生物化學(xué)理論氨基酸代謝

1、Chapter 9 Metabolism of Amino Acids學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的：1. 理解蛋白質(zhì)及氨基酸的生理功能和營養(yǎng)價值。理解蛋白質(zhì)及氨基酸的生理功能和營養(yǎng)價值。2. 理解氨基酸一般分解代謝的主要途徑及其調(diào)理解氨基酸一般分解代謝的主要途徑及其調(diào)節(jié)。節(jié)。3. 理解尿素合成的代謝途徑及其調(diào)節(jié)。理解尿素合成的代謝途徑及其調(diào)節(jié)。4. 理解個別氨基酸分解代謝的主要途徑。理解個別氨基酸分解代謝的主要途徑。氨基酸氨基酸（amino acid）是蛋白質(zhì)（）是蛋白質(zhì)（protein）的基本組成單位。的基本組成單位。氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。本章主要討論本章

2、主要討論氨基酸的分解代謝氨基酸的分解代謝。Section 1 Physiological Functions and Nutritional Value of Protein一、體內(nèi)蛋白質(zhì)具有多種重要功能一、體內(nèi)蛋白質(zhì)具有多種重要功能Proteins in Vivo Have Many Important Functions1. 是是構(gòu)成組織細(xì)胞構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分。的重要成分。 2. 參與組織細(xì)胞的參與組織細(xì)胞的更新和修補更新和修補。3. 參與參與物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝及生理功能的及生理功能的調(diào)控調(diào)控。4. 氧化供能氧化供能，可占所需能量的，可占所需能量的18%。5. 其他功能：如轉(zhuǎn)運、凝血、免

3、疫、記憶、識別其他功能：如轉(zhuǎn)運、凝血、免疫、記憶、識別等均與蛋白質(zhì)有關(guān)。等均與蛋白質(zhì)有關(guān)。 二、體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝狀態(tài)可用氮平衡描述二、體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝狀態(tài)可用氮平衡描述The Metabolic Status of Proteins in Vivo could be Represented by Nitrogen Balance人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并以含氮終人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并以含氮終產(chǎn)物的形式排出體外。同時，須從食物中攝取一定產(chǎn)物的形式排出體外。同時，須從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動之需。量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動之需。由于食物中的含氮物主要

4、是蛋白質(zhì)，故可用由于食物中的含氮物主要是蛋白質(zhì)，故可用氮的攝氮的攝入量入量來代表來代表蛋白質(zhì)的攝入量蛋白質(zhì)的攝入量。 （一）氮平衡（一）氮平衡 (nitrogen balance)體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動態(tài)平衡中，故體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動態(tài)平衡，每日氮的攝入量與排出量也維持著動態(tài)平衡，稱為稱為氮平衡氮平衡。 重要概念：重要概念：nitrogen balance 1氮總平衡：氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白大致相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解量大致質(zhì)的合成量與分解量大致相等，稱為相等，稱為氮總平衡

5、氮總平衡。此種情況見于此種情況見于正常成人正常成人。氮平衡的類型氮平衡的類型2氮正平衡：氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量，稱為的合成量大于分解量，稱為氮正平衡氮正平衡。此種情況見于此種情況見于兒童、孕婦、病后恢復(fù)期兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。3氮負(fù)平衡：氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱為的合成量小于分解量，稱為氮負(fù)平衡氮負(fù)平衡。此種情況見于此種情況見于消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者饑餓者。根據(jù)計算，正常成人每

6、日最低分解約根據(jù)計算，正常成人每日最低分解約20g蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。由于食物蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)組成的差異，故每由于食物蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)組成的差異，故每日食物蛋白質(zhì)的最低需要量為日食物蛋白質(zhì)的最低需要量為30 50g。為了長期保持氮總平衡，正常成人每日蛋白質(zhì)的為了長期保持氮總平衡，正常成人每日蛋白質(zhì)的生理需要量應(yīng)為生理需要量應(yīng)為80g。（二）生理需要量（二）生理需要量體內(nèi)不能合成或合成不足，必須由食物蛋白質(zhì)體內(nèi)不能合成或合成不足，必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸稱為營養(yǎng)供給的氨基酸稱為營養(yǎng)必需氨基酸必需氨基酸。體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為就稱

7、為非必需氨基酸非必需氨基酸。 重要概念：重要概念：essential amino acid三、營養(yǎng)必需氨基酸決定食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值三、營養(yǎng)必需氨基酸決定食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值Essential Amino Acids Are Contributed to the Nutritional Value of Dietary Proteins營養(yǎng)必需氨基酸（共營養(yǎng)必需氨基酸（共10種）：種）：賴氨酸（賴氨酸（Lys） 色氨酸（色氨酸（Trp）苯丙氨酸（苯丙氨酸（Phe） 蛋氨酸（蛋氨酸（Met）蘇氨酸（蘇氨酸（Thr） 亮氨酸（亮氨酸（Leu）異亮氨酸（異亮氨酸（Ile） 纈氨酸（纈氨酸（Val）

8、精氨酸（精氨酸（Arg） 合成不足合成不足組氨酸（組氨酸（His） 兒童期必需兒童期必需半必需氨基酸（半必需氨基酸（2種）：種）：酪氨酸（酪氨酸（Tyr） 半胱氨酸（半胱氨酸（Cys）由于由于酪氨酸酪氨酸在體內(nèi)需由在體內(nèi)需由苯丙氨酸苯丙氨酸為原料來合成，為原料來合成，半胱氨酸半胱氨酸需以需以蛋氨酸蛋氨酸為原料來合成，故這兩種為原料來合成，故這兩種氨基酸被稱為氨基酸被稱為半必需氨基酸半必需氨基酸。決定食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高低的因素有：決定食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值高低的因素有： 必需氨基酸的含量必需氨基酸的含量； 必需氨基酸的種類必需氨基酸的種類； 必需氨基酸的比例必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相，即

9、具有與人體需求相符的氨基酸組成。符的氨基酸組成。將幾種營養(yǎng)價值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，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)價值的作用稱為以提高其營養(yǎng)價值的作用稱為食物蛋白質(zhì)的互補食物蛋白質(zhì)的互補作用作用。例如，例如，谷類蛋白質(zhì)谷類蛋白質(zhì)含含Lys較少而較少而Trp較多較多，而，而豆類豆類蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)含含Trp較少而較少而Lys較多較多，二者混合后食用，二者混合后食用，即可提高營養(yǎng)價值。即可提高營養(yǎng)價值。Section 2 Digestion, Absorption and Putrefaction of Protein一、食物蛋白質(zhì)消化成氨基酸和多肽后被吸收一、食物蛋白質(zhì)

10、消化成氨基酸和多肽后被吸收The Dietary Proteins can be Absorpted by Their Digested into Amino Acids and Peptides 在胃中，在胃中，胃蛋白酶胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽及少量氨水解食物蛋白質(zhì)為多肽及少量氨基酸。基酸。（一）食物蛋白質(zhì)在胃和小腸中被消化成氨基酸（一）食物蛋白質(zhì)在胃和小腸中被消化成氨基酸和多肽和多肽在小腸中，食物蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶或肽酶作用消化。在小腸中，食物蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶或肽酶作用消化。有兩種類型的消化酶：有兩種類型的消化酶： 肽鏈外切酶肽鏈外切酶(exopeptidase)：如羧肽酶：如羧肽酶A、羧肽

11、酶、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；氨基肽酶、二肽酶等； 肽鏈內(nèi)切酶肽鏈內(nèi)切酶(endopeptidase)：如胰蛋白酶、糜蛋白：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等。酶、彈性蛋白酶等。產(chǎn)生的寡肽再經(jīng)寡肽酶產(chǎn)生的寡肽再經(jīng)寡肽酶(oligopeptidase)，如氨，如氨基肽酶及二肽酶等的作用，水解為氨基酸?；拿讣岸拿傅鹊淖饔茫鉃榘被?。95%的食物蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸。的食物蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸。（二）氨基酸通過主動轉(zhuǎn)運過程被吸收（二）氨基酸通過主動轉(zhuǎn)運過程被吸收氨基酸的吸收主要在小腸進(jìn)行，是一種主動氨基酸的吸收主要在小腸進(jìn)行，是一種主動轉(zhuǎn)運過程，需由特殊的轉(zhuǎn)運過程，需由特

12、殊的氨基酸載體蛋白氨基酸載體蛋白攜帶。攜帶。轉(zhuǎn)運氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時，同時轉(zhuǎn)運入轉(zhuǎn)運氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時，同時轉(zhuǎn)運入Na+。在小腸粘膜細(xì)胞、腎小管細(xì)胞和腦組織細(xì)胞，在小腸粘膜細(xì)胞、腎小管細(xì)胞和腦組織細(xì)胞，氨基酸的吸收還可通過氨基酸的吸收還可通過g g-谷氨酰基循環(huán)谷氨?；h(huán)（Meister循環(huán)循環(huán)）進(jìn)行。）進(jìn)行。g g-谷氨?；h(huán)谷氨酰基循環(huán)由由g g-谷氨?；D(zhuǎn)移酶催化，利谷氨?；D(zhuǎn)移酶催化，利用用GSH，合成，合成g g-谷氨酰氨基酸谷氨酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運吸收，進(jìn)行轉(zhuǎn)運吸收，消耗的消耗的GSH可重新再合成。可重新再合成。 g g- -谷氨酰基循環(huán)谷氨?；h(huán)半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-

13、Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶g-g-谷氨谷氨 酸環(huán)化酸環(huán)化 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR5-5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pig g- -谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸g g- -谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH細(xì)胞外細(xì)胞外 g-g-谷谷 氨酰氨酰 基轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn) 移酶移酶細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)CHH2NCOOHR氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRg g- -谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸多肽的吸收利

14、用腸粘膜細(xì)胞上的二肽或三肽的多肽的吸收利用腸粘膜細(xì)胞上的二肽或三肽的轉(zhuǎn)運體系進(jìn)行吸收，也是一種耗能的主動吸收轉(zhuǎn)運體系進(jìn)行吸收，也是一種耗能的主動吸收過程。過程。二、食物蛋白質(zhì)在腸道中發(fā)生腐敗作用二、食物蛋白質(zhì)在腸道中發(fā)生腐敗作用The Putrefaction of Dietary Proteins Happens in Intestinal Tract蛋白質(zhì)的腐敗分解作用蛋白質(zhì)的腐敗分解作用（putrefaction）主要在大）主要在大腸中進(jìn)行，是指細(xì)菌對蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解腸中進(jìn)行，是指細(xì)菌對蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解作用。作用。腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、腐敗分解作用

15、包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)。可脫巰基等反應(yīng)。可產(chǎn)生有毒物質(zhì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，如，如胺類胺類（腐胺、（腐胺、尸胺、酪胺），酚類，吲哚類，尸胺、酪胺），酚類，吲哚類，氨氨及硫化氫等。及硫化氫等。這些有毒物質(zhì)被吸收后，由這些有毒物質(zhì)被吸收后，由肝肝進(jìn)行解毒。進(jìn)行解毒。 Section 3 General Catabolism of Amino Acids人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡中。人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡中。成人每天約有成人每天約有1%2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解成氨基的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解成氨基酸，其中主要是肌肉蛋白。酸，其中主要是肌肉蛋白。降解產(chǎn)生的氨基酸約

16、降解產(chǎn)生的氨基酸約70%80%被重新用于合成組被重新用于合成組織蛋白質(zhì)。織蛋白質(zhì)。一、體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)換更新一、體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)換更新The Degradation, Transition and Renovation of Proteins in Vivo體內(nèi)不同的蛋白質(zhì)降解速率不同。體內(nèi)不同的蛋白質(zhì)降解速率不同。蛋白質(zhì)的降解速率用半壽期（蛋白質(zhì)的降解速率用半壽期（t1/2）表示。）表示。肝中大部分蛋白質(zhì)的肝中大部分蛋白質(zhì)的t1/2為為18天，人血漿蛋白天，人血漿蛋白質(zhì)質(zhì)t1/2約為約為10天，結(jié)締組織蛋白質(zhì)的天，結(jié)締組織蛋白質(zhì)的t1/2可達(dá)可達(dá)180天。天。（一）體內(nèi)蛋白質(zhì)以不同速

17、率降解（一）體內(nèi)蛋白質(zhì)以不同速率降解（二）真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)以兩種不同的方式降解（二）真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)以兩種不同的方式降解真核細(xì)胞中存在兩條不同的降解途徑：真核細(xì)胞中存在兩條不同的降解途徑：1.不依賴不依賴ATP的降解途徑：的降解途徑：在在溶酶體溶酶體內(nèi)進(jìn)行，主要降解外源性蛋白質(zhì)、內(nèi)進(jìn)行，主要降解外源性蛋白質(zhì)、膜蛋白和長壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。膜蛋白和長壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。在在胞液胞液中進(jìn)行，主要降解異中進(jìn)行，主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。需需ATP和泛素參與。和泛素參與。泛素泛素(ubiquitin)是一種小分是一種小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)

18、胞中。細(xì)胞中。2.2.依賴依賴ATPATP和泛素的降解途徑：和泛素的降解途徑： 蛋白質(zhì)的泛素化（蛋白質(zhì)的泛素化（ubiquitination）：泛素與被降解的蛋白質(zhì)形成共價連接，從而使泛素與被降解的蛋白質(zhì)形成共價連接，從而使后者活化。后者活化。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程蛋白質(zhì)的泛素化過程蛋白質(zhì)的泛素化過程E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2：泛素攜帶蛋白：泛素攜帶蛋白E3：泛素蛋白連接酶：泛素蛋白連接酶 蛋白酶體的降解：蛋白酶體的降解：泛素化的蛋白質(zhì)與多泛素化的蛋白質(zhì)與多種蛋白質(zhì)構(gòu)成種蛋白質(zhì)構(gòu)成蛋白酶蛋白酶體（體（proteasome），使蛋白質(zhì)降解。使蛋白質(zhì)降解。二、內(nèi)源性

19、和外源性氨基酸組成氨基酸代謝庫二、內(nèi)源性和外源性氨基酸組成氨基酸代謝庫The Metabolic Pool of Amino Acids is Involved in Endogenous and Exogenous Amino Acids食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）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（內(nèi)源性氨基與體內(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，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫氨基酸代謝庫（metabolic pool）。氨基酸代謝庫的來源與去路氨基酸代謝庫的來源與去路氨

20、基酸代謝庫氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)消化吸收食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)分解組織蛋白質(zhì)分解非必需氨基酸合成非必需氨基酸合成合成蛋白質(zhì)和多肽合成蛋白質(zhì)和多肽脫氨基作用脫氨基作用脫羧基作用脫羧基作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镛D(zhuǎn)變?yōu)槠渌锇被岬姆纸獯x概況氨基酸的分解代謝概況特殊分解代謝特殊分解代謝 特殊側(cè)鏈的分解代謝特殊側(cè)鏈的分解代謝一般分解代謝一般分解代謝脫羧基作用脫羧基作用 脫氨基作用脫氨基作用 CO2 胺胺NH3a a- -酮酸酮酸三、氨基酸主要經(jīng)聯(lián)合脫氨基作用進(jìn)行降解三、氨基酸主要經(jīng)聯(lián)合脫氨基作用進(jìn)行降解Amino Acids Are Degraded Mainly via Transdeamin

21、ation氨基酸主要通過三種方式脫氨基，即氨基酸主要通過三種方式脫氨基，即氧化脫氨氧化脫氨基基，聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基和和非氧化脫氨基（微生物中）非氧化脫氨基（微生物中）。在這三種脫氨基作用中，以在這三種脫氨基作用中，以聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用最最為重要。為重要。（一）氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用脫氨基（一）氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶（轉(zhuǎn)氨酶（transaminase）催化，將催化，將a a-氨基酸氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到的氨基轉(zhuǎn)移到a a-酮酸酮酸酮基的位置上，生成酮基的位置上，生成相應(yīng)的相應(yīng)的a a-氨基酸氨基酸，而原來的，而原來的a a-氨基酸氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)

22、的的a a-酮酸酮酸。 轉(zhuǎn)氨基作用（轉(zhuǎn)氨基作用（transamination）可以在各種氨）可以在各種氨基酸與基酸與a a-酮酸之間普遍進(jìn)行。除酮酸之間普遍進(jìn)行。除Lys，Pro外，外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。 各種轉(zhuǎn)氨酶均以各種轉(zhuǎn)氨酶均以磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(胺胺)為輔酶。為輔酶。轉(zhuǎn)氨酶的輔酶及其作用機(jī)制轉(zhuǎn)氨酶的輔酶及其作用機(jī)制分子重排分子重排-H2O+H2O-H2O+H2O 丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine transaminase, ALT），又稱為），又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸與催化丙氨酸與a a-酮戊二酸之間的氨基移換酮戊

23、二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。ALT在肝中活性較高，在在肝中活性較高，在肝的疾病肝的疾病時，可引起時，可引起血清中血清中ALT活性明顯升高?；钚悦黠@升高。重要的轉(zhuǎn)氨酶重要的轉(zhuǎn)氨酶 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate transaminase, AST），又稱為），又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸與催化天冬氨酸與a a-酮戊二酸之間的氨基移酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。AST在心肌中活性較高，故在在心肌中活性較高，故在心肌疾患心肌疾患時，血時，血清中清中AST活性明顯升高?；钚悦黠@升高。（二）氨

24、基酸經(jīng)氧化脫氨基作用脫氨基（二）氨基酸經(jīng)氧化脫氨基作用脫氨基氧化脫氨基包括氧化脫氨基包括脫氫脫氫和和水解水解兩步反應(yīng)。其中，兩步反應(yīng)。其中，脫氫反應(yīng)需脫氫反應(yīng)需酶酶催化，而水解反應(yīng)則不需酶的催催化，而水解反應(yīng)則不需酶的催化。化。催化氧化脫氨基的酶催化氧化脫氨基的酶1. L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（L-amino acid oxidase)：是一種需氧脫氫酶，以是一種需氧脫氫酶，以FAD或或FMN為輔基，為輔基，脫下的氫原子交給脫下的氫原子交給O2，生成，生成H2O2。該酶活性不高，在組織器官中分布局限（見該酶活性不高，在組織器官中分布局限（見于肝、腎），因此作用不大。于肝、腎），因此作用不大

25、。2. L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶（L-glutamate dehydrogenase）：）：是一種不需氧脫氫酶，以是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或或NADP+為輔酶，為輔酶，線粒體內(nèi)生成的線粒體內(nèi)生成的NADH或或NADPH可進(jìn)入呼吸鏈經(jīng)可進(jìn)入呼吸鏈經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該酶屬該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該酶屬于變構(gòu)酶，其活性受于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受的抑制，受ADP，GDP的激活。的激活。（三）氨基酸經(jīng)聯(lián)合脫氨基作用脫氨基（三）氨基酸經(jīng)聯(lián)合脫氨基作用脫氨基 轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而轉(zhuǎn)氨基作用與氧

26、化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為使氨基酸脫去氨基并氧化為a a-酮酸酮酸(a a-ketoacid)的過程，稱為的過程，稱為聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用。聯(lián)合脫氨基作用可在肝、腎等大多數(shù)組織細(xì)胞聯(lián)合脫氨基作用可在肝、腎等大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。 聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用（四）氨基酸經(jīng)嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基（四）氨基酸經(jīng)嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基 嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)（purine nucleotide cycle, PNC）是存在于是存在于骨骼肌骨骼肌和和心肌心肌中的一種特殊的中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基作用

27、作用方式。方式。在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而而腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶（adenylate deaminase）的活性）的活性較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。 腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶可催化可催化AMP脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基反應(yīng)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基作用。氨基作用。 IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸NH3H2O天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸AMP延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)四、氨基酸碳鏈骨架可進(jìn)行轉(zhuǎn)

28、換或分解四、氨基酸碳鏈骨架可進(jìn)行轉(zhuǎn)換或分解Conversion and degradation of the carbon skeletons of amino acids（一）（一）再氨基化為非必需氨基酸再氨基化為非必需氨基酸。（二）（二）轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑D(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑?1. 生糖氨基酸生糖氨基酸。 2. 生酮氨基酸：生酮氨基酸：Leu，Lys。 3. 生糖兼生酮氨基酸：生糖兼生酮氨基酸：Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp。（三）（三）氧化供能氧化供能：進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能。能。 Section 4 Metabolism of Ammonia氨具有毒性，

29、血氨過高，可引起腦功能紊亂，與肝氨具有毒性，血氨過高，可引起腦功能紊亂，與肝性腦病的發(fā)病有關(guān)。性腦病的發(fā)病有關(guān)。正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過65 mol/L。體內(nèi)代謝產(chǎn)氨或經(jīng)腸道吸收的氨主要在肝合成尿素體內(nèi)代謝產(chǎn)氨或經(jīng)腸道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒。而解毒。 一、血氨的來源與去路一、血氨的來源與去路Sources and Disposals of Blood Ammonia腸道吸收腸道吸收氨基酸脫氨氨基酸脫氨酰胺水解酰胺水解其他含氮物分解其他含氮物分解合成尿素合成尿素合成氨基酸合成氨基酸合成酰胺合成酰胺合成其他含氮物合成其他含氮物直接排出直接排出

30、二、氨在血中以丙氨酸或谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運二、氨在血中以丙氨酸或谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運Ammonia can be Transported in Blood with Alanine or Glutamine肌肉肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸丙酮酸生成生成丙氨酸丙氨酸，后者，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肝肝再脫氨基，生成的再脫氨基，生成的丙酮酸丙酮酸異生為異生為葡萄糖葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肌肉肌肉重新分解產(chǎn)生重新分解產(chǎn)生丙酮丙酮酸酸，這一循環(huán)反應(yīng)過程就稱為，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)。 （一）丙氨酸（一）丙氨酸- -葡

31、萄糖循環(huán)的運氨作用葡萄糖循環(huán)的運氨作用 重要概念：重要概念：alanine-glucose cycle肝肝liver血液血液blood骨骼肌骨骼肌muscleGGGpyruvateNH3alanine alanine pyruvateNH3alanine 丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán)（二）谷氨酰胺的運氨作用（二）谷氨酰胺的運氨作用 肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，在肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，在谷氨酰胺合成谷氨酰胺合成酶（酶（glutamine synthetase）的催化下，合成谷的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)

32、運到肝或腎，再由到肝或腎，再由谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶將其分解，將其分解， 產(chǎn)生的氨產(chǎn)生的氨即可用于合成尿素。即可用于合成尿素。因此，因此，谷氨酰胺（谷氨酰胺（glutamine）對氨具有對氨具有運輸運輸、貯貯存存和和解毒解毒作用。作用。 glutamine synthetaseglutaminase 肝外組織細(xì)胞肝外組織細(xì)胞肝細(xì)胞肝細(xì)胞血液血液谷氨酰胺的運氨作用谷氨酰胺的運氨作用三、氨在肝合成尿素是氨的主要代謝去路三、氨在肝合成尿素是氨的主要代謝去路 The Major Disposal of Ammonia is Used to Synthesized into Urea in Liver體內(nèi)

33、氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素（urea）。）。合成尿素的合成尿素的主要器官是肝主要器官是肝，但在腎及腦中也可少，但在腎及腦中也可少量合成。量合成。尿素合成是經(jīng)稱為尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)（ornithine cycle）的反應(yīng)過程來完成的。這一循環(huán)反應(yīng)的主要過程的反應(yīng)過程來完成的。這一循環(huán)反應(yīng)的主要過程也是也是Krebs首先提出的。首先提出的。在肝臟等組織器官中，利用鳥氨酸作載體，以在肝臟等組織器官中，利用鳥氨酸作載體，以氨、天冬氨酸及氨、天冬氨酸及CO2為原料，縮合生成尿素的為原料，縮合生成尿素的循環(huán)反應(yīng)過程稱為循環(huán)反應(yīng)過程稱為鳥

34、氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)或或尿素循環(huán)尿素循環(huán)。 重要概念：重要概念：ornithine cycle (urea cycle)1.1.氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成：在在線粒體線粒體中進(jìn)行。中進(jìn)行。由由氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（carbamoyl phosphate synthetase- , CPS-）催化，需）催化，需N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，是尿）作為變構(gòu)激活劑，是尿素合成的素合成的起始關(guān)鍵酶起始關(guān)鍵酶。反應(yīng)不可逆。反應(yīng)不可逆。（一）肝中鳥氨酸循環(huán)合成尿素的過程（一）肝中鳥氨酸循環(huán)合成尿素的過程氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成2 2瓜氨酸的合成瓜氨酸

35、的合成：在在線粒體線粒體內(nèi)進(jìn)行。內(nèi)進(jìn)行。反應(yīng)由反應(yīng)由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithine carbamoyl transferase, OCT）催化，將氨）催化，將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的d d-氨基上，生成氨基上，生成瓜氨瓜氨酸酸。瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成3 3精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成：在在胞液胞液中進(jìn)行。中進(jìn)行。瓜氨酸在瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶（arginino-succinate synthetase）催化下，消耗）催化下，消耗ATP合成合成精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸。精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合

36、成酶是尿素合成的是尿素合成的限速限速酶酶。 精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成4 4精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解：在在胞液胞液中進(jìn)行。中進(jìn)行。反應(yīng)由反應(yīng)由精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶（arginino-succinate lyase）催化，將精氨酸代琥珀）催化，將精氨酸代琥珀酸裂解生成酸裂解生成精氨酸精氨酸和和延胡索酸延胡索酸。 精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解5 5精氨酸的水解精氨酸的水解：在在胞液胞液中進(jìn)行。中進(jìn)行。反應(yīng)由反應(yīng)由精氨酸酶精氨酸酶催化，精氨酸水解生成催化，精氨酸水解生成尿尿素素和和鳥氨酸鳥氨酸。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反鳥氨酸可

37、再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。應(yīng)。精氨酸的水解精氨酸的水解胞液胞液線粒體線粒體尿素合成的鳥氨酸循環(huán)尿素合成的鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的聯(lián)系鳥氨酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的聯(lián)系 Krebs Bi-cycle 1合成主要在合成主要在肝細(xì)胞肝細(xì)胞的的線粒體線粒體和和胞液胞液中進(jìn)行；中進(jìn)行； 2合成一分子尿素需消耗合成一分子尿素需消耗4分子分子ATP； 3氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶-和和精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶（限速酶）；是尿素合成的關(guān)鍵酶（限速酶）； 4尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于一個來源于天冬氨

38、酸天冬氨酸。 尿素合成的特點尿素合成的特點（二）尿素合成受膳食因素和關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)（二）尿素合成受膳食因素和關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)1.1.食物蛋白質(zhì)的影響食物蛋白質(zhì)的影響2. CPS-2. CPS-的調(diào)節(jié)：的調(diào)節(jié)：AGA為其變構(gòu)激活劑。但為其變構(gòu)激活劑。但AGA合成酶可被合成酶可被精氨酸激活。精氨酸激活。高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成3. 3. 精氨酸代琥珀酸合成酶的調(diào)節(jié)：精氨酸代琥珀酸合成酶的調(diào)節(jié)：Section 5 Metabolism of Individual Amino Acids由氨基酸脫羧酶由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為催化，輔酶

39、為磷磷酸吡哆醛酸吡哆醛，產(chǎn)物為，產(chǎn)物為CO2和胺。和胺。 氨基酸脫羧酶氨基酸脫羧酶R-CH(NH2)COOH R-CH2NH2 + CO2 ( (磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛) )一、氨基酸經(jīng)脫羧基作用生成活性胺類化合物一、氨基酸經(jīng)脫羧基作用生成活性胺類化合物Amino Acids can be Transformed into Active Amines by Decarboxylation 所產(chǎn)生的胺可由所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶胺氧化酶氧化為醛、酸。氧化為醛、酸。 酸可由尿液排出，也可再氧化為酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。和水。g g- -氨基丁酸氨基丁酸（gamma-aminobutyr

40、ic acid, GABA）是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，由是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，由L-谷氨酸谷氨酸脫羧而產(chǎn)生。脫羧而產(chǎn)生。反應(yīng)由反應(yīng)由L-谷氨酸脫羧酶谷氨酸脫羧酶催化，在催化，在腦腦及及腎腎中活性中活性很高。很高。（一）谷氨酸脫羧基生成（一）谷氨酸脫羧基生成g g- -氨基丁酸氨基丁酸g g- -氨基丁酸的生成氨基丁酸的生成組胺組胺(histamine)由由組氨酸組氨酸脫羧產(chǎn)生，具有促脫羧產(chǎn)生，具有促進(jìn)平滑肌收縮，促進(jìn)胃酸分泌和強(qiáng)烈的舒血管進(jìn)平滑肌收縮，促進(jìn)胃酸分泌和強(qiáng)烈的舒血管作用。作用。組胺的釋放與過敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。組胺的釋放與過敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。 （二）組氨酸脫羧基生成組胺（二）組氨

41、酸脫羧基生成組胺5-羥色胺羥色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）也）也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的縮血管是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的縮血管作用。作用。5-羥色胺的合成原料是羥色胺的合成原料是色氨酸色氨酸(tryptophan)。（三）色氨酸脫羧基生成（三）色氨酸脫羧基生成5-5-羥色胺羥色胺精脒（精脒（spermidine）和和精胺（精胺（spermine）均均屬于多胺屬于多胺(polyamines)，它們與細(xì)胞生長繁殖，它們與細(xì)胞生長繁殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。的調(diào)節(jié)有關(guān)。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)鍵酶是鳥氨酸脫鳥氨酸脫羧酶（羧酶（orn

42、ithine decarboxylase）。 （四）鳥氨酸脫羧基生成多胺（四）鳥氨酸脫羧基生成多胺多胺的合成過程多胺的合成過程二、某些氨基酸經(jīng)分解代謝可產(chǎn)生一碳單位二、某些氨基酸經(jīng)分解代謝可產(chǎn)生一碳單位Catabolism of Some Amino Acids could Produce One Carbon Unit一碳單位一碳單位是指只含一個碳原子的有機(jī)基團(tuán)，這是指只含一個碳原子的有機(jī)基團(tuán)，這些基團(tuán)通常由其載體攜帶參加代謝反應(yīng)。些基團(tuán)通常由其載體攜帶參加代謝反應(yīng)。（一）四氫葉酸是一碳單位的常見載體（一）四氫葉酸是一碳單位的常見載體 重要概念：重要概念：one carbon unit常見的

43、一碳單位有常見的一碳單位有甲基甲基（-CH3）、）、亞甲基亞甲基或甲烯或甲烯基（基（-CH2-）、）、次甲基次甲基或甲炔基（或甲炔基（=CH-）、）、甲酰甲酰基基（-CHO）、）、亞氨甲基亞氨甲基（-CH=NH）、）、羥甲基羥甲基（-CH2OH）等。）等。 一碳單位通常由其載體攜帶參加代謝反應(yīng)。常見一碳單位通常由其載體攜帶參加代謝反應(yīng)。常見的載體有的載體有四氫葉酸（四氫葉酸（FH4）和和S-腺苷同型半胱氨腺苷同型半胱氨酸酸，有時也可為，有時也可為VitB12。 2-氨基氨基-4-羥基羥基-6-甲基甲基-5,6,7,8-四氫蝶呤啶的結(jié)構(gòu)四氫蝶呤啶的結(jié)構(gòu) +S-S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸

44、CH NH2S ARCH2CH2COOHS-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（SAM）SAM的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物 N10-甲酰四氫葉酸（甲酰四氫葉酸（N10-CHO FH4） N5-亞氨甲基四氫葉酸（亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NH FH4） N5,N10-亞甲基四氫葉酸亞甲基四氫葉酸 （N5,N10-CH2-FH4） N5,N10-次甲基四氫葉酸次甲基四氫葉酸 （N5,N10=CH-FH4） N5-甲基四氫葉酸（甲基四氫葉酸（N5-CH3 FH4） （二）由氨基酸代謝產(chǎn)生一碳單位可相互轉(zhuǎn)變（二）由氨基酸代謝產(chǎn)生一碳單位可相互轉(zhuǎn)變+H2O-H2

45、O+2H-2HSAM蘇、絲蘇、絲甘甘組組N-亞氨甲基谷氨酸亞氨甲基谷氨酸乙醛酸乙醛酸 N5-CH=NH FH4谷谷NH3色色N10-CHO FH4甲酸甲酸N5,N10-CH=FH4絲絲甘甘N5,N10-CH2-FH4+2HN5-CH3 FH4嘌呤嘌呤(C2, C8) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(-CH3)蛋蛋 同型半同型半胱氨酸胱氨酸三、含硫氨基酸的分解代謝可提供活性基團(tuán)三、含硫氨基酸的分解代謝可提供活性基團(tuán)Catabolism of Sulfur-containing Amino Acids could Supply with Active Groups 蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如蛋氨酸是體內(nèi)

46、合成許多重要化合物，如腎上腺腎上腺素素、膽堿膽堿、肌酸肌酸和和核酸核酸等的甲基供體。等的甲基供體。甲基供體的活性形式為甲基供體的活性形式為S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（S-adenosyl methionine, SAM）。）。（一）（一）S-S-腺苷蛋氨酸循環(huán)參與甲基轉(zhuǎn)移腺苷蛋氨酸循環(huán)參與甲基轉(zhuǎn)移 SAM也是一種一碳單位衍生物，其載體是也是一種一碳單位衍生物，其載體是S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸，攜帶的一碳單位是，攜帶的一碳單位是甲基甲基。+CH NH2S ARCH2CH2COOHS-腺苷蛋氨酸循環(huán)的反應(yīng)過程腺苷蛋氨酸循環(huán)的反應(yīng)過程從蛋氨酸形成的從蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后轉(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼幔缓笤俜捶较蛑匦潞虾筠D(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼?，然后再反方向重新合成蛋氨酸，這一循環(huán)反應(yīng)過程稱為成蛋氨酸，這一循環(huán)反應(yīng)過程稱為S-腺苷蛋氨腺苷蛋氨酸循環(huán)酸循環(huán)或或活性甲基循環(huán)活性甲基循環(huán)。 重要概念：重要概念：S-adenosyl methionine cycle or active methyl cycle（二）（二）SAM提供肌酸合成所需甲基提供肌酸合成所需甲基肌酸在骨骼肌、心肌和大腦細(xì)胞中用于合成肌酸在骨骼肌、心肌和大腦細(xì)胞中用于合成磷磷酸肌酸酸肌