生物化学氨基酸的分解代谢.ppt

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1、蛋白质摄取蛋白质摄取多肽多肽更小的肽更小的肽氨基酸氨基酸+ + 短链肽短链肽血流血流胃胃小肠小肠胃蛋白酶胃蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰胰凝乳蛋白酶凝乳蛋白酶羧羧肽酶肽酶氨氨肽酶肽酶胃胃胰腺胰腺胰腺导管胰腺导管小肠小肠蛋白酶原蛋白酶原蛋白酶蛋白酶酶原酶原蛋白酶蛋白酶胃腺胃腺分泌分泌HCl分泌胃蛋白酶原分泌胃蛋白酶原分泌胃泌激素分泌胃泌激素胰腺的外胰腺的外分泌细胞分泌细胞粗面粗面ER酶原颗粒酶原颗粒汇集管汇集管小肠腺小肠腺绒毛绒毛小肠黏膜小肠黏膜(氨基酸吸收氨基酸吸收)- 每天都有一定量的细胞内蛋白质降解每天都有一定量的细胞内蛋白质降解, ,它们是它们是. .- 被异常修饰的非正常蛋白质被异常修饰的非

2、正常蛋白质, ,突变蛋白突变蛋白- 各种须及时灭活的具有调节活性的蛋白质各种须及时灭活的具有调节活性的蛋白质, ,尤其是关键酶尤其是关键酶- 当当 aa aa 丰富或丰富或 CH CH2 2O O 难以获得时难以获得时, ,细胞细胞内蛋白质降解加速内蛋白质降解加速- - 食物蛋白质供应充足或过量食物蛋白质供应充足或过量- - 饥饿饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料- aa - aa 脱脱氨基氨基, , 形成形成. . 氨基酸氨基酸- -酮酸酮酸- - 能够能够: :1.1.氧化氧化形成形成 CO CO2 2 + H + H2 2O O + ATP + ATP2

3、.2.提供提供能转化为葡萄糖能转化为葡萄糖(=(=燃料燃料) ) 的的3 3碳和碳和4 4碳单位碳单位NHNH4 4+ +- - 能够能够: :1 1. .再利用再利用( (生成氨基生成氨基酸等酸等) )2.2.排泄排泄: : NH NH4 4+ +、尿素、尿酸尿素、尿酸- - 谷氨酸谷氨酸扮演着关键角色扮演着关键角色. .转氨基作用转氨基作用: : 氨基转移酶氨基转移酶 - -氨基酸氨基酸 + + -酮酸酮酸 -酮酸酮酸 + + -氨基酸氨基酸氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用: : 氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 - -氨基酸氨基酸 + + NAD(P)NAD(P)+ + + + HH2 20 0 -

4、酮酸酮酸 + + NAD(P)HNAD(P)H+ + + H+ H+ + + + 氨氨联合脱氨基联合脱氨基 = = 转氨基转氨基 + + 氧化脱氨基氧化脱氨基a.a. 转氨酶转氨酶与与谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用的联合脱氨基作用: : 肝肾脑等器官肝肾脑等器官b.b. 嘌呤核甘酸循环嘌呤核甘酸循环: : 肌肉肌肉氨基酸氨基酸 氨氨 + + -酮酸酮酸体内有体内有3种脱氨基方式种脱氨基方式- 氨基氨基转移酶转移酶( (转氨酶转氨酶) )催化转氨基反应催化转氨基反应- 转氨酶种类多转氨酶种类多, ,分布广分布广, ,活性高活性高, ,在细胞溶胶和线粒体中都有在细胞溶胶和线粒体中都有-

5、- 氨基酸氨基酸的的- -氨基转移至氨基转移至- -酮戊二酸形成谷氨酸酮戊二酸形成谷氨酸(- -氨戊二酸氨戊二酸) )- 不同不同的氨基酸的氨基酸需要需要不同的氨基转移酶不同的氨基转移酶催化催化- 氨基氨基转移酶具有相同的催化机制催化转移酶具有相同的催化机制催化, , 并且使用专门的并且使用专门的 氨基载体氨基载体 = = 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(PLP)(PLP)-酮戊二酸酮戊二酸 L-氨基酸氨基酸 L-谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸氨基转移酶氨基转移酶(转氨酶转氨酶)-氨基转移至氨基转移至-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸 -氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸氨基转移酶氨基转移酶(转氨酶转氨

6、酶)天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶(谷草转氨酶谷草转氨酶)(AST,GOT)-酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸 丙氨酸丙氨酸 谷氨酸谷氨酸 丙酮酸丙酮酸丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶(谷丙转氨酶谷丙转氨酶)(ALT,GPT)CH3CH3三个重要的转氨基反应三个重要的转氨基反应ALT和和AST的分布与活性的分布与活性 ALTALT 丙氨酸氨丙氨酸氨基转移酶基转移酶 ASTAST 天冬氨酸天冬氨酸氨基转移氨基转移酶酶 单位单位 卡门单位卡门单位/ /每克湿每克湿组织组织u 磷酸吡哆醛通过磷酸吡哆醛通过SchiffSchiff碱与酶蛋白的碱

7、与酶蛋白的Lys-NHLys-NH2 2结合结合u 磷酸吡哆醛可参与多磷酸吡哆醛可参与多种涉及氨基酸的反应种涉及氨基酸的反应 转氨基作用转氨基作用 氨基酸脱羧氨基酸脱羧 氨基酸消旋氨基酸消旋 u B B6 6广泛地存在于动植广泛地存在于动植物中，肠道细菌可合物中，肠道细菌可合成，因此不易缺乏。成，因此不易缺乏。磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(PLP)转氨基作用转氨基作用氨基酸的旋光异构氨基酸的旋光异构氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用胺胺PLP参与氨基酸的多种催化反应参与氨基酸的多种催化反应- - 在在肝肝细胞线粒体基质细胞线粒体基质, ,通过通过谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶催化催化, ,该酶在肌肉中缺乏

8、该酶在肌肉中缺乏- - 辅酶辅酶是是NADNAD+ + 或或 NADP NADP+ +- - 别构别构激活剂激活剂ADP, ADP, 别构抑制剂别构抑制剂GTP,GTP, 例如例如: : 低低 NTP/ADP (= “ NTP/ADP (= “能量匮乏能量匮乏”) ”) 加速加速氨基酸的氧化氨基酸的氧化 这对机体有什么好处这对机体有什么好处? ? COO- IH2N+=C-H I CH2 I CH2 I COO-2HH2O 谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶亚谷氨酸中间物亚谷氨酸中间物柠檬酸循环柠檬酸循环谷氨酸合成谷氨酸合成u转氨酶转氨酶 种类多种类多, 分布广分布广, 活

9、性高活性高 但是氨基酸并没有真正脱掉氨基但是氨基酸并没有真正脱掉氨基 因此转氨基作用不是体内主要的脱氨基方式因此转氨基作用不是体内主要的脱氨基方式u氧化脱氨基氧化脱氨基,使用使用氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 只有谷氨酸脱氢酶分布广只有谷氨酸脱氢酶分布广, 活性高活性高, 但肌肉缺乏但肌肉缺乏 其他氨基酸氧化酶其他氨基酸氧化酶: 种类不多种类不多, 分布不广分布不广, 活性不高活性不高 那么氧化脱氨基也不是体内主要的脱氨基方式那么氧化脱氨基也不是体内主要的脱氨基方式u那么什么是最佳的脱氨基方式呢那么什么是最佳的脱氨基方式呢?联合脱氨基联合脱氨基 = 转氨基转氨基 + 氧化脱氨基氧化脱氨基1. 转氨酶

10、与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基: 肝肝, 肾肾, 脑脑2. 嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环: 肌肉肌肉, 肝肝, 脑脑u肌肉肌肉中由于中由于缺乏缺乏谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶,因此不能进行这种联合脱氨基因此不能进行这种联合脱氨基,它采取另一条道路它采取另一条道路u在在肌肉肌肉中的联合脱氨基作用是中的联合脱氨基作用是嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环, 它也在肝脑中进行它也在肝脑中进行肝肾脑肝肾脑:转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基转氨酶与谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基2H转氨基作用转氨基作用氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用肌肉及肝肾脑肌肉及肝肾脑:嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环R-CH-C

11、OOH | NH2R-CH-NH2CO2氨基酸氨基酸胺胺氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶- 由由氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶催化催化, 辅酶辅酶: 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(组氨酸不需要此辅酶组氨酸不需要此辅酶)- 很多胺具有生理活性很多胺具有生理活性(细胞间信息物质细胞间信息物质), 类似于激素类似于激素, 因此因此- 胺是一把胺是一把“双刃剑双刃剑” 微量有调节作用，过量造成伤害微量有调节作用，过量造成伤害- 生理活性物质或药物，毒物等必须在体内灭活或转化：生物转化生理活性物质或药物，毒物等必须在体内灭活或转化：生物转化 胺胺 醛醛 酸酸 CO2 + H2O胺是生理活性物质胺是生理活性物质氨是强烈的神经毒

12、物氨是强烈的神经毒物释放释放NHNH4 4+ +到水环境，到水环境，被水稀释被水稀释因因不能提供足够的水分将尿不能提供足够的水分将尿素排出，因此将氨基素排出，因此将氨基N N转化形转化形成嘌呤，然后嘌呤经分解代成嘌呤，然后嘌呤经分解代谢产生半固体的尿酸进行排谢产生半固体的尿酸进行排泄泄注注：就如在鸟类和爬行类那样，：就如在鸟类和爬行类那样，灵长类动物嘌呤分解代谢的终产灵长类动物嘌呤分解代谢的终产物也是尿酸物也是尿酸通过尿液排泄尿素，这通过尿液排泄尿素，这些动物体内的水比水生些动物体内的水比水生动物少，但比鸟类和爬动物少，但比鸟类和爬行类多行类多氨（铵离子）氨（铵离子）尿素尿素尿酸尿酸排氨动物：

13、排氨动物：大部分水生脊椎动物，例大部分水生脊椎动物，例如硬骨鱼和两栖动物的幼如硬骨鱼和两栖动物的幼体（水生阶段）体（水生阶段）排尿素动物：排尿素动物：大部分陆生脊椎动物，例大部分陆生脊椎动物，例如哺乳类，两栖动物的成如哺乳类，两栖动物的成体（陆生阶段），也包括体（陆生阶段），也包括鲨鱼鲨鱼排尿酸动物：排尿酸动物：鸟类和爬行动物鸟类和爬行动物谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶合成酶谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶合成酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶（肝线粒体）（肝线粒体）L-谷氨酸谷氨酸-谷氨酰磷谷氨酰磷酸酸L-谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸谷氨酸尿素尿素肝肝肝肝外外谷氨酰胺谷氨酰胺的运氨作用的运氨作用丙氨酸丙氨酸的运氨作用的运氨

14、作用精氨酸精氨酸鸟氨酸鸟氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸延胡索酸延胡索酸尿素尿素尿素循环尿素循环线粒体线粒体细胞细胞溶胶溶胶氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I鸟氨酸转氨甲酰酶鸟氨酸转氨甲酰酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸酶精氨酸代琥珀酸酶精氨酸酶精氨酸酶u场所场所: 肝细胞肝细胞u原料原料: CO2, NH3u过程过程: 尿素循环尿素循环u产物产物: 尿素尿素u排泄排泄: 肾脏肾脏, 皮肤皮肤, 肠肠氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸精氨酸鸟氨酸鸟氨酸天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹

15、果酸延胡索酸延胡索酸-酮戊二酸酮戊二酸氨基酸氨基酸尿素尿素TCA线粒体线粒体细胞溶胶细胞溶胶尿素循环与柠檬酸循环的联系尿素循环与柠檬酸循环的联系氨的转运与尿素合成氨的转运与尿素合成乙酰乙酰CoA谷氨酸谷氨酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸合成酶合成酶氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成酶合成酶I尿素尿素鸟氨酸循环鸟氨酸循环氨基酸分解代谢加强氨基酸分解代谢加强引起谷氨酸浓度增高引起谷氨酸浓度增高N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸合成合成别构激活别构激活氨甲酰合成酶氨甲酰合成酶尿素合成加速尿素合成加速氨基酸分解加强促进尿素合成氨基酸分解加强促进尿素合成糖糖氨基酸碳链进入氨基酸碳链进入

16、TCA的途径的途径乙酰乙酰CoA途径途径-酮戊二酸途径酮戊二酸途径琥珀酰琥珀酰CoA途径途径延胡索酸途径延胡索酸途径草酰乙酸途径草酰乙酸途径糖糖u生糖氨基酸生糖氨基酸- 凡能分解产生凡能分解产生TCA中间产物的氨基酸中间产物的氨基酸u生酮氨基酸生酮氨基酸- 凡能分解产生乙酰凡能分解产生乙酰CoA的氨基酸的氨基酸u生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸- 既能产生乙酰既能产生乙酰CoA又能产生又能产生TCA中间中间产物的氨基酸产物的氨基酸u一碳单位一碳单位某些氨基酸代谢产生的含有一个碳原子的基团某些氨基酸代谢产生的含有一个碳原子的基团不能独立存在不能独立存在u 一碳单位的来源一碳单位的来源u甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸等甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸等u 载体载体: 四氢叶酸四氢叶酸, S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸 甲基甲基B12、生物素（运载、生物素（运载CO2）u常见的一碳单位常见的一碳单位 甲基甲基,亚甲基亚甲基,次甲基次甲基,亚氨甲基亚氨甲基,甲酰基甲酰基,羟甲基羟甲基u一碳单位是核苷酸合成的原料一碳单位是核苷酸合成的原料 胆碱、肌酸、肾上腺素合成时需胆碱、肌酸、肾上腺素合成时需S-腺苷