CAIR）；然后，在ATP存在下，天氡氨酸與CAIR縮合生成5-氨基咪唑-4（N-琥珀酸）-甲酰胺核苷酸（SAICAR）；SAICAR在裂解酶的催化下，脫去一分子延胡索酸生成5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）；接著N10-甲酰四氫葉酸提供一碳單位，使AICAR甲?；?，生成5-甲酰氨基咪唑-4-甲酰胺 核苷酸（FAICAR）；FAICAR脫水環(huán)化，生成次黃嘌呤核苷一磷酸（IMP） 第49頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四次黃嘌呤核苷

22、酸的合成途徑第50頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四IMP可以轉(zhuǎn)變成AMP和GMP第51頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四由AMP和GMP可以得到ATP 和GTPATP和GTP是合成RNA的原料第52頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四利用體內(nèi)現(xiàn)有游離的嘌呤或嘌呤核苷經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的反應(yīng)可以合成嘌呤核苷酸（2）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成第53頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四6.3 嘧啶核苷酸的合成 嘧啶堿環(huán)上原子的來(lái)源第54頁(yè)，共63頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)58分，星期四（1）嘧啶核苷酸的從頭合成途徑（在胞液中） UMP的合成途徑 注意: 途徑第一個(gè)酶-氨甲酰磷酸合成酶I