09-氨基酸代謝幻燈片

第九章氨基酸代謝第一節(jié)蛋白質的營養(yǎng)作用第二節(jié)蛋白質的消化、吸收與腐敗第三節(jié)氨基酸的一般代謝第四節(jié)氨的代謝第五節(jié)個別氨基酸的代謝第一節(jié)蛋白質的營養(yǎng)作用一、蛋白質營養(yǎng)的重要性1、維持組織細胞的生長、更新和修補(主要功能)；2、參與多種重要的生理活動催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運動（肌肉）、物質轉運（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）等3、提供能源（17.9KJ/g蛋白質，次要功能）人體每日18%能量由蛋白質提供二、蛋白質需要量和營養(yǎng)價值1、氮平衡(nitrogenbalance)攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）含氮量之間的關系。氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦等）氮負平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）2、生理需要量成人每日最低蛋白質需要量為30～50g，我國營養(yǎng)學會推薦成人每日蛋白質需要量為80g。3、蛋白質的營養(yǎng)價值必需氨基酸(essentialaminoacid)：指體內需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Met、Trp、Val、Lys、Ile、Leu、Phe、Thr蛋白質的營養(yǎng)價值取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類。一般：動物蛋白質>植物蛋白質蛋白質的互補作用將營養(yǎng)價值較低的蛋白質混合食用，其必需氨基酸可以互相補充而提高營養(yǎng)價值。例如：谷類含Lys少，Trp多，而豆類含Lys多，Trp少，兩者混合食用可提高營養(yǎng)價值。第二節(jié)蛋白質的消化、吸收與腐敗一、蛋白質的消化：自胃中開始，在小腸中完成胃中的消化作用：胃蛋白酶的最適pH為1.5～2.5，對蛋白質肽鍵作用特異性差，產(chǎn)物主要為多肽及少量氨基酸。胃蛋白酶對乳中的酪蛋白有凝乳作用，使之在胃停留時間長，利于充分消化，對嬰幼兒較重要。小腸粘膜細胞對蛋白質的消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。二、氨基酸的吸收吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、二肽、三肽吸收機制：耗能的主動吸收過程氨基酸吸收的載體：載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯(lián)體，由ATP供能將氨基酸、Na+轉入細胞內，Na+再由鈉泵排出細胞。γ-谷氨酰基循環(huán)對氨基酸的轉運作用：通過GSH的代謝作用將氨基酸吸收和轉運的過程肽的吸收利用腸粘膜細胞上的二肽或三肽的轉運體系此種轉運也是耗能的主動吸收過程吸收作用在小腸近端較強三、蛋白質的腐敗作用腸道細菌對未被消化的蛋白質及未被吸收的消化產(chǎn)物進行的分解過程。腐敗作用的產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、H2S、苯酚、吲哚等；也可產(chǎn)生少量的脂肪酸及維生素等可被機體利用的物質。胺類的生成腸道氨的生成氨基酸脫氨尿素水解其它有害物質的生成第三節(jié)氨基酸的一般代謝一、氨基酸代謝概況1、蛋白質的半壽期(half-life)：蛋白質降低其原濃度一半所需要的時間，用t1/2表示。真核生物中蛋白質的降解有兩條途徑溶酶體內降解過程不依賴ATP利用組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長壽命的細胞內蛋白依賴泛素(ubiquitin)的降解過程依賴ATP降解異常蛋白和短壽命蛋白2、氨基酸代謝庫：食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內源性氨基酸）混在一起，分布于體內各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。二、氨基酸的脫氨基作用1、轉氨基作用概念：在轉氨酶的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相應的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應的氨基酸的過程。特點：只有氨基的轉移，沒有氨的生成催化反應可逆其輔酶都是磷酸吡哆醛轉氨酶體內存在多種轉氨酶，以L-谷氨酸與α-酮酸的轉氨酶最為重要。如：谷丙轉氨酶（GPT，又稱ALT，丙氨酸氨基轉移酶）和谷草轉氨酶（GOT，又稱AST，天冬氨酸氨基轉移酶）臨床意義：ALT在肝組織含量高，急性肝炎患者血清ALT升高

臨床意義：AST在心肌組織含量較高,心肌梗患者血清AST可升高生理意義轉氨基作用不僅是體內多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機體合成非必需氨基酸的重要途徑。轉氨基作用的機制2、氧化脫氨基作用概念：氨基酸在酶的催化下，進行伴有氧化的脫氨基反應。L-谷氨酸脫氫酶活性強，分布于肝、腎及腦組織為變構酶，受ATP、ADP等調節(jié)，輔酶為NAD+或NADP+專一性強，只作用于谷氨酸，催化的反應可逆3、聯(lián)合脫氨基作用概念：由兩種或兩種以上的酶聯(lián)合催化，使氨基酸的α-氨基脫下并產(chǎn)生游離氨。類型及過程轉氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用（肝、腎）此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內合成非必需氨基酸的主要方式。轉氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)（骨骼肌、心?。┘∪饨M織中谷氨酸脫氫酶活性不高，難以進行上述的聯(lián)合脫氨基方式，必須通過轉氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)進行脫氨基作用。4、非氧化脫氨基作用脫水脫氨基：Ser脫硫化氫脫氨基：Cys直接脫氨基：Asp三、-酮酸的代謝1、經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸2、經(jīng)三羧酸循環(huán)氧化供能3、轉變?yōu)樘穷惢蛑旧前被幔焊?、絲、丙……等多種氨基酸生酮氨基酸：亮氨酸、賴氨酸生酮兼生糖氨基酸：異亮、酪、色、苯丙、蘇第四節(jié)氨的代謝氨：劇毒物質，腦組織對氨最為敏感！一般正常血氨濃度＜60μmol/L。一、體內氨的來源和去路1、氨的來源：氨氣對人體的毒害

急性中毒：短期內吸入大量氨氣后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰可帶血絲、胸悶、呼吸困難,可伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等,可出現(xiàn)紫紺、眼結膜及咽部充血及水腫、呼吸率快、肺部羅音等。嚴重者可發(fā)生肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征,喉水腫痙攣或支氣管粘膜壞死脫落致窒息,還可并發(fā)氣胸、縱膈氣腫。2、氨的去路：為什么高血氨病人不能用堿性肥皂水灌腸？為什么肝硬化腹水病人不能用堿性利尿藥？腸道產(chǎn)氨量較多，每天約產(chǎn)生4g。當腸內腐敗作用加強時，氨的生成增多。NH3比NH4+更易透過細胞膜而被吸收。當腸道pH較低時（pH＜6），NH3與H+結合成NH4+，而減少氨的吸收。腸道pH較高時，NH4+轉變?yōu)镹H3，氨的吸收增多。臨床上對高血氨病人采用弱酸性透析液作結腸透析就是為了減少氨的吸收，促進氨的排泄，而禁用堿性肥皂水灌腸。腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺。谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下水解生成谷氨酸和氨。腎小管中氨的去路主要取決于腎小管液的pH值。當尿液呈酸性時有利于腎小管上皮細胞氨的分泌，減少氨的吸收。反之，堿性尿則可影響腎小管細胞中氨的分泌，增加氨的吸收。臨床上對肝硬化腹水的病人不宜使用堿性利尿藥，以防止血氨升高。二、體內氨的轉運NH3主要是以無毒的Ala及Gln兩種形式在血中運輸。1、丙氨酸-葡萄糖循環(huán)：既使肌肉中的氨以無毒的Ala形式運到肝，肝又為肌肉提供可以生成丙酮酸的葡萄糖2、谷氨酰胺的運氨作用：從腦、肌肉等組織向肝或腎運氨，Gln即是氨的一種解毒形式，也是氨的儲存和運輸形式。臨床上用谷氨酸鹽降低血氨三、尿素的生成1、合成部位：肝是合成尿素的主要器官。2、合成過程：由氨、CO2、ATP在多種酶的催化下，經(jīng)鳥氨酸循環(huán)（又叫尿素循環(huán)或Krebs-Henseleit循環(huán)）合成。氨基甲酰磷酸的合成：在線粒體中進行氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-Ⅰ)是尿素生成的關鍵酶，N-乙酰谷氨酸（AGA）是它的變構激活劑。反應消耗2分子ATP。瓜氨酸的合成：在線粒體中進行

生成的瓜氨酸從線粒體進入胞液。精氨酸的合成：在胞液中進行精氨酸水解生成尿素：在胞液中進行鳥氨酸可以由胞液進入線粒體，循環(huán)使用3、尿素合成小結總反應式：NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O→尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸主要器官：肝臟原料：CO2+2NH3（一個來自線粒體中的游離氨，另一個來自于胞液中的天冬氨酸）每生成1分子尿素消耗3個ATP的4個高能磷酸鍵生理意義：是體內氨的主要去路，解氨毒的重要途徑。4、鳥氨酸循環(huán)的一氧化氮合酶支路NO具有重要的生理功能：松弛心血管、消化道等平滑?。桓杏X傳入；學習記憶5、尿素生成的調節(jié)食物：高蛋白質飲食時尿素合成速度加快，低蛋白質飲食可使尿素合成減慢。氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-Ⅰ)的調節(jié)N-乙酰谷氨酸(AGA)是該酶的變構激活劑精氨酸在臨床上用于糾正肝性腦病尿素生成酶系的調節(jié)精氨酸代琥珀酸合成酶(限速酶)四、高血氨癥與氨中毒1、血氨正常參考值：5.54～65mol/L2、高血氨癥：血氨濃度升高常見于肝功能嚴重損傷和尿素合成障礙3、氨中毒：高氨血癥可引起腦功能障礙。腦中氨升高后第五節(jié)個別氨基酸的代謝一、氨基酸的脫羧基作用概念：某些氨基酸在酶的催化下脫去CO2生成相應胺類的過程。催化這些反應的酶是氨基酸脫羧酶，其輔酶是磷酸吡哆醛。胺是體內的生理活性物質，主要在肝中滅活。1、γ-氨基丁酸（GABA）生成部位：腦、腎功能：GABA是抑制性神經(jīng)遞質，對中樞神經(jīng)有抑制作用。臨床上常用維生素B6治療妊娠嘔吐及小兒抽搐，目的是促進谷氨酸脫羧，使中樞神經(jīng)中GABA濃度增高。2、牛磺酸生成部位：肝，腦功能：?；撬崤c游離膽汁酸結合生成結合型膽汁酸。?；撬峋哂锌寡趸€(wěn)定細胞膜功能，對神經(jīng)、心肌、肝等多種細胞具有保護作用。能提高腦細胞的活性，增強記憶力，提高機體免疫力。3、組胺生成部位：肥大細胞、肺、肝、腎、肌肉、胃粘膜功能：是強烈的血管舒張劑，擴張血管，降低血壓；增加毛細血管的通透性，與過敏反應有關；促進胃液分泌。4、5-羥色胺（5-HT）生成部位：腦、腎、肝等各組織功能：腦中的5-HT是一種抑制性神經(jīng)遞質外周組織的5-HT可收縮血管，升高血壓。5、多胺概念：分子中含有2個或2個以上氨基的胺類物質。生成部位：肝、生長旺盛的組織（如腫瘤）功能：多胺是調節(jié)細胞生長的重要物質，有促進核酸與蛋白質合成的作用，因而可促進細胞分裂增殖。臨床上測定病人血或尿中多胺含量可作為癌瘤病人輔助診斷及觀察病情變化的指標。二、一碳單位代謝1、一碳單位的概念某些氨基酸在分解代謝中產(chǎn)生的含有一個碳原子的基團。包括甲基（－CH3）、甲烯基（－CH2－）、甲炔基（－CH＝）、甲?；ǎ瑿HO）及亞氨甲基（－CH=NH）等。CO2不是一碳單位。2、一碳單位的載體及轉運形式一碳單位不能游離存在，常與四氫葉酸結合而轉運并參與代謝。一碳單位結合在四氫葉酸的N5，N10上。3、一碳單位的來源與轉變一碳單位主要來源于Ser、Gly、His、Trp的分解代謝。各種形式的一碳單位在適當條件下可以通過氧化還原反應彼此轉化，但N5-甲基四氫葉酸一經(jīng)生成基本上不可逆。4、一碳單位的生理功用一碳單位的主要功能是作為嘌呤、嘧啶的合成原料，在核酸的生物合成中起重要作用。一碳單位代謝發(fā)生障礙就會引起疾病，如葉酸、VitB12缺乏引起巨幼紅細胞性貧血。臨床上某些抗菌、抗腫瘤的藥物如磺胺藥、甲氨蝶呤正是由于干擾了細菌以及腫瘤細胞的四氫葉酸的合成和一碳單位代謝，使核酸合成受阻而達到治療的目的。參于體內的甲基化反應N5-CH3-FH4可參與蛋氨酸循環(huán)，是體內甲基化反應的間接供體（見含硫氨基酸代謝）。三、含硫氨基酸代謝體內含硫氨基酸包括甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸。甲硫氨酸可轉變?yōu)榘腚装彼岷碗装彼?；半胱氨酸與胱氨酸可以互變，但不能轉變成甲硫氨酸。1、甲硫氨酸的代謝甲硫氨酸與轉甲基作用蛋氨酸分子中含有的S-甲基，可參與多種物質的甲基化反應，合成許多重要的含甲基的化合物，如腎上腺素、肌酸、肉堿等。甲硫氨酸在轉甲基之前首先必須生成S-腺苷蛋氨酸（SAM）。SAM是體內甲基的直接供體。蛋氨酸循環(huán)概念：SAM在甲基轉移酶的作用下，將甲基轉移給其它物質使其甲基化，自身則生成S-腺苷同型半胱氨酸，然后脫去腺苷生成同型半胱氨酸，同型半胱氨酸接受N5-CH3-FH4提供的甲基又可生成蛋氨酸。意義：1）SAM提供甲基使其它物質甲基化；2）使N5-CH3-FH4釋出-CH3重新變成游離的FH4，繼續(xù)運載一碳單位。因此，N5-CH3-FH4是體內甲基間接供體。肌酸的合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量儲存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，轉變?yōu)榱姿峒∷?。肌酸和磷酸肌酸代謝的終產(chǎn)物為肌酸酐(creatinine)。2、半胱氨酸及硫的代謝半胱氨酸與胱氨酸的互變硫酸根的代謝半胱氨酸分解代謝產(chǎn)生丙酮酸、NH3、H2S，H2S迅速氧化生成硫酸根，半胱氨酸是體內硫酸根的主要來源。體內的硫酸根一部分可以隨尿排出，另一部分與ATP反應，活化成活性硫酸根，即3＇-磷酸腺苷-5＇-磷酸硫酸（PAPS）。四、芳香族氨基酸的代謝芳香族氨基酸包括：Phe、Tyr、Trp。主要在肝臟分解。1、苯丙氨酸代謝正常情況下苯丙氨酸代謝的主要途徑是在苯丙氨酸羥化酶作用下生成酪氨酸，然后進一步代謝。當苯丙氨酸羥化酶先天性缺乏時，苯丙氨酸不能轉變?yōu)槔野彼幔瑒t主要經(jīng)轉氨基作用生成苯丙酮酸，苯丙酮酸進一步轉變?yōu)楸揭宜岬犬a(chǎn)物，此時尿液中出現(xiàn)大量苯丙酮酸及其代謝產(chǎn)物，稱為苯丙酮酸尿癥（PKU）。苯丙酮酸在體內堆積對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒性，會引起患兒智力障礙。對此種患兒的治療原則是早期發(fā)現(xiàn)，適當控制膳食中苯丙氨酸的含量。2、酪氨酸代謝轉變?yōu)閮翰璺影范喟桶肥悄X中的