《氨基酸的代謝》

1、氨基酸代謝,第一節 蛋白質的營養作用,蛋白質的生理功能蛋白質的需要量和營養價值,一、蛋白質的生理功能,蛋白質是生命的物質基礎 蛋白質是能源物質,二、蛋白質的需要量,氮的總平衡 攝入氮=排出氮氮的正平衡 攝入氮>排出氮氮的負平衡 攝入氮<排出氮,成人每日最低分解20g蛋白質成人每日最低需要30-50g 蛋白質營養學會推薦成人每日最低 需要80g蛋白質,氮平衡,蛋白質的生理需要量,蛋白質的營養

2、價值,蛋白質的營養價值 即氮的保留量占氮的吸收量的百分數，取決于蛋白質所含氨基酸的種類、數量及其比例，尤其是必需氨基酸的種類與數量。蛋白質的互補作用 營養價值較低的蛋白質混合食用，必需氨基酸可以互相補充，從而提高營養價值，稱為蛋白質的互補作用。,營養必需氨基酸 體內需要但不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸。包括8種：甲硫氨酸（Met）、色氨酸（Trp）、賴氨酸（Lys）、纈氨酸（Val）、異亮氨酸（Ile）、亮氨酸（L

3、eu）、苯丙氨酸（Phe）、蘇氨酸（Thr）。（甲、色、賴、纈、異、亮、苯、蘇；假設來寫一兩本書） 非必需氨基酸 半必需氨基酸 指酪氨酸（Tyr）、半胱氨酸（Cys）；因食物中的酪氨酸和半胱氨酸可以節約苯丙氨酸和甲硫氨酸的量,,,第二節 蛋白質的消化、吸收與腐敗,蛋白質的消化氨基酸的吸收蛋白質的腐敗作用,一、蛋白質的消化,小腸中的消化 1. 胰液蛋白酶及其作用 2. 腸粘膜細胞的消化作用（

4、寡肽酶, oligopeptidase）,（小腸是蛋白質消化的主要器官）,胃中的消化 胃蛋白酶原及其激活 胃蛋白酶最適pH值：1.5-2.5,胰液蛋白酶的分類,胰蛋白酶：賴氨酸、精氨酸內肽酶 糜蛋白酶：芳香族氨基酸（苯、酪、色） 彈性蛋白酶 羧基肽酶A(carboxypeptidase A)

5、外肽酶 羧基肽酶B (carboxypeptidase B),,,endopeptidase,exopeptidase,胰液蛋白酶的激活,胰腺細胞最初分泌的各種蛋白酶、肽酶均以無活性的酶原形式存在，分泌到十二指腸或迅速被腸激酶(enterokinase)激活。,避免胰腺組織的自身消化,二、氨基酸的吸收,氨基酸的吸收載體γ-谷氨?；h對氨基酸的轉運作用 肽的吸收,主要部位：小腸吸

6、收機制：耗能的主動吸收過程,4種類型的載體：中性氨基酸載體酸性氨基酸載體堿性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體,γ-glutamyl cycle,要點： 氨基酸的吸收及其向細胞內的轉運過程是通過谷胱甘肽的合成與分解來完成的 γ-谷氨?；D移酶是關鍵酶，位于細胞膜上 轉移1分子氨基酸需消耗3分子ATP,三、蛋白質的腐敗作用,定義：在消化過程中，有一小部分蛋白質不被消化，也有一部分消化產物不被吸收。腸道細菌對

7、這部分蛋白質及其消化產物所起的分解作用，稱為蛋白質的腐敗作用。,產物：胺類、氨及其它有害物質（如苯酚、吲哚、硫化氫等）,胺類的生成,蛋白質 腸道細菌水解氨基酸 脫羧基 胺類,,,假神經遞質,酪氨酸 酪胺苯丙氨酸 苯乙胺組氨酸 組胺,

8、,,,腸道中的氨主要有兩個來源：,未被吸收的氨基酸在腸道細菌作用下脫氨基而生成,血液中尿素滲入腸道，由腸道細菌尿素酶水解而生成氨,這些氨都可被吸收入血液，在肝臟合成尿素。降低腸道pH，可以減少氨的吸收。,第三節 氨基酸的一般代謝,氨基酸的代謝概況氨基酸的脫氨基作用?-酮酸的代謝,一、氨基酸的代謝概況,氨基酸的來源,食物蛋白質消化成氨基酸組織蛋白質分解成的氨基酸體內合成的非必需氨基酸組織的氨基酸代謝池釋放,氨基酸的去路,以

9、合成組織蛋白為主 代謝轉變成其它含氮物質 輸至組織氨基酸代謝池 組織器官攝取利用,二、氨基酸的脫氨基作用,轉氨基作用 氧化脫氨基作用 聯合脫氨基作用非氧化脫氨基作用,1. 轉氨酶與轉氨基作用,轉氨基作用：在轉氨酶的催化下， 某一 氨基酸的?-氨基轉移到另一種?-酮酸的酮基 上，生成相應的氨基酸；原來的氨基酸則轉變成?-酮酸。,（一）轉氨基作用,谷丙轉氨酶（glutamic pyruvic transaminase,

10、GPT，又稱ALT)谷草轉氨酶（glutamic oxaloacetic transminase, GOT，又稱AST）,2. 轉氨基作用的機制,轉氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛， 起傳遞氨基的作用,吡哆醛：R= -CHO吡哆胺：R= -CH2NH2吡哆醇：R= -CH2OH,ATP,,,ADP,吡哆醛激酶,生化作用：氨基酸轉移酶的輔酶，起遞氨基作用,（二）氧化脫氨基作用,L-谷氨酸脫氫酶：肝、腎、腦組織廣泛存在，是一種不需氧脫氫

11、酶，催化L-谷氨酸氧化脫氨生成?-酮戊二酸，輔酶是NAD+或NADP+,L-谷氨酸氧化脫氨基作用,（三）聯合脫氨基作用,聯合脫氨基作用有兩種反應途徑：轉氨基作用偶聯谷氨酸氧化脫氨的途徑，主要在肝、腎等組織內進行，參與的酶是轉氨酶與谷氨酸脫氫酶。該途徑是聯合脫氨基作用的主要反應途徑。嘌呤核苷酸循環的反應途徑，主要在骨骼肌、心肌內進行。因為肌肉中L-谷氨酸脫氫酶活性不高。,通過兩種或兩種以上的酶聯合催化作用使氨基酸的?-氨基脫下并產生游

12、離氨的過程。是體內的主要的脫氨基方式。,,轉氨基作用偶聯谷氨酸氧化脫氨的途徑,體內合成非必需氨基酸的主要途徑,嘌呤核苷酸循環,二、?-酮酸代謝,生糖氨基酸 Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys Pro、Ala、Glu、Gln、Asp、Asn

13、 生酮氨基酸 Leu、Lys 生糖兼生酮氨基酸 Ieu、Phe、Tyr、Thr、Trp,,三個方面的代謝途徑：,轉變成糖和脂類,經氨基化生成非必需氨基酸,氧化供能,第四節 氨的代謝,體內氨的來源與去路 氨的轉運 尿素的生成,一、體內氨的來源與去路,腎臟產氨：Gln Glu + NH3,氨的來源：,,腸道吸收的氨

14、 未被吸收的氨基酸在腸道細菌作用下脫氨基而生成。 血液中尿素滲入腸道，由腸道細菌尿素酶水解而生成氨。,,胺氧化酶,谷氨酰胺酶,1. 肝臟合成尿素2. 氨與谷氨酸合成谷氨酰胺3. 氨的再利用 參與合成非必需氨基酸 或其它含氮化合物（如嘧啶堿）4. 腎排氨 中和酸以銨鹽形式排出,氨的去路：,二、氨的轉運,丙氨酸-葡萄糖循環

15、谷氨酰胺的運氨作用,氨在血液中主要以兩種形式運輸：丙氨酸、谷氨酰胺,（一）丙氨酸-葡萄糖循環,肌肉中的氨以無毒的丙氨酸形式運輸到肝肝臟為肌肉提供了葡萄糖,（二）谷氨酰胺的運氨作用,主要從腦、肌肉等組織向肝、腎運氨腦中解氨毒的一種重要方式是氨的運輸形式，也是氨的貯存、利用形式,三、尿素的生成,尿素合成的鳥氨酸循環學說 尿素合成的反應 尿素合成的調節 高血氨和氨中毒,主要器官：肝臟反應部位：肝細胞線粒體及胞液,2NH3 +

16、CO2 H2N-C-NH2 + H2O,,,O,,,鳥氨酸循環,（一）尿素合成的鳥氨酸循環學說,1932年Hanks Krebs和Kurt Hensleit 提出了鳥氨 酸循環學說,鳥氨酸與氨、CO2結合生成瓜氨酸瓜氨酸接受一分子氨生成精氨酸精氨酸水解產生尿素(urea)，重新生成鳥氨酸,（二）尿素合成的反應,1. 氨基甲酰磷酸的合成2. 瓜氨酸的

17、合成3. 精氨酸的合成4. 精氨酸水解生成尿素,分為以下四步：,氨基甲酰磷酸合成酶 I（carbamoyl phosphate synthelase I, CPS-I)N-乙酰谷氨酸（N-acetyl glutamatic acid, AGA),氨基甲酰磷酸的合成,該反應消耗2分子ATP， CPS-I是一種變構酶，AGA是其變構激活劑。CPS-I、AGA都存在于肝細胞線粒體中。,要點,部位： 肝細胞線粒體、胞液 原料：

18、NH3 、 CO2、 ATP、 天冬氨酸 2個氮原子，1個來自氨，1個來自天冬氨酸 涉及的氨基酸及其衍生物： 6種 鳥氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、 精氨酸代琥珀酸、N-乙酰谷氨酸 限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶 耗能：3個ATP；4個高能磷酸鍵與三羧酸循環的聯系物質：延胡索酸,,意義,解除氨毒以保持血氨的低濃度水平,（三）尿素合成的調

19、節,1.食物蛋白質的影響 精氨酸代琥珀酸合成酶的調節2.尿素合成酶的調節 CPS-? 的調節：AGA是其激活劑、 精氨酸是AGA合成酶的激活劑,,(Argi

20、ninosuccinate synthetase, 關鍵酶),（四）高血氨與氨中毒,正常情況下血氨保持動態平衡：肝中合成尿素是維持平衡的關鍵。高血氨癥：肝功能嚴重損傷時肝昏迷：氨與腦中的?-酮戊二酸結合生成谷氨酸，氨可與谷氨酸結合生成谷氨酰胺。腦中氨的增加使腦中?-酮戊二酸減少，導致三羧酸循環減弱，從而使腦組織中的ATP生成減少，引起大腦功能障礙，嚴重時發生肝昏迷。降血氨的常用方法：給予谷氨酸、精氨酸；腸道抑菌藥；酸性鹽水灌腸；

21、限制蛋白質進食量。,第五節 個別氨基酸的代謝,氨基酸的脫羧基作用一碳單位的代謝含硫氨基酸的代謝芳香族氨基酸的代謝支鏈氨基酸的代謝,一、氨基酸的脫羧基作用,部分氨基酸脫羧基生成相應的胺，催化這些反應酶的是氨基酸脫羧酶。,谷氨酸 ? -氨基丁酸 半胱氨酸 ?；撬?組氨酸

22、 組胺 色氨酸 5-羥色胺 鳥氨酸 多胺,,,,,,（一）? -氨基丁酸（ ?-aminobutyric acid,GABA）,前體：谷氨酸 酶：谷氨酸脫羧酶， 腦組織含量高功能：抑制性神經遞質,（二）?；撬幔╰

23、aurine）,前體：半胱氨酸 酶：磺酸丙氨酸脫羧酶功能：結合膽汁酸的組成成分,（三）組胺（histamine）,前體：組胺酸 酶：組胺酸脫羧酶，主要存在于肥大細胞功能：平滑肌收縮，毛細血管擴張，胃酸分泌 與過敏反應有關,（四）五-羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）,前體：色氨酸 酶：色氨酸羥化酶 ，5-羥色氨酸脫羧酶 功能：抑制性神經遞質；縮血管

24、作用,（五）多胺polyamines,前體：鳥氨酸 酶：鳥氨酸脫羧酶產物：腐胺、 精脒、 精胺功能：調節細胞生長 的重要物質,二、一碳單位的代謝,定義：某些氨基酸在分解代謝過程中可以產生含有一個碳原子的基團，稱為一碳單位（one carbon unit） 體內的一碳單位：甲基（–CH3）、甲烯基（–CH2–）、甲炔基（–CH=）、甲?；èCCHO）、亞胺甲基（–CH=N

25、H） CO2不是一碳單位 一碳單位不能游離存在，常與四氫葉酸結合,（一）一碳單位與四氫葉酸,四氫葉酸是一碳單位的載體一碳單位通常結合在四氫葉酸分子的N5、N10上,葉酸,,葉酸,葉酸,生化作用：FH4是一碳單位轉移酶的輔酶，起著傳遞“一碳”單位的作用,N5 – CH =NH – FH4,N5 ，N10 = CH – FH4,N10 – CHO – FH4,（二）一碳單位的來源：,絲氨酸（Ser）、甘氨酸（Gly）、組氨酸（H

26、is）、色氨酸（Try）,Ser,Gly,His,Trp,（三）一碳單位的相互轉變,（四）一碳單位的生理功能,合成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的原料，與DNA、RNA的合成關系密切，如N5，N10 ＝ CH－FH4直接提供甲基用于dUMP向dTMP的轉化。N10－CHO－FH4和N5，N10 ＝ CH－FH4分別參與嘌呤堿中C2，C8原子的生成一碳單位代謝將氨基酸代謝與核苷酸及一些重要物質的生物合成聯系起來。葉酸缺乏，產生巨幼紅細胞性貧血。

27、磺胺藥及某抗癌藥(氨甲喋呤等)正是分別通過干擾細菌及瘤細胞的葉酸、四氫葉酸合成，進而影響核酸合成而發揮藥理作用的。,三、含硫氨基酸的代謝,甲硫氨酸（Met） 半胱氨酸（Cys）,（一）甲硫氨酸的代謝,1. 甲硫氨酸與轉甲基作用,S-腺苷甲硫氨酸 (S-adenosyl methionine,SAM)。SAM中的甲基是高度活化的，稱活性甲基，SAM稱為活性甲硫氨酸。,SAM提供甲基可參與體內多種物質合成。 例如肌酸、腎上腺素

28、、膽堿等。,2. 甲硫氨酸循環,N5－CH3－FH4轉甲基酶的輔酶是維生素B12（甲鈷胺素）。維生素B12缺乏，使甲基轉移酶活性低下，甲基轉移反應受阻，導致葉酸以N5－CH3－FH4形式在體內堆積，影響FH4的再生，組織中游離的FH4 含量減少，不能重新利用它來轉運其他的一碳單位。這樣，其它形式的葉酸大量消耗，以這些葉酸作輔酶的酶活力降低，影響了嘌呤堿和胸腺嘧啶的合成，進而影響核酸的合成，引起巨幼細胞性貧血。 維生素B1

29、2對核酸合成的影響是間接地通過影響葉酸代謝而實現的。,3. 肌酸的合成,肌酸激酶（creatine kinase,CK） 或稱肌酸磷酸激酶（creatine phosphokinase,CPK）,主要器官：肝臟原料：甘氨酸、精氨酸、SAM,,-------------,肌酸和磷酸肌酸在能量儲存及利用中起重要作用。肌酸在肝和腎中合成，廣泛分布于骨骼肌、心肌、大腦等組織中。在肌酸激酶催化下將ATP中~P轉移到肌酸分子中形成磷酸肌

30、酸儲備起來。 CPK由兩種亞基組成；即M亞基(肌型)與B亞基(腦型)。有三種同工酶；即MM型(在骨骼肌中)，BB型（在腦中)和MB型(在心肌中)。心肌梗塞時，血中MB型CPK活性增高，可作輔助診斷的指標之一。 肌酸和磷酸肌酸代謝的終產物肌酐。正常成人，每日尿中肌酐量恒定。腎功能障礙時，檢查血或尿中肌酐含量以幫助診斷。,要點,（二）半胱氨酸與胱氨酸代謝,1.半胱氨酸與胱氨酸的互變,2.硫酸根的代謝,PAPS的性質活潑，在肝

31、臟的生物轉化中有重要作用。例如類固醇激素可與PAPS結合成硫酸酯而被滅活，一些外源性酚類亦可形成硫酸酯而增加其溶解性以利于從尿于排出。,四、芳香族氨基酸的代謝,苯丙氨酸（Phe）酪氨酸（Tyr）色氨酸（Trp）,（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代謝,1.苯丙氨酸轉變為酪氨酸,酶：苯丙氨酸羥化酶,2. 兒茶酚胺與黑色素的合成,酪氨酸羥化酶,兒茶酚胺的合成：,酪氨酸酶,黑色素的合成,3. 酪氨酸分解代謝,酪氨酸經轉氨基作用生成對羥基苯丙酮酸，進

32、一步分解則生成乙酰乙酸和延胡索酸，所以是生糖兼生酮氨基酸。,當苯丙氨酸羥化酶缺乏時，苯丙氨酸經轉氨酶的轉氨作用形成苯丙酮酸，出現苯丙酮酸尿癥,苯丙酮酸尿癥,苯丙氨酸,4. 代謝障礙,酪氨酸酶,白化病患者色素細胞內酪氨酸酶缺陷時黑色素生成受阻。,,白化病,巴金森病(Parkinson′s disease) 由于腦生成多巴胺的功能退化所致的一種嚴重的神經系統疾病。臨床常用L-多巴治療，L-多巴本身不能通過

33、血腦屏障無直接療效，但在相應組織中脫羧可生成多巴胺達到治療作用。目前，采用將大腦中移植腎上腺髓質，借此生成多巴胺，以彌補腦中多巴胺不足，取得較好療效。,（二）色氨酸代謝,,轉變產物,5-HT褪黑激素煙酸,功 能,血管收縮 神經遞質松果體激素合成NAD（P）+,五、支鏈氨基酸的代謝,亮氨酸（Leu） 異亮氨酸（Ile） 纈氨酸（Val） 三者均為必需氨基酸,生酮氨基酸,生糖氨基酸,生糖兼生酮氨基酸,分解代謝主要