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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2012-07-29

第二篇   物质代谢及其调节
          
            第一章  糖代谢
 
  一、糖酵解
  1、过程:
    见图1-1
  糖酵解过程中包含两个底物水平磷酸化:一为1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸;二为磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸
  2、调节
  1)6-磷酸果糖激酶-1
  变构抑制剂:ATP、柠檬酸
  变构激活剂:AMPADP16-双磷酸果糖(产物反馈激,比较少见)和26-双磷酸果糖(最强的激活剂)
  2)丙酮酸激酶
变构抑制剂:ATP 、肝内的丙氨酸
变构激活剂:16-双磷酸果糖
  3)葡萄糖激酶
  变构抑制剂:长链脂酰辅酶A
  注:此项无需死记硬背,理解基础上记忆是很容易的,如知道糖酵解是产生能量的,那么有ATP等能量形式存在,则可抑制该反应,以利节能,上述的柠檬酸经三羧酸循环也是可以产生能量的,因此也起抑制作用;产物一般来说是反馈抑制的;但也有特殊,如上述的16-双磷酸果糖。特殊的需要记忆,只属少数。以下类同。关于共价修饰的调节,只需记住几个特殊的即可,下面章节提及。

    (1)糖原       1-磷酸葡萄糖
               
(2)葡萄糖 己糖激酶  6-磷酸葡萄糖  6-磷酸果糖6-磷酸果糖-1-激酶 
     ATP ADP               ATP   ADP
            磷酸二羟丙酮         
 1,6-二磷酸果糖                                        
3-磷酸甘油醛                     1,3-二磷酸甘油酸
                     NAD+  NADH+H+
             3-磷酸甘油酸     2-磷酸甘油酸      磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶
ADP  ATP                            ADP  ATP
丙酮酸                  乳酸
   NADH+H+  NAD+
注:红色表示该酶为该反应的限速酶;蓝色ATP表示消耗,红色ATP和NADH等表示生成的能量或可以转变为能量的物质。以下类同。
              (图1-1)          
 
  3、生理意义
  1)迅速提供能量,尤其对肌肉收缩更为重要。若反应按(1)进行,可净生成3分子ATP,若反应按(2)进行,可净生成2分子ATP;另外,酵解过程中生成的2个NADH在有氧条件下经电子传递链,发生氧化磷酸化,可生成更多的ATP,但在缺氧条件下丙酮酸转化为乳酸将消耗NADH,无NADH净生成。
  2)成熟红细胞完全依赖糖酵解供能,神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃,即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。
  3)红细胞内13-二磷酸甘油酸转变成的2,3-二磷酸甘油酸可与血红蛋白结合,使氧气与血红蛋白结合力下降,释放氧气。
  4)肌肉中产生的乳酸、丙氨酸(由丙酮酸转变)在肝脏中能作为糖异生的原料,生成葡萄糖。
4、乳酸循环

葡萄糖          葡萄糖      葡萄糖
  糖               糖
  异               酵
  生               解
  途               途
径               径 
丙酮酸             丙酮酸

 乳酸     乳酸      乳酸 
()        (血液)          (肌肉)
  乳酸循环是由于肝内糖异生活跃,又有葡萄糖-6-磷酸酶可水解6-磷酸葡萄糖,释出葡萄糖。肌肉除糖异生活性低外,又没有葡萄糖-6-磷酸酶。
  生理意义:避免损失乳酸以及防止因乳酸堆积引起酸中毒。

  二、糖有氧氧化
  1、过程
1)、经糖酵解过程生成丙酮酸
2)、丙酮酸 丙酮酸脱氢酶复合体 乙酰辅酶A
            NAD+    NADH+H+
  限速酶的辅酶有:TPP、FAD、NAD+、CoA及硫辛酸
3)、三羧酸循环
  草酰乙酸+乙酰辅酶A 柠檬酸合成酶 柠檬酸  异柠檬酸 异柠檬酸脱氢酶 
                             NAD+    NADH+H+
α-酮戊二酸 α-酮戊二酸脱氢酶复合体 琥珀酸酰CoA                 琥珀酸
       NAD+    NADH+H+            GDP  GTP

       延胡索酸  苹果酸         草酰乙酸
 FAD FADH2          NAD+    NADH+H+

三羧酸循环中限速酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体的辅酶与丙酮酸脱氢酶复合体的辅酶同。
三羧酸循环中有一个底物水平磷酸化,即琥珀酰COA转变成琥珀酸,生成GTP;加上糖酵解过程中的两个,本书中共三个底物水平磷酸化。
  2、调节
  1)丙酮酸脱氢酶复合体
  抑制:乙酰辅酶ANADHATP
  激活:AMP、钙离子
  2)异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶
  NADHATP反馈抑制
  3、生理意义
  1)基本生理功能是氧化供能。
  2)三羧酸循环是体内糖、脂肪和蛋白质三大营养物质代谢的最终共同途径。
  3)三羧酸循环也是三大代谢联系的枢纽。
4、有氧氧化生成的ATP
       葡萄糖有氧氧化生成的ATP


反   应

辅酶

ATP

第一阶段

葡萄糖 6-磷酸葡萄糖


-1

6-磷酸果糖 16双磷酸果糖


-1

2*3-磷酸甘油醛 2*1,3-二磷酸甘油酸

NAD+

2*3或2*2(详见)

2*1,3-二磷酸甘油酸 2*3-磷酸甘油酸


2*1

2*磷酸烯醇式丙酮酸 2*丙酮酸


2*1

第二阶段

2*丙酮酸 2*乙酰CoA

NAD+

2*3

第三阶段

2*异柠檬酸 2*α-酮戊二酸

NAD+

2*3

2*α-酮戊二酸 2*琥珀酰CoA

NAD+

2*3

2*琥珀酰CoA 2*琥珀酸


2*1

2*琥珀酸 2*延胡索酸

FAD

2*2

2*苹果酸 2*草酰乙酸

NAD+

2*3

                                               净生成   3836ATP

  5、巴斯德效应
  有氧氧化抑制糖酵解的现象。
 
  三、磷酸戊糖途径
1、过程
             6-磷酸葡萄糖
            NADP+ 
                 6-磷酸葡萄糖脱氢酶
                        NADPH
             6-磷酸葡萄糖酸内酯

             6-磷酸葡萄糖酸
            NADP+


            NADPH
             5-磷酸核酮糖



             5-磷酸核糖    5-磷酸木酮糖
             
             7-磷酸景天糖   3-磷酸甘油醛

   5-磷酸木酮糖    4-磷酸赤藓糖   6-磷酸果糖

   3-磷酸甘油醛    6-磷酸果糖

   6-磷酸果糖
  
2、生理意义
  1)为核酸的生物合成提供5-磷酸核糖,肌组织内缺乏6-磷酸葡萄糖脱氢酶,磷酸核糖可经酵解途径的中间产物3- 磷酸甘油醛和6-磷酸果糖经基团转移反应生成。
  2)提供NADPH
  a.NADPH是供氢体,参加各种生物合成反应,如从乙酰辅酶A合成脂酸、胆固醇;α-酮戊二酸与NADPH及氨生成谷氨酸,谷氨酸可与其他α-酮酸进行转氨基反应而生成相应的氨基酸。
  b.NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶,对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量进而保护巯基酶的活性及维持红细胞膜完整性很重要,并可保持血红蛋白铁于二价。
  c.NADPH参与体内羟化反应,有些羟化反应与生物合成有关,如从胆固醇合成胆汁酸、类固醇激素等;有些羟化反应则与生物转化有关。
  
  四、糖原合成与分解
  1、合成
过程:
葡萄糖  6-磷酸葡萄糖  1-磷酸葡萄糖 UDPG焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖 
                    UTP  PPi     (UDPG)
糖原合成酶 (G)n+1+UDP
 (G)n
  注:1)UDPG可看作是活性葡萄糖,在体内充作葡萄糖供体。
    2)糖原引物是指原有的细胞内较小的糖原分子,游离葡萄糖不能作为UDPG的葡萄糖基的接受体。
    3)葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端,形成α-14糖苷键。在糖原合酶作用下,糖链只能延长,不能形成分支。当糖链长度达到1218个葡萄糖基时,分支酶将约67个葡萄糖基转移至邻近的糖链上,以α-16糖苷键相接。
  调节:糖原合成酶的共价修饰调节。
  2、分解
过程:
(G)n+1磷酸化酶 (G)n+1-磷酸葡萄糖  6-磷酸葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 G+Pi
  
注:1)磷酸化酶只能分解α-14糖苷键,对α-16糖苷键无作用。
    2)糖链分解至离分支处约4个葡萄基时,转移酶把3个葡萄基转移至邻近糖链的末端,仍以α-14糖苷键相接,剩下1个以α-16糖苷键与糖链形成分支的葡萄糖基被α-16葡萄糖苷酶水解成游离葡萄糖。转移酶与α-16葡萄糖苷酶是同一酶的两种活性,合称脱支酶。
    3)最终产物中约85%为1-磷酸葡萄糖,其余为游离葡萄糖。
  调节:磷酸化酶受共价修饰调节,葡萄糖起变构抑制作用。

五、糖异生途径                                          
1、过程
乳酸           丙氨酸等生糖氨基酸
      NADH
         丙酮酸           丙酮酸


      ATP  丙酮酸           丙酮酸
           丙酮酸羧化酶              
         草酰乙酸          草酰乙酸        (线粒体内)


         天冬氨酸          苹果酸


      GTP 天冬氨酸           
                      NADH
         草酰乙酸          苹果酸
           磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
         磷酸烯醇式丙酮酸


         2-磷酸甘油酸                 (胞液)


       ATP 3-磷酸甘油酸


       NADH 1,3-二磷酸甘油酸              甘油 ATP       
                                                                    
         3-磷酸甘油醛    磷酸二羟丙酮      3-磷酸甘油
                                                   NADH
             1,6-双磷酸果糖
                  果糖双磷酸酶
             6-磷酸果糖
  
             6-磷酸葡萄糖      1-磷酸葡萄糖  糖原
                  葡萄糖-6-磷酸酶
              葡萄糖 
注意:1)糖异生过程中丙酮酸不能直接转变为磷酸烯醇式丙酮酸,需经过草酰乙酸的中间步骤,由于草酰乙酸羧化酶仅存在于线粒体内,故胞液中的丙酮酸必须进入线粒体,才能羧化生成草酰乙酸。但是,草酰乙酸不能直接透过线粒体膜,需借助两种方式将其转运入胞液:一是经苹果酸途径,多数为以丙酮酸或生糖氨基酸为原料异生成糖时;另一种是经天冬氨酸途径,多数为乳酸为原料异生成糖时。
2)在糖异生过程中,1,3-二磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛时,需NADH,当以乳酸为原料异生成糖时,其脱氢生成丙酮酸时已在胞液中产生了NADH以供利用;而以生糖氨基酸为原料进行糖异生时,NADH则必须由线粒体内提供,可来自脂酸β-氧化或三羧酸循环。
3)甘油异生成糖耗一个ATP,同时也生成一个NADH
2、调节
2,6-双磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分解或糖异生反应方向的主要信号,糖酵解加强,则糖异生减弱;反之亦然。
3、生理意义
1)空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成糖,以维持血糖水平恒定。
2)补充肝糖原,摄入的相当一部分葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物,后者再异生成糖原。合成糖原的这条途径称三碳途径。
3)调节酸碱平衡,长期饥饿进,肾糖异生增强,有利于维持酸碱平衡。


第二章       脂类代谢

一、甘油三酯的合成代谢
合成部位:肝、脂肪组织、小肠,其中肝的合成能力最强。
合成原料:甘油、脂肪酸
1、甘油一酯途径(小肠粘膜细胞)
2-甘油一酯 脂酰CoA转移酶 1,2-甘油二酯 脂酰CoA转移酶 甘油三酯   
   脂酰CoA            脂酰CoA
  2、甘油二酯途径(肝细胞及脂肪细胞)
  葡萄糖  3-磷酸甘油 脂酰CoA转移酶 1脂酰-3-磷酸甘油 脂酰CoA转移酶 
        脂酰CoA                          脂酰CoA
磷脂酸 磷脂酸磷酸酶 1,2甘油二酯 脂酰CoA转移酶 甘油三酯
                            脂酰CoA

  二、甘油三酯的分解代谢
1、脂肪的动员 储存在脂肪细胞中的脂肪被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸(FFA)及甘油并释放入血以供其它组织氧化利用的过程。
甘油三酯 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 甘油二酯  甘油一酯  甘油     
                   +FFA      +FFA      +FFA
α-磷酸甘油  磷酸二羟丙酮  糖酵解或糖异生途径
  2、脂肪酸的β-氧化
  1)脂肪酸活化(胞液中)
  脂酸 脂酰CoA合成酶 脂酰CoA(含高能硫酯键)
     ATP   AMP
  2)脂酰CoA进入线粒体
  脂酰CoA   肉毒碱   线     肉毒碱    脂酰CoA  
        肉毒碱脂酰转移酶                   粒   酶
  CoASH    脂酰肉毒碱  体    脂酰肉毒碱   CoASH
3)脂肪酸β-氧化 
脂酰CoA进入线粒体基质后,进行脱氢、加水、再脱氢及硫解等四步连续反应,生成1分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA、1分子乙酰CoA、1分子FADH21分子NADH。以上生成的比原来少2个碳原子的脂酰CoA,可再进行脱氢、加水、再脱氢及硫解反应。如此反复进行,以至彻底。
  4)能量生成
  以软脂酸为例,共进行7β-氧化,生成7分子FADH27分子NADH8分子乙酰CoA,即共生成(7*2)+(7*3)+(8*12)-2=129
  5)过氧化酶体脂酸氧化 主要是使不能进入线粒体的廿碳,廿二碳脂酸先氧化成较短链脂酸,以便进入线粒体内分解氧化,对较短链脂酸无效。

三、酮体的生成和利用
组织特点:肝内生成肝外用。
合成部位:肝细胞的线粒体中。
酮体组成:乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮。
1、生成
脂肪酸 β-氧化 2*乙酰CoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA合成酶 羟甲基戊二酸单酰CoA
                                (HMGCoA)
HMGCoA裂解酶 乙酰乙酸 β-羟丁酸脱氢酶 β-羟丁酸
             NADH        
丙酮
                                 CO2
2、利用
1)            β-羟丁酸
         ATP+ HSCoA    乙酰乙酸    琥珀酰CoA
                乙酰乙酸硫激酶                    琥珀酰CoA转硫酶
            AMP    乙酰乙酰CoA       琥珀酸
                                          乙酰乙酰CoA硫解酶
                  乙酰CoA

三羧酸循环
2)丙酮可随尿排出体外,部分丙酮可在一系列酶作用下转变为丙酮酸或乳酸,进而异生成糖。在血中酮体剧烈升高时,从肺直接呼出。

四、脂酸的合成代谢
1、软脂酸的合成
合成部位:线粒体外胞液中,肝是体体合成脂酸的主要场所。
合成原料:乙酰CoA、ATP、NADPH、HCO3-、Mn++等。
合成过程:
1)线粒体内的乙酰CoA不能自由透过线粒体内膜,主要通过柠檬酸-丙酮酸循环转移至胞液中。
2)乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 丙二酰CoA
   ATP
3)丙二酰CoA通过酰基转移、缩合、还原、脱水、再还原等步骤,碳原子由2增加至4个。经过7次循环,生成16个碳原子的软脂酸。更长碳链的脂酸则是对软脂酸的加工,使其碳链延长。在内质网脂酸碳链延长酶体系的作用下,一般可将脂酸碳链延长至二十四碳,以十八碳的硬脂酸最多;在线粒体脂酸延长酶体系的催化下,一般可延长脂酸碳链至24或26个碳原子,而以硬脂酸最多。
2、不饱和脂酸的合成
人体含有的不饱和脂酸主要有软油酸、油酸、亚油酸,亚麻酸及花生四烯酸等,前两种单不饱和脂酸可由人体自身合成,而后三种多不饱和脂酸,必须从食物摄取。

五、前列腺素及其衍生物的生成
细胞膜中的磷脂 磷脂酶A2 花生四烯酸 PGH合成酶 PGH2 TXA2合成酶 TXA2
                                                       PGD2、PGE2、PGI2等
                脂过氧化酶 氢过氧化廿碳四烯酸
                                 脱水酶
白三烯(LTA4)
                          
六、甘油磷脂的合成与代谢
1、合成 
除需ATP外,还需CTP参加。CTP在磷脂合成中特别重要,它为合成CDP-乙醇胺、CDP-胆碱及CDP-甘油二酯等活化中间物所必需。
1)甘油二酯途径             CDP-乙醇胺  CMP      
                           磷脂酰乙醇胺
葡萄糖  3-磷酸甘油  磷脂酸  甘油二酯 转移酶     (脑磷脂) 
                             磷脂酰胆碱
                     CDP-胆碱   CMP (卵磷脂)
脑磷脂及卵磷脂主要通过此途径合成,这两类磷脂在体内含量最多。  
2)CDP-甘油二酯途径                   肌醇
                                                             磷脂酰肌醇
                                                          丝氨酸
葡萄糖  3-磷酸甘油  磷脂酸   CDP-甘油二酯 合成酶      磷脂酰丝氨酸
CTP    PPi                      磷脂酰甘油
                                二磷脂酰甘油
                                                                (心磷脂)
此外,磷脂酰胆碱亦可由磷脂酰乙醇胺从S-腺苷甲硫氨酸获得甲基生成;磷脂酰丝氨酸可由磷脂酰乙醇胺羧化生成。
2、降解
生物体内存在能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类,根据其作用的键的特异性不同,分为磷脂酶A1A2,磷脂酶B,磷脂酶C和磷脂酶D
磷脂酶A2特异地催化磷酸甘油酯中2位上的酯键水解,生成多不饱和脂肪酸和溶血磷脂。后者在磷脂酶B作用,生成脂肪酸及甘油磷酸胆碱或甘油磷酸乙醇胺,再经甘油酸胆碱水解酶分解为甘油及磷酸胆碱。磷脂酶A1催化磷酸甘油酯1位上的酯键水解,产物是脂肪酸和溶血磷脂。

七、胆固醇代谢
1、合成
合成部位:肝是主要场所,合成酶系存在于胞液及光面内质网中。
合成原料:乙酰CoA(经柠檬酸-丙酮酸循环由线粒体转移至胞液中)、ATP、NADPH等。
合成过程:
1)甲羟戊酸的合成(胞液中)
2*乙酰CoA  乙酰乙酰CoA  HMGCoA  HMGCoA还原酶 甲羟戊酸
               NADPH
2)鲨烯的合成(胞液中)
3)胆固醇的合成(滑面内质网膜上)
合成调节:
1)饥饿与饱食 饥饿可抑制肝合成胆固醇,相反,摄取高糖、高饱和脂肪膳食后,肝HMGCoA还原酶活性增加,胆固醇合成增加。
2)胆固醇 胆固醇可反馈抑制肝胆固醇的合成。主要抑制HMGCoA还原酶活性。
3)激素 胰岛素及甲状腺素能诱导肝HMGCoA还原酶的合成,增加胆固醇的合成。胰
高血糖素及皮质醇则能抑制并降低HMGCoA还原酶的活性,因而减少胆固醇的合成;甲状腺素除能促进合成外,又促进胆固醇在肝转变为胆汁酸,且后一作用较强,因而甲亢时患者血清胆固醇含量反而下降。
2、转化
1)胆固醇在肝中转化成胆汁酸是胆固醇在体内代谢的主要去路,基本步骤为:

                  胆酸
胆固醇 7α-羟化酶 7α-羟胆固醇        甘氨酸或牛磺酸 结合型胆汁酸
  NADPH              鹅脱氧胆酸
胆酸     肠道细菌   7-脱氧胆酸
甘氨酸 牛磺酸   鹅脱氧胆酸         石胆酸
2)转化为类固醇激素 胆固醇是肾上腺皮质、睾丸,卵巢等内分泌腺合成及分泌类固醇激素的原料,如睾丸酮、皮质醇、雄激素、雌二醇及孕酮等。
3)转化为7-脱氢胆固醇 在皮肤,胆固醇可氧化为7-脱氢胆固醇,后者经紫外光照射转变为维生素D。
3、胆固醇酯的合成 
细胞内游离胆固醇在脂酰胆固醇脂酰转移酶(ACAT)的催化下,生成胆固醇酯;
血浆中游离胆固醇在卵磷脂胆固醇脂酰转移酶(LCAT)的催化下,生成胆固醇酯和溶血卵磷酯。

八、血浆脂蛋白
1、分类
1)电泳法:α、β、β及乳糜微粒
2)超速离心法:乳糜微粒(含脂最多),极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL),分别相当于电泳分离的CMβ-脂蛋白、β-脂蛋白及α-脂蛋白等四类。
2、组成
血浆脂蛋白主要由蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯组成。乳糜微粒含甘油三酯最多,蛋白质最少,故密度最小;VLDL含甘油三酯亦多,但其蛋白质含量高于CM;LDL含胆固醇及胆固醇酯最多;含蛋白质最多,故密度最高。
血浆脂蛋白中的蛋白质部分,基本功能是运载脂类,称载脂蛋白。HDL的载脂蛋白主要为apoA,LDL的载脂蛋白主要为apoB100,VLDL的载脂蛋白主要为apoB、apoC,CM的载脂蛋白主要为apoC。
3、生理功用及代谢
1)CM 运输外源性甘油三酯及胆固醇的主要形式。成熟的CM含有apoCⅡ,可激活脂蛋白脂肪酶(LPL),LPL可使CM中的甘油三酯及磷脂逐步水解,产生甘油、脂酸及溶血磷脂等,同时其表面的载脂蛋白连同表面的磷脂及胆固醇离开CM,逐步变小,最后转变成为CM残粒。
2)VLDL 运输内源性甘油三酯的主要形式。VLDL的甘油三酯在LPL作用下,逐步水解,同时其表面的apoC、磷脂及胆固醇向HDL转移,而HDL的胆固醇酯又转移到VLDL。最后只剩下胆固醇酯,转变为LDL。
3)LDL 转运肝合成的内源性胆固醇的主要形式。肝是降解LDL的主要器官。apoB100水解为氨基酸,其中的胆固醇酯被胆固醇酯酶水解为游离胆固醇及脂酸。游离胆固醇在调节细胞胆固醇代谢上具有重要作用:①抑制内质网HMGCoA还原酶;②在转录水平上阴抑细胞LDL受体蛋白质的合成,减少对LDL的摄取;③激活ACAT的活性,使游离胆固醇酯化成胆固醇酯在胞液中储存。
4)HDL 逆向转运胆固醇。HDL表面的apoⅠ是LCAT的激活剂,LCAT可催化HDL生成溶血卵磷脂及胆固醇酯。

九、高脂血症
 高脂蛋白血症分型

分型

脂蛋白变化

血脂变化


CM

甘油三酯↑↑↑

Ⅱa

LDL

胆固醇↑↑

Ⅱb

LDL、VLDL↑

胆固醇↑↑甘油三酯↑↑


IDL

胆固醇↑↑甘油三酯↑↑


VLDL

甘油三酯↑↑


VLDL、CM↑

甘油三酯↑↑↑

注:IDL是中间密度脂蛋白,为VLDL向LDL的过度状态。
家族性高胆固醇血症的重要原因是LDL受体缺陷


           第三章 氨基酸代谢

一、营养必需氨基酸
简记为:缬、异、亮、苏、蛋、赖、苯、色

二、体内氨的来源和转运
1、来源
1)氨基酸经脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源;
2)由肠道吸收的氨;即肠内氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨和肠道尿素经细菌尿素
酶水解产生的氨。
3)肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的催化下水解生成的氨。
2、转运
1)丙氨酸-葡萄糖循环
          (肌肉)      (血液)             (肝)
     肌肉蛋白质   葡萄糖  葡萄糖    葡萄糖    尿素


     氨基酸              糖                     糖           尿素循环
                              分                     异
      NH3        解           生    NH3


     谷氨酸     丙酮酸         丙酮酸    谷氨酸
            转氨酶                转氨酶
     α-酮戊二酸   丙氨酸  丙氨酸    丙氨酸    α-酮戊二酸
2)谷氨酰胺的运氨作用
谷氨酰胺主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运氨。氨与谷氨酰胺在谷氨酰胺合成酶催化下生成谷氨酰胺,由血液输送到肝或肾,经谷氨酰胺酶水解成谷氨酸和氨。
可以认为,谷氨酰胺既是氨的解毒产物,也是氨的储存及运输形式。

三、氨基酸的脱氨基作用
1、转氨基作用 转氨酶催化某一氨基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸的酮基上,生成相应的氨基酸;原来的氨基酸则转变成α-酮酸。既是氨基酸的分解代谢过程,也是体内某些氨基酸合成的重要途径。除赖氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸外,体内大多数氨基酸可以参与转氨基作用。如:
谷氨酸+丙酮酸 谷丙转氨酶(ALT)  α-酮戊二酸+丙氨酸
谷氨酸+草酰乙酸 谷草转氨酶(AST)α-酮戊二酸+天冬氨酸
转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯,即磷酸吡哆醛。
2、L-谷氨酸氧化脱氨基作用
L-谷氨酸 L-谷氨酸脱氢酶 α-酮戊二酸+NH3
                  NADH
3、联合脱氨基作用
  氨基酸   α-酮戊二酸   NH3+NADH
   转氨酶                   谷氨酸脱氢酶
  α-酮酸   谷氨酸     NAD+
4、嘌呤核苷酸循环
上述联合脱氨基作用主要在肝、肾等组织中进行。骨骼肌和心肌中主要通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基。
氨基酸  α-酮戊二酸  天冬氨酸        次黄嘌呤核苷酸    NH3
                                   GTP             (IMP)

                 腺苷酸代琥珀酸      腺嘌呤核苷酸
                                (AMP)
                                      延胡索酸
α-酮酸    L-谷氨酸     草酰乙酸
                                   苹果酸
5、氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸可以转变成糖及脂类,在体内可以转变成糖的氨基酸称为生糖氨基酸;能转变成酮体者称为生酮氨基酸;二者兼有者称为生糖兼生酮氨基酸。只要记住生酮氨基酸包括:亮、赖生糖兼生酮氨基酸包括异亮、苏、色、酪、苯丙;其余为生糖氨基酸。

四、氨基酸的脱羧基作用
1、L-谷氨酸 L-谷氨酸脱羧酶 γ-氨基丁酸(GABA)
GABA为抑制性神经递质。
2、L-半胱氨酸  磺酸丙氨酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 牛磺酸
牛磺酸是结合型胆汁酸的组成成分。
3、L-组氨酸 组氨酸脱羧酶 组胺
组胺是一种强烈的血管舒张剂,并能增加毛细血管的通透性。
4、色氨酸 色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸 5-羟色氨酸脱羧酶 5-羟色胺(5-HT)
脑内的5-羟色胺可作为神经递质,具有抑制作用;在外周组织,有收缩血管作用。
5、L-鸟氨酸 鸟氨酸脱羧酶 腐胺    精脒    精胺
              脱羧基SAM  脱羧基SAM
精脒与精胺是调节细胞生长的重要物质。合称为多胺类物质。

五、一碳单位
一碳单位来源于组、色、甘、丝,体内的一碳单位有:甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基及亚氨甲基,CO2不属于一碳单位
四氢叶酸是一碳单位代谢的辅酶
主要生理功用是作为合成嘌呤及嘧啶的原料。如N10-CHO-FH4与N5,H10=CH-FH4分别提供嘌呤合成时C2与C8的来源;N5,N10-CH2-FH4提供胸苷酸合成时甲基的来源。由此可见,一碳单位将氨基酸与核酸代谢密切联系起来。

六、芳香族氨基酸(色、酪、苯丙)的代谢
1、         苯丙氨酸 
     苯丙氨酸羟化酶
           酪氨酸 黑色素细胞的酪氨酸酶 多巴
      酪氨酸羟化酶
           多巴             黑色素            
       多巴脱羧酶
           多巴胺
                   
       SAM 去甲肾上腺素 儿茶酚胺
          
           肾上腺素
苯酮酸尿症:当苯丙氨酸羟化酶先天性缺乏时,苯丙氨酸不能转变为酪氨酸,体内苯丙氨酸蓄积,并经转氨基作用生成苯丙酮酸,再进一步转变成苯乙酸等衍生物。此时尿中出现大量苯丙酮酸等代谢产物,称为苯酮酸尿症。
白化病: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。
2、色氨酸
1)生成5-羟色胺
2)生成一碳单位
3)可分解产生尼克酸,这是体内合成维生素的特例。

七、含硫氨基酸(甲硫、半胱、胱)代谢
1、甲硫氨酸      S-腺苷甲硫氨酸(SAM)
      ATP  PPi
SAM中的甲基为活性甲基,通过转甲基作用可以生成多种含甲基的重要生理活性物质。SAM是体内最重要的甲基直接供给体。

2、甲硫氨酸循环
        甲硫氨酸   SAM 甲基转移酶 S-腺苷同型半胱氨酸
                RH    RCH3
            
            甲硫氨酸合成酶     同型半胱氨酸
          FH4      N5-CH3-FH4
N5-CH3-FH4可看成体内甲基的间接供体,甲硫氨酸合成酶辅酶为维生素B12
3、肌酸的合成 肌酸以甘氨酸为骨架,由精氨酸提供脒基,SAM供给甲基而合成。在肌酸激酶催化下,肌酸转变成磷酸肌酸,并储存ATP的高能磷酸键。
4、体内硫酸根主要来源于半胱氨酸,一部分以无机盐形式随尿排出,另一部分则经ATP活化成活性硫酸根,即3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸(PAPS)。

八、氨基酸衍生的重要含氮化合物

化合物

氨基酸前体

嘌呤碱

天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸

嘧啶碱

天冬氨酸

血红素、细胞色素

甘氨酸

肌酸、磷酸肌酸

甘氨酸、精氨酸、蛋氨酸

尼克酸

色氨酸

儿茶酚胺类

苯丙氨酸、酪氨酸

甲状腺素

酪氨酸

黑色素

苯丙氨酸、酪氨酸

精胺、精脒

蛋氨酸、鸟氨酸


九、尿素的生成
               线粒体
   NH3+CO2+H2O
 2*ATP  氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CSP-Ⅰ)
 2*ADP  N-酰谷氨酸(AGA),Mg++
   氨基甲酰磷酸    Pi              胞液


   鸟氨酸       瓜氨酸


           ATP  瓜氨酸    天冬氨酸  α-酮戊二酸   氨基酸
                      AMP     ASS
   鸟氨酸    精氨酸代琥珀酸   草酰乙酸   谷氨酸    α-酮酸
  尿素
                      苹果酸 
       精氨酸    延胡索酸
ASS:精氨酸代琥珀酸合成酶
尿素分子中的2个氮原子,1个来自氨,另1个来自天冬氨酸,而天冬氨酸又可由其他氨基酸通过转氨基作用而生成。
线粒体中以氨为氮源,通过CSP-Ⅰ合成氨甲酰磷酸,并进一步合成尿素;在胞液中以
谷氨酰胺为氮源,通过CSP-Ⅱ,催化合成氨基甲酰磷酸,并进一步参与嘧啶的合成。CSP-Ⅰ的活性可用为肝细胞分化程度的指标之一;CSP-Ⅱ的活性可作为细胞增殖程度的指标之一。
氨基甲酰磷酸的生成是尿素合成的重要步骤。AGA是CSP-Ⅰ的变构激动剂,精氨酸是AGA合成酶的激活剂。

第三章       核苷酸代谢

一、嘌呤核苷酸代谢

1、合成原料 CO2              甘氨酸
                  C6     N7
   天冬氨酸     N1     C5               
甲酰基(一碳单位)  C2     C4     C8  甲酰基(一碳单位)
              N3    N9
            
            谷氨酰胺
2、合成过程
  1)从头合成:
  5-磷酸核糖 PRPP合成酶 磷酸核糖焦磷酸 PRPP酰胺转移酶 5-磷酸核糖胺
          ATP         AMP      (PRPP)
                             
              ATP      AMP        次黄嘌呤核苷酸                                          
                                                             (IMP)
GTP       GMP                黄嘌呤核苷酸
                                 (XMP)
嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的,而不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合而成的。
2)补救合成:
利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应过程,合成嘌呤核苷酸。生理意义为:一方面在于可以节省从头合成时能量和一些氨基酸的消耗;另一方面,体内某些组织器官,如脑、骨髓等由于缺乏从头合成的酶体系,只能进行补救合成。
3、脱氧核苷酸的生成
脱氧核苷酸的生成是在二磷酸核苷水平上,由核糖核苷酸还原酶催化,核糖核苷酸C2上的羟基被氢取代生成。
4、分解产物
AMP     次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶
             黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 尿酸
GMP     鸟嘌呤
人体内嘌呤碱最终分解生成尿酸,随尿排出体外。
痛风症患者血中尿酸含量升高。临床上常用别嘌呤醇治疗痛风症,这是因为别嘌呤醇与
次黄嘌呤结构类似,可抑制黄嘌呤氧化酶,从而抑制尿酸的生成。
5、抗代谢物
  
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