生化第七章氨基酸代谢

生物化学与分子生物学思维导图，平时自己的总结。

氨基酸代谢

• 蛋白质的营养价值与消化、吸收
  • 氨基酸是蛋白质的基本组成部分
  • 氮平衡
    • 氮平衡是指每日氮的摄入量和排出量之间的关系。
    • 氮总平衡：摄入量=排出量 即正常人的蛋白质代谢 氮的正平衡：摄入量>排出量 反应部分摄入的氨基酸用于体内蛋白质的合成 氮的负平衡：摄入量<排出量 常见于蛋白质摄入不足或过量降解。
    • 成人每日最低分解约20g，推荐每日蛋白质需要量为80g
  • 营养必须氨基酸决定蛋白质的营养价值
    • 概念：是指食物蛋白质在体内的利用率
    • 有9种氨基酸不能自身合成或合成不足，必须由食物供应的氨基酸成为必须氨基酸
    • 必须氨基酸：赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、组氨酸
  • 外源性蛋白质消化成寡肽和氨基酸后背吸收
    • 蛋白质在胃和小肠倍消化称寡肽和氨基酸
      • 食物蛋白质的消化吸收是体内氨基酸的主要来源
      • 胃主细胞分泌胃蛋白酶，适宜PH值1.5~2.5。
      • 内肽酶：从肽链内部水解蛋白质的蛋白水解酶 外肽酶：作用是自肽链最外端开始。
      • 蛋白质在小肠内被水解为氨基酸和寡肽
    • 氨基酸和寡肽通过主动转运机制倍吸收
      • 主要在小肠通过主动耗能的钠依赖性主动转运
  • 未消化吸收的蛋白质在结肠下段发生腐败作用
    • 未被吸收的氨基酸及未被消化的蛋白质，在结肠下部倍肠道细菌的分解称腐败作用
    • 腐败产生的产物大多对人类是有害的：胺类、氨、酚类、吲哚及硫化氢
    • 未被消化的蛋白质经肠道细菌蛋白酶的作用可水解为氨基酸，在肠道细菌氨基酸脱羧酶嗯作用下发生脱羧反应生成胺类物质
    • 肠道细菌通过脱氨作用产生氨
• 氨基酸的一般代谢
  • 体内蛋白质分解生成氨基酸
    • 体内蛋白质降解的一般情况
      • 降解产生的氨基酸，70%-80%倍重新利用合成 新蛋白质
      • 蛋白质的寿命通常用t1/2表示：即蛋白质降解其原浓度一半所需要的时间
      • 真核细胞中的蛋白质的降解有两种途径： 一是不依赖ATP的过程 二是依赖ATP和泛素
  • 外源性与外源性氨基酸组成氨基酸代谢库
    • 氨基酸库：食物蛋白质经消化而被吸收的氨基酸与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸混在一起，分布于体内各处参与代谢
    • 可分为两个阶段 1.通过转氨基和氧化脱氨基，生成氨和α-酮酸 2.α-酮酸转变成可产生中间产物随后转变成CO2、H2O、葡萄糖、脂肪酸或酮体
  • 氨基酸的脱氨基作用
    • 转氨基作用和转氨酶
      • 未产生游离的氨
      • 转氨基作用
        • 转氨基作用是在转氨酶的催化下转变成其相应的α-酮酸，作为受体的α-酮酸则因接受氨基而转变为相应的氨基酸
        • 赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸不可作用
      • 转氨酶及其辅酶
        • 丙氨酸转氨酶（ALT），又称谷丙转氨酶（GPT） 天冬氨酸转氨酶（AST），谷草转氨酶（GOT）
        • 催化反应的辅基是维生素B6的磷酸酯-磷酸吡哆醛。通过磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺相互转变起到传递氨基的作用
      • 转氨酶具有相同的作用机制
        • 心肌梗死的患者血清ST升高，肝病患者如传染性肝炎可引起AST ALT升高
      • 转氨基反应是完全可逆的，因此它既是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式也是基体合成非须氨基算的重要途径
    • L——谷氨酸脱氢酶催化L-谷氨酸氧化脱羧
      • 产生游离的氨
      • 辅酶：FMN，FAD 部位：肝、肾、脑
      • 反应是可逆的，所以反应趋向脱氨基作用
      • 局限性：仅存在于过氧化物酶体，仅能催化过氧化物中氨基酸进行氧化脱氨基，脱氨基最适PH值远离生物PH 特异性高：仅能催化L谷氨酸 存在于：肝脑肾线粒体
    • 联合脱氨基作用（两种作用的结合）
      • 特异性高是氨基酸转氨酶和L－谷氨酸脱氢酶的联合作用的结果。
      • 是体内主要脱氨基方式
  • α-酮酸的代谢
    • 1可经转氨基作用的逆反应再合成为非营养必须氨基酸
    • 2可转变成糖类或脂类
    • 可通过三羧酸循环氧化生成二氧化碳及水并提供能量
• 个别氨基酸的代谢
  • 氨基酸的脱羧基作用
    • 谷氨酸脱羧生成氨基丁酸
    • 组氨酸脱羧生成组胺
    • 色氨酸经过羟化后生成5-羟色胺
  • 某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位
    • 一碳单位：是指某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的有机基团，包括甲基（CH3）、亚甲基（CH2）、次甲基（CH）、甲酰基（CHO）及亚氨甲基（CH=NH）
    • 一碳单位与四氢叶酸
      • 一碳单位不能游离存在，常与四氢叶酸结合二转运及参加代谢，四氢叶酸是一碳单位的载体
    • 一碳单位的来源：主要来源丝氨酸。另外甘氨酸、组氨酸、色氨酸代谢也可产生一碳单位
    • N5-甲基四氢叶酸的产生是不可逆的
    • 生化一碳单位的主要生理功能是作为合成嘌呤及嘧啶的原料
  • 含硫氨基酸的代谢
    • 甲硫氨酸参与甲基转移反应
      • 甲硫氨酸转甲基作用与甲硫氨酸循环有关
      • SAM（S-腺苷甲硫氨酸）中的甲基成为活性甲基，是重要的烷化剂，脱去腺苷生成同型半胱氨酸是体内最重要的甲基直接供体
      • 甲硫氨酸循环
        • 甲硫氨酸在体内最重要的分解途径是通过转甲基作用提供甲基
        • 维生素B12缺乏时，N5-CH3-FH4上的甲基不能转移，影响生成四氢叶酸，导致核酸合成障碍，产生巨幼红细胞贫血
    • 半胱氨酸与胱氨酸的代谢
      • 半胱氨酸与多种生理活性物质生成有关
      • 包胱氨酸可生成活性硫酸根
  • 芳香族氨基酸的代谢
    • 包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸
    • 苯丙氨酸和酪氨酸的代谢
      • 苯丙氨酸羟化生成酪氨酸
      • 儿茶酚胺与黑色素的合成
      • 苯丙酮尿症（缺乏酶体）
    • 色氨酸的代谢
      • 除生成5-羟色胺外，本身还可以分解代谢。
      • 产生：5-羟色胺、一碳单位、2酮酸+乙酰乙酸CoA+维生素PP
  • 支链氨基酸的代谢
• 氨的代谢
  • 氨具有毒性，特别是脑组织对氨的作用尤为敏感
  • 血氨的来源
    • 氨基酸脱氨基作用和胺类分解均可产生氨（最主要）
    • 肠道细菌产生的氨
      • 蛋白质和氨基酸可通过肠道细菌的腐败作用产生氨
      • 肠道内尿素经肠道细菌尿素的水解产生氨
      • NH3比NH4易于穿过细胞膜而被吸收，因此肠道偏碱性
    • 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺，并且以铵盐的形式由尿排出
  • 氨的转运
    • 因为氨是有毒物质，所以氨必须以无毒的方式经血液运输到肝脏合成尿素排出
    • 氨通过丙氨酸-葡萄糖循环从骨骼肌运往肝脏
      • 丙氨酸通过联合脱氨基作用，释放出氨，用于合成尿素
      • 1.通过丙氨酸——葡萄糖循环讲肌肉中氨以无毒的形式运输到肝 2.为肌肉提供了生成丙酮酸的葡萄糖 3.解除了氨的毒性
      • 尿素是胺的解毒形式，肝脏是胺解毒的主要器官
    • 通过谷氨酰胺的生成和分解的氨从脑和骨骼肌运至肝脏或肾
      • 催化合成谷氨酰胺的酶是谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺的分解由谷氨酰胺酶催化
      • 分解为谷氨酸+游离胺。在肾中和肾小管腔的H结合以铵盐的形式随尿排出（少部分）
  • 尿素的生成
    • 合成部位：肝组织；亚细胞定位：线粒体+胞液
    • 尿素循环
      • 主要作用：解氨毒
      • 步骤
        • 氨基甲酰磷酸的合成：在氨基甲酰磷酸合成酶（启动的关键酶）的作用下消耗2分子ATP横城氨基甲酰磷酸。 NH3需活化后才能进入细胞，游离的氨是提供尿素分子中第一个氨
        • 瓜氨酸的合成（线粒体内）：在鸟氨酸氨基甲酰转移酶催化下与氨基甲酰磷酸与鸟氨酸缩合生成瓜氨酸。瓜氨酸生成后通过瓜氨酸－鸟氨酸交换体进入细胞液
        • 精氨酸代琥珀酸的合成（胞质）：经精氨酸代琥珀酸合成酶催化生成精氨酸代琥珀酸。天冬氨酸提供尿素分子中第二个氮原子
        • 精氨酸的合成：经精氨酸代琥珀酸裂解酶催化下生成精氨酸和延胡索酸
        • 精氨酸水解生成尿素：在精氨酸酶作用下生成尿素和鸟氨酸
        • CPS鸟瓜瓜 天冬氨酸把氮加 精代琥来谷又裂 尿素最终把素灭
    • 尿素生成障碍可引起高血氨症和氨中毒
      • 特点：嗜睡甚至昏迷，包邮脑水肿和颅内压增高
      • 氨进入组织，与脑中的α－酮戊二酸结合生成谷氨酸，氨与其结合生成谷氨酰胺，可使脑细胞中的α-酮戊二酸减少导致三羧酸循环减弱