氨基酸的代谢
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生物化学中的氨基酸代谢是什么在生物化学的广袤领域中,氨基酸代谢是一个至关重要的环节。
它就像是一座精巧复杂的工厂,各种化学反应有条不紊地进行着,将氨基酸这一基本的“原材料”转化为生命活动所需的能量、物质和信息。
那么,究竟什么是氨基酸代谢呢?让我们一起揭开它神秘的面纱。
首先,我们要明白氨基酸在生命中的重要地位。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位,而蛋白质是生命活动的执行者。
从肌肉的收缩到酶的催化作用,从抗体的免疫防御到激素的信号传递,几乎所有的生命过程都离不开蛋白质的参与。
因此,氨基酸的代谢对于维持生命的正常运转具有不可替代的作用。
氨基酸代谢主要包括两个方面:氨基酸的合成与分解。
氨基酸的合成是一个复杂而精妙的过程。
在生物体内,有一些氨基酸可以通过从头合成途径产生。
比如说,人体可以利用简单的前体物质,如二氧化碳、氨、丙酮酸等,经过一系列的酶促反应,合成非必需氨基酸。
这些非必需氨基酸是指人体自身能够合成,不一定需要从食物中摄取的氨基酸。
然而,还有一些氨基酸,被称为必需氨基酸,人体无法自行合成,必须从食物中获取。
这些必需氨基酸包括赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸。
与合成相对应的是氨基酸的分解。
当蛋白质被分解或者细胞需要能量时,氨基酸就会被分解代谢。
这个过程通常始于脱氨基作用。
简单来说,就是将氨基酸分子中的氨基脱去,生成相应的α酮酸和氨。
脱氨基的方式有多种,其中转氨基作用是比较常见的一种。
在转氨基作用中,一个氨基酸的氨基转移到一个α酮酸上,生成新的氨基酸和新的α酮酸。
另一种重要的脱氨基方式是联合脱氨基作用,它是转氨基作用和氧化脱氨基作用的联合,能够更有效地脱去氨基。
脱氨基产生的氨是一种有毒物质,需要及时处理。
在肝脏中,氨可以通过鸟氨酸循环转化为尿素,然后通过尿液排出体外。
这个过程对于维持体内氨的平衡和防止氨中毒至关重要。
氨基酸分解产生的α酮酸则有多种去向。
一方面,它们可以通过三羧酸循环彻底氧化分解,产生能量。
氨基酸代谢的三种方式
氨基酸的代谢主要有三种方式,分别是脱氨反应、反应价和酶促反应。
这几种氨基酸的代谢方式在生物体内起着至关重要的作用。
首先是脱氨反应。
氨基酸在体内以脱氨的方式释放能量,生成酮体。
这一过程会产生大量的氨气,从而导致酸碱失衡。
因此,生物体需要通过尿素循环将多余
的氨排出体外,维持体内的酸碱平衡。
其次是反应价。
反应价主要是通过氨基酸的羟基反应,来调节氨基酸的浓度。
当氨基酸的浓度过高时,生物体可以通过增加羟基反应的速度,来降低氨基酸的浓度。
反之,当氨基酸的浓度过低时,生物体可以通过减少羟基反应的速度,来提高氨基酸的浓度。
最后是酶促反应。
氨基酸在体内的代谢过程中,绝大部分是通过酶的催化来进行的。
氨基酸可以通过酶的催化,进行氧化脱羧、脱氨、转氨和分子重排等反应,从而实现其在体内的代谢。
综上所述,氨基酸的代谢主要有脱氨反应、反应价和酶促反应三种方式。
这三种方式在生物体内协同作用,维持着氨基酸的正常代谢,并使其发挥出应有的生
理功能。
氨基酸代谢途径是指生物体细胞中氨基酸的合成、分解及转换的系统过程,是生物体细胞代谢的一个重要组成部分。
氨基酸是构成蛋白质的重要成分,也是许多糖类、核酸及其他物质的重要原料。
氨基酸代谢途径可以分为三大类:合成途径,分解途径和转换途径。
合成途径是指生物体合成氨基酸的过程,它又可以分为两类:细胞内合成和细胞外合成。
细胞内合成途径由多种酶及细胞内调节因子参与,它们可以将非氨基酸类物质转化为
氨基酸,产生特定的氨基酸。
细胞外合成途径则是指使用外源的氨基酸来进行合成,如摄
入的食物中的氨基酸等。
分解途径是指氨基酸的分解过程,它可以将氨基酸分解为多种产物,如氨基酸的分解
可以产生二氧化碳、水等产物,而氨基酸的分解可以产生细胞内其他物质,如氨基酸的分
解可以产生糖、脂肪、核酸等物质。
转换途径是指氨基酸之间的相互转换过程,它可以将一种氨基酸转换为另一种氨基酸,它可以改变氨基酸的结构,使它们可以参与其他的生物反应,从而促进各种生物体的生理
活动。
总的来说,氨基酸代谢途径是一个复杂的系统,它可以帮助我们了解氨基酸的合成、
分解及转换过程,从而更加深入地了解生物体的代谢过程。
第十二章 氨基酸代谢第一节 体内氨基酸的来源一、 外源氨基酸(一)蛋白质在胃和肠道被消化被成氨基酸和寡肽1.场所一:胃酶类:胃蛋白酶原、胃酸、胃蛋白酶消化程度:多肽及少量氨基酸2.场所二:小肠酶类:肠激酶、胰液蛋白酶(原)、内/外肽酶 消化程度:氨基酸和小肽——小肠是蛋白质消化的主要部位3.场所三:小肠粘膜细胞内酶类:寡肽酶(例如氨基肽酶及二肽酶等) 消化程度:最终产生氨基酸。
(二)氨基酸的吸收是一个主动转运过程吸收部位:主要在小肠粘膜细胞 吸收形式:氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制:耗能的主动吸收过程1.方式一:载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体,由ATP 供能将氨基酸、Na+转入细胞内,Na+再由钠泵排出细胞。
2.方式二:γ-谷氨酰基循环(三)未被吸收的蛋白质在肠道细菌作用下发生腐败作用腐败作用的产物大多有害,如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氢等;也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质,对机体有一定的营养作用。
组胺和尸胺:降血压;酪胺:升血压;酪胺和苯乙胺:假神经递质(肝性脑病)二、 内源氨基酸(一)蛋白质的降解及其半寿期1.半寿期:蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间,用t1/2表示。
2. PEST 序列:脯-谷-丝-苏,快速降解标志序列。
(二)真核细胞内有两条主要的蛋白质的降解途径胃蛋白胃蛋白酶 + 多肽碎片胃酸、胃蛋白酶 (十二指肠分泌,胆汁激活)1.外在和长寿蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径降解 (1)不依赖ATP (2)利用溶酶体中的组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白2.异常和短寿蛋白质在蛋白酶体通过需要ATP 的泛素途径降解 (1)依赖ATP (2)泛素共价地结合于底物蛋白质,蛋白酶体特异性地识别被泛素标记的蛋白质并将其迅速降解,泛素的这种标记作用是非底物特异性的,称为泛素化。
(3)降解异常蛋白和短寿命蛋白 3*.P53蛋白:细胞内的分子警察由这种基因编码的蛋白质是一种转录因子,其控制着细胞周期的启动。
一、选择题
1.转氨酶的辅酶是()。
E
A、NAD+
B、NADP+
C、FAD
D、FMN
E、磷酸吡哆醛
2. 氨的主要去路是()。
A
A、合成尿素
B、合成谷氨酰胺
C、合成丙氨酸
D、合成核苷酸
E、合成非必需氨基酸
3. 1mol尿素的合成需消耗ATP摩尔数是()。
C
A、2
B、3
C、4
D、5
E、6
4.有关鸟氨酸循环,下列说法哪一个是错的。
()A
A 循环作用部位是肝脏线粒体
B、氨基甲酰磷酸合成所需的酶存在于肝脏线粒体
C、尿素由精氨酸水解而得
D、每合成1mol尿素需消耗4molATP
E、循环中产生的瓜氨酸不参与天然蛋白质合成
5.参与尿素循环的氨基酸是()。
B
A、蛋氨酸
B、鸟氨酸
C、脯氨酸
D、丝氨酸
E、丙氨酸
6. 一碳单位的载体是()。
B
A、二氢叶酸
B、四氢叶酸
C、生物素
D、焦磷酸硫胺素
E、硫辛酸
7 . 在鸟氨酸循环中,尿素有下列哪种物质水解而得。
()C
A、鸟氨酸
B、半胱氨酸
C、精氨酸
D、瓜氨酸
E、谷氨酸
8 . 参与转变作用的氨基酸是()。
D
A、Tyr
B、Trp
C、Glu
D、Cys
E、Ser
9. 人类营养必需氨基酸指()。
A
A、Val,Leu
B、Trp,Pro
C、Phe,Tyr
D、Met,Cys
E、Ser,Trp
10 .尿素循环与三羧酸循环是通过哪些中间产物的代谢连接起来的。
()C
A、Asp B 、草酰乙酸C、Asp和延胡索酸D、瓜氨酸E、Asp和瓜氨酸
11 .尿素循环中,能自由通过线粒体膜的物质是()。
B
A、氨基甲酰磷酸
B、鸟氨酸和瓜氨酸
C、精氨酸和延胡索酸
D、精氨酸和代琥珀酸
E、尿素和鸟氨酸
12 .联合脱氨作用所需的酶有()。
B
A、转氨酶和D-氨基酸氧化酶
B、转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶
C、转氨酶和腺苷酸脱氢酶
D、腺苷酸脱氢酶和L-谷氨酸脱氢酶
E、以上都是
13. 不能脱下游离氨的氨基酸脱氨方式是()。
B
A、氧化脱氨基
B、转氨基
C、联合脱氨基
D、嘌呤核苷酸循环
E、以上都是
14. 能增加尿中酮体排出量的氨基酸是()。
A
A、Leu
B、Gly
C、His
D、Ser
E、Ala
15. 即增加尿中葡萄糖也增加尿中酮体的排出量的氨基酸是()。
E
A、Ile
B、Trp
C、Tyr
D、Thr
E、以上都是
16. 动物体内转氨酶的种类虽然很多,但就其辅酶来说仅有一种,即()。
E
A、磷酸
B、辅酶A
C、辅酶Ⅰ
D、辅酶Ⅱ
E、磷酸吡哆醛
17. 机体中哪一类反应能将所有氨基酸的氨基脱掉。
()D
A、氧化脱氨基
B、脱羧基作用
C、转氨基作用
D、联合脱氨基作用
E、联合脱羧基作用
18. 下列哪种物质将尿素循环和柠檬酸循环联系在一起。
()D
A、天冬氨酸
B、草酰乙酸
C、苹果酸
D、延胡索酸
E、琥珀酸
二、填空题:
1. 合成黑色素的主要原料是()和()。
苯丙氨酸;酪氨酸
2. 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ催化()和()等
合成氨基甲酰磷酸,()是此酶的激活剂。
氨;二氧化碳;N-乙酰谷氨酸
3. 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ催化()和二氧化碳等合成氨基甲
酰磷酸,进一步参与()合成。
谷氨酰胺;嘧啶核苷酸
4. 由尿素合成过程中产生的两种氨基酸()和()
不参与人体内蛋白质合成。
鸟氨酸;瓜氨酸
5. 鸟氨酸循环是合成(),催化此循环的酶存在于()。
尿素;肝脏
6. 转氨酶的辅酶称为(),它与接受底物脱下的氨结合转变为()。
磷酸吡哆醛;磷酸吡哆胺
7. 直接生成游离氨的脱氨基方式有()和(),骨骼肌有()循环。
联合脱氨基作用;氧化脱氨基作用;嘌呤核苷酸循环
8. 丙氨酸经转氨基作用可产生游离氨和(),后者可进入(
)途径进一步代谢。
丙酮酸;三羧酸循环
9. 当饲入的蛋白质()维持组织生长,更新和补救时,()
即被氧化供能。
超过;剩余的部分。
三、判断对错题:
1. 蛋白质在人体消化的主要器官是胃和小肠。
对
2. 蛋白质的生理价值主要取决于必须氨基酸的种类、数量和比例。
对
3. 肝脏、肌肉均存在嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用方式。
错
四、名词解释:
1.氮平衡
指正常人摄入氮等与排出氮,反映正常人的蛋白质代谢情况。
2.转氨基作用
在转氨酶作用下,一种氨基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸上生成新的氨基酸,原来的氨基酸则转变为α-酮酸,此过程成为转氨基作用。
3.联合脱氨基作用
指氨基酸与α-酮酸和谷氨酸,经L-谷氨酸脱氢酶作用生产游离氨和α-酮戊二酸的过程,是转氨基作用和L -谷氨酸氧化脱氨基作用联合反应。
4.嘌呤核苷酸循环
指骨骼肌中存在的一种氨基酸脱氨基作用方式,即通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基的作用。
5.尿素循环
尿素循环即鸟氨酸循环,是将有毒的氨转变为无毒的尿素的循环。
肝脏是尿素合成的重要器官。
6.一碳单位
指某些氨基酸在体内进行代谢的过程中产生含一个碳原子的基团。
五、简答题:
1.简述氨的来源和去路?
来源(1)氨基酸及胺的分解产生的;(2)肠道吸收的氨;
(3)肾小管上皮细胞分泌的;
去路:(1)合成尿素(2)合成非必需氨基酸(3)合成其他含N化合物2.能直接生成游离氨的氨基酸脱氨方式有哪些?各有哪些特点?
(1)氧化脱氨基作用:人体只有L-谷氨酸脱氢酶催化反应,其他D-氨基酸
氧化酶,L-氨基酸氧化酶不起作用。
(2)联合脱氨基作用:转氨基作用和L-谷氨酸脱氨基作用同时起作用,是肝脏等器官的主要作用方式。
(3)嘌呤核苷酸循环:骨骼肌和心肌作用方式,原因是肌肉缺乏L-谷氨酸脱氢酶,而腺苷酸脱氢酶活性高,催化氨基酸脱氨基反应。
3.绘图说明丙氨酸-葡萄糖循环的过程。
4.绘图说明尿素的生成过程。
六、论述题:
1.请计算1mol乳酸碳骨架氧化后生成的ATP摩尔数,并且与含有相同碳骨架的丙
氨酸彻底氧化为二氧化碳和水同时生成尿素后产生的ATP数比较。
(1)乳酸脱氢变为丙酮酸,有NADH生成;产生ATP为3(2.5)mol;
丙酮酸氧化脱羧为乙酰CoA,生成NADH;产生ATP为3(2.5)mol;
乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化为二氧化碳和水。
生成ATP为12mol
共产生ATP为16~18mol.
(2)过程略。
丙氨酸分子生成16mol.
2.绘图说明蛋白质的体内的动态平衡及蛋白质中体内的代谢情况。
(1)血液氨基酸的来源及去路;
(2)脱氨基作用:
(3)脱羧基作用;
(4)氨的去路;
(5)α-酮酸的去路;
(6)氨基酸的个别代谢途径。