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10 氨基酸代谢.ppt

10 氨基酸代谢

小猴o0
2011-07-02 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《10 氨基酸代谢ppt》,可适用于高等教育领域

第十章氨基酸代谢重点:脱氨的几种方式氨的去路尿素的合成氨的转运脱氨后碳架的去向aa合成中的碳源氮源Gln、Glu合成一碳单位及作用植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮合成各种氨基酸、蛋白质、含氮化合物。人和动物消化吸收动、植物蛋白质得到氨基酸合成蛋白质及含氮物质。有些微生物能把空气中的N转变成氨态氮合成氨基酸。第一节  蛋白质消化、降解及氮平衡一、 蛋白质消化吸收哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用蛋白质水解成游离氨基酸在小肠被吸收。被吸收的氨基酸(与糖、脂一样)一般不能直接排出体外需经历各种代谢途径。肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽吸收作用在小肠的近端较强因此肽的吸收先于游离氨基酸。二、 蛋白质的降解人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。成人每天有总体蛋白的~被降解、更新。不同蛋白的半寿期差异很大人血浆蛋白质的t约天肝脏的t约~天结缔组织蛋白的t约天许多关键性的调节酶的t均很短。真核细胞中蛋白质的降解有两条途径:一条是不依赖ATP的途径在溶酶体中进行主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。另一条是依赖ATP和泛素的途径在胞质中进行主要降解异常蛋白和短寿命蛋白此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。泛素是一种KD(aa残基)的小分子蛋白质普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守酵母与人只相差个aa残基它能与被降解的蛋白质共价结合使后者活化然后被蛋白酶降解。三、 氨基酸代谢库食物蛋白中经消化而被吸收的氨基酸(外源性aa)与体内组织蛋白降解产生的氨基酸(内源性aa)混在一起分布于体内各处参与代谢称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢库以游离aa总量计算。肌肉中aa占代谢库的%以上。肝脏中aa占代谢库的%。肾中aa占代谢库的%。血浆中aa占代谢库的~%。肝、肾体积小它们所含的aa浓度很高血浆aa是体内各组织之间aa转运的主要形式。氨基酸代谢库图四、 氮平衡食物中的含氮物质绝大部分是蛋白质非蛋白质的含氮物质含量很少可以忽略不计。氮平衡:机体摄入的氮量和排出量在正常情况下处于平衡状态。即摄入氮=排出氮。氮正平衡:摄入氮>排出氮部分摄入的氮用于合成体内蛋白质儿童、孕妇。氮负平衡:摄入氮<排出氮。饥锇、疾病。第二节              氨基酸分解代谢氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。氨基酸的分解代谢一般是先脱去氨基形成的碳骨架可以被氧化成CO和HO产生ATP也可以为糖、脂肪酸的合成提供碳架。一、 脱氨基作用主要在肝脏中进行(一)氧化脱氨基FPH将H交给O生成的HO有毒在过氧化氢酶催化下生成HOO↑解除对细胞的毒害。第一步脱氢生成亚胺。第二步水解。★催化氧化脱氨基反应的酶(氨基酸氧化酶)()、L氨基酸氧化酶有两类辅酶EFMN、EFAD(人和动物)对下列aa不起作用:Gly、β羟氨酸(Ser、Thr)、二羧aa(Glu、Asp)、二氨aa(Lys、Arg)真核生物中真正起作用的不是Laa氧化酶而是谷氨酸脱氢酶。()、D氨基酸氧化酶EFAD有些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶可广谱性地催化Daa脱氨。()、Gly氧化酶EFADP结构式使Gly脱氨生成乙醛酸。()、DAsp氧化酶EFADP结构式EFAD兔肾中有DAsp氧化酶DAsp脱氨生成草酰乙酸。()、LGlu脱氢酶ENADENADP真核细胞的Glu脱氢酶大部分存在于线粒体基质中是一种不需O的脱氢酶。此酶是能使aa直接脱去氨基的活力最强的酶是一个结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。ADP、GDP及某些aa可激活此酶活性。因此当ATP、GTP不足时Glu的氧化脱氨会加速进行有利于aa分解供能(动物体内有的能量来自aa氧化)。(二)非氧化脱氨基作用(大多数在微生物中)P结构式 ①还原脱氨基(严格无氧条件下) ②水解脱氨基 ③脱水脱氨基 ④脱巯基脱氨基⑤氧化还原脱氨基两个氨基酸互相发生氧化还原反应生成有机酸、酮酸、氨。⑥脱酰胺基作用谷胺酰胺酶:谷胺酰胺HO→谷氨酸NH天冬酰胺酶:天冬酰胺HO→天冬氨酸NH谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶广泛存在于动植物和微生物中(三)   转氨基作用转氨作用是aa脱氨的重要方式除Gly、Lys、Thr、Pro外aa都能参与转氨基作用。转氨基作用由转氨酶催化辅酶是维生素B(磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺)。转氨酶在真核细胞的胞质、线粒体中都存在。 转氨基作用:是α氨基酸和α酮酸之间氨基转移作用结果是原来的aa生成相应的酮酸而原来的酮酸生成相应的氨基酸。 P结构式: 不同的转氨酶催化不同的转氨反应。大多数转氨酶优先利用α酮戊二酸作为氨基的受体生成Glu。如丙氨酸转氨酶可生成Glu叫谷丙转氨酶(GPT)。肝细胞受损后血中此酶含量大增活性高。肝细胞正常血中此酶含量很低。动物组织中Asp转氨酶的活性最大。在大多数细胞中含量高Asp是合成尿素时氮的供体通过转氨作用解决氨的去向。 转氨作用机制P图 (四)     联合脱氨基单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要因为只有Glu脱氢酶活力最高其余L氨基酸氧化酶的活力都低。机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基。、  以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用氨基酸的α氨基先转到α酮戊二酸上生成相应的α酮酸和Glu然后在LGlu脱氨酶催化下脱氨基生成α酮戊二酸并释放出氨。 P图以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用 、  通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用P结构式:次黄嘌呤核苷一磷酸(IMP)、腺苷酸代琥珀酸、腺苷酸 P图通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用 骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主二、 脱羧作用生物体内大部分aa可进行脱羧作用生成相应的一级胺。aa脱羧酶专一性很强每一种aa都有一种脱羧酶辅酶都是磷酸吡哆醛。aa脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中有些产物具有重要生理功能如脑组织中LGlu脱羧生成r氨基丁酸是重要的神经介质。His脱羧生成组胺(又称组织胺)有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺有升高血压的作用。但大多数胺类对动物有毒体内有胺氧化酶能将胺氧化为醛和氨。三、 氨的去向氨对生物机体有毒特别是高等动物的脑对氨极敏感血中的氨会引起中枢神经中毒因此脱去的氨必须排出体外。氨中毒的机理:脑细胞的线粒体可将氨与α酮戊二酸作用生成Glu大量消耗α酮戊二酸影响TCA同时大量消耗NADPH产生肝昏迷。氨的去向:()重新利用合成aa、核酸。()贮存GlnAsn高等植物将氨基氮以GlnAsn的形式储存在体内。()排出体外排氨动物:水生、海洋动物以氨的形式排出。排尿酸动物:鸟类、爬虫类以尿酸形式排出。排尿动物:以尿素形式排出。(一) 氨的转运(肝外→肝脏)、Gln转运:Gln合成酶、Gln酶(在肝中分解Gln)Gln合成酶催化Glu与氨结合生成Gln。Gln中性无毒易透过细胞膜是氨的主要运输形式。Gln经血液进入肝中经Gln酶分解生成Glu和NH。、  丙氨酸转运(GlcAla循环)肌肉可利用Ala将氨运至肝脏这一过程称GlcAla循环。丙氨酸在PH时接近中性不带电荷经血液运到肝脏在肌肉中糖酵解提供丙酮酸在肝中丙酮酸又可生成Glc。肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸两者都要运回肝脏而以Ala的形式运送一举两得。(二)  氨的排泄、  直接排氨排氨动物将氨以Gln形式运至排泄部位经Gln酶分解直接释放NH。游离的NH借助扩散作用直接排除体外。、  尿素的生成(尿素循环)排尿素动物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环年Krebs发现向悬浮有肝切片的缓冲液中加入鸟氨酸、瓜氨酸、Arg中的任一种都可促使尿素的合成。尿素循环途径(鸟氨酸循环): P图()、氨甲酰磷酸的生成(氨甲酰磷酸合酶I)肝细胞液中的aa经转氨作用与α酮戊二酸生成GluGlu进入线粒体基质经Glu脱氢酶作用脱下氨基游离的氨(NH)与TCA循环产生的CO反应生成氨甲酰磷酸。氨甲酰磷酸是高能化合物可作为氨甲酰基的供体。氨甲酰磷酸合酶I:存在于线粒体中参与尿素的合成。氨甲酰磷酸合酶II:存在于胞质中参与尿嘧啶的合成。N乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶I、II()、合成瓜氨酸(鸟氨酸转氨甲酰酶)鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中需要Mg作为辅因子。瓜氨酸形成后就离开线粒体进入细胞液。()、合成精氨琥珀酸(精氨琥珀酸合酶)()、精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸(精氨琥珀酸裂解酶)此时Asp的氨基转移到Arg上。来自Asp的碳架被保留下来生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸()、精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。 尿素循环总反应:NHCOATPAspHO→尿素ADPPiAMPPpi延胡索酸 形成一分子尿素可清除分子氨及一分子CO消耗个高能磷酸键。  联合脱NH合成尿素是解决NH去向的主要途径。尿素循环与TCA的关系:草酰乙酸、延胡素酸(联系物)。肝昏迷(血氨升高使α酮戊二酸下降TCA受阻)可加Asp或Arg缓解。、  生成尿酸(见核苷酸代谢)尿酸(包括尿素)也是嘌呤代谢的终产物。四、 氨基酸碳架的去向种aa有三种去路()氨基化还原成氨基酸。()氧化成CO和水(TCA)。()生糖、生脂。种aa的碳架可转化成种物质:丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。它们最后集中为种物质进入TCA:乙酰CoA、α酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。 图氨基酸碳骨架进入TCA的途径、  转变成丙酮酸的途径P图Ala、Gly、Ser、Thr、Cys形成丙酮酸的途径()、 Ala经与α酮戊二酸转氨(谷丙转氨酶)()、Gly先转变成Ser再由Ser转变成丙酮酸。Gly与Ser的互变是极为灵活的该反应也是Ser生物合成的重要途径。Gly的分解代谢不是以形成乙酰CoA为主要途径Gly的重要作用是一碳单位的提供者。GlyFHNAD→N,N甲烯基FHCONHNADH()、Ser脱水、脱氢生成丙酮酸(丝氨酸脱水酶) P反应式 ()、   Thr有条途径P①由Thr醛缩酶催化裂解成Gly和乙醛后者氧化成乙酸→乙酰CoA。②③()、   Cys有条途径①转氨生成β巯基丙酮酸再脱巯基生成丙酮酸。 ②氧化成丙酮酸 ③加水分解成丙酮酸、  转变成乙酰乙酰CoA的途径P图Phe、Tyr、Leu()、   Phe→Tyr→乙酰乙酰CoAP图产物:Phe、Tyr分解为乙酰乙酰CoA和延胡索酸()、   TyrP图产物:个乙酰乙酰CoA(可转化成个乙酰CoA。)个延胡索酸个CO()、   LeuP图产物:个乙酰CoA个乙酰乙酰CoA相当于个乙酰CoA。反应中先脱个CO后又加个COC原子不变。()、   LysP图产物:个乙酰乙酰CoA个CO。在反应途中转氨:a氧化脱氨b转氨()、   TrpP图 产物:个乙酰乙酰CoA个乙酰CoA个CO个甲酸。、  α酮戊二酸途径P图Arg、His、Gln、Pro、Glu形成α酮戊二酸的途径()、   ArgP图 产物:分子Glu分子尿素()、   HisP图产物:分子Glu分子NH,分子甲亚氨基()、   Gln三条途径①Gln酶:GlnHO→GluNH②Glu合成酶:Glnα酮戊二酸NADPH→GluNADP③转酰胺酶:Glnα酮戊二酸→Glur酮谷酰氨酸→α酮戊二酸NH()、   ProP图产物:Pro→GluHpro→丙酮酸丙醛酸、  琥珀酰CoA途径P图Met、Ile、Val转变成琥珀酰CoA()、   MetP图 给出个甲基将SH转给Ser(生成Cys)产生一个琥珀酰CoA()、   IleP图产生一个乙酰CoA和一个琥珀酰CoAValP图、  草酰乙酸途径Asp和Asn可转变成草酰乙酸进入TCAAsn先转变成Asp(Asn酶)Asp经转氨作用生成草酰乙酸、  延胡索酸途径Phe、Tyr可生成延胡索酸(前面已讲过)。五、 生糖氨基酸与生酮氨基酸生酮氨基酸:Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和β羟丁酸因此这种aa称生酮aa生糖氨基酸:凡能生成丙酮酸、α酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的aa都称为生糖aa它们都能生成Glc。而Phe、Tyr是生酮兼生糖aa。六、 由氨基酸衍生的其它重物质、  由氨基酸产生一碳单位一碳单位:具有一个碳原子的基团包括:亚氨甲基(CH=NH)甲酰基(HC=O)羟甲基(CHOH)亚甲基(又称甲叉基CH)次甲基(又称甲川基CH=)甲基(CH)一碳单位不仅与aa代谢密切相关还参与嘌呤、嘧啶的生物合成是生物体内各种化合物甲基化的甲基来源。Gly、Thr、Ser、His、Met等aa可以提供一碳单位。一碳单位的转移靠四氢叶酸(四氢叶酸)携带甲基的部位是N、N P结构式:FH与N、N亚甲基FH、  氨基酸与生物活性物质P表氨基酸来源的生物活性物质()、   Tyr与黑色素P()、   Tyr与儿茶酚胺类可生成多巴、多巴胺(神经递质)、去甲肾上腺素、肾上腺素(激素)这四种统称儿茶酚胺类。P图Tyr形成多巴、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素()、   Trp与羟色胺及吲哚乙酸P图Trp形成羟色胺及吲哚乙酸 羟色胺是神经递质促进血管收缩()、   肌酸和磷酸肌酸(Arg、Gly、Met)肌酸和磷酸肌酸在贮存和转移磷酸键能中起重要作用。它们存在于动物的肌肉、脑、血液中。P图Arg、Gly、Met形成磷酸肌酸肌酸合成中的甲基化:S腺苷Met()、   His与组胺His脱羧生成组胺是一种血管舒张剂在神经组织中是感觉神经的一种递质。()、   Arg→水解→鸟氨酸→脱羧→腐胺→亚精胺→精胺()、   Glu与r氨基丁酸Glu本身就是一种兴奋性神经递质(还有Asp)在脑、脊髓中广泛存在。Glu脱羧形成的r氨基丁酸是一种抑制性神经递质。()、   牛磺酸和CysPCys的SH氧化成SO并脱去COO就形成了牛磺酸牛磺酸与胆汁酸结合乳化食物。七、 氨基酸代谢缺陷症P表 苯丙酮尿症(PKU)图第三节              氨基酸合成代谢一、 氨基酸合成中的氮源和碳源、  氮源(无机氮不行)()生物固氨(微生物)a与豆科植物共生的根瘤菌b自养固氮菌兰藻在固氮酶系作用下将空气中的N固定产生NH图 ()硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物)图 ()各种脱氨基酸作用产生的NH(所有生物)前面已讲过、  碳源直接碳源是相应的α酮酸植物能合成种aa相应的全部碳架或前体。人和动物只能直接合成部分aa相应的α酮酸。主要来源:糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。必需氨基酸:Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、(Arg、His)、  植物、部分微生物aa合成方式①α酮戊二酸衍生类型Glu、Gln、Pro、Arg、Lys(蕈类、眼虫) 与aa分解进入α酮酸的途径比较少了一种aa即His。 ②草酰乙酸衍生类型Asp、Asn、Met、Thr、Ile(也可归入丙酮类)、Lys(植物、细菌) 经TCA中间产物(α酮戊二酸、草酰乙酸)可合成种aa即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。 ③丙酮酸衍生类型Ala、Val(Ile)、Leu ④磷酸甘油酸衍生类型Ser、Gly、Cys 经酵解中间产物(磷酸甘油酸、丙酮酸)可合成Ser、Cys、Gly、Ala、Val、Leu等种aa。 ⑤经酵解及磷酸戊糖中间产物(磷酸烯醇丙酮酸、磷酸赤藓糖)可合成Phe、Tyr、Trp等种芳香族aa。 ⑥His有自己独特的合成途径与其它氨基酸之间没有关系二、 脂肪族氨基酸生物合成途径、α酮戊二酸衍生类型(Glu、Gln、Pro、Arg、Lys(蕈类、眼虫))()、Glu的合成由α酮戊二酸与游离氨经LGlu脱氢酸催化。对于植物和微生物氨的来源是Gln的酰胺基。()、Gln的合成由α酮戊二酸形成Glu由Glu可以进一步形成GlnGln合酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶活性受种含氮物反馈调控:氨基GlcP、Trp、Ala、Gly、His和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。除Gly、Ala其余含氮物的氮都来自Gln。 P()、Pro的合成(Glu环化而成)P图 ()、Arg合成P图()、Lys合成①α酮戊二酸衍生型(蕈类、眼虫)P图②天冬氨酸、丙酮酸衍生型(植物、细菌)P图、草酰乙酸衍生类型(Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys(植物、细菌))()、谷草转氨酶 ()、   Asn合成(转移酰胺基)哺乳动物()、Met合成P图 ()、Thr合成P图 Lys、Met、Thr合成中有一段共同途径即生成Aspβ半醛是一个分枝点化合物。()、Ile合成(与Val极为相似)P图Ile的合成途径与Val极为相似。个C中个来自Asp(Asp→Thr)个来自丙酮酸所以也可以归入丙酮酸衍生型。()Lys(植物、细菌)P图、  丙酮酸衍生型(Ala、Val(Ile)、Leu)、  磷酸甘油酸衍生型(Ser、Gly、Cys)三、 芳香族氨基酸及His的生成合成P、  Phe、Tyr、Trp的合成(自己看)不要求分枝酸:磷酸烯醇丙酮酸个赤藓糖P、  His合成四、 氨基酸生物合成的调节最有效的调节是通过合成过程的终端产物反馈抑制反应系列中第一个酶的活性即通过别构效应调节第一个酶的活性。、 氨基酸生物合成的调节通过终端产物对aa合成的反馈抑制()简单的终端产物反馈抑制如由Thr合成Ile()不同终端产物对共同合成途径的协同抑制 ()不同分枝产物对多个同工酶的抑制()顺序反馈抑制终端产物E和H只分别抑制分道后自己的分支途径中第一个酶的活性。、  氨基酸生物合成的调节 通过酶量调节五、 几种重要的aa衍生物的生物合成()、   谷光苷肽()、   肌酸()、   卟啉血红素、细胞色素、叶绿素。卟啉由Gly和琥珀酰CoA合成()、   短杆菌肽 本章重点脱氨的几种方式氨的去路尿素的合成氨的转运脱氨后碳架的去向aa合成中的碳源氮源Gln、Glu合成一碳单位及作用

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