第30章蛋白質(zhì)的降解和氨基酸的分解代謝mly

1、(Protein degradation and amino acids catabolism)一、蛋白質(zhì)的降解一、蛋白質(zhì)的降解 食物蛋白食物蛋白組織蛋白組織蛋白酶、酶、蛋白質(zhì)、激素等蛋白質(zhì)、激素等氨基酸庫(kù)氨基酸庫(kù)過(guò)剩的過(guò)剩的氨基酸氨基酸轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)氨作用脫氨作用脫氨作用合成新肽、合成新肽、蛋白質(zhì)等蛋白質(zhì)等非蛋白質(zhì)非蛋白質(zhì)含氮化合含氮化合物物 嘌呤、嘌呤、嘧啶、肌嘧啶、肌酸、煙酰酸、煙酰胺、卟啉、胺、卟啉、腎上腺素、腎上腺素、甲狀腺素、甲狀腺素、膽汁鹽、膽汁鹽、黑色素等。黑色素等。 - -酮酸酮酸糖或酮體糖或酮體TCAATPH2O + CO2氨的來(lái)源及氨的來(lái)源及去路去路尿氨尿氨基酸基酸糖或脂糖或

2、脂氨氨尿素尿素回顧：蛋白質(zhì)的生理功能回顧：蛋白質(zhì)的生理功能1.組織細(xì)胞重要的組織細(xì)胞重要的組成成分組成成分，維持組織、細(xì)，維持組織、細(xì)胞的生長(zhǎng)，更新和修補(bǔ)組織胞的生長(zhǎng)，更新和修補(bǔ)組織2.參與多種重要的參與多種重要的生理活動(dòng)生理活動(dòng)(如酶、激素如酶、激素)3.氧化供能氧化供能（17.9KJ/g 蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)）4.氨基酸為含氮化合物的合成氨基酸為含氮化合物的合成提供氮源提供氮源5. 可可轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為糖和脂肪等為糖和脂肪等* *總氮平衡總氮平衡：攝入氮：攝入氮 = = 排出氮排出氮 即蛋白質(zhì)分解與合成處于平衡，如即蛋白質(zhì)分解與合成處于平衡，如成人成人* *正氮平衡正氮平衡：攝入氮攝入氮 排出氮排出氮

3、 即蛋白質(zhì)合成量多于分解量，如兒童、孕婦即蛋白質(zhì)合成量多于分解量，如兒童、孕婦* *負(fù)氮平衡負(fù)氮平衡：攝入：攝入氮氮 20 hDestabilizingIle, Gln30 minTyr, Glu10 minPro7 minLeu, Phe, Asp, Lys3 min 大多數(shù)具有敏感大多數(shù)具有敏感N末端氨基酸殘基的蛋白質(zhì)不是末端氨基酸殘基的蛋白質(zhì)不是正常的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)，而很可能是分泌性蛋白質(zhì)，這正常的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)，而很可能是分泌性蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)通過(guò)信號(hào)肽酶的作用暴露出敏感的些蛋白質(zhì)通過(guò)信號(hào)肽酶的作用暴露出敏感的N末端氨末端氨基酸殘基。也許基酸殘基。也許N末端識(shí)別系統(tǒng)的功能之一就是末端識(shí)別

4、系統(tǒng)的功能之一就是識(shí)別識(shí)別和清除任何入侵的異質(zhì)蛋白質(zhì)或分泌性蛋白質(zhì)和清除任何入侵的異質(zhì)蛋白質(zhì)或分泌性蛋白質(zhì)。 其他觸發(fā)泛肽連接和蛋白酶體降解的蛋白質(zhì)含有其他觸發(fā)泛肽連接和蛋白酶體降解的蛋白質(zhì)含有PEST序列序列，PEST序列是一個(gè)富含序列是一個(gè)富含Pro、Glu、Ser和和Thr殘基的高度保守的短序列。殘基的高度保守的短序列。 蛋白酶體是一個(gè)大的寡聚體結(jié)構(gòu)，有一蛋白酶體是一個(gè)大的寡聚體結(jié)構(gòu)，有一個(gè)中空的腔，蛋白質(zhì)降解就發(fā)生在這個(gè)腔中。個(gè)中空的腔，蛋白質(zhì)降解就發(fā)生在這個(gè)腔中。蛋白酶體降解蛋白質(zhì)的產(chǎn)物為蛋白酶體降解蛋白質(zhì)的產(chǎn)物為79個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸殘基的寡肽。殘基的寡肽。古細(xì)菌古細(xì)菌T. acid

5、ophilum 20S蛋蛋白酶體的結(jié)構(gòu)白酶體的結(jié)構(gòu)側(cè)面觀側(cè)面觀 700kD的桶狀結(jié)構(gòu)，由的桶狀結(jié)構(gòu)，由兩種不同的亞基兩種不同的亞基和和組組成，它們締合成成，它們締合成7777四個(gè)堆積的環(huán)。這個(gè)桶四個(gè)堆積的環(huán)。這個(gè)桶有有15nm高，直徑高，直徑11nm。兩端的兩端的7環(huán)環(huán)解折疊解折疊被降被降解的蛋白質(zhì)，并將其送解的蛋白質(zhì)，并將其送入中央的腔內(nèi)，而入中央的腔內(nèi)，而亞基亞基具有蛋白具有蛋白裂解裂解活性?；钚浴Ｕ婧思?xì)胞中的蛋白酶體真核細(xì)胞中的蛋白酶體 真核細(xì)胞含有兩種蛋白酶體：真核細(xì)胞含有兩種蛋白酶體：20S和和26S蛋白酶蛋白酶體。體。26S蛋白酶體蛋白酶體（1700kD）是一個(gè)）是一個(gè)45nm長(zhǎng)的

6、結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，是在是在20S蛋白酶體的兩端各加上蛋白酶體的兩端各加上1個(gè)個(gè)19S的帽結(jié)構(gòu)的帽結(jié)構(gòu)或或稱(chēng)稱(chēng)PA700（Proteasome activator-700kD），這種帽），這種帽結(jié)構(gòu)至少由結(jié)構(gòu)至少由15個(gè)不同的亞基組成，其中個(gè)不同的亞基組成，其中6個(gè)亞基有個(gè)亞基有ATP酶活性酶活性。與古細(xì)菌。與古細(xì)菌20S蛋白酶體不同，真核細(xì)蛋白酶體不同，真核細(xì)胞的蛋白酶體含有胞的蛋白酶體含有7 個(gè)不同的個(gè)不同的亞基及亞基及7 個(gè)不同的個(gè)不同的亞基。亞基。真核細(xì)胞中的蛋白酶體真核細(xì)胞中的蛋白酶體二、氨基酸的分解代謝二、氨基酸的分解代謝氨基酸分解的基本反應(yīng)氨基酸分解的基本反應(yīng)定義：氨基酸失去氨基的作

7、用叫定義：氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用。脫氨基作用。脫氨基作用是氨基酸分解代謝最主要的反應(yīng)。脫氨基作用是氨基酸分解代謝最主要的反應(yīng)。氨基酸脫氨基的主要方式：氨基酸脫氨基的主要方式： 轉(zhuǎn)氨基（氨基轉(zhuǎn)移）作用轉(zhuǎn)氨基（氨基轉(zhuǎn)移）作用 氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用 聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用 動(dòng)物的脫氨主要發(fā)生在動(dòng)物的脫氨主要發(fā)生在肝臟肝臟中。中。 氨基酸的轉(zhuǎn)氨作用氨基酸的轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 -酮酸酮酸1 1 氨基酸氨基酸2 2 氨基酸氨基酸1 -1 -酮酸酮酸2 2轉(zhuǎn)氨基作用舉例轉(zhuǎn)氨基作用舉例谷氨酸谷氨酸 + 丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 + 丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸 + -酮戊二酸酮

8、戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 +谷氨酸谷氨酸谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶 (glutamic pyruvic transaminase, GPT)谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶 (glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)n肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的液的100100倍。抽血化驗(yàn)若倍。抽血化驗(yàn)若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則則有可能：有可能：肝組織受損破裂肝組織受損破裂查肝功抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)查肝功抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)底物底物A先與先與E結(jié)合成結(jié)合成AE二元復(fù)合物，二元復(fù)合物，AE PF（修飾（修飾酶形式），釋放

9、第一個(gè)產(chǎn)物酶形式），釋放第一個(gè)產(chǎn)物P，接著底物，接著底物B與與F形成形成FB，F(xiàn)B EQ，釋放第二個(gè)產(chǎn)物，釋放第二個(gè)產(chǎn)物Q。A與與Q 競(jìng)爭(zhēng)自由酶形式競(jìng)爭(zhēng)自由酶形式E ，B與與P競(jìng)爭(zhēng)修飾酶形式競(jìng)爭(zhēng)修飾酶形式F。整個(gè)反應(yīng)歷程中只有二元復(fù)合物形式，沒(méi)有三元復(fù)合整個(gè)反應(yīng)歷程中只有二元復(fù)合物形式，沒(méi)有三元復(fù)合物形式。物形式。乒乓反應(yīng)乒乓反應(yīng)（ping pong reaction）回顧：酶學(xué)回顧：酶學(xué)轉(zhuǎn)氨酶催化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：轉(zhuǎn)氨酶催化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：氨基酸氨基酸1 酮酸酮酸2 酮酸酮酸1 氨基酸氨基酸2 A B P QPLP，氨基酸轉(zhuǎn)氨酶的輔基氨基酸轉(zhuǎn)氨酶的輔基谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶PLP紅色（帶有黃色紅色（帶有黃色

10、的磷酸）與酶的的磷酸）與酶的Lys258 （紫色）以酰胺鍵相連（紫色）以酰胺鍵相連PLP與底物類(lèi)似物與底物類(lèi)似物2-甲甲基天冬氨酸（綠色）通基天冬氨酸（綠色）通過(guò)過(guò)Schiff base相連。相連。II、逆反應(yīng)：、逆反應(yīng)： PMP的的氨基轉(zhuǎn)移給氨基轉(zhuǎn)移給另一個(gè)另一個(gè)-酮酸酮酸生成一個(gè)生成一個(gè)新新aa及及PLP 轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制：轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制： 轉(zhuǎn)氨酶的輔酶：迄今發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)氨酶都以轉(zhuǎn)氨酶的輔酶：迄今發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)氨酶都以磷酸吡哆磷酸吡哆醛（醛（PLP）為輔基，它與酶蛋白（為輔基，它與酶蛋白（Lys上的上的-氨基）以氨基）以牢固的共價(jià)鍵形式結(jié)合。牢固的共價(jià)鍵形式結(jié)合。PLPPMPI、正反應(yīng)：、正反應(yīng)：

11、aa的的-氨基轉(zhuǎn)移給氨基轉(zhuǎn)移給PLP生成生成PMP及及-酮酸酮酸 在在肌肉肌肉中有一組轉(zhuǎn)氨酶，中有一組轉(zhuǎn)氨酶，可把肌肉中糖酵解產(chǎn)生的可把肌肉中糖酵解產(chǎn)生的丙酮丙酮酸酸當(dāng)作氨基的受體。形成的當(dāng)作氨基的受體。形成的丙丙氨酸氨酸進(jìn)入血液，運(yùn)輸?shù)竭M(jìn)入血液，運(yùn)輸?shù)礁闻K肝臟，在肝臟中再次轉(zhuǎn)氨產(chǎn)生在肝臟中再次轉(zhuǎn)氨產(chǎn)生丙酮酸丙酮酸，丙酮酸可進(jìn)入糖異生途徑產(chǎn)生丙酮酸可進(jìn)入糖異生途徑產(chǎn)生葡萄糖葡萄糖，再回到肌肉中。，再回到肌肉中。一舉兩得一舉兩得：將肌肉中的氨和丙：將肌肉中的氨和丙酮酸運(yùn)輸?shù)搅烁闻K；在肝臟中，酮酸運(yùn)輸?shù)搅烁闻K；在肝臟中，氨可轉(zhuǎn)變成尿素，從尿液中排氨可轉(zhuǎn)變成尿素，從尿液中排出；而丙酮酸可進(jìn)入糖異生途

12、出；而丙酮酸可進(jìn)入糖異生途徑產(chǎn)生葡萄糖，再回到肌肉中。徑產(chǎn)生葡萄糖，再回到肌肉中。L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及腎臟，輔基為氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及腎臟，輔基為FMN） D-氨基酸氧化酶（活性強(qiáng)，但體內(nèi)氨基酸氧化酶（活性強(qiáng)，但體內(nèi)D-氨基酸少，輔基為氨基酸少，輔基為FAD）（二）氧化脫氨基（二）氧化脫氨基L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶專(zhuān)一性強(qiáng)，分布廣泛（動(dòng)、植、微生物），活力強(qiáng)，以專(zhuān)一性強(qiáng)，分布廣泛（動(dòng)、植、微生物），活力強(qiáng)，以NAD+或或NADP+為輔酶，是別構(gòu)調(diào)節(jié)酶：為輔酶，是別構(gòu)調(diào)節(jié)酶：別構(gòu)抑制劑，別構(gòu)抑制劑，ATP、GTP；別構(gòu)激活劑，；別構(gòu)激活劑，ADP、GDP定義：定義

13、： -AA在酶的作用下，氧化生成在酶的作用下，氧化生成 -酮酸，同酮酸，同時(shí)消耗氧并產(chǎn)生氨的過(guò)程。時(shí)消耗氧并產(chǎn)生氨的過(guò)程。谷氨酸谷氨酸-亞氨基亞氨基 戊二酸戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶為什么轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)多將氨基轉(zhuǎn)給為什么轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)多將氨基轉(zhuǎn)給-酮戊二酸？酮戊二酸？來(lái)源有保證，來(lái)源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生-酮戊二酸酮戊二酸, ,三羧三羧酸循環(huán)亦可產(chǎn)生酸循環(huán)亦可產(chǎn)生-酮戊二酸。酮戊二酸。該酶以該酶以NAD+作為作為氧化劑。而在催化氧化劑。而在催化逆反應(yīng)時(shí)（逆反應(yīng)時(shí)（-酮戊酮戊二酸二酸谷氨酸）以谷氨酸）以NADPH

14、為還原劑。為還原劑。（三）聯(lián)合脫氨作用（三）聯(lián)合脫氨作用（transdeamination)轉(zhuǎn)氨與氧化脫氨的聯(lián)合轉(zhuǎn)氨與氧化脫氨的聯(lián)合由于轉(zhuǎn)氨并不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨由于轉(zhuǎn)氨并不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨酸脫氫酶活力高，轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨聯(lián)合在一起才能酸脫氫酶活力高，轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨聯(lián)合在一起才能迅速脫氨。迅速脫氨。1 1、轉(zhuǎn)氨酶與谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合脫氨基作用轉(zhuǎn)氨酶與谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合脫氨基作用由于兩種酶活性強(qiáng)，分布廣，由于兩種酶活性強(qiáng)，分布廣，是動(dòng)物體內(nèi)主要的氨基是動(dòng)物體內(nèi)主要的氨基酸聯(lián)合脫氨方式酸聯(lián)合脫氨方式。 天冬氨酸天冬氨酸 次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸腺苷酸代琥珀酸

15、腺苷酸代琥珀酸( (IMP) )2. 在骨骼肌、心肌、肝臟及腦中，在骨骼肌、心肌、肝臟及腦中，L-谷氨酸脫氫酶的谷氨酸脫氫酶的活性弱，難于進(jìn)行氧化脫氨，這些組織中的氨基酸主活性弱，難于進(jìn)行氧化脫氨，這些組織中的氨基酸主要通過(guò)要通過(guò)嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)進(jìn)行聯(lián)合脫氨作用。進(jìn)行聯(lián)合脫氨作用。腺苷酸腺苷酸 次黃嘌呤核苷酸次黃嘌呤核苷酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸腺苷酸（AMP） 延胡索酸延胡索酸裂解酶裂解酶脫氨酶脫氨酶脫氨酶脫氨酶 機(jī)體內(nèi)部分氨基酸可進(jìn)行脫羧反應(yīng)，生成相應(yīng)的一級(jí)胺。機(jī)體內(nèi)部分氨基酸可進(jìn)行脫羧反應(yīng)，生成相應(yīng)的一級(jí)胺。催化脫羧反應(yīng)的酶稱(chēng)為催化脫羧反應(yīng)的酶稱(chēng)為脫羧酶脫羧酶（d

16、ecarboxylase），這類(lèi)酶的），這類(lèi)酶的輔輔基為磷酸吡哆醛基為磷酸吡哆醛。脫羧酶脫羧酶的專(zhuān)一性很高，一般是一種的專(zhuān)一性很高，一般是一種aa對(duì)應(yīng)一對(duì)應(yīng)一種脫羧酶。種脫羧酶。 氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 醛亞胺醛亞胺 一級(jí)胺一級(jí)胺 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛General Metabolism of Amino Acid氨基酸代謝庫(kù)氨基酸代謝庫(kù)(metabolic pool)食物蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)消化吸收消化吸收組織蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)分解分解合成合成合成合成脫氨基作用脫氨基作用NH3- 酮酸酮酸尿素尿素糖糖氧化供能氧化供能酮體酮體脫羧基作用脫羧基作用CO2胺類(lèi)胺類(lèi)含氮化合物含氮化合物嘌呤、嘧

17、啶、嘌呤、嘧啶、GSH、heme轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 氨對(duì)生物機(jī)體是有毒物質(zhì)，特別是高等動(dòng)物的腦氨對(duì)生物機(jī)體是有毒物質(zhì)，特別是高等動(dòng)物的腦對(duì)氨極為敏感，血液中對(duì)氨極為敏感，血液中1%的氨就可引起中樞神經(jīng)系的氨就可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒，因此統(tǒng)中毒，因此氨的排泄是生物體維持正常生命活動(dòng)氨的排泄是生物體維持正常生命活動(dòng)所必需的所必需的。氨中毒原理氨中毒原理1、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)（向動(dòng)物肝臟的運(yùn)輸）、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)（向動(dòng)物肝臟的運(yùn)輸） 氨的轉(zhuǎn)運(yùn)主要是通過(guò)氨的轉(zhuǎn)運(yùn)主要是通過(guò)谷氨酰胺谷氨酰胺的形式。多數(shù)動(dòng)物的形式。多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞中有細(xì)胞中有谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase），），它催化氨和谷氨酸反

18、應(yīng)生成谷氨酰胺，同時(shí)消耗它催化氨和谷氨酸反應(yīng)生成谷氨酰胺，同時(shí)消耗1個(gè)個(gè)ATP。谷氨酰胺（中性，易透膜）由血液運(yùn)送到肝臟，。谷氨酰胺（中性，易透膜）由血液運(yùn)送到肝臟，肝細(xì)胞的肝細(xì)胞的谷氨酰胺谷氨酰胺酶又將其分解為酶又將其分解為谷氨酸和氨谷氨酸和氨。 NH NH4 4+ + + Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ + Gln+H Gln+H2 2O Glu + NHO Glu + NH4 4+ +GlnGln合成酶合成酶GlnGln酶酶尿素循環(huán)尿素循環(huán) 以以AlaAla轉(zhuǎn)運(yùn)（葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)（葡萄糖- -丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)：肌肉）：肌肉） NH

19、NH4 4+ + + - -酮戊二酸酮戊二酸+NADPH+H+NADPH+H+ + Glu+NADP Glu+NADP+ +H+H2 2O O Glu+ Glu+丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸+Ala+AlaAla+ Ala+ - -酮戊二酸酮戊二酸 Glu+Glu+丙酮酸丙酮酸 GluGlu脫氫酶脫氫酶 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 肌肉肌肉 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 肝肝尿素循環(huán)尿素循環(huán)氨氨 尿酸尿酸 尿素尿素排氨動(dòng)物：某些水生或海洋動(dòng)物，如原生動(dòng)物和線蟲(chóng)排氨動(dòng)物：某些水生或海洋動(dòng)物，如原生動(dòng)物和線蟲(chóng)以及魚(yú)類(lèi)、水生兩棲類(lèi)等，以以及魚(yú)類(lèi)、水生兩棲類(lèi)等，以GlnGln形式運(yùn)送到排泄部位。形式運(yùn)送到排泄部位。排尿酸動(dòng)

20、物：鳥(niǎo)類(lèi)和陸生的爬行動(dòng)物。排尿酸動(dòng)物：鳥(niǎo)類(lèi)和陸生的爬行動(dòng)物。排尿素動(dòng)物：絕大多數(shù)陸生動(dòng)物。排尿素動(dòng)物：絕大多數(shù)陸生動(dòng)物。2、氨的排泄、氨的排泄三、尿素的形成三、尿素的形成 氨是通過(guò)氨是通過(guò)尿素循環(huán)尿素循環(huán)合成尿素的。尿素循環(huán)是由合成尿素的。尿素循環(huán)是由發(fā)現(xiàn)檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)檸檬酸循環(huán)的Krebs和他的學(xué)生和他的學(xué)生Kurt Henseleit發(fā)現(xiàn)的，并且比發(fā)現(xiàn)檸檬酸循環(huán)還早發(fā)現(xiàn)的，并且比發(fā)現(xiàn)檸檬酸循環(huán)還早5年。年。 Krebs和他的學(xué)生觀察到，往懸浮有肝臟切片的和他的學(xué)生觀察到，往懸浮有肝臟切片的緩沖液中加入鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸或精氨酸中的任何一緩沖液中加入鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸或精氨酸中的任何一種時(shí)，都可以

21、促使肝臟切片顯著加快尿素的合成，種時(shí)，都可以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沒(méi)有這個(gè)作用。而其他任何氨基酸或含氮化合物都沒(méi)有這個(gè)作用。他們研究了這他們研究了這3種氨基酸的結(jié)構(gòu)關(guān)系，提出了尿素循種氨基酸的結(jié)構(gòu)關(guān)系，提出了尿素循環(huán)途徑。環(huán)途徑。Krebs和和Henseleit最早提出的尿素循環(huán)最早提出的尿素循環(huán)場(chǎng)所：肝臟場(chǎng)所：肝臟原料：原料：CO2、NH3產(chǎn)物：尿素產(chǎn)物：尿素氨進(jìn)入尿素循環(huán)的反應(yīng)氨進(jìn)入尿素循環(huán)的反應(yīng)1. 氨甲酰磷酸的合成（線粒體）氨甲酰磷酸的合成（線粒體）氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶（CPS-） ：線粒體中，用氨做氮的供線粒體中，用氨做氮的供體，參

22、與尿素的合成體，參與尿素的合成。氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶（CPS- ）：）：細(xì)胞質(zhì)中，用谷氨酸做氮細(xì)胞質(zhì)中，用谷氨酸做氮的供給體，參與嘧啶生物合成的供給體，參與嘧啶生物合成 。HCO3-2. 瓜氨酸的合成（線粒體）瓜氨酸的合成（線粒體）3、4. 精氨琥珀酸和精氨酸的合成（細(xì)胞質(zhì)）精氨琥珀酸和精氨酸的合成（細(xì)胞質(zhì)）精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨琥珀酸酶精氨琥珀酸酶5. 精氨酸水解生成尿素（細(xì)胞質(zhì)）精氨酸水解生成尿素（細(xì)胞質(zhì)） 尿素的兩個(gè)氨基，一個(gè)來(lái)源于尿素的兩個(gè)氨基，一個(gè)來(lái)源于氨氨，另一個(gè)來(lái)源于，另一個(gè)來(lái)源于天冬天冬氨酸氨酸；一個(gè)碳原子來(lái)源于一個(gè)碳原子來(lái)

23、源于HCO3-，共消耗共消耗4個(gè)高能磷酸鍵個(gè)高能磷酸鍵，是一個(gè)需能過(guò)程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應(yīng)生成是一個(gè)需能過(guò)程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應(yīng)生成1分分子子NADH；延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為天冬氨酸也形成；延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為天冬氨酸也形成1分分子子NADH。兩個(gè)。兩個(gè)NADH再氧化，可產(chǎn)生再氧化，可產(chǎn)生5個(gè)個(gè)ATP。總反應(yīng)總反應(yīng)檸檬酸循環(huán)和尿素循環(huán)相連接檸檬酸循環(huán)和尿素循環(huán)相連接 精氨酸裂解酶生成的精氨酸裂解酶生成的延胡索酸延胡索酸也是也是TCA的的中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物，原則上說(shuō)，兩個(gè)循環(huán)是相互連接的。原則上說(shuō)，兩個(gè)循環(huán)是相互連接的。然而兩個(gè)循環(huán)可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以相互連接，然而兩個(gè)

24、循環(huán)可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以相互連接，取決于線粒體和細(xì)胞質(zhì)間關(guān)鍵中間物的運(yùn)輸。取決于線粒體和細(xì)胞質(zhì)間關(guān)鍵中間物的運(yùn)輸。 TCA的幾個(gè)酶，包括延胡索酸酶和蘋(píng)果酸的幾個(gè)酶，包括延胡索酸酶和蘋(píng)果酸脫氫酶在細(xì)胞質(zhì)中也有同工酶存在。細(xì)胞質(zhì)精脫氫酶在細(xì)胞質(zhì)中也有同工酶存在。細(xì)胞質(zhì)精氨酸合成中生成的延胡索酸可以被轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果氨酸合成中生成的延胡索酸可以被轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果酸，草酰乙酸。這些中間物可以進(jìn)一步在胞質(zhì)酸，草酰乙酸。這些中間物可以進(jìn)一步在胞質(zhì)中被代謝或運(yùn)輸?shù)骄€粒體中參與中被代謝或運(yùn)輸?shù)骄€粒體中參與TCA循環(huán)。線循環(huán)。線粒體中生產(chǎn)的粒體中生產(chǎn)的Asp可被運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)作為氮供體參可被運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)作為氮供體參與尿素循環(huán)。與

25、尿素循環(huán)。尿素循環(huán)與檸檬酸循環(huán)的聯(lián)系尿素循環(huán)與檸檬酸循環(huán)的聯(lián)系Krebs Bicycle精氨酸精氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸延胡索酸延胡索酸蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸尿素循環(huán)的活性在兩個(gè)水平被調(diào)節(jié)尿素循環(huán)的活性在兩個(gè)水平被調(diào)節(jié) 通過(guò)通過(guò)尿素循環(huán)的氮流量因尿素循環(huán)的氮流量因生物體的食物生物體的食物而而不同，以蛋白質(zhì)為主要食物，碳架作為不同，以蛋白質(zhì)為主要食物，碳架作為“燃料燃料”，產(chǎn)生更多的尿素。過(guò)分饑餓時(shí)肌肉分解蛋白質(zhì)供產(chǎn)生更多的尿素。過(guò)分饑餓時(shí)肌肉分解蛋白質(zhì)供能，尿素產(chǎn)生也多。能，尿素產(chǎn)生也多。 尿素尿素循環(huán)的五個(gè)酶循環(huán)的五個(gè)酶在饑餓的動(dòng)

26、物和高蛋白質(zhì)在饑餓的動(dòng)物和高蛋白質(zhì)食物動(dòng)物肝臟的合成速率更高，尿素產(chǎn)生多，缺食物動(dòng)物肝臟的合成速率更高，尿素產(chǎn)生多，缺乏蛋白質(zhì)食物的動(dòng)物的尿素循環(huán)活性低。乏蛋白質(zhì)食物的動(dòng)物的尿素循環(huán)活性低。 關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶：氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成酶合成酶I被被N-乙酰谷氨乙酰谷氨酸變構(gòu)激活。酸變構(gòu)激活。高血氨癥和氨中毒高血氨癥和氨中毒血氨濃度血氨濃度 高血氨癥高血氨癥常見(jiàn)原因：肝功能?chē)?yán)重?fù)p害尿素合成的酶缺陷常見(jiàn)原因：肝功能?chē)?yán)重?fù)p害尿素合成的酶缺陷肝昏迷氨中毒的機(jī)理：肝昏迷氨中毒的機(jī)理：肝損害肝損害解氨解氨能力能力血血NH3NH3- - 酮戊二酸酮戊二酸GluGlnATP腦功能障礙腦功能障礙NH3血腦屏障血腦屏

27、障腦組織腦組織血液血液智力遲鈍、嗜睡肝昏迷智力遲鈍、嗜睡肝昏迷TCA Cycle生糖氨基酸生糖氨基酸:凡能形成丙酮酸、凡能形成丙酮酸、酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸稱(chēng)酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸稱(chēng)為生糖氨基酸（為生糖氨基酸（glucogenic amino acids）。）。Arg、His、Pro、Gln、Glu、Met、Ile、Val、Asp、Asn、 Phe、Tyr、Ala、Gly、Ser、Thr、Cys 生酮氨基酸：生酮氨基酸：在分解過(guò)程中轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰在分解過(guò)程中轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰CoA的氨基酸稱(chēng)為生酮氨基酸的氨基酸稱(chēng)為生酮氨基酸（ketogenic amino acids），因

28、為乙酰乙酰），因?yàn)橐阴Ｒ阴oA可以轉(zhuǎn)變?yōu)橥w可以轉(zhuǎn)變?yōu)橥w（乙酰乙酸和（乙酰乙酸和-羥丁酸羥丁酸 ）。）。Lys、Trp、Phe、Tyr、Leu 生酮和生糖氨基酸生酮和生糖氨基酸：既可生成酮體又可生成糖，稱(chēng)為生酮和生糖氨基酸。既可生成酮體又可生成糖，稱(chēng)為生酮和生糖氨基酸。Phe、Tyr、Ala、Gly、Ser、Thr、Cys co2co2ketonebodiesAsp Asnglycerolglucosetriose-pfat acidTGPhe TyrLeu Lys PheTyr TrpArg Gln His ProIie Met Ser Thr ValIle Leu TrpAla Cys GlySe