第十一章 氨基酸代謝

1、氨氨 基基 酸酸 代代 謝謝Metabolism of Amino Acids第第 十一十一 章章目的要求目的要求 了解蛋白質(zhì)在體內(nèi)的逐步酶解；了解蛋白質(zhì)在體內(nèi)的逐步酶解；掌握氨基酸的共同代謝途徑：脫氨、脫羧和掌握氨基酸的共同代謝途徑：脫氨、脫羧和酮酸轉(zhuǎn)化分解；氨基酸的合成和必需氨基酸。酮酸轉(zhuǎn)化分解；氨基酸的合成和必需氨基酸。重重 點點 氨基酸的分解代謝氨基酸的分解代謝難難 點點 氨基酸的分解代謝氨基酸的分解代謝 第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用一、蛋白質(zhì)的生理功能一、蛋白質(zhì)的生理功能1. 1. 是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分。是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分。2. 2. 參與組織細(xì)胞的更新和

2、修補(bǔ)。參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)。3. 3. 參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控。參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控。4. 4. 氧化供能。氧化供能。5. 5. 其他功能：如轉(zhuǎn)運、凝血、免疫、記憶、其他功能：如轉(zhuǎn)運、凝血、免疫、記憶、 識別等均與蛋白質(zhì)有關(guān)。識別等均與蛋白質(zhì)有關(guān)。二、必需氨基酸與非必需氨基酸二、必需氨基酸與非必需氨基酸n必需氨基酸：必需氨基酸：IleIle、LeuLeu、TrpTrp、ThrThr、PhePhe、LysLys、MetMet、ValValn半必需氨基酸：半必需氨基酸：苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸蛋氨酸蛋氨酸半胱氨酸半胱氨酸三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值及互補(bǔ)作用三、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值及互補(bǔ)

3、作用n決定因素：決定因素：必需氨基酸的含量、種類及比例必需氨基酸的含量、種類及比例，即，即具有與人體需求相符的氨基酸組成。具有與人體需求相符的氨基酸組成。n食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用：食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用：將幾種營養(yǎng)價值較低的將幾種營養(yǎng)價值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營養(yǎng)價值食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營養(yǎng)價值。蛋白質(zhì)的酶促降解蛋白質(zhì)的酶促降解Breakdown of Protein 第二節(jié)第二節(jié)一、一、 蛋白質(zhì)降解概述蛋白質(zhì)降解概述P299n降解的選擇性降解的選擇性異常蛋白；正常的調(diào)節(jié)蛋白和酶異常蛋白；正常的調(diào)節(jié)蛋白和酶n降解的特點降解的特點（1 1）居于重要代謝調(diào)控位點的酶或調(diào)節(jié)蛋白，

4、降解速度快）居于重要代謝調(diào)控位點的酶或調(diào)節(jié)蛋白，降解速度快（短壽蛋白多是調(diào)節(jié)蛋白或調(diào)節(jié)酶）（短壽蛋白多是調(diào)節(jié)蛋白或調(diào)節(jié)酶）（2 2）“ “ 持家蛋白持家蛋白”的降解速度慢（長壽蛋白多是持家蛋白）的降解速度慢（長壽蛋白多是持家蛋白）（3 3）蛋白質(zhì)的降解速度受到細(xì)胞營養(yǎng)及激素狀態(tài)的調(diào)節(jié)，營）蛋白質(zhì)的降解速度受到細(xì)胞營養(yǎng)及激素狀態(tài)的調(diào)節(jié)，營養(yǎng)缺乏，周轉(zhuǎn)速度加快。養(yǎng)缺乏，周轉(zhuǎn)速度加快。n降解途徑降解途徑（1 1）不依賴）不依賴ATPATP的溶酶體途徑；的溶酶體途徑；（2 2）依賴）依賴ATPATP的泛素途徑。的泛素途徑。二、蛋白質(zhì)降解過程二、蛋白質(zhì)降解過程1. 蛋白質(zhì)的消化蛋白質(zhì)的消化蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)多

5、肽寡肽少量多肽寡肽少量aa寡肽寡肽aa氨基酸氨基酸胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白胃蛋白酶酶pH1.5-2.5胃酸胃酸胃蛋白胃蛋白酶酶多肽碎片多肽碎片胰蛋白酶原胰蛋白酶原腸激酶腸激酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原彈性蛋白酶原彈性蛋白酶原羧蛋白酶原羧蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶彈性蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶羧肽酶羧肽酶氨肽酶氨肽酶二肽酶二肽酶內(nèi)切酶內(nèi)切酶外切酶外切酶胰酶胰酶pH7.0可保護(hù)胰組織免受蛋白酶的自身消化作用。可保護(hù)胰組織免受蛋白酶的自身消化作用。保證酶在其特定的部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。保證酶在其特定的部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶的貯存形式。酶原還可視為酶的

6、貯存形式。酶原激活的意義酶原激活的意義 2. 2. 氨基酸的吸收氨基酸的吸收吸收部位：主要在小腸吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機(jī)制：耗能的主動吸收過程。吸收機(jī)制：耗能的主動吸收過程。需由特殊載體攜帶。轉(zhuǎn)運氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時，需由特殊載體攜帶。轉(zhuǎn)運氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時，同時轉(zhuǎn)運入同時轉(zhuǎn)運入NaNa+ +。除此之外，也可經(jīng)除此之外，也可經(jīng)-谷氨酰循環(huán)進(jìn)行。需由谷氨酰循環(huán)進(jìn)行。需由-谷氨?；D(zhuǎn)移酶催化，利用谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶催化，利用GSHGSH，合成，合成-谷氨谷氨酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運。消耗的酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運。消耗的GSHGSH可重新再合成?？芍匦略俸铣伞?3.

7、3.腐敗腐敗n部位：部位：大腸大腸n細(xì)菌分解作用：水解、氧化、還原、脫羧、脫細(xì)菌分解作用：水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)氨、脫巰基等反應(yīng)n產(chǎn)物：有毒物質(zhì)，如胺類（腐胺、尸胺），酚產(chǎn)物：有毒物質(zhì)，如胺類（腐胺、尸胺），酚類，吲哚類，氨及硫化氫等。類，吲哚類，氨及硫化氫等。這些有毒物質(zhì)被吸收后，由肝臟進(jìn)行解毒。這些有毒物質(zhì)被吸收后，由肝臟進(jìn)行解毒。三、氨基酸代謝庫三、氨基酸代謝庫( (metabolic pool) )食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，

8、分布于體內(nèi)各（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。氨基酸氨基酸代謝庫代謝庫食物蛋白質(zhì)食物蛋白質(zhì)消化吸收消化吸收 組織組織蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)分解分解 體內(nèi)合成氨基酸體內(nèi)合成氨基酸 (非必需氨基酸非必需氨基酸)氨基酸代謝概況氨基酸代謝概況 -酮酸酮酸 脫氨基作用脫氨基作用 酮酮 體體氧化供能氧化供能糖糖胺胺 類類脫羧基作用脫羧基作用氨氨 尿素尿素代謝轉(zhuǎn)變代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 四、氮平衡四、氮平衡氮平衡：氮平衡：攝入氮排出氮，攝入氮排出氮，正常成人。正常成人。 氮正平衡：氮正平衡：攝入氮排出氮

9、，部分?jǐn)z入的氮用于合成攝入氮排出氮，部分?jǐn)z入的氮用于合成體內(nèi)蛋白質(zhì)，體內(nèi)蛋白質(zhì)，兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。 氮負(fù)平衡：氮負(fù)平衡：攝入氮排出氮。攝入氮排出氮。消耗性疾病患者（結(jié)消耗性疾病患者（結(jié) 核、腫瘤），饑餓者。核、腫瘤），饑餓者。 五、自然界的氮素循環(huán)五、自然界的氮素循環(huán)n植物、微生物從環(huán)境中吸收氨、銨鹽、亞硝酸植物、微生物從環(huán)境中吸收氨、銨鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽等無機(jī)氮，合成各種氨基酸、蛋白鹽、硝酸鹽等無機(jī)氮，合成各種氨基酸、蛋白質(zhì)、含氮化合物。質(zhì)、含氮化合物。n人和動物消化吸收動、植物蛋白質(zhì)，得到氨基人和動物消化吸收動、植物蛋白質(zhì)，得到氨基酸，合成蛋白質(zhì)及含氮物質(zhì)。

10、酸，合成蛋白質(zhì)及含氮物質(zhì)。n有些微生物能把空氣中的有些微生物能把空氣中的N N2 2轉(zhuǎn)變成氨態(tài)氮，合轉(zhuǎn)變成氨態(tài)氮，合成氨基酸。成氨基酸。第三節(jié)第三節(jié)氨基酸分解代謝氨基酸分解代謝General Metabolism of Amino Acids一、一、 氨基酸的脫氨基作用氨基酸的脫氨基作用定義定義指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)- -酮酸的過程。酮酸的過程。脫氨基脫氨基方式方式氧化脫氨基氧化脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基非氧化脫氨基非氧化脫氨基 轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián)催化酶：催化酶：L-L-

11、谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 存在于肝、腦、腎中輔酶為存在于肝、腦、腎中輔酶為 NAD+ NAD+ 或或NADP+NADP+GTPGTP、ATPATP為其抑制劑為其抑制劑GDPGDP、ADPADP為其激活劑為其激活劑 L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 輔基輔基FMNFMN或或FADFAD D- D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 輔基輔基FADFADL-谷氨酸谷氨酸NH4+-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH

12、+OC(CH2)2COOHCOOH+（一）（一）氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用 P3061脫氫脫氫2水解水解（二）轉(zhuǎn)氨基作用（二）轉(zhuǎn)氨基作用( (transamination)P303)P3031. 定義定義在轉(zhuǎn)氨酶在轉(zhuǎn)氨酶( (transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸去掉基酸去掉-氨基生成相應(yīng)的氨基生成相應(yīng)的-酮酸，而另一種酮酸，而另一種-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程。酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過程。大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。蘇氨酸、甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。磷酸

13、吡哆醛磷酸吡哆醛n較為重要的轉(zhuǎn)氨酶：較為重要的轉(zhuǎn)氨酶：丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine trans-aminase,ALTalanine trans-aminase,ALT），），又稱為又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPTGPT）。該酶在該酶在肝臟肝臟中活性較高，中活性較高，在在肝臟疾病肝臟疾病時，可引起血清中時，可引起血清中ALTALT活性明顯升高?；钚悦黠@升高。 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 ALTALT 天 冬 氨 酸 氨 基 轉(zhuǎn) 移 酶天 冬 氨 酸 氨 基 轉(zhuǎn) 移 酶 （ a s p a r t a t e a s p

14、 a r t a t e transaminase,ASTtransaminase,AST），），又稱為又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOTGOT）。該酶該酶在在心肌心肌中活性較高，故在中活性較高，故在心肌疾患心肌疾患時，血清中時，血清中ASTAST活性明活性明顯升高。顯升高。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 AST轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨轉(zhuǎn)氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸基的重要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑。的重要途徑。通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。

15、可以溝通糖、蛋白質(zhì)代謝?？梢詼贤ㄌ恰⒌鞍踪|(zhì)代謝。轉(zhuǎn)氨基作用的生理轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義意義（三）聯(lián)合脫氨基作用（三）聯(lián)合脫氨基作用 P307 兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下脫下- -氨基生成氨基生成- -酮酸的過程。酮酸的過程。2. 類型類型 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用1. 定義定義 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán) 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD(P)+轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 NH3+NAD(P)H+H+L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶

16、此種方式既是氨基酸脫氨基的此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式主要方式，也是，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。主要在肝、腎組織進(jìn)行。 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)蘋果酸蘋果酸 腺苷酸腺苷酸琥珀酸琥珀酸次黃嘌呤次黃嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)腺苷酸琥腺苷酸琥珀酸合成酶珀酸合成酶-酮戊酮戊 二酸二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)氨氨酶酶 2 此種方式主要在骨骼肌、心肌、肝臟、腦組織進(jìn)行。此種方式主要在骨骼肌、心肌、肝臟、腦組織進(jìn)行。腺苷酸腺苷酸脫氨酶脫氨酶H2O

17、NH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)延胡索酸酶延胡索酸酶（四）（四） 非氧化脫氨基作用（微生物）非氧化脫氨基作用（微生物）1.1.還原脫氨基（嚴(yán)格無氧條件下）還原脫氨基（嚴(yán)格無氧條件下） 2.2.水解脫氨基水解脫氨基3.3.脫水脫氨基脫水脫氨基4.4.脫巰基脫氨基脫巰基脫氨基5.5.氧化氧化- -還原脫氨基還原脫氨基兩個氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成有機(jī)酸、酮酸、兩個氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成有機(jī)酸、酮酸、氨。氨。6.6.脫酰胺基作用脫酰胺基作用谷胺酰胺酶：谷胺酰胺谷胺酰胺酶：谷胺酰胺 + H+ H2 2O O 谷氨酸谷氨酸 + NH+ NH3 3天冬酰胺酶：天冬酰

18、胺天冬酰胺酶：天冬酰胺 + H+ H2 2O O 天冬氨酸天冬氨酸 + NH+ NH3 3二、個別氨基酸的脫羧基作用二、個別氨基酸的脫羧基作用P308 定義定義 脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)(decarboxylation)指氨基酸在脫羧指氨基酸在脫羧酶催化下脫去羧基，生成酶催化下脫去羧基，生成COCO2 2和相應(yīng)伯胺類化合和相應(yīng)伯胺類化合物的過程。脫羧酶的輔酶為物的過程。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛（組氨（組氨酸除外）酸除外） 。氨基酸脫羧酶氨基酸脫羧酶氨基酸氨基酸胺類胺類RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛CC O O HN H2HR（一）（一）-氨

19、基丁酸氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA) L- L-谷氨酸谷氨酸GABAGABACO2L- L- 谷氨酸脫酶谷氨酸脫酶GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)有抑制是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)有抑制作用。作用。 L-L-谷氨酸脫羧酶在谷氨酸脫羧酶在腦及腎腦及腎中活性很高。中活性很高。（二）組胺（二）組胺 (histamine)L-L-組氨酸組氨酸組胺組胺組氨酸脫羧酶組氨酸脫羧酶CO2組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，增加毛細(xì)血管的通組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。組胺的釋放與過敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。組

20、胺的釋放與過敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。（三）（三）5-5-羥色胺的生成羥色胺的生成: :( (腦腦) )n5-5-羥色胺（羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT5-hydroxytryptamine,5-HT）也是一種重要）也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的收縮血管作用。的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的收縮血管作用。色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸羥化酶羥化酶5-5-羥色氨酸羥色氨酸 脫羧酶脫羧酶5-5-羥色胺羥色胺5-5-羥色氨酸羥色氨酸（四）多胺的生成：（四）多胺的生成：n精脒（精脒（spermidine)spermidine)和精胺和精胺(spermine)(spermine)均屬于多均

21、屬于多胺胺(polyamines)(polyamines)，它們與細(xì)胞生長繁殖的調(diào)節(jié)有，它們與細(xì)胞生長繁殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。關(guān)。n多胺合成的原料為多胺合成的原料為鳥氨酸鳥氨酸，關(guān)鍵酶是，關(guān)鍵酶是鳥氨酸脫羧鳥氨酸脫羧酶酶(ornithinedecarboxylase)(ornithinedecarboxylase)。 鳥鳥氨氨酸酸脫脫羧羧酶酶 丙丙胺胺轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶 鳥鳥氨氨酸酸 腐腐胺胺（丁丁二二胺胺） - -C CO O2 2 S S- -腺腺苷苷- -3 3- -甲甲硫硫丙丙胺胺 5 5- -甲甲硫硫腺腺苷苷 丙丙胺胺轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶 精精脒脒 精精胺胺 S S- -腺腺苷苷- -3 3- -甲甲硫硫

22、丙丙胺胺 5 5- -甲甲硫硫腺腺苷苷 （一）氨的代謝轉(zhuǎn)變（一）氨的代謝轉(zhuǎn)變?nèi)?、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝腸道吸收腸道吸收 合成尿素、尿酸合成尿素、尿酸 氨基酸脫氨氨基酸脫氨 合成氨基酸、核酸合成氨基酸、核酸 酰胺水解酰胺水解 合成酰胺（貯存）合成酰胺（貯存） 其他含氮物分解其他含氮物分解 合成其他含氮物合成其他含氮物 直接排出直接排出 血氨血氨 氨中毒氨中毒 氨對生物機(jī)體有毒，特別是高等動物的腦對氨氨對生物機(jī)體有毒，特別是高等動物的腦對氨極敏感，血中極敏感，血中1%1%的氨會引起中樞神經(jīng)中毒，因此，的氨會引起中樞神經(jīng)中毒，因此，脫去的氨必須排出體外。脫去的氨必須排出體外。氨

23、中毒的機(jī)理：腦細(xì)胞的線粒體可將氨與氨中毒的機(jī)理：腦細(xì)胞的線粒體可將氨與-酮戊二酮戊二酸作用生成酸作用生成GluGlu，大量消耗，大量消耗-酮戊二酸，影響酮戊二酸，影響TCATCA，同時大量消耗同時大量消耗NADPHNADPH，產(chǎn)生肝昏迷。，產(chǎn)生肝昏迷。血血氨的轉(zhuǎn)運（肝外氨的轉(zhuǎn)運（肝外肝臟）肝臟） 1. Gln1. Gln轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運 ：GlnGln合成酶、合成酶、GlnGln酶酶GlnGln中性無毒，易透過細(xì)胞膜，中性無毒，易透過細(xì)胞膜，具有運輸、貯存和解毒具有運輸、貯存和解毒作用。作用。Glu+NHGlu+NH4 4+ + ATP+ ATPGln + ADP + HGln + ADP + H+

24、+GlnGln合成酶合成酶肝外肝外Gln + HGln + H2 2O O谷氨酸谷氨酸 + NH+ NH4 4+ +谷胺酰胺酶谷胺酰胺酶肝臟肝臟血血液液2 2、 Glc-AlaGlc-Ala循環(huán)循環(huán) P305 肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經(jīng)糖異者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經(jīng)糖異生合成葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肌肉重新分解產(chǎn)生丙生合成葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肌肉重新分解產(chǎn)生丙酮酸，通過這一循環(huán)反應(yīng)過程即可將肌肉中氨基酸的氨基酮酸，通過這一循環(huán)反應(yīng)過程即可將肌肉中氨基酸的氨基轉(zhuǎn)

25、移到肝臟進(jìn)行處理。這一循環(huán)反應(yīng)過程就稱為轉(zhuǎn)移到肝臟進(jìn)行處理。這一循環(huán)反應(yīng)過程就稱為丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)。葡萄糖循環(huán)。 肌肉肌肉NH4+-酮戊二酸酮戊二酸+NADPH + H+谷氨酸谷氨酸+ NADP+谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 肌肉肌肉Glu + 丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 + Ala丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸在丙氨酸在PH7PH7時接近中性，不帶電荷，經(jīng)血液運到肝臟。時接近中性，不帶電荷，經(jīng)血液運到肝臟。 肝臟肝臟Ala + -酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸丙酮酸 + Glu丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 肝肝 血血液液 骨骨骼骼肌肌 l li iv ve er r b bl lo oo od

26、d m mu us sc cl le e G G G G G G p py yr ru uv va at te e p py yr ru uv va at te e N NH H3 3 N NH H3 3 a an na al li in ne e a an na al li in ne e a al la an ni in ne e Glc-Ala Glc-Ala循環(huán)的生物學(xué)意義：循環(huán)的生物學(xué)意義：P310P310 在腦和肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝和腎中，在腦和肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝和腎中，丙酮酸又可生成丙酮酸又可生成GlGlc。肌肉運動產(chǎn)生大量的氨和丙酮酸，兩者都要運回肝肌肉運

27、動產(chǎn)生大量的氨和丙酮酸，兩者都要運回肝臟進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，而以臟進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，而以AlaAla的形式運送，一舉兩得。的形式運送，一舉兩得。 A A 直接排氨直接排氨 排氨動物將氨以排氨動物將氨以GlnGln形式運至排泄部位，形式運至排泄部位，經(jīng)經(jīng)GlnGln酶分解，直接釋放酶分解，直接釋放NHNH3 3。游離的。游離的NHNH3 3借助借助擴(kuò)散作用直接排出體外。擴(kuò)散作用直接排出體外。 B 生成尿素（尿素循環(huán)）生成尿素（尿素循環(huán)）* * 合成部位合成部位 主要在主要在肝臟肝臟。* * 生成過程生成過程尿素生成的過程由尿素生成的過程由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提出，稱為提出，

28、稱為鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)( (orinithine cycle)，又稱，又稱尿素循環(huán)尿素循環(huán)( (urea cycle)或或Krebs- Henseleit循環(huán)循環(huán)。1. 1. 尿素的合成尿素的合成1) 1) 氨甲酰磷酸的生成氨甲酰磷酸的生成( (限速步驟）限速步驟） 肝細(xì)胞液中的肝細(xì)胞液中的aaaa經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用，與經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用，與-酮戊二酸生成酮戊二酸生成GluGlu，GluGlu進(jìn)入線粒體基質(zhì)，經(jīng)進(jìn)入線粒體基質(zhì)，經(jīng)GluGlu脫氫酶作用脫下氨基，脫氫酶作用脫下氨基，游離的（游離的（NHNH4+4+）與）與TCATCA循環(huán)產(chǎn)生的循環(huán)產(chǎn)生的COCO2 2反應(yīng)生成氨甲酰磷反應(yīng)生成氨甲酰磷酸。酸。P3

29、12 P312 圖圖30-10 30-10 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I I（CPS ICPS I）的催化機(jī)制）的催化機(jī)制氨甲酰磷酸是高能化合物，可作為氨甲?；墓w。氨甲酰磷酸是高能化合物，可作為氨甲酰基的供體。氨甲酰磷酸合酶氨甲酰磷酸合酶I I：存在于：存在于線粒體線粒體中，參與尿素的合成。中，參與尿素的合成。氨甲酰磷酸合酶氨甲酰磷酸合酶IIII：存在于胞質(zhì)中，參與尿嘧啶的合成。：存在于胞質(zhì)中，參與尿嘧啶的合成。N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGAAGA） 激活氨甲酰磷酸合酶激活氨甲酰磷酸合酶 I I、II II 2)2)瓜氨酸的合成：瓜氨酸的合成： 在在線粒體線粒體內(nèi)進(jìn)行，氨基甲酰

30、基轉(zhuǎn)移到鳥氨酸的內(nèi)進(jìn)行，氨基甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的-氨基氨基上，生成瓜氨酸。離開線粒體，進(jìn)入細(xì)胞液。上，生成瓜氨酸。離開線粒體，進(jìn)入細(xì)胞液。 OCTOCT常與常與CPS-CPS-構(gòu)成復(fù)合體。構(gòu)成復(fù)合體。鳥氨酸氨甲酰移換酶鳥氨酸氨甲酰移換酶H3PO4+氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鳥鳥氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鳥鳥氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3生物素生物素Mg2+OCT 3)3)精氨酸代琥珀酸的合成：精氨酸代琥珀酸的合成：胞液胞液關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶P313 圖30-11精氨琥珀酸合成

31、酶的催化機(jī)制精氨琥珀酸合成酶的催化機(jī)制4)4)精氨酸代琥珀酸的裂解：精氨酸代琥珀酸的裂解：胞液胞液 此時此時AspAsp的氨基轉(zhuǎn)移到的氨基轉(zhuǎn)移到ArgArg上。上。來自來自AspAsp的碳架被保留下來，生成延胡索酸。延胡的碳架被保留下來，生成延胡索酸。延胡索素酸可以經(jīng)蘋果酸、草酰乙酸再生為天冬氨酸。索素酸可以經(jīng)蘋果酸、草酰乙酸再生為天冬氨酸。5)5)精氨酸的水解生成鳥氨酸和尿素：精氨酸的水解生成鳥氨酸和尿素：胞液胞液 精氨酸精氨酸NH(CH2)3CHCOO-NH3+NH2+CNH2精氨酸酶精氨酸酶+尿素尿素OHNHCNH2NH(CH2)3CHCOO-NH鳥鳥氨氨酸酸NH3+(CH2)3CHNH

32、3+鳥鳥氨氨酸酸尿素形成后由血液運到腎臟隨尿排除。尿素形成后由血液運到腎臟隨尿排除。 鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。鳥鳥氨氨酸酸循循環(huán)環(huán)2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鳥氨酸鳥氨酸尿素尿素線粒體線粒體胞胞 液液2.2.尿素合成的特點：尿素合成的特點：P314P3

33、14NHNH4 4+ + + HCO + HCO3 3- - + 3ATP + Asp + 2H + 3ATP + Asp + 2H2 2O O 尿素尿素 + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi + + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi + 延胡索酸延胡索酸1.1.部位：合成主要在部位：合成主要在肝臟肝臟的的線粒體和胞液線粒體和胞液中進(jìn)行；中進(jìn)行；2.2.原料：兩個氮原子，一個來源于原料：兩個氮原子，一個來源于NHNH3 3，一個來源于一個來源于天冬氨天冬氨酸酸。一個一個COCO2 2來自來自TCATCA循環(huán)；循環(huán)；3.3.關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀

34、酸合成酶；4.4.耗能：耗能：3 3 個個ATPATP，4 4 個高能磷酸鍵個高能磷酸鍵。P314產(chǎn)能：脫氨：產(chǎn)能：脫氨：1 1個個NADHNADH延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為AspAsp：1 1個個NADHNADH總體：總體：2 2個氨基酸通過尿素循環(huán)形成個氨基酸通過尿素循環(huán)形成1 1分子尿素，可以分子尿素，可以凈凈生成生成1 1個個ATPATP。3.3.尿素循環(huán)與尿素循環(huán)與TCATCA的關(guān)系：的關(guān)系： P314圖圖30-12延胡羧酸延胡羧酸 蘋果酸蘋果酸 草酰乙酸草酰乙酸 Asp Asp 精氨琥珀酸精氨琥珀酸肝昏迷（血氨升高，使肝昏迷（血氨升高，使-酮戊二酸下降，酮戊二

35、酸下降，TCATCA受阻）可加受阻）可加AspAsp或或ArgArg緩解。緩解。 尿素循環(huán)與尿素循環(huán)與TCATCA的聯(lián)系的聯(lián)系4.4.尿素循環(huán)的調(diào)節(jié)尿素循環(huán)的調(diào)節(jié) N- N-乙酰乙酰GluGlu激活氨甲酰磷酸合成酶激活氨甲酰磷酸合成酶氨基酸降解氨基酸降解N-N-乙酰乙酰GluGluGluGlu N-N-乙酰乙酰GluGlu合酶合酶乙酰乙酰-CoA-CoA轉(zhuǎn)氨基轉(zhuǎn)氨基CPS I CPS I 尿素尿素 C C 生成尿酸生成尿酸（見核苷酸代謝）（見核苷酸代謝）尿酸（包括尿素）也是嘌呤代謝的終產(chǎn)物。尿酸（包括尿素）也是嘌呤代謝的終產(chǎn)物。 （二）（二）-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變酮酸的代謝轉(zhuǎn)變1.1.經(jīng)氨基化生成非

36、必需氨基酸經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸2.2.轉(zhuǎn)變成糖及脂類轉(zhuǎn)變成糖及脂類P329P329甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別類別氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類甘氨酸、絲氨酸

37、、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別類別氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸

38、、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別類別氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸類別類別氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類一杯老色素一杯老色素3.3.氧氧化供能化供能- -酮酸在體

39、內(nèi)可通過酮酸在體內(nèi)可通過TCA 和氧化磷酸化和氧化磷酸化徹底氧化為徹底氧化為H2O和和CO2，同時生成，同時生成ATP。L-谷氨酸谷氨酸NH4+-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+第四節(jié)氨基酸與一碳單位第四節(jié)氨基酸與一碳單位定義定義（一）概述（一）概述 某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的只含有一個碳只含有一個碳原子原子的基團(tuán)，稱為的基團(tuán)，稱為一碳

40、單位一碳單位( (one carbon unit)。 種類種類甲基甲基 (methyl)-CH3甲叉基甲叉基 (methylene)-CH2-甲川基甲川基 (methenyl)-CH=甲?；柞；?(formyl)-CHO亞氨甲基亞氨甲基 (formimino)-CH=NH 羥甲基羥甲基 (hydroxymethyl)-CH2OH（二）（二）一碳單位的載體一碳單位的載體-四氫葉酸和四氫葉酸和S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸 THF的生成的生成FFH2THFFH2還原酶還原酶FH4還原酶還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+5THF1.四氫葉酸四氫葉酸 THF攜帶一碳單位

41、的形式攜帶一碳單位的形式 （一碳單位通常是結(jié)合在一碳單位通常是結(jié)合在T THF分子的分子的N5、N10位上）位上）N5CH3THFN5、N10CH2THFN5、N10=CHTHFN10CHOTHFN5CH=NHTHF2.S-2.S-腺苷蛋氨酸循環(huán)腺苷蛋氨酸循環(huán)n蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如腎腎上腺素、膽堿、肌酸和核酸上腺素、膽堿、肌酸和核酸等的甲基供體。等的甲基供體。n甲基供體的活性形式為甲基供體的活性形式為S-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（S-S-adenosyl methionine,SAMadenosyl methionine,SAM）。）。nSAMSAM也是一種一碳單位衍生物，其載體可認(rèn)也是一種一碳單位衍生物，其載體可認(rèn)為是為是S-S-腺苷同型半胱氨酸，攜帶的一碳單腺苷同型半胱氨酸，攜帶的一碳單位是甲基。位是甲基。 ATP PPi + Pi ATP PPi + Pi 蛋氨酸蛋氨酸 SAM SAM 蛋氨酰腺苷轉(zhuǎn)移酶蛋氨酰腺苷轉(zhuǎn)移酶 FH FH4 4 甲基受體甲基受體 蛋氨酸合成酶蛋氨酸合成酶 甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶 N N5 5- -CHCH3 3 FH FH4 4 甲基受體甲基受體- -CHCH3 3 S S- -腺苷同型半胱氨酸裂解酶腺