生化第十四章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢ppt课件.pptVIP

第六节 氨基氮的排泄 氨基酸经过前述的氧化脱氨基作用、脱酰胺基作用或经嘌呤核苷酸循环等途径将氨基氮转变为氨。 氨对生物机体是有毒物质，特别是高等动物的脑对氨极为敏感，血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒，因此氨的排泄是生物机体维持正常生命活动所必需的。 人类氨中毒的症状表现为语言紊乱、视力模糊，机体发生一种特有的震颤，甚至昏迷或死亡。氨对中枢神经系统危害的机理目前尚未完全阐明。己知脑线粒体可将氨与α—酮戊二酸作用形成谷氨酸： 此反应一方面大量消耗了α—酮戊二酸，从而破坏了三羧酸循环的正常进行，另一方面，对NADPＨ的大量消耗，严重地影响需要还原力(NADPＨ十Ｈ＋)反应的正常进行。 有些微生物可将游离氨用于形成细胞的其他含氮物质。当以某种氨基酸作为氮源时，从氨基酸上脱下的氨，除一部分用于进行生物合成外，多余的氨即排到周围环境中。 某些水生的或海洋动物，如原生动物和线虫以及鱼类、水生两栖类等，都以氨的形式将氨基氮排出体外。这些动物称为排氨动物。 陆生动物将脱下的氨转变为尿素。鸟类和陆生的爬虫类，因体内水分有限，它们的排氨方式是形成固体尿酸的悬浮液排出体外。因此鸟类和爬虫类又称为排尿酸动物。 有些两栖类处于中间位置，幼虫为排氨动物如蝌蚪，变态时肝脏产生出必要的酶，成蛙后，即排泄尿素。 一、氨的转运 氨的转运主要是通过谷氨酰胺，多数动物细胞内有谷氨酰胺合成酶，催化谷氨酸与氨结合而形成谷氨酰胺。 在该反应中形成中间产物谷氨酰5—磷酸，它是一种与酶结合的高能中间物，是谷氨酸第5位的羧基磷酸化的结果，提供磷酸基团的是ATP。谷氨酰5—磷酸的磷酯键是活泼部位，很容易脱下磷酸基团而与氨结合形成谷氨酰胺。 谷氨酰胺是中性无毒物质，容易透过细胞膜，是氨的主要运输形式；而谷氨酸带有负电荷，则不能透过细胞膜。 谷氨酰胺由血液运送到肝脏，肝细胞的谷氨酰胺酶又将其分解为谷氨酸和氨。 肌肉可利用丙氨酸将氨运送到肝脏。这一运送过程称为葡萄糖—丙氨酸循环，在此循环中，氨先转化为谷氨酸的氨基： 谷氨酸又与丙酮酸进行转氨形成丙氨酸： 丙氨酸在PＨ近于7的条件下是中性不带电荷的化合物，通过血液运送到肝脏，再与α—酮戊二酸转氨又变为丙酮酸和谷氨酸。 在肌肉中，所需的丙酮酸由糖酵解提供，在肝脏中，多余的丙酮酸又可通过糖异生作用转化为葡萄糖。 生物体利用丙氨酸作为从肌肉到肝脏运送氨的载体，是机体在维持生命活动中遵循经济原则的一种表现。 肌肉在紧张活动中既产生大量的氨，又产生大量的丙酮酸，两者都需要运送到肝脏进一步转化。将丙酮酸与氨转化为丙氨酸，收到一举两得的功效。 二、氨的排泄 (一)排氨动物由氨基酸α—氨基形成的氨，经谷氢酰胺形式运送到排泄部位，例如鱼类的鳃，经谷氨酰胺酶分解，游离的氨即借助扩散作用排出体外。 (二)尿素的形成——尿素循环：排尿素动物合成尿素是在肝脏中进行的，是由一个循环机制完成的，这一循环称为尿素循环。 1．尿素循环的发现： 尿素循环是最早发现的代谢循环，比三羧酸循环还早发现5年。 1932年Hans A．Krebs和他的学生Kurt Henseleit观察到，当往悬浮有肝脏切片的缓冲液中加入鸟氨酸、瓜氨酸或精氨酸中的任何一种时，都可促使肝脏切片显著加快尿素的合成，而其他任何氨基酸或含氮化合物都不能起到上述三种氨基酸的促进作用。较早人们就已经知道精氨酸可以由精氨酸酶水解为鸟氨酸和尿素。 Krebs和Henseleit研究了前述三种氨基酸的结构关系，发现它们彼此的相关结构，提出鸟氨酸是瓜氨酸的前体，瓜氨酸是精氨酸的前体，他们的相互关系如下： 在以上实验和分析的基础上，Krebs提出了尿素循环的设想。在此循环中，鸟氨酸所起的作用类似草酰乙酸在三羧酸循环中的作用，一分子鸟氨酸和一分子氨及二氧化碳结合形成瓜氨酸。瓜氨酸与另一分子氨结合形成精氨酸。精氨酸水解形成尿素和鸟氨酸完成一次循环，他们提出的尿素循环表示加图。 2．尿素的形成过程——当今公认的尿素循环步骤 在Krebs和Henseleit提出尿素循环的基础上，又经不断地深入、补充，发展为当今的尿素循环，如图所示。 (1)肝细胞液中由大量氨基酸经转氨作用与α—酮戊二酸形成的谷氨酸，透过线粒体膜进入线粒体基质，由谷氨酸脱氢酶将氨基脱下形成游离氨。形成的氨立刻与三羧酸循环产生的二氧化碳和2分子ATP反应，形成氨甲酰磷酸： 催化此反应的酶称为氨