第08章：氨基酸代謝

1、Amino Acid MetabolismAmino Acid Metabolism第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述水解胞外酶胞外酶氨基酸氨基酸 吸收入作為作為氮氮源和能源進行代謝源和能源進行代謝不同蛋白酶（蛋白水解酶）不同蛋白酶（蛋白水解酶）NH3+ NH3+ COO- COO-外切外切酶酶氨肽酶氨肽酶隨機隨機內(nèi)切內(nèi)切酶酶特定氨基酸間特定氨基酸間外切外切酶酶羧肽酶羧肽酶最終產(chǎn)物最終產(chǎn)物氨基酸氨基酸蛋白酶的種類蛋白酶的種類 肽鏈肽鏈內(nèi)切酶內(nèi)切酶 短肽段；短肽段； 肽鏈肽鏈外切酶外切酶：羧肽酶、氨肽酶；：羧肽酶、氨肽酶； 二肽酶二肽酶：二肽：二肽 游離游離Aa ； 植物蛋白酶植物蛋白酶:木瓜蛋白酶、菠蘿

2、蛋白酶、無花果木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶；蛋白酶； 動物蛋白酶動物蛋白酶：胃蛋白酶：胃蛋白酶 (HCl激活激活)、胰凝乳蛋白、胰凝乳蛋白酶酶 (胰蛋白酶激活胰蛋白酶激活)、胰蛋白酶、胰蛋白酶 (腸激酶激活腸激酶激活)。NH CH COR4NH CH COR3NH CH COR2NH CH COR1胰蛋白酶：胰蛋白酶：R1=Lys、Arg（專一性較強，快）（專一性較強，快）；R2=Pro（抑制水解）抑制水解）嗜熱菌蛋白酶：嗜熱菌蛋白酶：R2=Phe、Trp、Tyr、Leu、Ile等疏水性強等疏水性強的的Aa（快）；快）；R2=Gly、Pro（不水解）；不水解）；R1 / R3 =Pro

3、（抑制水解）抑制水解）糜蛋白酶：糜蛋白酶：R1=Phe、Trp、Tyr（快）；快）；Leu、Met、His（稍慢）；稍慢）；R2=Pro（抑制水解）抑制水解）胃蛋白酶：胃蛋白酶：R1/R2=Phe、Leu、Trp、Tyr等疏水性等疏水性Aa（快）；快）；R1=Pro（抑制水解）抑制水解）氨基酸氨基酸RCHNH2COOH？分解分解NH3、尿素、尿酸尿素、尿酸 CO2、H2O、ATP合成其他合成其他合成合成是不是只有蛋白質(zhì)？是不是只有蛋白質(zhì)？四大物質(zhì)、激素等四大物質(zhì)、激素等 氨基酸代謝概況氨基酸代謝概況氨基酸代謝庫氨基酸代謝庫(metabolic pool)食物蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)消化吸收消化吸收組織

4、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胺類胺類其他含氮化合物其他含氮化合物轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的降解氨基酸的降解RCHNH2COOHRCHNH2COOHO+ NH3R-CH2NH2 + CO2脫氨基脫氨基脫羧基脫羧基氨基酸氨基酸 胺胺一一 、脫氨基作用（、脫氨基作用（deaminationdeamination） 1. 氧化脫氨基氧化脫氨基（oxidative deamination）：）： -氨基酸氨基酸-酮酸酮酸 + NH3CHRNH3COO+-酶酶2H+H+-CNHRCOOH2O

5、+H+NH4+-CORCOO -酮酮酸酸不穩(wěn)定不穩(wěn)定 L-氧化酶分布不普遍，氧化酶分布不普遍，pH=7活力低活力低，作用小作用小 D-氨基酸在體內(nèi)不多氨基酸在體內(nèi)不多那種酶作用最重要？那種酶作用最重要？L-谷氨酸脫氫酶（專一性強，肌肉缺乏）谷氨酸脫氫酶（專一性強，肌肉缺乏）酶酶：L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶有毒！有毒！L- -谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NAD+H2O NADH+H+NH4+COO(CH2)2OCCOO-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸COO(CH2)2CHNH3COO+谷氨酸谷氨酸氧化脫氨氧化脫氨CHR 1N H3C O O+- -氨基酸氨基酸CHR 1O

6、C O O- -酮酸酮酸CHR 2OC O O- -酮酸酮酸CHR 2N H3C O O+- -氨基酸氨基酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶2. 轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)氨作用 (Transamination) 概念：概念： -AA + -酮酸酮酸另一種另一種-酮酸酮酸 + 另一種另一種-AA 逆反應逆反應交交換換特點：特點：a. 可逆，受平衡影響可逆，受平衡影響 b. 氨基大多轉(zhuǎn)給了氨基大多轉(zhuǎn)給了-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸氧化脫氨氧化脫氨L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NAD+H2OCOO(CH2)2OCCOONADH+H+NH4+ -谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸COO(CH2)2CHNH3COO+ O（酮酸酮酸）

7、NH4+(A)轉(zhuǎn)氨基制轉(zhuǎn)氨基制谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨基轉(zhuǎn)氨基本質(zhì)上沒有真正脫氨。本質(zhì)上沒有真正脫氨。 轉(zhuǎn)氨作用：轉(zhuǎn)氨作用：連接糖代謝和連接糖代謝和Aa代謝的橋梁代謝的橋梁 除除Lys、Thr、Gly外其余外其余Aa均可轉(zhuǎn)氨均可轉(zhuǎn)氨 特別注意下面三種轉(zhuǎn)化：特別注意下面三種轉(zhuǎn)化： Ala 丙酮酸丙酮酸 Asp OAA Glu -KG 輔酶：磷酸吡哆醛輔酶：磷酸吡哆醛氨基酸與酮酸之間氨基酸與酮酸之間 -NH2的傳遞者的傳遞者GPTGOT最重要：最重要：GOT（谷谷草轉(zhuǎn)氨酶）草轉(zhuǎn)氨酶）-心臟心臟GPT（谷谷丙轉(zhuǎn)氨酶）丙轉(zhuǎn)氨酶）-肝臟肝臟丙酮酸丙酮酸l提示：肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許提示：肝細胞中轉(zhuǎn)氨

8、酶活力比其他組織高出許多，是血液的多，是血液的100倍倍l抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受損破裂，肝細胞的轉(zhuǎn)氨酶進入血液。組織受損破裂，肝細胞的轉(zhuǎn)氨酶進入血液。（結合乙肝抗原等指標進一步確定是什么原因（結合乙肝抗原等指標進一步確定是什么原因引起的）引起的）查肝功為什么要抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢查肝功為什么要抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢？3 3、聯(lián)合脫氨作用、聯(lián)合脫氨作用(Transdeamination)(Transdeamination) 轉(zhuǎn)氨作用和氧化脫氨作用聯(lián)合進行稱聯(lián)合脫氨轉(zhuǎn)氨作用和氧化脫氨作用聯(lián)合進行稱聯(lián)合脫氨作用，主要有作用，主要有2 2種

9、種：COOHCH2CH2CHCOOHNH2RCCOOHNH2HRCCOOHOCOOHCH2CH2COCOOHNH3H2ONADHH+NAD+氨氨基基酸酸- -酮酮酸酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NADP+NADPH+H+-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶和和L-Glu脫氫酶聯(lián)合脫氨（主要方式）脫氫酶聯(lián)合脫氨（主要方式）合成酶合成酶腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶裂解酶裂解酶 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶-嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨 主要在心肌、骨骼肌主要在心肌、骨骼肌 和腦組織中和腦組織中氨基酸氨基酸 胺胺 + CO2 脫羧酶脫羧酶由肺呼出由肺呼出隨尿排出，或轉(zhuǎn)為其他物質(zhì)隨

10、尿排出，或轉(zhuǎn)為其他物質(zhì)不是氨基酸代謝的主要方式不是氨基酸代謝的主要方式二、脫羧基作用二、脫羧基作用-氨基丁酸氨基丁酸谷氨酸谷氨酸組胺組胺組氨酸組氨酸1. 直接脫羧直接脫羧以下以下Aa可直接脫羧轉(zhuǎn)化：可直接脫羧轉(zhuǎn)化：Glu-氨基丁酸（抑制中樞神經(jīng)傳導）氨基丁酸（抑制中樞神經(jīng)傳導）Asp-丙氨酸（泛酸組分）丙氨酸（泛酸組分）Trp（脫氨、脫羧、氧化）脫氨、脫羧、氧化）吲哚乙酸（植物生長素）吲哚乙酸（植物生長素）His組胺（降血壓）組胺（降血壓）Tyr酪胺（升血壓）酪胺（升血壓）Ser（脫羧）脫羧）乙醇胺乙醇胺 膽堿膽堿腦磷脂、卵磷脂腦磷脂、卵磷脂 直接脫羧生成胺類很多都具有活躍的生理作用；直接脫羧

11、生成胺類很多都具有活躍的生理作用；含蛋白質(zhì)豐富的物質(zhì)經(jīng)腐敗細菌作用是，常發(fā)生氨基酸的脫含蛋白質(zhì)豐富的物質(zhì)經(jīng)腐敗細菌作用是，常發(fā)生氨基酸的脫羧反應，生成上述胺類羧反應，生成上述胺類2. 羥化脫羧羥化脫羧 多巴多巴 黑素（水果、蔬菜切口變黑；人體毛黑素（水果、蔬菜切口變黑；人體毛發(fā)和皮膚變黑）發(fā)和皮膚變黑） 多巴、多巴胺多巴、多巴胺生物堿（植物）、去甲腎上腺素、生物堿（植物）、去甲腎上腺素、腎上腺素（動物）腎上腺素（動物）進一步氧化進一步氧化三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝 NH3 + -酮酸酮酸氨基酸氨基酸CO2 + 胺胺?隨尿排出，或轉(zhuǎn)為其他物質(zhì)隨尿排出，或轉(zhuǎn)為其他物質(zhì) 由肺呼

12、出由肺呼出 形成尿素形成尿素鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán) 合成新的合成新的Aa及其他含氮化合物及其他含氮化合物 生成銨鹽生成銨鹽 生成酰胺生成酰胺儲存和運輸氨的主要方成儲存和運輸氨的主要方成1、氨的代謝、氨的代謝鳥氨酸瓜氨酸 精氨酸NH3CO2NH3+尿素H2OH2OH2O1）尿素的形成）尿素的形成鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)H2O + 2NH3 + CO2 + 3ATP NH2-CO-NH2 + AMP + PPi + 2ADP + Pi2）合成新的）合成新的Aa（氨基化反應）（氨基化反應）-酮酸酮酸 + NH3 -氨基酸氨基酸不能增加氨基酸的數(shù)量，但可以改變氨基酸的種類不能增加氨基酸的數(shù)量，但可以改變氨基

13、酸的種類3）生成銨鹽）生成銨鹽氨有機酸氨有機酸銨鹽銨鹽保持細胞內(nèi)正常的保持細胞內(nèi)正常的PH。4）合成酰胺）合成酰胺 儲存氨的形式儲存氨的形式 高等植物高等植物 Glu + ATP + NH3 Gln + ADP + Pi 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶Asp + ATP + NH3 Asn + ADP + Pi 天冬酰胺合成酶天冬酰胺合成酶1) 合成氨基酸（合成氨基酸（合成代謝合成代謝占優(yōu)勢時）占優(yōu)勢時）氨基化氨基化氨基化氨基化其余的氨基酸合成通過其余的氨基酸合成通過谷氨酸谷氨酸與相應的與相應的-酮酸酮酸的的轉(zhuǎn)氨作用合成。轉(zhuǎn)氨作用合成。 - 酮酸的氨基化生成氨基酸是合酮酸的氨基化生成氨基酸是合成

14、成非必需氨基酸非必需氨基酸的途徑之一的途徑之一。2. -酮酸的代謝酮酸的代謝2）轉(zhuǎn)變成糖和脂肪）轉(zhuǎn)變成糖和脂肪 生糖生糖：可以轉(zhuǎn)化成糖的：可以轉(zhuǎn)化成糖的Aa，即凡能生成丙即凡能生成丙酮酸、琥珀酰酮酸、琥珀酰CoA、OAA和和-KG的的Aa； 生酮生酮：可以轉(zhuǎn)變成酮體的：可以轉(zhuǎn)變成酮體的Aa，即凡能生成，即凡能生成乙酰乙酰乙酰乙酰CoA的的Aa； 生糖兼生酮生糖兼生酮：既可生糖，又可生酮的：既可生糖，又可生酮的Aa3) 進入三羧酸循環(huán)分解成進入三羧酸循環(huán)分解成CO2+H2O碳骨架的氧化碳骨架的氧化- -進入三進入三羧酸循環(huán)（肝臟）羧酸循環(huán)（肝臟）異檸檬酸異檸檬酸檸檬酸檸檬酸延胡索酸延胡索酸蘋果酸

15、蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)乙酰乙酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸賴氨酸賴氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸蘇氨酸蘇氨酸甘氨酸甘氨酸絲氨酸絲氨酸半胱氨酸半胱氨酸丙酮酸丙酮酸精氨酸精氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸纈氨酸纈氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺天冬氨酸天冬氨酸 第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的合成代謝氨基酸的合成代謝u 氮循環(huán)（氮循環(huán)（nitrogen cycle）1、氨的合成、氨的合成1）微生物固氮作用合成）微生物固氮作用合成NH

16、3酶：固氮酶酶：固氮酶反應式：反應式：N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP 2NH3 + H+ + 16ADP + Pi 種類：種類：共生型固氮共生型固氮：豆科植物豆科植物(大豆、花生大豆、花生)的根瘤菌；的根瘤菌；非豆科植物非豆科植物(楊梅屬楊梅屬)的根瘤菌；的根瘤菌；自生型固氮自生型固氮：光合細菌、光合自氧的藍藻等光合細菌、光合自氧的藍藻等2） NO3 -、NO2 - 還原成還原成NH3硝酸還原酶硝酸還原酶 亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO3 -NO2 -NH3硝酸還原酶硝酸還原酶a.鐵氧還蛋白（鐵氧還蛋白（Fd）硝酸還原酶硝酸還原酶(NR)： NO3- + 2Fd(還原還原) + 2

17、H+ NO2- + 2Fd(氧化氧化)+ H2Ob.NAD(P)H硝酸還原酶硝酸還原酶(NR)：植、微生物：植、微生物 NO3- + NAD(P)H+H+ NO2- + NAD(P)+ + H2Oc.硝酸還原酶硝酸還原酶(NR)是誘導酶是誘導酶亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO2 - + 7H + + 6e NH3 + 2H2Oa.鐵氧還蛋白（鐵氧還蛋白（Fd）亞硝酸還原酶：光合生物）亞硝酸還原酶：光合生物NO2- + 6Fd(還原還原) + 8 H+ NH4+ + 6Fd(氧化氧化) + 2 H2Ob.NAD(P)H亞硝酸還原酶：非光合生物亞硝酸還原酶：非光合生物NO2 - + 3 NAD(P)H

18、 + 5 H+ NH4+ + 3 NAD(P)+ + 2H2O 由氮素固定或硝酸還原生成的氨，轉(zhuǎn)變?yōu)楹袡C化由氮素固定或硝酸還原生成的氨，轉(zhuǎn)變?yōu)楹袡C化合物的過程。合物的過程。主要通過下面兩條途徑：主要通過下面兩條途徑：谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶Glu形成途徑形成途徑 氨甲酰磷酸的形成氨甲酰磷酸的形成其它氨基酸則是通過其它氨基酸則是通過轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)氨作用2、氨的同化、氨的同化1）谷氨酸的形成）谷氨酸的形成 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶（主要途徑）（主要途徑）n-酮酸的還原氨化酮酸的還原氨化2) 氨甲酰磷酸合成途徑氨甲酰磷酸合成途徑 微生物和動物為主（利用體內(nèi)代謝的氨

19、）微生物和動物為主（利用體內(nèi)代謝的氨） 3. 氨基酸的合成氨基酸的合成原料：原料： NH3：由由Glu提供（通過轉(zhuǎn)氨作用）提供（通過轉(zhuǎn)氨作用） 碳架：碳架：-酮酸（糖代謝中間產(chǎn)物）酮酸（糖代謝中間產(chǎn)物）l 根據(jù)碳架來源的不同，可分為不同的根據(jù)碳架來源的不同，可分為不同的族，總共有族，總共有6大族大族1）丙氨酸族）丙氨酸族Aa的合成的合成 包括：包括：Ala、Val、Leu 共同碳架：共同碳架：丙酮酸丙酮酸（EMP）2）絲氨酸族）絲氨酸族Aa的合成的合成 包括：包括：Ser、Gly、Cys 共同碳架：共同碳架：3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸（EMP） 一碳基團一碳基團3）谷氨酸族）谷氨酸族Aa的合成的

20、合成 包括：包括：Glu、Gln、Pro、羥脯氨酸羥脯氨酸、Arg； 共同碳架：共同碳架：-酮戊二酸酮戊二酸（TCA） 4）天冬氨酸族）天冬氨酸族Aa的合成的合成 包括：包括：Asp、Asn、Thr、Met、Ile、Lys； 共同碳架：共同碳架：OAA（TCA） 5) His5) His 碳架：碳架：5 5P-P-核糖核糖(HMP)(HMP)6)6)芳香族芳香族Aa(Aa(莽草酸途徑莽草酸途徑) )4-P-4-P-赤蘚赤蘚糖糖(HMP)(HMP) 莽草酸莽草酸分枝酸分枝酸 TrpTrp PEPPEP (EMP) (EMP) 預苯酸預苯酸 TyrTyr Phe Phe 芳香族芳香族AA合成莽草酸

21、的過程叫合成莽草酸的過程叫莽草酸途徑莽草酸途徑。 碳架：碳架：4-磷酸赤蘚糖、磷酸赤蘚糖、PEP CO2+H2O葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸3磷酸磷酸-甘油酸甘油酸丙酮酸丙酮酸核糖核糖-5-磷酸磷酸組氨酸組氨酸色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸絲氨酸絲氨酸 半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸亮氨酸亮氨酸 異亮氨酸異亮氨酸纈氨酸纈氨酸 丙氨酸丙氨酸草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺甲硫氨酸甲硫氨酸蘇氨酸蘇氨酸微生物和植物可以微生物和植物可以合成所有類型氨基合成所有類型氨基酸。酸。谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺賴氨酸賴氨酸 精氨酸精氨酸 脯氨酸脯氨酸小小 結結 無論無論N素來源如何，生物體素來源如何，生物體最先合