级氨基酸代谢

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1、第一节 蛋白质的营养作用,一、饲料蛋白质的生理功能 二、蛋白质的需要量（量）和营养价值(质) 三、蛋白质的生物学价值（质）,（一）维持细胞组织的生长、更新和修补 （二）转变为生理活性分子 （三）蛋白质的氧化供能,一、饲料蛋白质的生理功能,二、蛋白质的需要量（量）和营养价值(质),（一）氮平衡（nitrogen balance） 测定畜禽在一定时期内由饲料摄入的氮量并与同期内排除的氮量加以比较。 氮平衡有3种情况： 1. 氮的总平衡 摄入氮 = 排出氮 2氮的正平衡 摄入氮排出氮 3氮的负平衡 摄入氮排出氮,蛋白质生理价值 是指蛋白质被机体用来合成组织蛋白质的利用率。,氮的保留量,氮的吸收量,X

2、 100,蛋白质生物学价值=,蛋白质的最低需要量 对于成年动物来说，在糖和脂肪这类能源物质充分供应的前提下，为了维持机体氮的总平衡，至少必须摄入的蛋白质的量，称为蛋白质的最低需要量。,三、蛋白质的生物学价值（质）,必需氨基酸（essential amino acid）,机体所必需的，在体内不能合成或合成不足，必需由食物蛋白质提供氨基酸。,概念,种类,缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苏氨酸、 甲硫氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。,非必需氨基酸（non-essential amino acid） 除了必需氨基酸外，其余的氨基酸在体内都可以合成，不一定由饲料（食物）供应。 半必需氨基酸 如鸡日粮中的脯氨酸

3、和猪日粮中的精氨酸。最近倾向于把添加到日粮中的氨基酸均称为必需氨基酸。,蛋白质的互补作用,概念,对营养价值较低的蛋白质，可混合使用，使必需氨基酸互相补充，从而提高蛋白质营养价值，称为饲料蛋白质的互补作用。,举例,谷类蛋白质含赖氨酸较少而含色氨酸较多，豆类蛋白质含赖氨酸较多而含色氨酸较少，两者混合食用即可提高营养价值。,当今世界人口和动物数量都在不断增加，动物与人争粮问题越来越明显，故营养学家应尽力提高饲料效率，减少废弃物排放，保护环境，研究不直接与人争粮的产品，日粮利用率达最大，氮的排放达最低，营养研究永无止境。,第二节 氨基酸的一般代谢,氨基酸的来源与去路 氨基酸的分解代谢,（一）氨基酸的来

4、源 1饲料蛋白质经消化被吸收的氨基酸 2体内组织蛋白质的降解产生氨基酸 3体内合成非必需氨基酸 （二）氨基酸去路 1合成蛋白质和多肽 2氨基酸分解供能 3转变成含氮化合物、嘌呤、嘧啶、肾上腺素等,氨基酸的来源与去路,General Metabolism of Amino Acid,氨基酸代谢库 (metabolic pool),饲料蛋白质,消化吸收,组织蛋白质,分解,合成,合成,脱氨基作用,NH3,- 酮酸,尿素,糖,氧化供能,酮体,脱羧基作用,CO2,胺类,其他含氮化合物 (purine,pyrimide),转变,氨基酸代谢概况,食物蛋白质,氨基酸,特殊途径,-酮酸,糖及其代谢中间产物,脂肪

5、及其代谢中间产物,TCA,鸟氨酸循环,NH4+,NH4+,NH3,CO2,H2O,体蛋白,尿素,尿酸,激素,卟啉,尼克酰氨衍生物,肌酸胺,嘧啶,嘌呤,SO4 2 -,（次生物质代谢）,CO2,胺,氨基酸的分解代谢,氧化脱氨基作用 转氨基作用 联合脱氨基作用 嘌呤核苷酸循环 氨基酸的脱羧基作用,氧化脱氨基作用,氨基酸在酶的催化下，先脱氢形成亚氨基酸，进而与水作用生成相应的-酮酸和氨的过程称为氧化脱氨基作用。,催化氧化脱氨基的酶有三种： L-氨基酸氧化酶（ FMN ）：最适pH为10，生理pH条件下活性不高，不是主要酶系。 D-氨基酸氧化酶（FAD）：生物氨基酸主要由L-氨基酸组成，因此无重要意义

6、。 L-谷氨酸脱氢酶(NAD+或NADP+)：广泛存在，活性又高，但只催化谷氨酸脱氢。,氧化脱氨基作用,L-谷氨酸脱氢酶（L-glutamate dehydrogenase）,L-Glu氧化脱氨基作用,L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamate dehydrogenase） 分布：Liver，Kidney，Brain 辅酶：NAD+ or NADP+ ()： GTP、ATP ()： GDP、ADP,转氨基作用,转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛）,在转氨酶的催化下， -氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的-氨基酸生成相应的-酮酸，而原来的-酮酸则形成了相应的-氨基酸，这种作用称为转氨基作用

7、或氨基移换作用。,动物体内的大多数氨基酸都参与转氨过程，并存在多种转氨酶，但大多数转氨酶都需要以-酮戊二酸为特异的受体。而对作为氨基供体的氨基酸要求不严格。,常见的有: 谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase, GPT) 谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase GOT),GPT,Glu,Pyruvate,-Ketoglutarate (-KG),Ala,GPT,GOT,回忆VB6,转氨酶（transaminase）。其辅酶为磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺。 转氨基作用是合成非必需氨基酸的重要途径。 体内存在多种转氨酶。其中最重要的

8、酶是：谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT,又称ALT )和谷草转氨酶（glutamic oxaloacetic transaminase,GOT又称AST）。 转氨酶在体内广泛存在,但各组织中含量不等。 应用的意义：可作为临床上疾病诊断和预后的指标之一,转氨基作用的特点,联合脱氨基作用,（1）概念,（2）特点,a、体内脱氨基的主要方式，尤其在肝脏和肾脏中。,b、合成非必需氨基酸的主要途径。,转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,H20+NAD+,NH3+NADH,-酮酸,-氨基酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,肌肉中是通过嘌呤核苷酸

9、循环（purine nucleotide cycle）脱去氨基。 嘌呤核苷酸循环的特点： 在肌肉组织中进行，此循环消耗1分子ATP。,嘌呤核苷酸循环,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,1.脱羧基作用,如：赖氨酸戊二胺（尸胺） 组氨酸组胺 酪氨酸酪胺,氨基酸的脱羧基作用,谷氨酸-氨基丁酸 （-aminobutyric acid,GABA）,半胱氨酸牛磺酸（taurine）,组氨酸组胺（histamine）,（1）-氨基丁酸在脑组织含量较多，它是抑制性神经递质，对神经中枢起抑制作用。 （2）牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分，它随胆汁酸进行分解代谢。 （3）5-色胺在脑组织中作为神经递质，具有抑制作用。

10、在外周组织中它具有收缩血管的作用。,胺类物质的作用,（1）氨基酸脱羧酶的辅酶是磷酸吡哆醛。 （2）产生的胺类物质具有重要生理功能。 （3）体内广泛存在胺氧化酶（amine oxidase）将胺类物质氧化成为相应的醛类，再进一步氧化成羧酸，从而避免胺类物质在体内蓄积。有：谷氨酸、半胱氨酸、组氨酸、色氨酸、鸟氨酸。,2. 代谢特点,体内氨的来源和去路 氨的转运 谷氨酰胺的生成 丙氨酸葡萄糖循环 氨的去路尿素的生成,第三节 氨的代谢,1.氨基酸脱氨基作用是体内氨的主要来源; 2.肾小管上皮细胞分泌的氨，主要来自谷氨酰胺;胺类、嘌呤、嘧啶的分解也能产生少量氨。 3. 肌肉和中枢神经系统中，有相当量的氨

11、是腺苷酸脱氨产生的；,体 内 氨 的 来 源,肾小管上皮细胞分泌的氨，主要来自谷氨酰胺。,4.肠内腐败作用产生的氨 在消化过程中，有一小部分未被消化蛋白质，和一小部分未被吸收的氨基酸。在肠道细菌作用下产生氨及一系列的物质，称为腐败作用。 5.肠内尿素经细菌尿素酶水解产生的氨 机体内代谢产生的氨以及消化道吸收来的氨进入血液，形成血氨。氨具有毒性(高）。,机体内代谢产生的氨以及消化道吸收来的氨进入血液，形成血氨。 低水平的氨对动物有用，高水平的氨具有毒性(高），如兔5mg/100ml,氨的去路,1.可以在动物体内形成无毒的谷氨酰胺，它既是合成蛋白质所需的氨基酸，又是体内运输和贮存氨的方式。 2.氨

12、也可以直接排出或通过转变成尿酸、尿素排出体外。,氨的转运 谷氨酰胺的生成,NH3,H2O,谷氨酰胺酶,暂时解毒 将脑组织、心肌、骨骼肌等组织中的氨运送至肝脏（或肾脏（NH4+）排出（解毒）。 在肾小管细胞中，谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下脱氨基，氨基与尿液中的H+结合，然后以胺盐的形式由尿排出。 谷氨酰胺不仅起氨运输的作用，而且也起储存氨的作用，为含氮化合物的合成提供氨，参与合成非必需氨基酸；参与核酸中碱基的合成。 谷氨酰胺在脑中起着重要作用。临床上对氨中毒病人可服用或输入谷氨酸盐，来降低氨的浓度。,谷氨酰胺生成的生理意义,通过这个循环，一方面使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝脏；另一方面，

13、肝脏又为肌肉提供了生成丙酮酸的葡萄糖。,丙氨酸-葡萄糖循环,氨的去路 尿素的生成,2.尿素生成的过程鸟氨酸循环,1.生成部位,肝脏的细胞液和线粒体中,氨基甲酰磷酸的合成 瓜氨酸的合成 精氨酸的合成 尿素生成,3.鸟氨酸循环的特点,此反应特点： I 在线粒体中进行，不可逆，消耗分子ATP。 II 氨基甲酰磷酸合成酶I 为别构酶，受N-乙酰谷氨酸的别构激活。,氨基甲酰磷酸的合成,此反应特点：在线粒体中进行，不可逆。 生成的瓜氨酸进入细胞液中。,瓜氨酸的合成,由瓜氨酸转变成精氨酸的反应分两步进行。,精 氨 酸 的 合 成,此反应特点： 在细胞液中进行，由天冬氨酸提供给氨基。,精 氨 酸 的 合 成,

14、此反应特点： 尿素在胞液中生成，鸟氨酸再返回线粒体内，进行下一次的循环。,尿 素 生 成,鸟氨酸循环,氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鸟氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鸟氨酸,精氨酸,延胡索酸,草酰乙酸,氨基酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,ATP,AMP+PPi,H2O,2ATP+CO2+NH3+H2O,2ADP+Pi,基质,线粒体,胞液,尿素,总 反 应 式,2,2ADP, 尿素分子中的个氮原子，一个来自氨，另一个来自天冬氨酸，而天冬氨酸又可由其它氨基酸通过转氨基作用而生成。 尿素合成是一个耗能的过程，合成分子尿素需要消耗3（4）个高能磷酸键。,鸟 氨 酸 循 环 的 特 点,正常生

15、理情况下，血氨的来源与去路保持动态平衡，血氨浓度处于较低的水平。氨在肝脏中合成尿素是维持这种平衡的关键。 当肝功能严重损伤时，尿素合成发生障碍，血氨浓度升高，称为高血氨症。 一般认为，氨进入脑组织可与脑中的-酮戊二酸结合生成谷氨酸，氨也可与脑中的谷氨酸进一步结合生成谷氨酰胺。因此，脑中氨的增加可以使脑细胞中的一酮戊二酸减少，导致三羧酸循环减弱，从而使脑组织中ATP生成减少，引起大脑功能障碍，严重时可发生昏迷，这就是肝昏迷氨中毒学说的基础。,高 血 氨 症 和 氨 中 毒,肝脏容易受到各种有害因素，包括酒精、药物、农药、霉菌毒素等的损害，各种环境污染对肝脏已构成了巨大的威胁。在病毒、有害物质以及不良生活方式的共同作用下，肝病和肝癌的发生率逐年增高。 肝脏一旦受到损害或发生病变，可严重影响健康，且较难完全康复，然而从病因分析，大多与不良的生活方式有关，如饮食不卫生、营养不合理、不良嗜好、滥用药物、酒精和环境污染等都是导致肝病的重要因素。,重新合成氨基酸 生成NH4+ 生成谷氨酰胺 合成其他含氮化合物 形成尿素（鸟氨酸循环）,总 结 氨 的 去 路,第四节 -酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成,-酮酸的代谢 非必需氨基酸的合成,-酮酸的代谢,（1）再氨基化生成氨基酸 （2）转变成糖或脂肪 （3）氧化成CO2和H2O,转变成糖或脂肪,能