1、氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids,第 十 二 章,第一节 氨基酸的代谢概况 Overview of Metabolism of Amino Acids,一、氮平衡状态反映氨基酸摄入与消耗的状态,氮平衡(nitrogen balance)氨基酸的摄入和消耗的状态,氮总平衡：摄入氮 = 排出氮（正常成人）,氮正平衡：摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）,氮负平衡：摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）,测定尿与粪中的含氮量（排出氮）及摄入食物的含氮量（摄入氮）可以反映体内氨基酸的代谢状况。,氨基酸代谢库(metabolic pool),食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外
2、源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。,(一)外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库,二、氨基酸在体内满足各种生理需求,组织蛋白质降解所产生的氨基酸,（二）氨基酸在体内主要功能,1.大部分氨基酸用于蛋白质生物合成,蛋白质的合成,食物蛋白质消化、吸收的氨基酸,2.氨基酸的碳骨架可进入能量代谢,氨基酸代谢库中的氨基酸过多，食物蛋白质中某些氨基酸超过机体合成蛋白质的需要时，这些氨基酸就会进入分解代谢，彻底氧化，产生能量。 机体每日产生的能量约有18来自氨基酸的氧化分解。 饥饿时蛋白质降解释放氨基酸。这些氨基酸并不直接氧化供能
3、，而是转变成为葡萄糖或酮体；产生的葡萄糖则满足饥饿时机体对葡萄糖的需要，酮体也可进入能量代谢。,3.氨基酸代谢转换而产生多种物质,氨基酸可通过代谢转变而产生多种物质含氮化合物，包括神经递质、核苷酸、激素及其他多种含氮生理活性物质。 产生一些重要的化学基团，具有重要调节功能，或者用于非营养物质的（转化）代谢。,氨基酸衍生的重要含氮物,氨基酸代谢库,氨基酸代谢概况,目 录,第二节 体内氨基酸的来源 Sources of Amino Acids in Body,（一）氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养非必需氨基酸,营养必需氨基酸(nutritionally essential amino acid),
4、指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。,其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。,（nutritionally non-essential amino acid）,一、机体从食物蛋白质获取氨基酸,组氨酸和精氨酸虽能在人体内合成，但合成量不多，长期缺乏也能造成负氮平衡，可以将这两种氨基酸视为营养半必需氨基酸（nutritionally semi-essential amino acid）。,（二）机体摄取食物蛋白质以满足对氨基酸的需要,蛋白质的生理需要量,成人每日最低蛋白质需要量为3050g，我国营养学
5、会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。,蛋白质的营养价值,营养必需氨基酸种类多、数量足的蛋白质，其营养价值高，反之则营养价值低。,营养价值低的蛋白质混合食用，则营养必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值，称为食物蛋白质的互补作用。,食物蛋白质的互补作用,（三）食物蛋白在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽,蛋白质消化的生理意义,由大分子转变为小分子，便于吸收。 消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。,1. 食物蛋白质在胃中消化,胃蛋白酶的最适pH为1.52.5，水解由芳香族氨基酸的羧基所形成的肽键 ，产物主要为多肽及少量氨基酸。,2. 蛋白质在小肠被水解成氨基酸和小肽 小肠是蛋白质消化的主要部位
6、, 胰液蛋白酶消化蛋白质产生寡肽和少量氨基酸,胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。,内肽酶(endopeptidase) 水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。,外肽酶(exopeptidase) 自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。,氨基酸 +,蛋白水解酶作用示意图,肠液中酶原的激活,胰蛋白酶的自身激活作用较弱。由于胰液中各种蛋白酶均以酶原形式存在，同时胰液中还存在胰蛋白酶抑制剂，能保护胰腺组织免受蛋白酶的自身消化。,可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。
7、酶原还可视为酶的储存形式。,酶原激活的意义,小肠黏膜细胞的消化酶水解寡肽为氨基酸,主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等， 最终产生氨基酸。,在小肠黏膜细胞中进行,（四）氨基酸的吸收是一个主动转运过程,吸收部位：主要在小肠黏膜细胞 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程,氨基酸吸收载体,载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。,转运蛋白 （transporter）,中性氨基酸载体 碱性氨基酸载体 酸性氨基酸载体 亚氨基酸与
8、甘氨酸载体 -氨基酸转运蛋白,-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用,-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：,谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成,细胞外,-谷氨酰 基转移酶,细胞膜,谷胱甘肽GSH,细胞内,-谷氨酰基循环过程,氨基酸,目 录,转运体系将小肽转运进入肠黏膜细胞,吸收部位：小肠近端 转运体系：二肽或三肽转运体系 吸收机制：耗能的主动吸收过程,（五）未被吸收的蛋白质被肠道细菌代谢,在消化过程中，有一小部分蛋白质未被消化或虽经消化、但未被吸收，肠道细菌对这部分蛋白质及其消化产物的代谢。,腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体
9、利用的物质。,蛋白质的腐败作用(putrefaction),1肠道细菌使氨基酸脱羧基产生胺类,假神经递质(false neurotransmitter),某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。,-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。,2在肠道细菌作用下氨基酸脱氨基生成氨,降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。,3腐败作用产生其他有害物质,除了胺类和氨以外，通过腐败作用还可产生一些其他有害物质，例如苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。,二、体
10、内蛋白质降解生成氨基酸,（一）体内蛋白质被不断地转换更新,蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示。,蛋白质转换(protein turnover),指体内蛋白质的不断降解与合成的动态平衡。,蛋白质半寿期(half life),（二）体内蛋白质在不同因素的控制下被降解,1蛋白质功能调控的机制之一是降解蛋白质,具有调节功能的蛋白质在需要时合成，随后被迅速降解，某些因素导致这些蛋白质的半寿期延长，则会导致基因表达的异常。,2结构蛋白需要更新,组织细胞的结构蛋白多为长寿蛋白质，但仍然以一定的速率被降解。细胞代谢过程中经常产生影响蛋白质结构的物质，通过氧化作用而损伤蛋白质。这些蛋白质即通过特
11、定的机制被降解，细胞则重新合成相同的蛋白质以替代被降解的蛋白质。,3. 饥饿状态引起蛋白质降解,在机体处于饥饿状态时，机体也会降解一部分蛋白质，释放出氨基酸。氨基酸分解代谢的中间产物通过糖异生途径转变成葡萄糖，对维持血糖水平具有重要意义。,（三）真核细胞内有两条主要的蛋白质的降解途径,不依赖ATP 利用溶酶体中的组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白,1外在和长寿蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径降解,溶酶体的主要功能是消化作用，是细胞内的消化器官，含有多种蛋白酶 。,根据完成生理功能的不同阶段可将溶酶体分为:初级溶酶体由高尔基体分泌形成，含有多种水解酶原
12、。 次级溶酶体正在进行或完成消化作用的消化泡，内含水解酶和相应底物。残体 后溶酶体，已失去酶活性，仅留未消化的残渣。,2异常和短寿蛋白质在蛋白酶体通过需要ATP的泛素途径降解,依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白,泛素(ubiquitin),76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD) 普遍存在于真核生物而得名 一级结构高度保守,（1）泛素化使蛋白质贴上了被降解的标签,泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。,（2）泛素化的蛋白质在蛋白酶体降解,泛素介导的蛋白质降解过程,蛋白酶体对泛素化蛋白质的降解。,泛素化过程,E1：泛素活化酶,E2：泛素结合酶,E3：泛素蛋白连接酶,蛋白酶体是一个26S
13、蛋白质复合物，由20S的核心颗粒(core particle, CP)和19S的调节颗粒(regulatory particle, RP)组成,蛋白酶体,蛋白酶体的核心颗粒是由4个环2个环和2个环组成的圆柱体，每个环由7个类型的亚基组成，它们位于圆柱体的顶端。每个环由7个类型的亚基组成，它们位于圆柱体的中央。,蛋白酶体核心颗粒,三、营养非必需氨基酸可在体内通过不同途径合成,（一）-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸,H2O,NH4+,酮戊二酸,L谷氨酸,（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,丙酮酸,转氨酶,丙氨酸,谷氨酸或天冬氨酸, 酮戊二酸 或草酰乙酸,（三）谷氨酰胺合成酶利用谷
14、氨酸和游离氨合成谷氨酰胺,L-谷氨酰胺,L-谷氨酸,NH4+,Mg-ATP,Mg-ADP Pi,NH3+,NH3+,（四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺,L-天冬酰胺,L-天冬氨酸,天冬酰胺合成酶,NH3+,NH3+,Gln,Glu,Mg-ATP,Mg-AMP PPi,（五）利用3-磷酸甘油酸合成丝氨酸,（六）甘氨酸在哺乳动物中有几条合成途径,（七）脯氨酸是从谷氨酸形成的,L-谷氨酸,L-脯氨酸,L-谷氨酸- -半缩醛,2-吡咯-5-羧酸,H2O,NADH H+,NADH H+,NAD,NAD,H2O,NH3,NH2,NH,H3N,（八）甲硫氨酸分解代谢过程可产生半胱氨酸,（九）苯
15、丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶催化下形成酪氨酸,四氢生物蝶呤,二氢生物蝶呤,L- 丙氨酸,L- 酪氨酸,NADP,NADPH H,酶 II,酶 I,O2,H2O,CH2 CH COO-,CH2 CH COO-,NH3+,NH3+,HO,（十）组氨酸和精氨酸是营养性半必需氨基酸,组氨酸（histidine）和精氨酸（arginine）都是营养半必需氨基酸，当组氨酸短期缺乏时，成年人和成年大鼠能够维持氮平衡，而正在生长的动物需要食物中的组氨酸，假如延长研究时间，成年人也需要补充组氨酸。,第三节 氨基酸氮的代谢,Catabolism of Amino Acid Nitrogen,一、脱氨基是氨基酸分解代谢的
16、起始反应,转氨基作用（transamination）： 在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,（一）待分解的氨基酸经转氨酶作用移去-氨基,反应式,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外,转氨酶又称氨基转移酶（aminotransferase）,体内存在多种转氨酶，不同氨基酸与-酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。体内有两种重要的转氨酶:,谷氨酸转氨酶谷-丙转氨酶（glutamate-pyruvate transaminase，GPT或ALT）谷-草转氨酶（glutama
17、te-oxaloacetate transaminase, GOT或AST） .丙氨酸转氨酶,转氨酶,正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织),血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。,（二）所有的转氨酶均有相同的辅基和相同的作用机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,目 录,转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。,通过此种方式并未产生游离的氨。,转氨基作用的生理意义,联合脱氨基,转氨基和氧化脱氨基偶联 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联,（三）联合脱氨基作用将氨基最终从氨基酸除去并产生氨,存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+
18、 GTP、ATP为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂,催化酶：L-谷氨酸脱氢酶,L-谷氨酸,NH3,-酮戊二酸,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,H2O,（glutamate dehydrogenase）,谷氨酸脱氢酶催化-谷氨酸氧化脱氨基,转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨的结合被称为转氨脱氨作用（transdeamination），又称联合脱氨作用。,转氨基偶联氧化脱氨基作用,H2O+NAD+,此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。 主要在肝、肾组织进行。,转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,腺苷酸 代琥珀酸,次黄嘌呤核苷酸(IMP),此种方式主要在肌肉组织进行,二、氨
19、在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运,正常情况下，血氨水平在4765 mol/L,氨是以无毒丙氨酸及谷氨酰胺两种形式经血液转运。运输到肝合成尿素，或运至肾以铵盐的形式排出。,（一）丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝,反应过程,丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle),丙 氨 酸,葡 萄 糖,肌肉 蛋白质,氨基酸,NH3,谷氨酸,-酮戊二酸,丙酮酸,糖酵解途径,肌肉,丙氨酸,血液,丙氨酸,葡萄糖,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,丙氨酸-葡萄糖循环,葡萄糖,目 录,(二） 谷氨酰胺是运输氨的重要分子,反应过程,在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝
20、和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。,谷氨酰胺,谷氨酸,Asp,Asn,H2O,NH3,天冬酰胺酶,白血病细胞不能,临床上用此酶分解血 的Asn治疗白血病,COOH,CH,2,CHNH,2,COOH,CONH,2,CH,2,CHNH,2,COOH,三、肝合成尿素是机体排泄氨的主要方式, 在肝内合成尿素，这是最主要的去路, 合成非必需氨基酸及其他含氮化合物, 合成谷氨酰胺,谷氨酸 + NH3,谷氨酰胺,谷氨酰胺合成酶,ATP,ADP+Pi, 肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出,体内氨的去路,（一）在肝进行的鸟氨酸循环合成尿素,主要在肝细胞的线粒体及胞液中,尿素生成的过
21、程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。,反应在线粒体中进行,1. CO2、氨和ATP缩合形成氨基甲酰磷酸,反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase, CPS-) 催化 N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP,N-乙酰谷氨酸(AGA),鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,2氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸,NH,2,(CH,2,),3,CH,COOH,NH,2,鸟氨酸,NH
22、,2,(CH,2,),3,CH,COOH,NH,2,NH,CH,COOH,NH,2,NH,2,C,O,瓜氨酸,(CH,2,),3,由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化,反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。,线粒体内膜存在一种碱性氨基酸转运蛋白，将瓜氨酸向线粒体外转运，同时将鸟氨酸向线粒体内转运。,3. 瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸,反应在胞液中进行,+,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,NH,CH,COOH,NH,2,NH,2,C,O,瓜氨酸,(CH,2,),3,精氨酸,延胡索酸,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸,4.
23、 精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸,反应在胞液中进行,5. 精氨酸裂解释放出尿素并再形成鸟氨酸,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,目 录,反应小结,原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸，但都是各种氨基酸分解代谢过程中所脱掉的氨基。 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键，尿素合成过程不可逆 。,（二）尿素合成受膳食蛋白质和两个调节酶活性的调节,食物蛋白的摄入量影响尿素的合成 高蛋白质膳食增加体内氨基酸的量，体内分解代谢的氨基酸多，因而增加尿素合成。,2. N-乙酰谷氨酸别位激活氨基甲酰磷酸合酶启动尿素合成,3. 精氨酸代琥珀酸合酶活性促进
24、尿素合成,AGA、谷氨酸为其激活剂,1.血氨来源,氨基酸脱氨基作用和胺类的分解均可以产生氨 （产生的氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸的形式在血液中运输，正常情况下并不会增加血液中游离氨的浓度 ）,（三）尿素合成障碍引起高血氨症和氨中毒,肠道细菌腐败作用产生氨,临床上对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析，而禁止用碱性的肥皂水灌肠，就是为了减少氨的吸收。,肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入尿，但碱性尿则妨碍肾小管细胞中的NH3的分泌。,血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。,高氨血
25、症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。,2尿素合成障碍可导致高血氨症,遗传性缺陷导致高氨血症,1型血氨过多症，氨基甲酰磷酸合酶I缺陷引起。2型血氨过多症，因鸟氨酸氨基甲酰转移酶缺失所致。瓜氨酸血症，精氨酸代琥珀酸合酶活性缺失或活性极低。精氨酸代琥珀酸尿症，精氨酸代琥珀酸裂解酶缺失。高精氨酸血症，红细胞精氨酸酶的水平降低。,TAC ,脑供能不足,脑内-酮戊二酸,3 血氨浓度过高可导致氨中毒, 高血氨可减少脑内-酮戊二酸，导致能量代谢障碍。, 脑星状细胞内谷氨酰胺增多，可导致水分渗入细胞，引起脑水肿。 谷氨酸以及由谷氨酸产生的-氨基丁酸都是主要的信号分子。过多谷氨酸
26、用于合成谷氨酰胺，可导致脑内谷氨酸和-氨基丁酸减少，影响脑的功能。,第四节 氨基酸碳链骨架的代谢,Catabolism of the Carbon Skeletons of Amino Acids,一、-酮酸（-ketoacid）经氨基化生成非必需氨基酸,氨基酸经脱氨基作用生成的-酮酸并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过程后，重新形成原来的氨基酸。,分解产生乙酰CoA和乙酰乙酸的氨基酸即为生酮氨基酸（ketogenic amino acid）。产生丙酮酸和三羧酸循环中间物的氨基酸即为生糖氨基酸（glucogenic amino acid）。氨基酸分解后可
27、产生两个产物分子，分别转变成葡萄糖和酮体，因而属于生糖兼生酮氨基酸（glucogenic and ketogenic amino acid）。,二、氨基酸脱氨基后的碳链骨架可转变成糖或酮体,琥珀酰CoA,延胡索酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,柠檬酸,乙酰CoA,丙酮酸,PEP,磷酸丙糖,葡萄糖或糖原,糖,-磷酸甘油,脂肪酸,脂肪,甘油三酯,乙酰乙酰CoA,酮体,CO2,CO2,氨基酸分解代谢产生用于合成葡萄糖和酮体的材料,T C A循环,目 录,氨基酸经脱氨基 产生-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。,三、氨基酸脱氨基后的碳链骨架可彻底氧化分解供能,丙酮酸
28、可进入线粒体氧化产生乙酰CoA，进入三羧酸循环而彻底氧化酮体可直接分解产生乙酰CoA三羧酸循环的中间产物通过三羧酸循环中的反应转变成苹果酸，运输到线粒体外，在胞质内依次转变成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后进入线粒体彻底氧化,氨基酸分解代谢的中间产物主要有3类：,一般在下列3种代谢状况下，氨基酸才氧化降解：,细胞的蛋白质进行正常的合成和降解时，蛋白质合成并不需要蛋白质降解释放出的某些氨基酸，这些氨基酸会进行氧化分解。食品富含蛋白质，消化产生的氨基酸超过了蛋白质合成的需要，由于氨基酸不能在体内储存，过量的氨基酸在体内被氧化降解。机体处于饥饿状态或未控制的糖尿病状态时，机体不能利用或不能合
29、适地利用糖作为能源，细胞的蛋白质被用做重要的能源。,第五节 氨基酸代谢转换产生的特殊产物,Conversion of Amino Acids to Special Products,一、机体利用某些氨基酸产生具有生物活性的胺类化合物,（一）脱羧基(decarboxylation)作用将氨基酸转变成胺类化合物,RCH2NH2,RCHO,RCOOH,醛,胺,单胺氧化酶,羧酸,NH3,H2O2+,H2O,O2 +,胺类是体内重要的生物活性物质，在参与特定的生理反应之后，胺类物质可通过生物转化作用而被分解 。,1谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸,L-谷氨酸,GABA,CO2,L- 谷氨酸脱羧酶,GABA是抑制
30、性神经递质，其作用是抑制突触传导,-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA),（二）氨基酸脱羧基(decarboxylation)可产生重要的生物活性物质,脑、肾,2组氨酸脱羧生成组胺,组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。,组胺 (histamine),3色氨酸经5-羟色氨酸生成5-羟色胺,5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。,5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT),4精氨酸和甲硫氨酸可合成多胺类物质,鸟氨酸,腐胺,S-腺苷甲硫氨酸(SAM ),脱羧基SAM,鸟氨酸脱羧酶
31、,CO2,SAM脱羧酶,CO2,精脒 (spermidine),丙胺转移酶,5-甲基-硫-腺苷,精胺 (spermine),多胺(polyamines)是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其调节酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。,精氨酸,精氨酸酶,二、分解氨基酸获得一碳单位,定义,某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(one carbon unit)。,（一）一碳单位是由四氢叶酸转运的分子结构成分,甲基 (methyl),-CH3,甲烯基 (methylene),-CH2-,甲炔基 (methenyl),-CH=,甲酰基 (formy
32、l),-CHO,亚胺甲基 (formimino),-CH=NH,种类,FH4的生成,四氢叶酸是一碳单位的载体,（二）一碳单位主要经氨基酸分解而获得,1一碳单位从几种氨基酸分解过程中产生,FH4携带一碳单位的形式,（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）,N5CH3FH4,N5、N10CH2FH4,N5、N10=CHFH4,N10CHOFH4,N5CH=NHFH4,2.一碳单位的互相转变,N10CHOFH4,N5, N10=CHFH4,N5, N10CH2FH4,N5CH3FH4,N5CH=NHFH4,H+,H2O,NADPH+H+,NADP+,NADH+H+,NAD+,NH3,胱氨
33、酸,甲硫氨酸,半胱氨酸,三、含硫氨基酸可产生重要的化学修饰基团,1. S-腺苷甲硫氨酸是甲基的直接供体,腺苷转移酶,PPi+Pi,+,甲硫氨酸,ATP,S-腺苷甲硫氨酸(SAM),（一）甲硫氨酸是甲基转移的中间载体,甲基转移酶,RH,RHCH3,腺苷,SAM,S-腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,SAM为体内甲基的直接供体,修饰DNA的结构而控制基因表达 修饰非营养物质而使之失活 合成反应中通过加甲基而生成胆碱、肌酸、 肉碱以及肾上腺素等生物活性物质,S-腺苷甲硫氨酸在甲基转移酶（methyl transferase）催化下，将甲基转移至其他物质使其甲基化。,2.甲硫氨酸转甲基后可通过甲硫氨酸循
34、环(methionine cycle)再生,甲硫氨酸,S-腺苷同型 半胱氨酸,S-腺苷甲硫氨酸,同型半胱氨酸,FH4,N5-CH3-FH4,N5-CH3-FH4转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,（1） 半胱氨酸与胱氨酸的互变,（二）胱氨酸和半胱氨酸代谢产生修饰基团,半胱氨酸可生成牛磺酸,牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分之一,含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。,PAPS为活性硫酸， 是体内硫酸基的供体,半胱氨酸生成活性硫酸根,此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径,苯丙氨酸经羟化转变为酪氨酸,四、机体利用氨基酸合成其他含氮化合物,（一）以苯丙氨酸和酪氨酸为原
35、料产生儿茶酚胺和黑色素,苯丙酮酸尿症(phenyl keronuria, PKU),体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。, 酪氨酸转变为儿茶酚胺和黑色素,帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。 在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。 人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。,（3）苯丙氨酸和酪氨酸脱羧羟化产生假性神经递质,两种氨基酸在脑内脱羧羟化产生假性神经递质苯乙醇胺及-羟酪胺(鱆胺)，假性神经递质产量增多可能与肝昏
36、迷的发生有关。,色氨酸,（二）色氨酸生成不同物质,肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。 肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。 肝是合成肌酸的主要器官。 肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。,（三）以氨基酸为原料合成肌酸,+,目 录,肌酸的代谢,（四）以氨基酸为原料合成乙醇胺和胆碱,乙醇胺和胆碱是体内合成磷脂的重要原料，胆碱还是合成乙酰胆碱的原料。,HOCH2CH2NH2,HOCH2CH2 +N（CH3）,CO2,3S-腺苷甲硫氨酸,丝氨酸,乙醇胺,胆碱,（五）卟啉化合物的合成需要甘氨酸作为原料,血红素是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶多种功能蛋白的辅基。血红素的卟啉环是以甘氨酸和琥珀酰CoA为原料合成的。,（六）以氨基酸为原料合成碱基,合成核苷酸的碱基的主要原料为氨基酸和一碳单位提供。,（七）精氨酸是NO的原料,精氨酸,一氧化氮合酶 （nitric oxide synthase，NOS）,NO,
