生化第十四章蛋白質(zhì)降解和氨基酸的分解代謝ppt

1、第十四章第十四章 蛋白質(zhì)降解和氨基酸的分解代謝蛋白質(zhì)降解和氨基酸的分解代謝 高等動物體內(nèi)的氨基酸，不只是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本組分，也是許多其他重要生物分子的前體，如激素、嘌呤、嘧啶、卟啉，有些維生素等。第一節(jié) 機體對外源蛋白質(zhì)的需要及其消化作用 構(gòu)成細胞主要組成分的蛋白質(zhì)，在生物體內(nèi)總是不斷地進行新陳代謝。 高等動物需要不斷從外界攝取蛋白質(zhì)以維持組織細胞生長、更新和修復的需要。 機體攝入的蛋白質(zhì)量和排出量在正常情況下處于平衡狀態(tài)稱為氮平衡。 處于生長、發(fā)育或疾患恢復的機體，其攝入的氮量大于排出的氮量。反之，當攝入的氮量小于排出的氮量時稱為負平衡。 蛋白質(zhì)除用于供給細胞生長、更新和修復外，也可用于提

2、供能量。蛋白質(zhì)氧化提供的能量只占機體需要量的1015。 外源蛋白質(zhì)進入體內(nèi)，總是先經(jīng)過水解作用變?yōu)樾》肿拥陌被?，然后才被吸收?氨基酸的分解代謝主要在肝臟進行。 同位素示蹤法表明，一個體重70公斤(千克)的人，吃一般膳食，每天可有400克蛋白質(zhì)發(fā)生變化。 其中約有14進行氧化降解或轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，并由外源蛋白質(zhì)加以補充；其余34在體內(nèi)進行再循環(huán)。 機體每天由尿中以含氮化合物排出的氨基氮約為620克，甚至在未進食蛋白質(zhì)時也是如此。 每天排泄5克氮相當于丟失30克內(nèi)源蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)在哺乳動物消化道中降解為氨基酸經(jīng)過一系列的消化過程。 食物進入胃后，使胃細胞分泌胃蛋白酶原。胃液的酸性(ph1.52

3、.5)可促使球狀蛋白變性和松散、胃蛋白酶原經(jīng)自身催化作用，脫下自n端42個氨基酸肽段轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚晕傅鞍酌浮?蛋白質(zhì)在胃中消化后，連同胃液進入小腸。 在胃液的酸性刺激下，小腸分泌腸促胰液肽進入血液，刺激胰腺分泌碳酸進入小腸中和胃酸。 再分泌胰蛋白酶、糜蛋自酶、彈性蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等。這些酶也以酶原形式分泌，隨后被激活而發(fā)揮作用。 經(jīng)胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶作用后的蛋白質(zhì)，已變成短鏈的肽和部分游離氨基酸。 短肽又經(jīng)羧肽酶和氨肽酶的作用，分別從肽段的c端和n端水解下氨基酸殘基。 蛋白質(zhì)經(jīng)過上述消化道內(nèi)各種酶的協(xié)同作用，最后全部轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x氨基酸。 氨基酸在細胞內(nèi)的代謝有多種途徑。一

4、種是經(jīng)生物合成形成蛋白質(zhì)一種是進行分解代謝。氨基酸的分解一般總是先脫去氨基，形成的碳骨架酮酸可進行氧化，形成二氧化碳和水，產(chǎn)生atp，也可轉(zhuǎn)化為糖和脂肪。 多數(shù)細菌，體內(nèi)氨基酸的分解不占主要位置，而以氨基酸的合成為主。 有些細菌又以氨基酸作為唯一碳源，這類細菌則以氨基酸的分解為主。 高等植物隨著機體的不斷增長而不斷需要氨基酸，因此合成過程勝于分解過程。第二節(jié) 氨基酸的脫氨基作用 氨基酸失去氨基的作用稱為脫氨基作用，是機體氨基酸分解代謝的第一個步驟。 脫氨基作用有氧化脫氨基和非氧化脫氨基作用兩類。氧化脫氨基作用普遍存在于動植物中。動物的脫氨基作用主要在肝臟中進行。非氧化脫氨基作用見于微生物中，但

5、并不普遍。 一、氧化脫氨基作用 氧化脫氨基作用一般過程，可用下列反應表示： 上式表明氧化脫氨基作用的產(chǎn)物是酮酸和氨。每消耗1分子氧產(chǎn)生2分子酮酸和2分子氨。 上面的反應實際上包括脫氫與水解兩個化學反應。脫氫反應是酶促反應，它的產(chǎn)物是亞氨基酸，在水溶液中極不穩(wěn)定，易于分解，所以自發(fā)地分解為酮酸和氨。 氨基酸的脫氨基作用如果由不需氧脫氫酶催化，則脫出的氫不以分子氧為直接受體，而以輔酶作為受體，然后經(jīng)細胞色素體系與氧結(jié)合成水。 氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用 重要的酶重要的酶: l-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 cooh ch2 ch2 h-c-nh2 cooh cooh ch2 ch2 c=nh coo

6、h cooh ch2 ch2 c=o coohnad+ nadh h2o nh3l-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶谷氨酸谷氨酸 亞谷氨酸亞谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 反應可逆 水解水解 1、分布廣 2、活性最高 3、特異性強 4、是一種變構(gòu)酶： gtp、atp是變構(gòu)抑制劑； gdp、adp是變構(gòu)激活劑。l-谷氨酸脫氫酶的特點谷氨酸脫氫酶的特點:二、氨基酸的非氧化脫氨基作用 非氧化脫氨基作用大多在微生物中進行。非氧化脫氨基的方式有以下幾種。(一)還原脫氨基作用：在嚴格無氧的條件下，某些含有氫化酶的微生物，能用還原脫氨基方式使氨基酸脫去氨基，反應式如下所示：(二)水解脫氨基作用：氨基酸在水解酶的作用，產(chǎn)

7、生羥酸和氨。 (三)脫水脫氨基作用：l絲氨酸和l蘇氨酸的脫氨基是利用脫水方式完成的。催化該反應的酶以磷酸吡哆醛為輔酶。(四)脫硫氫基脫氨基作用：l半胱氨酸的脫氨作用是由脫硫氫基酶催化的。(五)氧化還原脫氨基作用：兩個氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應，分別形成有機酸、酮酸和氨。以上的反應中，一個氨基酸是氫的供體，另一個氨基酸是氫的受體。 三、氨基酸的脫酰胺基作用 谷氨酰胺和天冬酰胺可在谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶的作用下，分別發(fā)生脫酰胺基作用而形成相應的氨基酸。 谷氨酰胺和天冬酰胺酶廣泛存在于微生物和動、植物細胞中，有相當高的專一性。第三節(jié) 氨基酸的轉(zhuǎn)氨基作用一、轉(zhuǎn)氨基作用的一般概念 轉(zhuǎn)氨基作用是氨基酸和酮

8、酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用：氨基酸的氨基借助酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上，結(jié)果原來的氨基酸生成相應的酮酸，而原來的酮酸則形成相應的氨基酸。 例如l谷氨酸的氨基在酶的催化下轉(zhuǎn)移到丙酮酸上，谷氨酸變成了酮戊二酸，而丙酮酸則變成丙氨酸。 同樣，天冬氨酸的氨基轉(zhuǎn)移到酮戊二酸的酮基上，結(jié)果天冬氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，酮戊二酸則轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼帷?轉(zhuǎn)氨作用是氨基酸脫去氨基的一種重要方式。轉(zhuǎn)氨基作用可以在氨基酸與酮酸之間普遍進行。 不同氨基酸和酮戊二酸的轉(zhuǎn)氨作用在氨基酸的分解代謝中占有重要地位。 ch3h-c-nh2 cooh cooh（ch2）2 c=o cooh ch3 c=o cooh cooh（ch2）2 hc

9、-nh2 cooh+ 丙氨酸丙氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 丙酮酸丙酮酸 谷氨酸谷氨酸gpt：谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶gpt cooh ch2h-c-nh2 cooh cooh（ch2）2 c=o cooh+got cooh ch2 c=o cooh cooh（ch2）2 hc-nh2 cooh 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 谷氨酸谷氨酸got：谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶 重要的酶重要的酶: 1. gpt(谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶) 2. got(谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶) 分布于細胞內(nèi)，正常血清含量甚少。 某種原因造成細胞膜通透性增高或組織壞死、細胞破裂時，大量氨基轉(zhuǎn)移酶釋放入血，血清氨

10、基轉(zhuǎn)移酶升高。 組組織織gotgpt組組織織 got gpt 心心臟臟156,000 7,100 胰胰臟臟 2,800 2,000 肝肝臟臟142,000 44,000 脾脾臟臟 1,400 1,200骨骨骼骼肌肌 99,000 4,800 肺肺1,000 700 腎腎臟臟 91,000 19,000 血血液液 20 16二、轉(zhuǎn)氨酶 催化轉(zhuǎn)氨基反應的酶稱為轉(zhuǎn)氨酶、或稱氨基移換酶。催化氨基酸轉(zhuǎn)氨基的酶種類很多，在動、植物、微生物中分布很廣，在動物的心、腦、腎以及肝細胞中含量都很高。 大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶需要酮戊二酸作為氨基的受體，因此它們對兩個底物中的一個底物，即酮戊二酸(或谷氨酸)是專一的，而對另外一

11、個底物則無嚴格的專一性，雖然某種酶對某種氨基酸有較高的活力，但對其他氨基酸也有一定作用。 酶的命名是根據(jù)其催化活力最大的氨基酸命名，當今已發(fā)現(xiàn)至少有50種以上的轉(zhuǎn)氨酶。 動物和高等植物的轉(zhuǎn)氨酶一般只催化l氨基酸和酮酸的轉(zhuǎn)氨作用。某些細菌，例如枯草桿菌的轉(zhuǎn)氨酶能催化d和l兩種氨基酸的轉(zhuǎn)氨作用。 轉(zhuǎn)氨酶催化的反應都是可逆的，它們的平衡常數(shù)為1.0左右，也表明催化的反應可向左、右兩個方向進行。 但是在生物體內(nèi)，與轉(zhuǎn)氨作用相偶聯(lián)的反應是氨基酸的氧化分解作用，例如谷氨酸的氧化脫氨基作用，這種偶聯(lián)反應可以促使氨基酸的轉(zhuǎn)氨作用向一個方向進行。 真核細胞的線粒體和胞液中都可進行轉(zhuǎn)氨作用。在細胞不同部位的轉(zhuǎn)氨酶

12、，雖然功能相同，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)并不相同。 在線粒體內(nèi)和線粒體外的豬心細胞天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶，其氨基酸組成和等電點都不相同，但兩種轉(zhuǎn)氨酶的分子量都是9000，都含有兩個大小相同的亞基。三、轉(zhuǎn)氨酶的輔基及其作用機制 迄今所發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)氨酶都是以磷酸吡哆醛作為輔基。其催化機理也相同。磷酸吡哆醛與酶蛋白是以牢固的共價鍵形式結(jié)合的。 當加入氨基酸底物時，底物代替酶分子賴氨酸的氨基與輔酶磷酸吡哆醛相連，而形成底物磷酸吡哆醛亞胺。當磷酸吡哆醛與底物氫基酸反應時，也發(fā)生電子轉(zhuǎn)移作用。第四節(jié) 聯(lián)合脫氨基作用 氨基酸的轉(zhuǎn)氨作用雖然在生物體內(nèi)普遍存在，但是單靠轉(zhuǎn)氨作用并不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨作用也不能滿足機體脫氨基的

13、需要。因只有谷氨酸脫氫酶活力最高，其余的l氨基酸氧化酶活力都低。機體借助聯(lián)合脫氨基作用即可迅速地使各種不同的氨基酸脫掉氨基。 當前聯(lián)合脫氨基作用有兩個內(nèi)容：其一是指氨基酸的氨基先借助轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)移到酮戊二酸的分子上，生成相應的酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸在l谷氨酸脫氫酶的催化下，脫氨基生成酮戊二酸同時釋放出氨。 其二是嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基作用，這一過程包括的內(nèi)容是：次黃嘌呤核苷一磷酸與天冬氨酸作用形成中間產(chǎn)物腺苷酸代琥珀酸，后者在裂合酶的作用下，分裂成腺嘌呤核苷一磷酸和延胡索酸，腺嘌呤核苷一磷酸(腺苷酸)水解后即產(chǎn)生游離氨和次黃嘌呤核苷一磷酸。天冬氨酸：主要來源于谷氨酸，由草酰乙酸與谷氨酸轉(zhuǎn)氨

14、而來，催化此反應的酶為谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶，簡稱谷草轉(zhuǎn)氨酶。從氨基酸開始的聯(lián)合脫氨反應可概括如圖 ： 以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用，雖然在機體內(nèi)廣泛存在，但并不是所有組織細胞的主要脫氨方式，骨骼肌、心肌、肝臟以及腦的脫氨方式可能都是以嘌呤核苷酸循環(huán)為主，實驗證明腦組織中的氨有50%是經(jīng)嘌呤核苷酸循環(huán)產(chǎn)生的。第五節(jié) 氨基酸的脫羧基作用 機體內(nèi)部分氨基酸可進行脫羧基作用而生成相應的一級胺。催化脫羧反應的酶稱為脫羧酶，這類酶的輔酶為磷酸吡哆醛，其所催化的反應如下： 氨基酸脫羧酶的專一性很高，一般是一種氨基酸一種脫羧酶，而且只對l型氨基酸起作用。在脫羧酶中只有組氨酸脫羧酶不需要輔酶。 氨基酸的

15、脫羧反應普遍存在于微生物、高等動、植物組織中。動物的肝、腎、腦中都發(fā)現(xiàn)有氨基酸脫羧酶，腦組織中富有l(wèi)谷氨酸脫羧酶，能使l谷氨酸脫羧形成氨基丁酸。 氨基酸脫羧后形成的胺，有許多具有重要的生理作用。如上述的氨基丁酸是重要的神經(jīng)介質(zhì)。組氨酸脫羧形成的組胺又稱組織胺，有降低血壓的作用，又是胃液分泌的刺激劑。酪氨酸脫羧形成的酪胺有升高血壓的作用。 絕大多數(shù)胺類是對動物有毒的。但體內(nèi)有胺氧化酶，能將胺氧化為醛和氨。醛可進一步氧化成脂肪酸，氨可合成尿素等，又可形成新的氨基酸。第六節(jié) 氨基氮的排泄 氨基酸經(jīng)過前述的氧化脫氨基作用、脫酰胺基作用或經(jīng)嘌呤核苷酸循環(huán)等途徑將氨基氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘薄?氨對生物機體是有毒物質(zhì)，

16、特別是高等動物的腦對氨極為敏感，血液中1%的氨就可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒，因此氨的排泄是生物機體維持正常生命活動所必需的。 人類氨中毒的癥狀表現(xiàn)為語言紊亂、視力模糊，機體發(fā)生一種特有的震顫，甚至昏迷或死亡。氨對中樞神經(jīng)系統(tǒng)危害的機理目前尚未完全闡明。己知腦線粒體可將氨與酮戊二酸作用形成谷氨酸： 此反應一方面大量消耗了酮戊二酸，從而破壞了三羧酸循環(huán)的正常進行，另一方面，對nadp的大量消耗，嚴重地影響需要還原力(nadp十)反應的正常進行。 有些微生物可將游離氨用于形成細胞的其他含氮物質(zhì)。當以某種氨基酸作為氮源時，從氨基酸上脫下的氨，除一部分用于進行生物合成外，多余的氨即排到周圍環(huán)境中。 某些水生

17、的或海洋動物，如原生動物和線蟲以及魚類、水生兩棲類等，都以氨的形式將氨基氮排出體外。這些動物稱為排氨動物。 陸生動物將脫下的氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?。鳥類和陸生的爬蟲類，因體內(nèi)水分有限，它們的排氨方式是形成固體尿酸的懸浮液排出體外。因此鳥類和爬蟲類又稱為排尿酸動物。 有些兩棲類處于中間位置，幼蟲為排氨動物如蝌蚪，變態(tài)時肝臟產(chǎn)生出必要的酶，成蛙后，即排泄尿素。一、氨的轉(zhuǎn)運 氨的轉(zhuǎn)運主要是通過谷氨酰胺，多數(shù)動物細胞內(nèi)有谷氨酰胺合成酶，催化谷氨酸與氨結(jié)合而形成谷氨酰胺。 在該反應中形成中間產(chǎn)物谷氨酰5磷酸，它是一種與酶結(jié)合的高能中間物，是谷氨酸第5位的羧基磷酸化的結(jié)果，提供磷酸基團的是atp。谷氨酰5磷酸的磷酯

18、鍵是活潑部位，很容易脫下磷酸基團而與氨結(jié)合形成谷氨酰胺。 谷氨酰胺是中性無毒物質(zhì)，容易透過細胞膜，是氨的主要運輸形式；而谷氨酸帶有負電荷，則不能透過細胞膜。 谷氨酰胺由血液運送到肝臟，肝細胞的谷氨酰胺酶又將其分解為谷氨酸和氨。 肌肉可利用丙氨酸將氨運送到肝臟。這一運送過程稱為葡萄糖丙氨酸循環(huán)，在此循環(huán)中，氨先轉(zhuǎn)化為谷氨酸的氨基： 谷氨酸又與丙酮酸進行轉(zhuǎn)氨形成丙氨酸： 丙氨酸在p近于7的條件下是中性不帶電荷的化合物，通過血液運送到肝臟，再與酮戊二酸轉(zhuǎn)氨又變?yōu)楸岷凸劝彼帷?在肌肉中，所需的丙酮酸由糖酵解提供，在肝臟中，多余的丙酮酸又可通過糖異生作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖。 生物體利用丙氨酸作為從肌肉到肝

19、臟運送氨的載體，是機體在生物體利用丙氨酸作為從肌肉到肝臟運送氨的載體，是機體在維持生命活動中遵循經(jīng)濟原則的一種表現(xiàn)。維持生命活動中遵循經(jīng)濟原則的一種表現(xiàn)。 肌肉在緊張活動中既產(chǎn)生大量的氨，又產(chǎn)生大量的丙酮酸，兩肌肉在緊張活動中既產(chǎn)生大量的氨，又產(chǎn)生大量的丙酮酸，兩者都需要運送到肝臟進一步轉(zhuǎn)化。將丙酮酸與氨轉(zhuǎn)化為丙氨酸，收者都需要運送到肝臟進一步轉(zhuǎn)化。將丙酮酸與氨轉(zhuǎn)化為丙氨酸，收到一舉兩得的功效。到一舉兩得的功效。二、氨的排泄(一)排氨動物由氨基酸氨基形成的氨，經(jīng)谷氫酰胺形式運送到排泄部位，例如魚類的鰓，經(jīng)谷氨酰胺酶分解，游離的氨即借助擴散作用排出體外。(二)尿素的形成尿素循環(huán)：排尿素動物合成尿

20、素是在肝臟中進行的，是由一個循環(huán)機制完成的，這一循環(huán)稱為尿素循環(huán)。1尿素循環(huán)的發(fā)現(xiàn)： 尿素循環(huán)是最早發(fā)現(xiàn)的代謝循環(huán)，比三羧酸循環(huán)還早發(fā)現(xiàn)5年。 1932年hans akrebs和他的學生kurt henseleit觀察到，當往懸浮有肝臟切片的緩沖液中加入鳥氨酸、瓜氨酸或精氨酸中的任何一種時，都可促使肝臟切片顯著加快尿素的合成，而其他任何氨基酸或含氮化合物都不能起到上述三種氨基酸的促進作用。較早人們就已經(jīng)知道精氨酸可以由精氨酸酶水解為鳥氨酸和尿素。 krebs和henseleit研究了前述三種氨基酸的結(jié)構(gòu)關系，發(fā)現(xiàn)它們彼此的相關結(jié)構(gòu)，提出鳥氨酸是瓜氨酸的前體，瓜氨酸是精氨酸的前體，他們的相互關系

21、如下： 在以上實驗和分析的基礎上，krebs提出了尿素循環(huán)的設想。在此循環(huán)中，鳥氨酸所起的作用類似草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中的作用，一分子鳥氨酸和一分子氨及二氧化碳結(jié)合形成瓜氨酸。瓜氨酸與另一分子氨結(jié)合形成精氨酸。精氨酸水解形成尿素和鳥氨酸完成一次循環(huán)，他們提出的尿素循環(huán)表示加圖。2尿素的形成過程當今公認的尿素循環(huán)步驟 在krebs和henseleit提出尿素循環(huán)的基礎上，又經(jīng)不斷地深入、補充，發(fā)展為當今的尿素循環(huán)，如圖所示。(1)肝細胞液中由大量氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用與酮戊二酸形成的谷氨酸，透過線粒體膜進入線粒體基質(zhì)，由谷氨酸脫氫酶將氨基脫下形成游離氨。形成的氨立刻與三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的二氧化碳和2分子a

22、tp反應，形成氨甲酰磷酸： 催化此反應的酶稱為氨甲酰磷酸合酶i。 該酶屬于調(diào)節(jié)酶，需要n乙酰谷氨酸作為正調(diào)節(jié)劑。氨甲酰磷酸是高能化合物，可作為氨甲酰基的供給者，氨甲酰磷酸合酶i存在于線粒體中；而氨甲酰磷酸合酶存在于胞液中，后者的作用也和前者不同，它是在核苷酸生物合成中起作用的酶。(2)尿素循環(huán)的第二個步驟是鳥氨酸接受由氨甲酰磷酸提供的氨甲?；纬晒习彼?。催化這一反應的酶稱為鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶，該酶存在于線粒體中，需要mg2+離子參與作用。(3)瓜氨酸形成后即離開線粒體進入細胞液。 瓜氨酸在胞液中，由精氨琥珀酸合酶催化，與天冬氨酸結(jié)合形成精氨琥珀酸。該酶需要atp提供能量及mg2+參與作用。(4)

23、精氨琥珀酸在精氨琥珀酸裂解酶催化下分解為精氨酸及延胡索酸。在這一反應中天冬氨酸的氨基已經(jīng)轉(zhuǎn)移而成為精氨酸的組分。天冬氨酸的碳骨架形成延胡索酸。 該反應形成的延胡索酸是三羧酸循環(huán)中的成員，可進一步形成蘋果酸再進一步氧化為草酰乙酸。(5)精氨酸在精氨酸酶催化下，水解為鳥氨酸和尿素。 精氨酸酶分子量120 000，由四個亞基組成，每個亞基都與mn2+離子牢固相連。該酶只在排尿素動物中大量存在。如此完成一次循環(huán)。全部反應可表示如下： 總結(jié)上述過程可看到，形成一分子尿素可清除兩分子氨基氮及一分子二氧化碳。 尿素是中性無毒物質(zhì)，因此形成尿素不僅可以解除氨的毒性，還可減少體內(nèi)二氧化碳溶于血液所產(chǎn)生的酸性。

24、尿素的形成需消耗能量，形成一分子尿素需消耗4個高能磷酸鍵水解釋放的自由能。 尿素形成過程的前兩個步驟：氨甲酰磷酸的合成及由鳥氨酸形成瓜氨酸是在肝細胞的線粒體中完成的. 而后三個步驟：形成精氨琥珀酸、精氨酸以及產(chǎn)生尿素都是在胞液中完成的。尿素形成后由血液帶入腎臟隨尿排出體外。 尿素形成過程在機體的不同器官、組織以及細胞內(nèi)的職能分工有利于生物體的自身保護；氨基酸的脫氨形成氨甲酰磷酸等步驟在線粒體中進行可防止過量的游離氨積累于血液中而引起神經(jīng)中毒。 應提起注意的是，尿素也是多數(shù)魚類、兩棲類嘌呤代謝的產(chǎn)物。嘌呤類化合物如何形成尿素將在核酸代謝中詳述。3尿素循環(huán)有關酶的遺傳缺欠癥： 在人類已發(fā)現(xiàn)有缺乏尿

25、素循環(huán)中某種酶的遺傳缺陷癥，部分缺乏某種酶，引起高血氨癥，智力遲鈍，神經(jīng)發(fā)育停滯等癥狀。 如果將膳食中的蛋白質(zhì)改為必需氨基酸的相應酮酸，即可得到治療。酮酸可利用體內(nèi)形成的氨合成所需的氨基酸。 若完全缺乏某一種酶，會使尿素合成不可能進行。這種缺欠因引起氨中毒，出生后很快即死去。(三)尿酸的形成 排尿酸動物如陸生爬蟲類和鳥類，以尿酸作為氨基酸氨基排泄的主要形式。 尿酸也是靈長類、鳥類和陸生爬蟲類嘌呤代謝的最終產(chǎn)物。由氨形成尿酸的途徑是相當復雜，將在核酸代謝中詳述。 尿酸的形成過程需消耗相當?shù)哪芰?，因此排尿酸動物是用高的代價以換得體內(nèi)水分的保留。 尿酸的結(jié)構(gòu)如下式。它以內(nèi)酰胺和內(nèi)酰亞胺和完全解離三種

26、形式存在，因其可完全解離而得名尿酸。尿酸和na+、k+離子形成的鹽只比尿酸的溶解度稍大，都是不易溶物質(zhì)。尿酸中的氮原子都來源于氨基酸的氨基。 還應指出的是尿素、氨、尿酸并不是自然界氨基氮排泄的僅有形式，蜘蛛以鳥嘌呤作為氨基氮的排泄形式。許多魚類以氧化三甲胺作為排氮形式。高等植物則將氨基氮以谷氨酰胺和天冬酰胺形式貯存于體內(nèi)。第七節(jié) 氨基酸碳骨架的氧化途徑 脊椎動物體內(nèi)的20種氨基酸，由20種不同的多酶體系進行氧化分解。雖然氨基酸的氧化分解途徑各異，但它們都集中形成的5種產(chǎn)物而進入三羧酸循環(huán)，最后氧化為co2和水。1、丙氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、賴氨酸及色氨

27、酸共10種氨基酸分解后形成乙酰coa。2、精氨酸、組氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸及谷氨酸共5種氨基酸形成酮戊二酸。3、異亮氨酸、蛋氨酸及纈氨酸共3種氨基酸變?yōu)殓牾oa。4、苯丙氨酸，酪氨酸形成延胡索酸。5、天冬氨酸、天冬酰胺轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜帷?因此構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸通過轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oa、酮戊二酸、琥珀酰coa、延胡索酸以及草酰乙酸五種物質(zhì)而進入三羧酸循環(huán)。 此外，苯丙氨酸和酪氨酸碳骨架的一部分也以乙酰coa的形式進入三羧酸循環(huán)。 當氨基酸脫羧形成胺類后，即失去了進入三羧酸循環(huán)的可能性。 氨基酸的分解途徑并不是其合成途徑的逆轉(zhuǎn)，雖然在分解和合成途徑之間也有共同的步驟。 氨基酸分解代謝過程中有許

28、多中間產(chǎn)物具有其他生物功能，特別是用作組成細胞其他成分的前體。 脊椎動物分解代謝主要是在肝臟中進行，腎中也比較活躍。肌肉中氨基酸的分解是很少的。一、形成乙酰輔酶a的途徑 乙酰coa是進入三羧酸循環(huán)的主要入口物質(zhì)，通過形成乙酰coa進入三羧酸循環(huán)的氨基酸又有二條路徑，一條是由氨基酸先轉(zhuǎn)變?yōu)楸嵩傩纬梢阴oa。第二條是經(jīng)過乙酰乙酰coa再形成乙酰coa。(一)經(jīng)丙酮酸到乙酰coa的途徑氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬穆窂健?丙氨酸： 2甘氨酸： 3絲氨酸： 4蘇氨酸： 5半胱氨酸：可通過幾條途徑形成丙酮酸：（1）轉(zhuǎn)氨（2）氧化（3）加水分解：某些細菌可發(fā)生下列反應。第八節(jié) 生糖氨基酸和生酮氨基酸 有些氨基

29、酸如苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、賴氨酸、色氨酸，在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ阴］o酶a，而乙酰乙酰輔酶a在動物的肝臟中可轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜岷投∷?，因此這5種氨基酸稱為生酮氨基酸。糖尿病人的肝臟所形成的大量酮體，除來源于脂肪酸外，還來源于生酮氨基酸。 凡能形成丙酮酸、酮戊二酸、琥珀酸、草酰乙酸的氨基酸都稱為生糖氨基酸。因為這些物質(zhì)都能導致生成葡萄糖、糖原。 有的氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸，既可生成酮體又可生成糖，因此稱為生酮和生糖氨基酸。 還有些氨基酸如丙氨酸、絲氨酸、半胱氨酸，也可通過形成乙酰coa后進而形成乙酰乙酸，因此生酮氨基酸和生糖氨基酸的界限并不是非常嚴格的。第九節(jié) 由氨基酸衍生的其他重要物質(zhì)一、氨

30、基酸與一碳單位生物化學中將具有一個碳原子的基團稱為“一碳單位”或“一碳基團”。生物體內(nèi)的一碳單位有許多形式，例如：1亞氨甲基chnh2甲?；?cho3羥甲基 ch2oh4亞甲基又稱(甲叉基) ch25次甲基(又稱甲川基) ch 6甲基 ch3 許多氨基酸都可作為一碳單位來源，如甘氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、組氨酸等。 一碳單位不只與氨基酸代謝密切相關，還參與嘌呤和嘧啶的生物合成以及s腺苷甲硫氨酸的生物合成。它是生物體各種化合物甲基化的甲基來源。 許多帶有甲基的化合物在生物學上都有重要功能。如腎上腺素、肌酸、卵磷脂等。嘌呤和嘧啶又是合成核酸的重要成分。 一碳單位的轉(zhuǎn)移靠四氫葉酸，用符號型fh4表示，攜

31、帶甲基的部位是在n5、n10位上。氨基酸和一碳單位的關系可列舉如下1甘氨酸脫氨基生成乙醛酸后，與fh4反應生成n5，n10次甲基fh4。2蘇氨酸可分解為甘氨酸和乙醛，所以蘇氨酸是通過甘氨酸形成一碳單位。3絲氨酸分子上的碳原子可轉(zhuǎn)移到fh4上，同時脫去一分子水，生成n5，n10亞甲基fh4。絲氨酸的碳原子轉(zhuǎn)移后變?yōu)楦拾彼?。所以絲氨酸既可直接與fh4作用形成一碳衍生物，又可通過甘氨酸途徑形成n5，n10次甲基fh4。4組氨酸在分解過程中形成亞氨甲酰谷氨酸，后者與fh4作用，將亞氨甲?；D(zhuǎn)移到fh4上，形成亞氨甲酰fh4，再脫去氨后即形成n5，n10次甲基四氫葉酸。5甲硫氨酸活化為s腺苷甲硫氨酸即可

32、提供甲基。高半胱氨酸又可自四氫葉酸接受甲基而形成甲硫氨酸。 生物體內(nèi)合成膽堿、肌酸、腎上腺素等所需的甲基都是由s腺苷甲硫氨酸提供。s腺苷甲硫氨酸是大約50種不同甲基受體的供給者。催化甲基轉(zhuǎn)移的酶稱為甲基移換酶，脫甲基后的產(chǎn)物是s腺苷高半胱氨酸。雖然甲硫氨酸是甲基的供給者，但是，甲硫氨酸的甲基卻只能由極少數(shù)反應提供，主要途徑是從n5甲基四氫葉酸的甲基轉(zhuǎn)移到高半胱氨酸上。 一碳單位還可參與嘌呤和嘧啶合成。二、氨基酸與生物活性物質(zhì) 有些氨基酸在神經(jīng)系統(tǒng)活動中起著重要作用，它們本身都屬于生物活性物質(zhì)，此外，生物體在生命活動中還需要由氨基酸合成許多其他生物分子來調(diào)節(jié)代謝及生命活動。這類生物分子，少量就能

33、發(fā)揮明顯的生物功能，因此稱為生物活性物質(zhì)。下面列舉幾種生物分子的形成機制：(一)酪氨酸代謝與黑色素的形成： (二)酪氨酸代謝和腎上腺素、去甲腎上腺素、多巴及多巴胺的形成：腎上腺素和去甲腎上腺素最早發(fā)現(xiàn)于腎上腺髓質(zhì)，其生理功能除對心臟、血管有作用外，還發(fā)現(xiàn)它們與多巴、多巴胺這些由酪氨酸衍生來的系列物，都在神經(jīng)系統(tǒng)中起重要作用。它們和神經(jīng)活動、行為以及大腦皮層的醒覺和睡眠節(jié)律等都有關系。 腎上腺素、去甲腎上腺素、多巴及多巴胺等統(tǒng)稱為兒茶酚胺類物質(zhì)。(三)色氨酸代謝與5羥色胺及吲哚乙酸： 如前所述，5羥色胺是脊椎動物的一種神經(jīng)遞質(zhì)，在神經(jīng)系統(tǒng)中的含量與神經(jīng)的興奮和抑制狀態(tài)有密切關系，也是一種血管收縮素。 吲哚乙酸是一種植物生長激素。兩者都是由色氨酸形成的。(四)肌酸和磷酸肌酸的形成： 肌酸存在于動物的肌肉、腦和血液。既可以游離形式存在，也可以磷酸化形式存在，后者稱為磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸在貯存和轉(zhuǎn)移磷酸鍵能中起重要作用。參與肌酸合成的有三種氫基酸：精氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸。(五)組