页数：65页文件大小：2.85 MB来源： 动物生物化学ppt课件
本课件围绕氨基酸的脱氨基与脱羧基作用、尿素循环、一碳基团与个别氨基酸代谢，以及核苷酸的合成与分解展开，按章节顺序组织图示与要点说明，配套完整文字版，便于对照课件图片理解概念、代谢途径与关键结论。
第11章含氮小分子的代谢
Metabolism of Small Molecules Containing N
本章主要内容
反映动物由饲料摄入的N和排出
N（从粪、尿等）之间的关系以衡量机体的蛋白质代谢状况。
氮的总平衡：摄入氮量=排出氮量（成年动物）氮的正平衡：摄入氮量＞排出氮量（生长，妊娠动物）氮的负平衡：摄入氮量＜排出氮量（营养不良，消耗性疾病，机体损伤等）1.蛋白质的营养作用1.1 饲料蛋白质的生理功能
成年动物而言
在糖脂等能源物质供应充分的情况下，为维持N的总平衡所必需提供的蛋白质的量称为蛋白质的最低需要量。
蛋白质的生理价值（biological value）指饲料蛋白质被动物机体合成组织蛋白质的利用率必需氨基酸（essential amino acid）动物体内不能合成或合成量不足而需要由饲料供给的氨基酸。
约有10种，包括苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、组氨酸和精氨酸。对雏鸡还有甘氨酸。1.3 蛋白质的最低需要量1.4 蛋白质的生理价值与必需氨基酸
之所以有不同的生理价值是因为其氨基酸的组
之所以有不同的生理价值是因为其氨基酸的组成不同，并且主要是其必需氨基酸的种类和比例不同。因为非必需氨基酸是可以通过糖代谢的中间产物在机体中自己合成的。
饲料蛋白的氨基酸组成与动物机体蛋白的氨基酸组成越接近，其生理价值也越高。如果其必需氨基酸的含量、比例与机体蛋白组成完全一样，则生理价值达到100。
把不同生理价值的饲料蛋白质混合使用，其必需氨基酸可以互相补充以提高饲料蛋白质的生理价值，称为蛋白质的互补作用。1.5 蛋白质的互补作用
氨基酸的一般分解代谢
2.1 动物体内氨基酸的一般代谢概况
指氨基酸脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程
动物的脱氨基作用主要在肝脏和肾脏中进行。脱氨基方式转氨基作用氧化脱氨基作用联合脱氨基作用2.2 氨基酸的脱氨基作用（deamination）
2.2.1 氧化脱氨基作用动物体内有L-氨基酸
D-氨基酸的氧化酶，它们属于需氧脱氢酶，其辅基分别是FMN和FAD。由于酶的活性低或缺乏可利用底物，一般作用不大
L-谷氨酸脱氢酶能专一地使
L-谷氨酸实现氧化脱氨, 生成α-酮戊二酸，且活性强、分布广反应如下:
2.2.2 转氨酶(transaminase)的催化
转氨酶(transaminase)的催化下，一种氨基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸和α-酮酸，这种作用称为转氨基作用.转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛。α-酮戊二酸常是氨基的受体而转变成L-谷氨酸
α-酮戊二酸
天冬氨酸谷氨酸+ 草酰乙酸α-酮戊二酸+丙氨酸谷氨酸+ 丙酮酸谷草转氨酶GOT(心肌,肝脏)谷丙转氨酶GPT(肝脏)在临床诊断上有广泛应用的酶GOTGPT
转氨作用氧化脱氨基作
2.2.3 联合脱氨基作用（symphysis deamination）指转氨基作用和氧化脱氨基作用联合反应. 氨基酸与α-酮戊二酸经转氨作用生成α-酮酸和L-谷氨酸，后者经L-谷氨酸脱氢酶作用脱去氨生成α-酮戊二酸。
大部分氨基酸的脱氨借助于转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶的协同作用或称联合转氨基作用完成
2.2.4 嘌呤核苷酸循环
purine nucleotide cycle)骨骼肌和心肌中存在的一种氨基酸的联合脱氨基作用
氨基酸在脱羧酶的作用下形成胺类的反应
胺类的来源与功能：下表列出相关数据。
| 来源 | 胺类 | 功能 |
|---|---|---|
| 谷氨酸 | γ-氨基丁酸（GABA） | 抑制性神经递质 |
| 组氨酸 | 组胺 | 血管舒张剂，促胃液分泌 |
| 色氨酸 | 5-羟色胺 | 抑制性神经递质，缩血管 |
| 半胱氨酸 | 牛磺酸 | 形成牛磺胆汁酸，促进脂类消化 |
| 鸟氨酸、精氨酸 | 腐胺、精胺等 | 促进细胞增殖等 |
脱氨基作用嘌呤和嘧啶的分解饲料添加肠道细
脱氨基作用嘌呤和嘧啶的分解饲料添加肠道细菌分解氨基酸高水平的血氨是有毒性的，可以引起脑功能紊乱氨的去路再与α-酮酸合成氨基酸转变成无毒的谷氨酰胺合成尿素合成嘌呤,再分解成尿酸排出直接排氨3.氨的代谢3.1 氨的来源和去路
3.2.1 谷氨酰胺的运氨作用Gln
无毒，脑和肌肉组织等可以合成Gln，它是动物血液中最丰富的氨基酸之一，氨的运载体, 积极参与合成代谢。在肾中，Gln在谷氨酰胺酶的作用下释放氨,然后与质子结合随尿排出。3.2 氨的转运
3.2.2 丙氨酸-葡萄糖循环
alanine-giucose cycle）丙氨酸也是氨的运载体,它把氨从肌肉运送到肝脏, 脱氨后生成的丙酮酸又异生转变成葡萄糖运回到肌肉
s的实验证据切除肝脏的狗的血液和尿中的尿
过程氨甲酰磷酸的生成
过程氨甲酰磷酸的生成（线粒体中进行）瓜氨酸的生成（线粒体中进行）
精氨酸的生成（胞液中进行）
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
精氨酸的水解和尿素的生成（胞液中进行）
尿素循环的总反应
尿素的生成鸟氨酸/精氨酸循环
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
尿素合成的小结
尿素的生成是一个耗能的过程氨甲酰磷酸合成酶I（线粒体)是关键酶。每生成1分子的尿素消耗4个高能磷酸键的能量。
尿素分子中的1个氨基来自游离氨，另一个氨基来自天冬氨酸（实际上由其他氨基酸通过转氨作用提供），碳原子来自CO2尿素循环不仅消除了氨的毒性，也减少了CO2积累造成的酸性，因此对动物有重要的生理意义
氨在家禽体内也
可以合成谷氨酰胺以及用于其他一些氨基酸和含氮物质的合成，但不能合成尿素，而是首先利用氨基酸提供的氨基合成嘌呤，再由嘌呤分解产生出尿酸（详见嘌呤的合成与分解）尿酸为微溶于水的白色粉状物，可在禽类排泄物中见到。
嘌呤合成代谢异常，引起血液尿酸水平过高，在人类导致痛风。动物以何种方式排除氨与其胚胎期的水环境有关。3.4 尿酸的生成和排出
α-酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成
4.1 α-酮酸的代谢氨基酸脱氨生成的α-酮酸还可以经氨基化再转变成相应的氨基酸或转变成糖脂代谢的中间物, 再进而异生成糖或转变为酮体或进入糖代谢途径分解供能
氨基酸碳骨架的代谢去向
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
氨基酸碳骨架代谢的去向分类：下表列出相关数据。
| 类别 | 氨基酸 | 代谢转变产物 |
|---|---|---|
| 生糖氨基酸（14种） | Ser、Gly、Thr、Ala、Cys | 丙酮酸 |
| 生糖氨基酸（14种） | Asp、Asn | 草酰乙酸 |
| 生糖氨基酸（14种） | Met、Val | 琥珀酸 |
| 生糖氨基酸（14种） | Glu、Gln、His、Pro、Arg | α-酮戊二酸 |
| 生酮氨基酸（2种） | Lys | 乙酰乙酸 |
| 生酮氨基酸（2种） | Leu | 乙酰乙酸和乙酰CoA |
| 生糖生酮兼生氨基酸（4种） | Ile | 乙酰乙酸和丙酰CoA |
| 生糖生酮兼生氨基酸（4种） | Phe | 乙酰乙酸和延胡索酸 |
| 生糖生酮兼生氨基酸（4种） | Tyr、Trp | 乙酰乙酸和丙酮酸 |
4.2 非必需氨基的合成
4.2.1 由α-酮酸氨基化生成（举例：丝氨酸的合成）
4.2.2 氨基酸之间相互转变
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
一碳基团的代谢
芳香族氨基酸的代谢
5.1 一碳基团的代谢（不包括羧基）1）
亚氨甲基（-CH=NH，formimino-）2）甲酰基（-CHO，formyl-）3）羟甲基（-CH2OH，hydroxymethyl-）4）甲烯基（-CH2-，methylene）5）甲炔基或次甲基（-CH=，methenyl-）6）甲基（-CH3-methyl-）
一碳基团的的载体---四氢叶酸
FH4FH4是一碳单位的运载体，携带甲基的部位是在N5,N10位叶酸在叶酸还原酶作用下利用NADPH还原得到FH4
一碳基团与四氢叶酸的连接方式
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
一碳基团的来源
一碳基团主要来源于色氨酸甘氨酸、丝氨酸、组氨酸和蛋氨酸的代谢甘氨酸与一碳单位色氨酸与一碳单位
丝氨酸与一碳单位组氨酸与一碳单位
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
5.2 芳香族氨基酸的代谢
Phe（F）; Tyr（Y）; Trp（W）
苯丙氨酸和酪氨酸的代谢儿茶酚胺
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
基酸的代谢转变及代谢异常
基酸的代谢转变及代谢异常
5.3 含硫氨基酸代谢体内
含硫氨基酸有三种即甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸
甲硫氨酸也是一个重要的甲基供体
其活性形式是S-腺苷甲硫氨酸（SAM）
谷胱甘肽(Glutathion)
有还原(GSH)和氧化(GS-SG)两种形式,是动物细胞中抗氧化系统的重要成分,是过氧化物酶的辅酶,也是重要的生物活性肽.对于保持血红蛋白的亚铁离子的还原状态,防止细胞膜受自由基的攻击等有重要作用.它由谷氨酸,半胱氨酸和甘氨酸通过谷氨酰胺循环合成.
谷氨酰胺循环循环在合成GSH
的同时实现对氨基酸的转运
肌酸(creatine)
核苷酸的生理功能
核苷酸的合成代谢
核苷酸（NTP与dNTP）是合成RNA
DNA的原料.
嘌呤碱环上原子的来源
6.2 嘌呤核苷酸的合成
IMP（次黄嘌呤核苷一磷酸）
的从头合成：经过11步反应首先，5-磷酸核糖（磷酸戊糖途径中产生）经过磷酸核糖焦磷酸合成酶作用，活化生成磷酸核糖焦磷酸（PRPP）；然后，谷氨酰胺提供酰氨基取代PRPP上的焦磷酸，形成5-磷酸核糖胺（PRA）；再由ATP供能，甘氨酸和PRA连接，生成甘氨酰胺核苷酸（GAR）；接着，N5，N10-甲炔四氢叶酸供给甲酰基，使GAR甲酰化，生成甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR），注意此时环没有封闭。
下一步由谷氨酰胺提供酰氨氮，使FGAR成为甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM），此反应消耗1分子ATP；FGAM脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸（AIR），此反应需ATP参与。至此，完成了合成嘌呤环中的咪唑环部分。
（1）嘌呤核苷酸的从头合成途径
形成相邻的嘧啶环时
连接到咪唑环上，作为嘌呤碱中C6的来源生成5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸（CAIR）；然后，在ATP存在下，天氡氨酸与CAIR缩合生成5-氨基咪唑-4（N-琥珀酸）-甲酰胺核苷酸（SAICAR）；SAICAR在裂解酶的催化下，脱去一分子延胡索酸生成5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）；接着N10-甲酰四氢叶酸提供一碳单位，使AICAR甲酰化，生成5-甲酰氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）；FAICAR脱水环化，生成次黄嘌呤核苷一磷酸（IMP）
次黄嘌呤核苷酸的合成途径
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
IMP可以转变成AMP
GMP
AMP和GMP可以得到ATP
GTPATP和GTP是合成RNA的原料
现有游离的嘌呤或嘌呤核苷经过简单的反应可
现有游离的嘌呤或嘌呤核苷经过简单的反应可以合成嘌呤核苷酸（2）嘌呤核苷酸的补救合成
6.3 嘧啶核苷酸的合成嘧啶碱环上原子的来源
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
啶核苷酸的从头合成途径
啶核苷酸的从头合成途径（在胞液中）UMP的合成途径注意: 途径第一个酶----氨甲酰磷酸合成酶II
UTP和CTP的合成,
UTP和CTP 是RNA的原料（2）嘧啶核苷酸的补救合成途径嘧啶磷酸核糖转移酶对胞嘧啶无作用,但尿苷激酶对胞嘧啶有作用
氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的形成主
氧核糖核苷酸的合成脱氧核糖核苷酸的形成主要在二核苷酸水平上进行。核糖核苷酸还原酶从NADPH获得电子时，需要硫氧化还原蛋白作为电子载体。
硫氧化还原蛋白有氧化型/还原型两种形式，并以FAD为辅基传递氢和电子，构成一个复杂的氧化还原酶体系。6.3 脱氧核糖核苷酸(dNTP)的合成
dNDP( N是A, C, G)
可以经磷酸化生成dNTP，作为合成DNA的原料（2）脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTTP)的合成脱氧的核苷三磷酸dNTP也是合成DNA的原料
7 核苷酸的分解代谢
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
不同动物类群嘌呤核苷酸分解的最终产物：下表列出相关数据。
| 动物类群 | 最终产物 |
|---|---|
| 人、灵长类、鸟类、爬行类等 | 尿酸 |
| 其他哺乳动物 | 尿囊素 |
| 硬骨鱼类 | 尿囊酸 |
| 两栖类 | 尿素、乙醛酸 |
说明：尿酸为难溶于水的白色粉状物，是禽类排氨的主要形式。
7.2 嘧啶核苷酸的分解
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
本章结束
本页为图示页，说明含氮小分子的代谢途径与产物。
考研答疑通知
愿意参加的考生(考“动物生化”/“动物生理生化”)在12月10日前到逸夫楼2006刘老师处登记,并留下联系方式,请互相转告.2.动物类本科选修课“分子生物学基础”, 2.5学分,含理论课和实验技术,明年春季由本教研室开课,马海田博士主讲,欢迎动科,水产,兽医专业同学选修.
含氮小分子代谢练习
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}