1、氨基酸代謝,氨基酸代謝,本章學習內容安排 蛋白質的營養(yǎng)價值 氨基酸的來源與去路 氨基酸的體內分解代謝* (1)一般氨基酸的代謝* (2)個別氨基酸的代謝,氨基酸代謝,第十章 氨基酸代謝 第一節(jié) 蛋白質的營養(yǎng),氨基酸代謝,一、蛋白質的生理功能 維持組織器官的生長、發(fā)育和修補作用 蛋白質特有的生理功能,是構成組織細胞的重要成分并參與組織細胞的更新和修補。 參與合成重要的含氮化合物* 胺類、神經遞質、激素、嘌呤、 嘧啶等 氧化供能：4.1千卡(17.19千焦)/克 其他功能：如轉運、凝血、免疫、記憶、識別等均與蛋白質有關,氨基酸代謝,氨基酸代謝,生理需要量： 成人(60kg體重)在不進食蛋白質時，其

2、尿中仍排出一定量的含氮終產物(53mg N/kg體重)，約相當于20g蛋白質。 最低需要量：3050g日。 不同性別、年齡、生理條件下，對蛋白質的需要量有所不同。,氨基酸代謝,氨基酸代謝,營養(yǎng)必需氨基酸(essential amino acid) 指體內需要，但人體不能自身合成或合成量少，不能滿足機體需求，必需由食物供給的氨基酸。 Lys賴、Trp色、Phe苯丙、Met蛋、Thr蘇、Val纈、Leu亮、Ile異亮. 營養(yǎng)非必需氨基酸(nonessential amino acid) 體內能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸。 含必需氨基酸種類多、數(shù)量足的蛋白質營養(yǎng)價值高。,氨基酸代謝,衡量蛋白

3、質營養(yǎng)價值的必需氨基酸,人體必需氨基酸有8種 賴氨酸Lys 色氨酸Trp 纈氨酸 Val 苯丙氨酸 Phe 蘇氨酸 Thr 亮氨酸 Leu 異亮氨酸 Ile 甲硫氨酸 Met,蛋白質的營養(yǎng)價值取決于 必需氨基酸的含量 必需氨基酸的種類 必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相符的氨基酸組成,氨基酸代謝,食物蛋白質的互補作用 幾種營養(yǎng)價值低的蛋白質混合食用，互相補充必需氨基酸的種類和數(shù)量，從而提高蛋白質的營養(yǎng)價值，稱為蛋白質的互補作用。 谷類：Lys少，Trp多； 豆類：Lys多，Trp少。,氨基酸代謝,第二節(jié)蛋白質的消化、吸收和腐敗,氨基酸代謝,一、蛋白質的消化 機體不能直接利用外源性蛋白質修補或

4、更新組織，必須經過消化過程，消除外源性蛋白質的抗原性。消化作用使食物蛋白質水解成小分子肽和氨基酸，便于機體吸收和利用。 蛋白質的消化是在胃腸道蛋白水解酶類催化下進行。 蛋白水解酶以酶原的形式分泌，在胃腸道內激活成為有活性的酶 蛋白水解酶的催化活性具有特異性，對肽鍵的位置和形成肽鍵的氨基酸殘基有一定的選擇。 如：內肽酶、外肽酶選擇肽鍵位置 胃蛋白酶只能水解芳香族氨基酸的氨基和酸性氨基酸的羧基之間的肽鍵。,氨基酸代謝,蛋白質的消化過程,氨基酸代謝,二、肽和氨基酸的吸收 肽和氨基酸的吸收主要在小腸進行，吸收的機理尚未完全闡明，目前認為肽和氨基酸的吸收方式包括以下兩種： 主動轉運： 通過腸粘膜細胞表面

5、的氨基酸載體蛋白吸收ATP，需要消耗ATP。 -谷氨?；h(huán)：腸粘膜細胞膜上的-谷氨酰轉移酶 分兩階段進行：GSH對氨基酸的轉運、GSH的再生，共消耗3ATP/1氨基酸 某些抗原、毒素蛋白可以少量未經消化直接吸收，這是導致過敏反應和食物中毒的原因。,氨基酸代謝,三、蛋白質及其消化產物在腸中的腐敗作用 腸道中未被吸收的食物蛋白質及其水解產物氨基酸和/或小肽被腸道中的細菌消化利用，稱為蛋白質的腐敗作用。 腐敗作用的大部分產物對人體有害，如：胺類、NH3、酚等。,氨基酸代謝,氨基酸代謝,氨基酸的一般代謝,脫羧基作用,脫氨基作用,個別氨基酸代謝,氨基酸代謝,一、氨基酸的脫氨基作用 部位：體內大多數(shù)組織

6、中 方式：氧化脫氨基作用 轉氨基作用 聯(lián)合脫氨基作用 體內最重要的脫氨基方式,氨基酸代謝,氨基酸代謝,氨基酸氧化酶的作用 L-氨基酸氧化酶分布廣泛但活性不高，而D-氨基酸氧化酶體內含量很少，所以，這兩種酶對于氨基酸的脫氨基的意義不大。,氨基酸代謝,L-谷氨酸脫氫酶的作用 廣泛存在于肝、腎、腦等組織 是不需氧脫氫酶 特異性強，只催化L-谷氨酸氧化脫氨基，由此可見大多數(shù)氨基酸是通過其他方式脫氨基。,氨基酸代謝,氨基酸代謝,氨基酸代謝,轉氨酶或氨基轉移酶 轉氨酶有多種，在體內廣泛分布，大多數(shù)轉氨酶都需要-酮戊二酸作為氨基的受體 不同氨基酸的轉氨基作用由不同的轉氨酶催化 比較重要的轉氨酶有谷丙轉氨酶和

7、谷草轉氨酶,氨基酸代謝,谷丙轉氨酶(丙氨酸氨基轉移酶, ALT)和谷草轉氨酶(天冬氨酸氨基轉移酶, AST) 廣泛分布 ALT在肝細胞中活性最高，AST在心肌細胞中活性最高。,氨基酸代謝,氨基酸代謝,作用機制,氨基酸代謝,轉氨基作用的意義 轉氨基作用是轉氨酶催化的一類可逆反應，是體內多數(shù)氨基酸脫氨的重要方式，也是機體合成非必需氨基酸的主要途徑。 轉氨酶特異性地分布在不同的組織器官，不同組織器官轉氨酶的活性差異很大。 正常生理條件下，轉氨酶主要分布在細胞內，血液循環(huán)中轉氨酶的活性很低。當疾病引起細胞膜通透性增強時，如發(fā)生炎癥時，原本存在于細胞內的轉氨酶就可以穿出細胞，進入血液循環(huán)。并且由于轉氨酶

8、分布的組織器官特異性，測定血清中的轉氨酶活性可以作為臨床診斷和治療的指標。,氨基酸代謝,轉氨基作用是機體的一種重要的脫氨基方式，但是，轉氨基作用不能除去氨，只是用1分子新的氨基酸裝載脫下來的氨基，最終氨并沒有從排出體內，所以轉氨基作用是一種不徹底的脫氨基方式。 氨的最終去除，是通過聯(lián)合脫氨基作用實現(xiàn)的。聯(lián)合脫氨基作用是體內氨基酸脫氨的主要方式。聯(lián)合脫氨基作用是一種徹底的脫氨基方式。,氨基酸代謝,(三)聯(lián)合脫氨基作用 轉氨基作用和氧化脫氨基作用相偶聯(lián)的脫氨方式稱為聯(lián)合脫氨基作用。 聯(lián)合脫氨基作用是肝、腎、腦組織氨基酸脫氨基的主要方式。 包括兩種方式: 轉氨基作用偶聯(lián)氧化脫氨基作用 轉氨基作用偶聯(lián)

9、AMP循環(huán)脫氨基作用 嘌呤核苷酸循環(huán) (purine nucleotide cycle),氨基酸代謝,氨基酸代謝,轉氨-脫氨作用在體內大多數(shù)組織都能夠進行，是體內主要的脫氨基方式，也是合成非必需氨基酸的重要途徑。由于氧化脫氨基作用主要是由L-谷氨酸脫氫酶催化進行，所以轉氨-脫氨作用在L-谷氨酸脫氫酶活性高的肝、腎、腦等組織比較活躍。 轉氨-脫氨作用一般是先轉氨，以酮戊二酸作為氨基受體生成谷氨酸，再由L-谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸脫氫、脫氨。,氨基酸代謝,轉氨-AMP循環(huán)是骨骼肌、心肌細胞氨基酸脫氨基作用的主要方式。在骨骼肌細胞和心肌細胞中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶的活性較高，故采

10、用此方式脫氨基。,轉氨-AMP循環(huán)脫氨基作用的基本過程分三步進行： AST催化氨基酸轉氨基給草酰乙酸，生成天冬氨酸。 天冬氨酸和次黃嘌呤核苷酸(IMP)在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下縮合，生成腺苷酸代琥珀酸，然后裂解成AMP合延胡索酸。 AMP在腺苷酸脫氨酶的催化下氧化脫氨，重新生成次黃嘌呤核苷酸。,氨基酸代謝,(四)非氧化脫氨作用 微生物的某些氨基酸可以進行非氧化脫氨作用，生成NH3和-酮酸 1.脫水脫氨 2.脫硫化氫脫氨 3.直接脫氨,氨基酸代謝,氨基酸代謝,二、 氨的代謝 正常人血氨0.60mol/L (0.1mg/100mL). 氨的來源和去路 氨的運輸：谷氨酰胺、丙氨酸-葡萄糖循環(huán)

11、氨的最終代謝去路尿素循環(huán),氨基酸代謝,體內氨的來源： 體內氨基酸和胺類化合物分解產物 腸道吸收的氨 腎小管上皮細胞分泌的氨 氨的去路： 合成尿素，從腎臟排出體外(最終去路) 生成谷氨酰胺，在血液中運輸 參與合成一些重要的含氮化合物 以銨鹽的形式從腎臟排出體外,氨基酸代謝,(一) 氨的轉運 Gln的運氨作用： 解氨毒，運輸、儲存氨 Gln的生成： 在腦、肌肉組織中，NH3與Glu生成Gln。,氨基酸代謝,氨基酸代謝,丙氨酸葡萄糖循環(huán) 肌肉組織中的氨基酸在轉氨酶的作用下將氨基轉移給丙酮酸，生成丙氨酸。 丙氨酸經血液循環(huán)進入肝臟，通過聯(lián)合脫氨基作用將NH3釋放出來，NH3經過鳥氨酸循環(huán)合成尿素，最終

12、從體內排出。 丙氨酸脫氨后重新生成丙酮酸，丙酮酸異生為葡萄糖，葡萄糖從血液循環(huán)運送到肌肉，在肌肉重新分解生成丙酮酸。 經過丙氨酸-葡萄糖循環(huán)，肌肉組織中的氨以無毒性的丙氨酸為載體運輸?shù)礁闻K，不斷地從體內清除出去。,氨基酸代謝,體內的氨以無毒性的丙氨酸和谷氨酰胺的形式在血液中運輸，到肝臟合成尿素，到腎臟生成銨鹽，將NH3最終從體內清除。,氨基酸代謝,(二) 尿素的生成 肝臟是尿素合成的主要器官 鳥氨酸循環(huán)(ornithine cycle)學說： 1932年，由Hans Krebs與Kurt Henseleit提出，故又稱為Krebs循環(huán)，也叫尿素循環(huán)。 一次鳥氨酸循環(huán)生成1尿素，清除2NH3，消

13、耗3ATP 尿素的生成是體內氨代謝的主要途徑，是蛋白質分解代謝的最主要的無毒性終產物。,氨基酸代謝,氨基酸代謝,尿素生成的過程 A. 氨基甲酰磷酸的合成,氨基酸代謝,氨基酸代謝,C. Arg的合成 由精氨酸代琥珀酸合成酶(限速酶)催化：,瓜氨酸,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,氨基酸代謝,氨基酸代謝,氨基酸代謝,三、 -酮酸的代謝 (一) 經氨基化生成非必需氨基酸 (二) 轉變?yōu)樘腔蛑?生糖氨基酸：大多數(shù)氨基酸 生酮氨基酸：Leu、Lys 生糖兼生酮氨基酸：Ile、Phe、Tyr、Thr、Trp,氨基酸代謝,氨基酸代謝,氨基酸代謝,氨基酸代謝,(二) 幾種重要的胺類物質 氨基丁酸(-amino b

14、utyric acid,GABA) 產生 作用： GABA為抑制性神經遞質，對中樞神經有抑制作用。,氨基酸代謝,牛磺酸 (taurine) 產生 作用 是結合膽汁酸的組分,氨基酸代謝,氨基酸代謝,5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT) 生成 作用 分布廣泛 (1) 腦內：抑制性神經遞質 (2) 外周組織 (胃腸、血小板、乳腺)：收縮血管,氨基酸代謝,精脒、精胺的生成 生成 鳥氨酸 腐胺 亞精胺 精胺 作用 促進核酸和蛋白質的合成，是細胞生長、增殖必需的胺類化合物。,氨基酸代謝,第3節(jié) 個別氨基酸的代謝 一碳基團的代謝 芳香族氨基酸的代謝 谷胱甘肽的代謝,氨基酸代謝,一、

15、一碳單位的代謝 一碳基團(one carbon unit) 指某些氨基酸在分解代謝過程中產生的含有一個碳原子的基團，包括甲基(-CH3)、亞甲基(-CH2-)、次甲基(-CH=)、甲酰基(-CHO)和亞胺甲基(-CH=NH)等。 CO2不屬于一碳基團,氨基酸代謝,氨基酸代謝,(二) 一碳基團的載體 四氫葉酸(FH4或THFA) FH4為一碳基團的載體，即一碳單位代謝的輔酶。 一碳基團一般結合在FH4的N5、N10位上。,氨基酸代謝,氨基酸代謝,同型半胱氨酸在酶的作用下，從四氫葉酸獲得甲基而合成蛋氨酸，并重復參與上述過程，稱為蛋氨酸甲基轉移循環(huán),氨基酸代謝,(三)一碳基團的生理功用 FH4一碳基團參與嘌呤和嘧啶的合成，為嘌呤、嘧啶的合成原料，將氨基酸和核酸代謝密切聯(lián)系起來 (1)N10-CHO-FH4C2(嘌呤) (2)N5,N10=CH-FH4C8 (嘌呤) (3)N5,N10-CH2-FH4甲基(dTMP) SAM參與體內50多種甲基化反應 幫助藥物設計,氨基酸代謝,二、谷胱苷肽的代謝 存在形式與分布,氨基酸代謝,谷胱甘肽的生物學意義 通過自身氧化保護含巰基的蛋白質