10脂类和蛋白质代谢mod.ppt

,第十章 脂类代谢,脂类概述 脂肪的分解代谢 脂肪的生物合成 磷脂的代谢,1.概念：脂类是生物体内不溶于水而溶于有机溶剂 的一大类物质的总称，包括脂肪和类脂。,脂类,脂肪 ：又称三酯酰甘油或甘油三脂(triglyceride) ， fat 是体内储存能量的主要形式（可变脂）。,类脂 lipoid,固醇类：胆固醇（cholesterol, Ch） 胆固醇酯（cholesterol ester, ChE）,磷脂 (phospholipid,PL),糖脂（glycolipid, GL）,10-1 脂类概述,甘油磷脂 鞘氨醇磷脂,卵磷脂 脑磷脂,2.分类：,脂类的结构通式,甘 油,脂肪酸,脂肪酸,脂肪酸,甘 油,脂肪酸,脂肪酸,脂肪（脂肪酸的甘油酯 三酯酰甘油）,有机碱：胆胺-脑磷脂,有机碱：胆碱-卵鳞脂,胆 固 醇 (环戊烷高氢菲衍生物),HO,MG: 一酯酰甘油 (少量),DG: 二 酯酰甘油(少量),TG: 三酯 酰甘油(主要),有机碱,磷脂,脂类的来源与贮存,主要来源 糖 脂肪的来源 次要来源 食入,糖 蛋白质,代谢降解产物为原料合成脂肪,皮下 贮存 肾周围 统称脂库 肠系膜,（一）脂类的消化,小肠上段是主要的消化场所,脂类(甘油三脂 TG 、胆固醇Ch、磷脂PL等),微团,胆汁酸盐乳化,胰脂肪酶、辅脂酶等水解,甘油一脂、溶血磷脂、 长链脂肪酸、胆固醇等,混合微团,乳化,脂类的消化吸收,胰脂酶 磷脂酶 辅脂酶及 胆固醇酯酶,(二) 脂类的吸收,饱和脂肪酸： 简写式 月桂酸：CH3(CH2)10COOH 12: 0 豆蔻酸 : CH3(CH2)14COOH 14: 0 软脂酸（棕榈酸）:CH3(CH2)14COOH 16: 0 硬脂酸: CH3(CH2)16COOH 18: 0 花生酸: CH3(CH2)18COOH 20: 0,饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸,脂肪酸的结构特点：,系统命名法：需标示脂肪酸的碳原子数和的位置。 或n编码体系：从脂肪酸的甲基碳起计算 其碳原子顺序。 编码体系：从脂肪酸的羧基碳起计算碳原 子的顺序。,CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH,十六碳-7-烯酸,十六碳-9-烯酸,不饱和脂肪酸的命名,油酸： 十八碳-9-烯酸, 18：19c， 亚油酸（-6,8）： 十八碳-9，12-二-烯酸, 18：29c，12c -亚麻酸（ -3,6,9） ： 十八碳-9，12，15-三-烯酸， 18: 39c，12c，15c 花生四稀酸（-6,9,12,15） ： 二十碳-5，8，11，14四-烯酸， 20：4 5c，8c，11c，14c 二十二碳六烯酸 （DHA） （-3, , , , , ） ： 22：6 4c，7c，10c， 13c，16c，19c 二十碳五稀酸 （EPA） -3系多不饱和脂肪酸（PUFA）,2.不饱和脂肪酸：1-6个双键,常 见 的 不 饱 和 脂 肪 酸,9及7系 体内可以合成， 6及3系 机体不能合成。 3、6及9三族体内彼此不能相互转化 必需脂肪酸 6及3系。 3族: 促进儿童智力发育、延缓大脑衰老、 降低血液胆固醇浓度,（一）储能和供能的主要物质,1g 脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ， 而1g 糖彻底氧化仅供能约16.7KJ,脂肪组织储存脂肪, 约占体重10-20% .,3、脂类的主要生理功能,合理饮食 脂肪氧化供能占 15-25%,空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上,禁食1-3天 脂肪氧化供能占 85%,饱食、少动 脂肪堆积，发胖,(二)生物膜的重要结构成分,作为细胞膜的主要成分, 细胞所含的磷脂几乎都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。,磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂），胆固醇，糖脂,（1）必需脂肪酸(人体不能合成，必须食物摄取) 亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键； （2）参与代谢调控,(三)提供给机体必需脂肪酸并参与代谢调控,花生四烯酸,前列腺素等生物活性物质,磷脂酰肌醇,三磷酸肌醇、甘油二酯,胆固醇,类固醇激素、VD3,（第二信使）,(四) 保护和保温作用。,10-3 脂肪的分解代谢,一、脂肪动员概念： 储存于脂肪细胞中的脂肪，在脂肪酶作用下逐步水解为游离脂肪酸和甘油，释放入血供其它组织利用的过程，称脂肪动员。,一、脂肪动员概念： 脂肪细胞中的脂肪在脂肪酶作用下逐步水解为游离脂肪酸和甘油，释放入血供其它组织利用的过程，称脂肪动员。,10-3 脂肪的分解代谢,动物和细菌获取能量的主要形式,三酯酰甘油的分解代谢,三酯酰甘油的水解,TG,H2O 脂肪酸,H2O 脂肪酸,H2O 脂肪酸,TG脂肪酶,DG脂肪酶,MG脂肪酶,DG,MG,甘 油,C,O,H,H,3,R COOH,1,2,H,H,R COOH,R COOH,+,二、甘油的分解代谢,糖异生,3-磷酸甘油,三. 脂肪酸的氧化分解,饱和偶数碳链脂肪酸的氧化分解 -氧化作用 -氧化作用 -氧化作用 饱和奇数碳链脂肪酸的氧化分解 不饱和脂肪酸的氧化分解,是因为氧化发生在-碳原子上而的名。 基本过程： 1. 脂肪酸的活化成脂酰辅酶A (胞液) 2. 脂肪酸的转运 (也即穿膜) 3. 脂肪酸的-氧化 (线粒体) 4. 乙酰辅酶A的氧化,（一）饱和脂肪酸的氧化,1. 脂肪酸活化脂酰CoA形成（胞液）,ATP,AMP + PPi,Mg2+,H2O,2Pi,反应不可逆,+ CoA-SH,脂酰CoA合成酶,形成高能键的反应： 通过ATP的一个磷酸酐键水解产生， 由ATP的第二个酸酐键驱动完成。,脂酰-CoA水解时的标准自由能变化 G0= -13 KJ/mol 生物体内ATP供能往往通过偶联反应使 G0 0 脂酰-CoA形成与ATP水解相偶联 焦磷酸的水解强化了供能,23,试解释脂肪酸活化的能量变化？,存在于线粒体外膜和内质网，该酶至少有三种，分别相应于长、中、短链脂肪酸,24,脂酰CoA合成酶 (脂肪酸硫激酶),活化了的脂肪酸分子（脂酰CoA） 小于10个碳，容易穿过线粒体内膜； 大于10个碳？,脂肪酸首先要进入线粒体基质才能开始代谢过程,2.穿膜（脂酰CoA进入线粒体）,1）脂酰CoA进入线粒体基质的载体 肉碱(carnitine）来携带脂酰基。,羟基与脂肪酸连接成酯,肉毒碱 L-羟-三甲氨基丁酸,酯酰肉碱穿梭系统,移位酶,2）肉碱脂肪酰转移酶同工酶(CAT)（酶和酶） 催化移换反应 是由肉碱脂肪酰转移酶 (carnitine acyl transferase )和肉碱脂肪酰转移酶 共同完成.,肉毒碱脂酰CoA转移酶( 限速酶 ),肉毒碱脂酰CoA转移酶,肉毒碱,此过程为脂肪酸-氧化的限速步骤，CAT-是限速酶,脱氢： 脂酰CoA脱氢酶，FAD 加水： 2烯酰CoA水化酶 再脱氢：-羟脂酰CoA脱氢酶，NAD+ 硫解（脱乙酰CoA）： -酮脂酰CoA硫解酶，HS-CoA,3. 脂酸的氧化,（1）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2反烯脂酰CoA。 （2）加水（水合反应） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。,（3）脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。 （4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。,G0=+15.7kJ/mol,G0=-28kJ/mol,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,-氧化循环的反应过程,脂肪酸氧化的三个阶段,脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2： FADH2 2ATP; NADH 3ATP， 故一次-氧化循环可生成5分子ATP。 1分子乙酰CoA 经彻底氧化分解可生成12分子ATP。,脂肪酸-氧化的能量生成,以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：,7次-氧化分解产生5×7=35分子ATP；,8分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP；,共可得131分子ATP，减去活化时消耗的两分子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成129分子ATP。,对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：,n n ATP净生成数 = （ - 1） × 5 + × 12 2 2 2,-氧化的次数,生成的乙酰CoA数,脂肪酸活化 消耗的ATP数,（二）饱和脂肪酸的-氧化作用(肝、脑),发生在-碳原子上脂肪酸氧化作用,RCH2COO-,RCH(OH)COO-,RCOCOO-,CO2,O2,NAD +,NADH +H+,NAD +,NADH +H+,RCH(OOH)COO-,CO2,RCHO,O2,NAD +,NADH +H+,过氧化,羟化,单加氧酶,脱氢酶,脱氢酶, -羟脂酸,RCOO-,（三）饱和脂肪酸的氧化作用,-氧化: 指脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟甲基，继而再氧化成羧基，从而形成，-二羧酸的过程。 生成的二羧酸转运至线粒体,在进行-氧化,最后生成琥珀酰CoA,直接进入TCA代谢.,CH3(CH2)n COO-,HOCH2(CH2)n COO-,OHC(CH2)n COO-,-OOC(CH2)n COO-,O2,NAD(P) +,NAD(P)H+H+,NAPD +,NADPH+H+,NAD(P) +,NAD(P)H+H+,混合功能氧化酶,醇酸脱氢酶,醛酸脱氢酶,脂肪酸的其他氧化方式,1. 奇数碳脂肪酸的氧化：,脂肪酸的其他氧化方式,乙酰CoA,2. 不饱和脂肪酸的氧化（差向异构酶、还原酶）,1）进入TCA循环 2）胆固醇生物合成的起始化合物 3）脂肪酸合成前体的角色 4）生成酮体参与代谢(肝脏及肾脏细胞) 形成乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮， 这三者统称为酮体,(四)、乙酰CoA代谢结局,酮体的生成和利用,1. 概述 酮体是肝输出脂肪能源的一种重要的形式，是肝脏分解氧化时特有的中间代谢产物。 酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁， 在正常情况下，酮体是脑组织的重要能源物质。 在饥饿、糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成过多，超出肝外组织利用能力，酮血症(ketonemia)、酮尿症(ketonuria)、酮症酸中毒等。,2. 酮体的生成 3. 酮体的氧化和利用,2. 酮体的生成,场所：肝脏 线粒体 原料：乙酰CoA 关键酶： -羟-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）合成酶（肝中）,3. 酮体的氧化和利用,肝内生酮，肝外利用 肝脏向肝外组织输出脂肪酸能源的有效形式 利用酮体的酶有两种: 琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑和骨骼肌细胞线粒中） 乙酰乙酸硫激酶（心、肾、脑细胞线粒体中）。,当由琥珀酰CoA转硫酶催化 进行氧化利用时: 乙酰乙酸 可净生成24分子ATP， -羟 丁酸可净生成27分子ATP。,而由乙酰乙酸硫激酶催化 进行氧化利用时: 乙酰乙酸则可净生成22分子ATP， -羟丁酸可净生成25分子ATP 。,丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。,10-4 脂肪的合成代谢,甘油三酯 （肝脏、脂肪组织 小肠）,磷酸甘油,脂肪酸,甘油的磷酸化 （甘油再利用）,乙酰CoA,糖代谢,磷酸二羟丙酮,合成部位,原料 糖,糖酵解,糖氧化分解,脂肪合成原料： -磷酸甘油 脂肪酸,（一） -磷酸甘油的合成,来源有二,来自糖代谢：,G3-磷酸甘油醛 -磷酸甘油,细胞内甘油再利用(肝、肾组织),此过程既是细胞内甘油的生成过程又是其再利用过程,乙酰CoA: 来源于G和AA（丙氨酸脱氨）， 丙二酰CoA: 脂肪酸的直接二碳供体,线粒体中的乙酰 CoA，需通过柠檬酸-丙酮酸循环（或称柠檬酸穿梭系统）运到胞浆中，才能供脂肪酸合成所需。,原料,酶,乙酰CoA羧化酶，辅基为生物素-HCO3 脂肪酸合成酶系 脂酰基载体蛋白（ACP）,（二） 脂肪酸的生物合成（软脂酸）,地点,胞浆中（肝脏、脂肪等组织）,NADPH - 供氢体（来自磷酸戊糖途经）,辅助因子,ATP - 供能,乙酰辅酶A都是在线粒体内生成的,(1) 乙酰CoA的穿膜转运：柠檬酸-丙酮酸循环 (2) 丙二酸单酰CoA形成：乙酰CoA的活化 乙酰CoA 丙二酸单酰CoA,脂肪酸合成过程可以分为两个阶段：,1 酰基转移反应,2 脂肪酸（16C）的合成 缩合、还原、脱水、还原的碳链加长循环反应,转酰基并羧化,1 酰基转移反应,(1)乙酰CoA的穿模转运 (柠檬酸-丙酮酸循环),每循环一次，可使1分子乙酰CoA由线粒体 进入胞液，同时消耗2分子ATP，消耗1 分子NADH, 产生1分子NADPH,关键酶（限速酶）,(2)乙酰CoA的羧化丙二酸单酰CoA的合成,提供CO2,高糖低脂饮食会 促进此酶的合成,该酶是种蛋白质的复合体， 其一是生物素羧基载体蛋白BCCP， 另外两种蛋白是生物素羧化酶和转羧酶,1分子乙酰CoA 和7分子丙二酸单酰CoA 在脂肪酸合成酶系催化下， 由NADPH和H+供氢合成脂肪酸。,2、脂肪酸的合成 （16C）,多功能酶，一条多肽链上具有7种不同功能。,以脂酰基载体蛋白（ACP）为中心，周围有序排布着具有催化活性的酶。 两个相同单体的-SH首尾相连成二聚体才具有活性。 ACP将底物转送到各个酶活性位点上，使脂肪酸合有序进行。 有催化活性的酶分别催化酰基转移、缩合、加氢、脱水和硫解反应,脂肪酸合成酶系,有7种酶活性和一个酰基载体蛋白质。,´,脂肪酸合成中的脂酰基载体,辅基：,酰基载体蛋白ACP: 相对分子量较低的蛋白质， 它的辅基是磷酸泛酰巯基乙胺，后者与ACP的Ser残基相连，另一端的SH基与脂酰基形成硫酯键。,它在脂肪酸的合成中相当于 脂肪酸降解中乙酰辅酶A的作用。,两类酰基载体 ACP的辅基磷酸泛酰巯基乙胺与辅酶A的组成部分,一条多肽链上具有7种酶,过程：由酰基转移、缩合、还原、脱水、再还原反应构成的重复加成过程。,脂肪酸合酶催化形成脂肪酸共有7步反应： 1、启动： 乙酰-CoA：ACP转酰酶 2、装载： 丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶 3、缩合： -酮酰-ACP合酶 4、加氢还原：-酮酰-ACP还原酶 5、脱水： -羟酰-ACP脱水酶 6、加氢还原：烯酰-ACP还原酶 7、释放： 软脂酰-ACP硫酯酶,乙酰CoA 乙酰-ACP 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰-ACP,乙酰CoA酰基转移酶,丙二酸单酰CoA转移酶催化,启动与装载 酰基转移反应：,3.缩合：乙酰-ACP和丙二酸单酰-ACP缩合 生成-酮脂酰-ACP（乙酰乙酰-ACP）,4.第一次加氢：还原为-羟丁酰-ACP。,乙酰乙酰-ACP,-酮脂酰-ACP还原酶,5. 脱水其与碳原子间脱去一分子水生成 烯丁酰-ACP（反式）,-羟丁酰-ACP,-羟脂酰-ACP脱水酶,6.二次加氢丁酰-ACP生成,-烯丁酰-ACP,-烯脂酰-ACP还原酶,丁酰-ACP,是脂肪酸合成的第一轮产物,丁酰-ACP与丙二酸单酰-ACP： 再循环缩合、加氢、脱水、加氢， 又增加两个碳原子， 释放一分子CO2， 消耗2个NADPH， 经过6次重复后合成软脂酰-ACP；,软脂酰-ACP合成循环6次,7.释放 软脂酰-ACP在硫酯酶催化下水解 释放出软脂酸,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA 14NADPH14H+,软脂酸14NADP+7CO26H2O8CoA-SH,脂肪酸合成酶系 （7次循环）,软脂酸（16C）合成的总反应式：,脂肪酸合成的特点：,在细胞质中进行; 有CO2的加入和放出; 由甲基端向羧基断合成; 用NADPH作为还原剂。,软 脂 酸 的 合 成 总 图,脂肪酸的氧化和从头合成的异同,脂肪酸的氧化和从头合成的异同,体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长:,（三）脂肪酸碳链的延长(16C以上),内质网脂肪酸延长酶系 用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H的供体，中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同，产物主为24碳硬脂酸。,线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂酰 CoA与乙酰CoA直接缩合，产物主为2426碳硬脂酸。,1、糖代谢对脂肪酸合成的调节,乙酰CoA羧化酶的别构调节物 抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸、乙酰辅酶A,（四）脂肪酸合成的调节,糖代谢调节 激素代谢调节,糖代谢加强，糖代谢产生的乙酰辅酶A及柠檬酸别构激活乙酰辅酶A羧化酶(脂肪酸合成的调节酶), 促进丙二酸单酰CoA的合成，有利于脂肪酸的合成。 NADPH及乙酰CoA供应增多，有利于脂肪酸的合成。 另外，丙二酸单酰CoA又可与脂酰CoA竞争脂肪分解的调节酶-肉毒碱酰基转移酶，阻碍脂酰CoA进入线粒体进行-氧化。 所以，糖供应充分，氧化分解正常时，脂肪合成代谢加强，分解代谢减慢。,1） 糖供应充足时对脂肪酸代谢的影响,糖供应不足，脂肪动员加快， 肝细胞内脂酰CoA增多，后者可别构抑制乙酰CoA羧化酶，从而抑制了脂肪酸合成。脂肪酸的-氧化明显。,2）、糖供应不充分时对脂肪酸代谢的影响,1）、促进脂肪合成的激素 胰岛素 诱导 乙酰CoA羧化酶、 脂肪酸合成酶、 柠檬酸裂解酶等酶的合成， 从而促进脂肪合成。,2、激素对脂肪代谢的影响,如 胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使乙酰CoA羧化酶 去磷酸化而复活。,肾上腺素、 生长素、 甲状腺素等 能促进脂肪水解的调节酶三脂酰甘油脂肪酶 活性，从而促进脂肪分解。,2）、有利于脂肪分解的激素,第十一章 蛋白质分解代谢,catabolism of protein,个别氨基酸的代谢,氨基酸的一般代谢,溶酶体途径: 无选择地降解蛋白质 泛肽（ubiguitin）途径: 给选择降解的蛋白质加以标记,2、细胞内蛋白质降解,溶酶体系 含有约50 种不同的水解酶。 溶酶体: 融合细胞中的吞噬噬泡，随即分解其内容物； 降解蛋白质是非选择性的，不依赖ATP； 主要降解 细胞胞吞作用摄取的外源蛋白、膜蛋白 及长寿命的细胞内蛋白。,1）溶酶体系统无选择地降解蛋白质,N末端规则既存在于原核生物，也存在于真核生物中。,蛋白质half-life的长短与其N末端残基的性质有关。,N末端规则（N-end rule）： N端为Asp、Arg、Leu、Lys和phe残基， 蛋白质的半衰期只有2-3min。,N端为Ala、Gly、Met、Ser和val残基: 原核生物中蛋白质的half-life超过10h。 真核生物中蛋白质的half-life则超过20h。,泛肽 76个组成的非常保守的小蛋白质。 蛋白质降解途径依赖ATP，在胞质中进行； 主要降解 异常蛋白和短寿命蛋白（调节蛋白）， 此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。 是目前已知的最重要的、有高度选择性的蛋白质降解途径。,2) 泛肽系统(ubiguitin简称Ub) 给选择的蛋白质加以标记,E1-泛素活化酶,E2-泛素携带蛋白,泛素化过程,E3-泛素蛋白连接酶,2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。,防止异常或不需要的蛋白质的积累， 有利于氨基酸的循环利用。,蛋白质降解意义,作为氮源和能源进行代谢。,蛋白质不能储备。,细胞对代谢进行调控的一种方式,（1）主动转运 由 氨基酸运载蛋白与氨基酸、Na+组成三联体， ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内， Na+再由钠泵排出细胞。,碱性氨基酸运载蛋白,酸性氨基酸运载蛋白,亚氨基酸与甘氨酸载体运载蛋白,1. 吸收机制（两种方式）,中性氨基酸运载蛋白,（二）、氨基酸的吸收,氨基酸载体类型,(2).-谷氨酰基循环转运,谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成,转运的特点 -谷氨酰转移酶位于细胞膜上， 其他酶在细胞液中. 转运1分子氨基酸需要消耗3分子ATP,半胱氨酰甘氨酸 (Cys-Gly),谷胱甘肽 GSH,氨基酸,-谷氨酰基循环,利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系 此种转运也是耗能的主动吸收过程 吸收作用在小肠近端较强,2、肽的吸收,§11.4 氨基酸的一般代谢,一、氨基酸代谢概况 二、脱氨基作用 三、氨的代谢 四、 酮酸的代谢,General Metabolism of Amino Acids,大多数氨基酸分解代谢方式相似，但合成代谢途径有所不同。,氨基酸代谢库,一、氨基酸代谢概况,氨基酸代谢库：外源性氨基酸与内源性氨基酸混合， 分布于体内各处，参与代谢，称为。,§11.4 氨基酸的一般代谢,氨基酸的脱氨基作用 氨基酸的脱羧基作用,+,一、氨基酸代谢概况,脱羧 CO2 出路 ?,1、大部分直接排出细胞外 2、小部分通过丙酮酸羧化支路被固定， 生成草酰乙酸或苹果酸，他们对于三羧酸 循环有促进作用。,脱羧 胺 出路 ?,胺可在胺氧化酶的催化下生成醛。 醛在醛脱氢酶的催化下，加水脱氢生成有机酸。 有机酸再经氧化生成乙酰CoA。 乙酰CoA进入三羧酸循环，最后被氧化成CO2和H2O。,二、 氨基酸的脱氨基作用,脱氨基方式： 氧化脱氨基、 转氨基 联合脱氨基 非氧化脱氨基。 而非氧化脱氨基作用则主要见于微生物中。,定义 氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程,亚氨基酸不稳定,H2O+H+,水解加氧,脱氢,NH4+,-酮酸,包括 脱氢和水解两步,其中脱氢反应需酶催化， 而水解反应则不需酶的催化。,（一）氧化脱氨基作用有氨生成,酶L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶,！,L-氨基酸氧化酶 需氧脱氢酶，以FAD或FMN为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。该酶活性低，分布于肝及肾脏，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。,D-氨基酸氧化酶 以FAD为辅基。活性强，但体内 D-氨基酸少。,氧化脱氨的主要酶：,L-谷氨酸脱氢酶 不需氧脱氢酶， NAD+或NADP+为辅酶，,+ NH3,L-谷氨酸脱氢酶的作用：,-亚氨基戊二酸,-酮戊二酸, 活性强，分布于肝、肾及脑组织。辅酶为NAD+或NADP+ ， 变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。 专一性强，只作用于谷氨酸，使生成-酮戊二酸， 催化的反应可逆。,氧化脱氨基作用的局限性：仅谷氨酸经此脱氨,L-谷氨酸脱氢酶：,酶转氨酶,（二）转氨基作用：,转氨基作用-AA和酮酸之间氨基的转移作用,特点：a. 可逆，受平衡影响 b. 氨基大多转给了-酮戊二酸（产物谷氨酸）,大多数转氨酶都需要-酮戊二酸作为氨基的受体，,许多氨基酸的氨基，通过转氨作用转化为谷氨酸，再经L-谷氨酸脱氢酶的催化导致了氨基酸的氧化分解。,但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,所以, 生物体内转氨基作用以谷氨酸与一酮戊二酸组成的 转氨体系最重要。,举例,磷酸吡哆醛（ VB6）,提问：为什么多转给-酮戊二酸？ 答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸。,举例,天冬氨酸 + -酮戊二酸,草酰乙酸 +谷氨酸,+,+,谷草转氨酶,磷酸吡哆醛（VB6）,转氨基作用的机制:(作业),转氨酶的辅酶： 迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基， 它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。,PLP,PMP,丙氨酸氨基转移酶(ALT或GPT),天冬氨酸氨基转移酶(AST或GOT),2、体内重要的转氨酶,(alanine aminotransferase),(aspartate aminotransferase),（谷丙转氨酶）,（谷草转氨酶）,谷丙,谷草,丙氨酸氨基转移酶（ALT）,又称谷丙转氨酶（GPT）,临床意义：急性肝炎患者血清ALT升高,该酶在肝中活性较高，在肝的疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。,ALT、AST的临床意义,天冬氨酸氨基转移酶（AST）又称谷草转氨酶(GOT),该酶在心肌中活性较高，故心肌疾患时，血清 中AST活性 明显升高。,临床意义：心肌梗患者血清AST升高,接受氨基的主要酮酸有：丙酮酸 -酮戊二酸 草酰乙酸,只有氨基转移，没有氨(NH3)的生成.其辅酶都是磷酸吡哆醛.,既是氨基酸分解代谢的途径，也是体内非必需氨基酸合成的重要途径。反应可逆K1。,生理学意义： 对糖和蛋白质代谢产物的互相转变有重要性,转氨基作用特点,氨基酸侧链末端的氨基亦可通过转氨基作用脱去。,丙酮酸 丙氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 -酮戊二酸 谷氨酸,沟通了糖与蛋白质的代谢,转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行的过程。 使氨基酸脱去氨基并氧化为-酮酸 方法有：转氨基偶联谷氨酸氧化脱氨基作用 转氨基偶联嘌呤核苷酸（AMP）循环脱氨作用,（三） 联合脱氨基作用：,联合脱氨作用可在肝、肾等大多数组织细胞中进行，由于酶活性强，分布广，是体内主要的脱氨基的方式。,原料：-氨基酸、-酮酸 酶：转氨酶、L-谷氨酸脱氢酶（NAD+、NADP+） 部位：肝、肾、脑组织细胞内,特点：有氨生成，反应过程可逆 脱氨迅速 体内合成非必需氨基酸的主要途径,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,-氨基酸,-酮酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,NADH+NH3,NAD+H20,酶：转氨酶、谷氨酸脱氢酶，,. 联合脱氨转氨与氧化脱氨的联合,2、转氨偶联嘌呤核苷酸循环脱氨, 转氨酶 谷草转氨酶(GOT) 腺苷酸代琥珀酸合成酶GTP Mg2+ 裂合酶 腺苷酸(AMP)脱氨酶 延胡索酸酶 L-苹果酸脱氢酶（NAD+）,原料：-氨基酸、-酮酸、谷氨酸、 草 酰乙酸、 天冬氨酸、 次黄嘌呤核苷酸（IMP）,部位：骨骼肌和心肌组织,酶：,裂合酶,转氨酶,谷草转氨酶,合成酶Mg2+,腺苷酸(AMP)脱氨酶,延胡索酸酶,L-苹果酸脱氢酶,2.转氨偶联嘌呤核苷酸循环脱氨简图,H2O,=O,=O,H2O,谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨,？脱氨,H2O,NH3,谷氨酰胺,谷氨酸,天冬酰胺与之类似。,NH3何处去呢？,上述两种酰胺酶广泛存在，有相当高的专一性。,反应可逆，亦是NH3的利用途径 （谷氨酰胺、天冬酰胺生物合成）,血氨,血氨的来源与去路,以谷氨酰胺 天冬酰胺形式儲存,三、氨的代谢转变,尿素：蛋白质分解代谢的最终产物,合成部位：肝脏的线粒体及胞液中。,生成机制: 鸟氨酸循环（尿素循环）,（一）氨的代谢尿素合成（解氨毒形式）,瓜氨酸,1. 氨基甲酰磷酸的合成 （线粒体） 2. 瓜氨酸的合成 （线粒体） 3. 精氨琥珀酸的合成 （细胞质） 4. 精氨酸的合成 （细胞质） 5. 精氨酸水解生成尿素（细胞质）,尿素循环的详细步骤,1. 氨甲酰磷酸的合成（线粒体）,HCO3-+,CPS-作用：氨做氮的供体， 参与尿素合成。,氨甲酰磷酸合成酶有两种： 线粒体中 氨甲酰磷酸合成酶（CPS-） 细胞质内 氨甲酰磷酸合成酶 （CPS- ）,变构激活剂,CPS- 作用：用谷氨酸做氮的供给体 参与嘧啶生物合成 。,乙酰CoA 谷氨酸,AGA合成酶,精氨酸,（+）,2. 瓜氨酸的合成（线粒体）,3、精氨琥珀酸 和 4.精氨酸的合成（细胞质）,5. 精氨酸水解生成尿素（细胞质）,尿素的两个氨基， 一个来源于氨，另一个来源于天冬氨酸； 一个碳原子, 来源于HCO3-， 共消耗4个高能磷酸键，是一个需能过程，,总反应,但 谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸反应生成1分子NADH； 延胡索酸经草酰乙酸转化为天冬氨酸也形成1分子NADH。 两个NADH再氧化，可产生5个ATP。,CPS-的调节： 精氨酸尿素合成速度 N-乙酰谷氨酸激活酶 精氨酸代琥珀酸合成酶： 鸟氨酸氨基甲酰转移酶：（肝细胞再生时，活性）,尿素合成的调节,食物蛋白质的影响 ： 高蛋白饮食尿素合成速度,精氨酸代琥珀酸裂解酶,精氨酸代琥珀酸合成酶, Mg2+,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,氨基甲酰磷酸合成酶I,精氨酸酶,鸟氨酸循环,氨基甲酰磷酸,丙氨酸,葡萄糖,(二) 氨的转运 丙氨酸-葡萄糖循环 谷氨酰胺的运氨作用,肌肉 蛋白质,分解,转氨酶,GPT,谷氨酸,丙氨酸 葡萄糖循环,1、实现了氨的 无毒转运,2、肝组织为 肌肉活动提供 能量,2. 谷氨酰胺的运氨作用,L-谷氨酸,谷氨酰胺,(脑、肌肉),(肝、肾),尿素、铵盐等,临床上用谷氨酸盐 降低血氨,O,1.血氨正常参考值：5.5460mol/L,2.引起高血氨症主要原因： 肝功能严重损伤，尿素合成障碍,3.机制： 脑中氨升高，消耗-酮戊二酸（转变为谷氨酸）， 使三羧酸循环减弱，ATP合成减少，引起大脑功能 障碍，严重时昏迷。,4.降低血氨的措施： 限制蛋白进食量 给于肠道抑菌药物 给予谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺,(三) NH3的毒性高血氨症与肝昏迷,1. 还原氨基化作用, 生成非必需氨基酸,3. 转变为糖和酮体,(丙、天、谷等）,（亮、赖）,（苯、异亮等）,2. 氧化产能,（脱氨基作用的逆过程）,氨基酸,生糖,氨基酸,氨基酸,生酮,生糖兼生酮,四、-酮酸（氨基酸的碳骨架）的代谢,-酮酸（氨基酸的碳骨架）可转变成：,-酮戊二酸,琥珀酰 CoA,延胡索酸,草酰乙酸,丙酮酸,乙酰CoA,乙酰乙酰 CoA,三羧酸循环中间产物,PEP,葡萄糖,脂肪酸,酮体,草酰乙酸,磷酸烯醇式酸,-酮戊二酸,天冬氨酸 天冬酰氨,丙酮酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸 酪氨酸 亮氨酸 赖氨酸 色氨酸,丙氨酸 苏氨酸 甘氨酸 丝氨酸 半胱氨酸,谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸,异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸,异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸,葡萄糖,柠檬酸,氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径,thanks,§11.5 个别氨基酸的代谢,二、氨基酸的一碳单位代谢,三、个别氨基酸代谢,一、氨基酸的脱羧作用,一、氨基酸的脱羧作用,谷氨酸 -氨基丁酸（-aminobutyric acid, GABA）,色氨酸 5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）,组氨酸 组胺 (histamine),半胱氨酸 牛磺酸(taurine),鸟氨酸、甲硫氨酸 多胺(polyamines),几种重要的生物活性胺类,二、氨基酸与一碳基团代谢,1、概念 在生物合成中可以转移一个碳原子的化 学基团叫做一碳单位或一碳基团。 催化酶 一碳单位转移酶,甲基 -CH3 N5 亚甲基 -CH2- N5和N10 甲酰基 -CHO- N5和N10 次甲基 -CH= N5和N10 亚氨甲基 -CH=NH N10,一碳单位 结构,进行一碳单位代谢的氨基酸有： 甘氨酸、 组氨酸、 丝氨酸、 色氨酸、 甲硫氨酸,载体：不能游离存在， 与四氢叶酸（FH4）或 S-腺苷同型半胱氨酸 结合转运,氨基酸与一碳基团,一碳单位转移酶,一碳单位转移酶,氨基酸与一碳基团,一碳单位的生成及互变,一碳基团与核苷酸合成,参与嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。,将氨基酸与核苷酸代谢密切相连。,一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白质的合成，引起巨幼红细胞性贫血。,磺胺类药及氨甲喋呤等是通过影响一碳单位代谢及核苷酸合成而发挥药理作用。,参与许多物质的甲基化过程。,一碳单位的生理功用,