生物化学课件氨基酸代谢

氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢 Metabolism of Amino Acids生物化学生物化学-临五和预防班临五和预防班王旭（基础医学院生化系）王旭（基础医学院生化系）氨基酸是生命代谢的物质基础氨基酸是生命代谢的物质基础甲胺甲胺甲烷甲烷氨气氨气甘氨酸甘氨酸H2OCO2猎户座星云吸收光谱H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式R构成蛋白质的氨基酸都是构成蛋白质的氨基酸都是L L-氨基酸氨基酸2020种通用氨基酸种通用氨基酸 蛋白蛋白质质中的中的L-氨基酸依据极性的分氨基酸依据极性的分类类类别类别主要氨基酸主要氨基酸非非极极性性脂肪族氨基脂肪族氨基酸酸丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸芳香族氨基芳香族氨基酸酸苯丙氨酸苯丙氨酸亚氨基酸亚氨基酸脯氨酸脯氨酸极极性性中性氨基酸中性氨基酸甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、酪氨酸、色氨酸酪氨酸、色氨酸酸性氨基酸酸性氨基酸天冬氨酸、谷氨酸天冬氨酸、谷氨酸碱性氨基酸碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸氨基酸决定蛋白质的结构和功能氨基酸决定蛋白质的结构和功能 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）角蛋白keratin和胶原蛋白collagen甘氨酸在内部-螺旋螺旋亚胺氨酸在拐角处 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性生命体中的氨基酸则不都是生命体中的氨基酸则不都是通用氨基酸通用氨基酸Only 23 amino acids(21 in eukaryotes)are used by the translational machinery to assemble proteins(编码氨基酸).Rare amino acid：SeCys硒代半胱氨酸(谷胱甘肽过氧化酶)，fMet甲酰甲硫氨酸，pyrrolysine吡咯赖氨酸10 prebiotic general amino acids.Non-proteinogenic amino acids（非编码氨基酸）：1）Not alpha：1a）-alanine(泛酸CoA)1b)-Aminobutyric acid(GABA)2）D-amino acids：Most bacterial cells walls are formed by peptidoglycan synthesised by some D-amino acids,generally D-alanine(丙)and D-glutamate(谷)生化代谢分类生化代谢分类能量代谢，物质代谢物质代谢，和信息代谢糖代谢，脂类代谢，氨基酸代谢氨基酸代谢（蛋白质代谢），核苷酸代谢WntFz-cateninTcf/LefLRP5/6The Canonical Wnt signaling pathwayTranscriptionGSK3mRNAPTranslation细胞层面的代谢大多是能量，物质和信息的交换和传递细胞层面的代谢大多是能量，物质和信息的交换和传递How to block?细胞细胞 变成生物体内的蛋白质、变成生物体内的蛋白质、脂肪等自身物质脂肪等自身物质代谢终产物（尿素、尿代谢终产物（尿素、尿酸、多余的水和无机盐、酸、多余的水和无机盐、二氧化碳）二氧化碳）摄摄入入成成合合分分解解营养物质营养物质 消化系统消化系统呼吸系统呼吸系统氧气氧气循环系统循环系统氧气氧气其其他他代代谢谢物物二氧化碳二氧化碳二二氧氧化化碳碳体外体外营养物质营养物质氧气氧气食物食物泌尿系统排尿泌尿系统排尿皮肤排汗皮肤排汗生理层面的物质代谢概括生理层面的物质代谢概括氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸 (非必需氨基酸非必需氨基酸)氨基酸代谢概况（氨基酸代谢概况（3个来源个来源3个去处个去处 -酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其他含氮化合物其他含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 目目 录录-谷氨酰基循环谷氨酰基循环（吸收）（吸收）转氨基反应和联合脱氨基作用（脱氨基转氨基反应和联合脱氨基作用（脱氨基1）嘌呤核苷酸循环（脱氨基嘌呤核苷酸循环（脱氨基2）丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环鸟氨酸循环（尿素去氨）鸟氨酸循环（尿素去氨）四氢叶酸反应（一碳单位）四氢叶酸反应（一碳单位）甲硫氨酸循环（转甲基）甲硫氨酸循环（转甲基）糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白质蛋白质 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA TCA循环循环 2H 2H 呼呼吸吸链链 H H2 2O O ADP+Pi ATP COCO2 2 营养物质在生物体内氧化的一般过程营养物质在生物体内氧化的一般过程琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨氨基基酸酸、糖糖及及脂脂肪肪代代谢谢的的联联系系T C A循环循环目目 录录第一节第一节蛋白质的生理功能和营养价值蛋白质的生理功能和营养价值体内蛋白质具有多方面的重要功能体内蛋白质具有多方面的重要功能蛋白质维持维持组织细胞的生长，更新和修补 蛋白质参与参与体内多种重要的生理活动 酶，抗体，激素，调节蛋白，不可由糖和脂肪替代蛋白质可作为能源能源物质氧化功能 17.19kJ vs.17.15kJ per g（糖）可由糖和脂肪替代体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述n 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)氨基酸的摄入和消耗的状态氨基酸的摄入和消耗的状态 氮总平衡：氮总平衡：摄入氮摄入氮 =排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡：氮正平衡：摄入氮摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：氮负平衡：摄入氮摄入氮 a酮酸+NH4+H2O 过氧化物酶体过氧化物酶体过氧化物酶体（peroxisome）是一种细胞器，存在于一切细胞内，由J.Rhodin（1954年）首次在鼠肾小管上皮细胞中发现。是一种具有异质性的细胞器，共同特点是内含一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶和过氧化氢酶（标致酶）。已发现40多种氧化酶，如L-氨基酸氧化酶，D-氨基酸氧化酶等等。过氧化物酶体的主要功能是催化脂肪酸的-氧化，将极长链脂肪酸（very long chain fattyacid，VLCFA）分解为短链脂肪酸。与溶酶体不同,过氧化物酶体不是来自内质网和高尔基体,因此它不属于内膜系统的膜结合细胞器。线粒体脂肪酸线粒体脂肪酸氧化过程。氧化过程。脂肪酸氧化过程可概括为活化、转移、氧化及最后经三羧酸循环被彻底氧化生成CO2和HO并释放能量等。1.脂肪酸活化为脂酰脂肪酸活化为脂酰CoA 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP PPi 脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C-OH OH OO=OO=脂脂 酰酰SCoARCHRCH2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO=CoA-SHCoA-SH部位：线粒体外部位：线粒体外2.脂酰脂酰CoA进入线粒体进入线粒体 脱氢脱氢 加水加水 再脱氢再脱氢 硫解硫解 L(+)-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+NADH+H+2-烯脂酰烯脂酰CoA 水化酶水化酶H2O 脂酰脂酰CoA 脱氢酶脱氢酶FADFADH2酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH 脂酰脂酰CoA RCH2CH2CSCoA O=反反 2-烯酰烯酰CoARCH=CHCSCoARCH=CHCSCoAO=L(+)-羟脂酰羟脂酰CoARCHOHCH2CSCoA O=酮脂酰酮脂酰CoARCOCH2CSCoA O=脂酰脂酰CoA+乙酰乙酰CoARCSCoA+CH3COSCoA O=3.脂酰脂酰CoA分解产生分解产生乙酰乙酰CoA、FADH2和和NADH 过氧化物酶体过氧化物酶体氧化的功能特点氧化的功能特点 线粒体主要氧化短链=C22，长链脂肪酸，2-甲基支链脂肪酸等，底物谱比线粒体广泛。但是氧化不彻底，底物通过几个beta氧化循环，碳链缩短，然后进入线粒体彻底氧化。过氧化物酶体氧化产生H2O2。L-氨基酸氧化酶与蛇毒氨基酸氧化酶与蛇毒L-L-氨基酸氧化酶也存在于蛇毒氨基酸氧化酶也存在于蛇毒能够抑制由能够抑制由ADPADP和胶原所引起的血小板聚集。具有和胶原所引起的血小板聚集。具有细胞毒性，能诱导细胞凋亡。能抑制大肠杆菌，细胞毒性，能诱导细胞凋亡。能抑制大肠杆菌，金黄色葡萄球菌和痢疾杆菌的生长，杀死肿瘤细金黄色葡萄球菌和痢疾杆菌的生长，杀死肿瘤细胞以及诱导血小板聚集，这些活性能被过氧化氢胞以及诱导血小板聚集，这些活性能被过氧化氢酶所抑制。本品仅供科研使用酶所抑制。本品仅供科研使用氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸 (非必需氨基酸非必需氨基酸)氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况 -酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其他含氮化合物其他含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 目目 录录四四.氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸经脱氨基氨基酸经脱氨基 产生产生-酮酸在体内可通过三酮酸在体内可通过三羧酸循环羧酸循环TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和和CO2，同时生成，同时生成ATP。（一）氨基酸脱氨基后的（一）氨基酸脱氨基后的-酮酸（酮酸（-keto-keto acidacid）可彻底氧化分解供能）可彻底氧化分解供能（二）（二）-酮酸（酮酸（-keto acid）经氨基化生）经氨基化生成营养非必需氨基酸成营养非必需氨基酸 氨基酸经脱氨基作用生成的氨基酸经脱氨基作用生成的-酮酸并酮酸并不一定进入分解代谢，而是重新氨基化，不一定进入分解代谢，而是重新氨基化，形成原来的氨基酸，或经过一个循环反应形成原来的氨基酸，或经过一个循环反应过程后，重新形成原来的氨基酸。过程后，重新形成原来的氨基酸。Alpha-Alpha-酮酸和对应的氨基酸酮酸和对应的氨基酸丙酮酸-丙氨酸草酰乙酸-天冬氨酸a-酮戊二酸-谷氨酸营养非必需氨基酸可在体内通过不同途径合成营养非必需氨基酸可在体内通过不同途径合成（一）（一）-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸H2ONH4+酮戊二酸酮戊二酸L谷氨酸谷氨酸（二）丙酮酸和草酰乙酸通过转氨基作用生成（二）丙酮酸和草酰乙酸通过转氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸丙氨酸和天冬氨酸丙酮酸丙酮酸转氨酶转氨酶丙氨酸丙氨酸谷氨酸或天冬氨酸谷氨酸或天冬氨酸 酮戊二酸酮戊二酸 或草酰乙酸或草酰乙酸（三）谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游离氨（三）谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游离氨合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺L-L-谷氨酰胺谷氨酰胺L-L-谷氨酸谷氨酸NH4+Mg-ATPMg-ADP PiNH3+NH3+（四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化