氨基酸代謝(二)

1、Metabolism of Amino AcidsGeneral Metabolism of Amino Acids轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基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)合脫氨基作用蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換(protein turnover) 體內(nèi)蛋白質(zhì)降解與合成的動(dòng)態(tài)平衡體內(nèi)蛋白質(zhì)降解與合成的動(dòng)態(tài)平衡食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收的氨基酸（食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨外源性氨基酸基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸及體）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸及體內(nèi)合成的非必需氨基酸內(nèi)合成的非必需氨基酸（內(nèi)源性氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為起，分布于體內(nèi)

2、各處參與代謝，稱為氨基酸代謝氨基酸代謝庫(kù)庫(kù)(metabolic pool) 。n氨基酸代謝概況：氨基酸代謝概況：合成合成分解分解嘌呤、嘧啶、肌酸、嘌呤、嘧啶、肌酸、組織蛋白質(zhì)等含氮組織蛋白質(zhì)等含氮化合物化合物代謝轉(zhuǎn)變代謝轉(zhuǎn)變胺類胺類脫羧基作用脫羧基作用脫 氨 基脫 氨 基作用作用消化吸收消化吸收其它含氮物質(zhì)其它含氮物質(zhì)非必需氨基酸非必需氨基酸NH3氧化功能氧化功能糖、酮體糖、酮體-酮酸酮酸谷氨酰胺谷氨酰胺尿素尿素食物食物蛋白蛋白質(zhì)質(zhì)組織組織蛋白蛋白質(zhì)質(zhì)血液血液氨基氨基酸酸組織組織氨基氨基酸酸氨氨基基酸酸代代謝謝庫(kù)庫(kù)HCNH2 + COR1COOHR2COOHCO + HCNH2 R1COOHR

3、2COOH轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 功能：功能： 催化某一氨基酸的催化某一氨基酸的a-a-氨基轉(zhuǎn)移到另一種氨基轉(zhuǎn)移到另一種a-a-酮酸的酮基上，生成相應(yīng)的氨基酸酮酸的酮基上，生成相應(yīng)的氨基酸 轉(zhuǎn)氨酶的專一性轉(zhuǎn)氨酶的專一性 不同氨基酸與不同氨基酸與a a-酮酸之間的轉(zhuǎn)氨基作用只能酮酸之間的轉(zhuǎn)氨基作用只能由專一的轉(zhuǎn)氨酶催化。在各種轉(zhuǎn)氨酶中，以由專一的轉(zhuǎn)氨酶催化。在各種轉(zhuǎn)氨酶中，以L-谷谷氨酸與氨酸與a a-酮酸的轉(zhuǎn)氨酶最為重要。酮酸的轉(zhuǎn)氨酶最為重要。 谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamic pyruvic transaminase, GPT)或丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶或丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransf

4、erase, ALT) 谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase, GOT)或天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶或天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase, AST)常見的L-谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶COOH(CH2)2CHNH2COOHCH3COCOOHCOOH(CH2)2COCOOHCH3CHNH2COOH+GPTCOOHCH2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHCOOHCH2COCOOH+COOH(CH2)2CHNH2COOH+GOTCOOH(CH2)2COCOOH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天冬氨

5、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(單位單位/克濕組織克濕組織)n正常轉(zhuǎn)氨酶在細(xì)胞中，極少進(jìn)入血液。血清轉(zhuǎn)氨酶正常轉(zhuǎn)氨酶在細(xì)胞中，極少進(jìn)入血液。血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一?；钚裕R床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。 轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是維生素轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是維生素B6的磷酸酯，即的磷酸酯，即磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在轉(zhuǎn)氨基過(guò)程中，磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在轉(zhuǎn)氨基過(guò)程中，磷酸吡哆醛與磷酸吡哆胺之間相互轉(zhuǎn)變，起磷酸吡哆醛與磷酸吡哆胺之間相互轉(zhuǎn)變，起著傳遞氨基的作用著傳遞氨基的作用。HNH2R1HOOCOR1HOOCNOHCH3CH2OPOOHHOOHNOH

6、CH3CH2OPOOHCH2NH2OH轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶HNH2R2COOHOR2COOH磷酸吡多醛磷酸吡多醛磷酸吡多胺磷酸吡多胺 大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、蘇氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸除外氨酸、蘇氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸除外 通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用并未產(chǎn)生游離的氨通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用并未產(chǎn)生游離的氨HOOC(CH2)2CHCOOHNH2NAD+NADH + H+L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶HOOC(CH2)2CCOOHNHH2ONH3 HOOC(CH2)2CCOOHO亞氨基酸亞氨基酸不穩(wěn)定不穩(wěn)定L-谷氨酸谷氨酸亞谷氨酸亞谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸存在于肝、腦、腎中，肌肉、

7、心肌組織活性低存在于肝、腦、腎中，肌肉、心肌組織活性低催化可逆反應(yīng)，對(duì)體內(nèi)非必需氨基酸合成起重催化可逆反應(yīng)，對(duì)體內(nèi)非必需氨基酸合成起重要作用要作用輔酶為輔酶為 NAD+ 或或NADP+GTP、ATP為其抑制劑為其抑制劑GDP、ADP為其激活劑為其激活劑 L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶三、氨基酸的聯(lián)合脫氨基作用三、氨基酸的聯(lián)合脫氨基作用 兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下基酸脫下-氨基生成氨基生成-酮酸的過(guò)程。是酮酸的過(guò)程。是體內(nèi)最重要的脫氨基方式。體內(nèi)最重要的脫氨基方式。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

8、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)氧化脫氨基作用此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。是體內(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。氨基酸氨基酸a a- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸a a- -酮酸酮酸氨氨 NH3 NADH+H+H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶蘋果酸蘋果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黃嘌呤次黃嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥腺苷酸代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

9、酸-酮酸酮酸 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)氨氨酶酶 草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸谷谷草草轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)氨氨酶酶 腺苷酸腺苷酸脫氨酶脫氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)a a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物PEP葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸酮體酮體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)的分類琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸- -酮戊二酸酮戊二酸檸檬酸檸檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖脂肪脂肪 甘油甘油

10、脂肪酸脂肪酸甘油三酯甘油三酯丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸色氨酸色氨酸甘氨酸甘氨酸異亮氨酸異亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸異亮氨酸異亮氨酸 纈氨酸纈氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸 蘇氨酸蘇氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA酮體酮體亮氨酸亮氨酸 賴氨酸賴氨酸色氨酸色氨酸 酪氨酸酪氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺組氨酸組氨酸 脯氨酸脯氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系T A C膽固醇膽固醇Metabolism of Ammonia血氨血氨氨基酸氨基酸脫氨基

11、脫氨基腸道吸收腸道吸收腎臟分泌腎臟分泌合成谷氨合成谷氨酰胺酰胺合成尿素合成尿素合成非必需合成非必需aa及及其他含氮化合物其他含氮化合物 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化酶胺氧化酶氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是體內(nèi)氨的氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是體內(nèi)氨的主要來(lái)源。主要來(lái)源。 蛋白質(zhì)和氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨蛋白質(zhì)和氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨堿性利于氨吸收高血氨病人高血氨病人不能用堿性肥皂水灌腸，不能用堿性肥皂水灌腸， 而而采用弱酸性透析液作結(jié)腸透析采用弱酸性透析液作結(jié)腸透析（胺鹽）（胺鹽） 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸

12、+ NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶H2O氨在血液中以無(wú)毒的丙氨酸及谷氨酰胺形式轉(zhuǎn)運(yùn)（一）（一） 丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán) (alanine-glucose cycle)反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途徑糖酵解途徑肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循環(huán)尿素循環(huán)糖糖異異生生肝肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán)葡葡萄萄糖糖血液血液生理意義生理意義 肌肉中氨以無(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁渭∪庵邪币詿o(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?

13、肝為肌肉提供葡萄糖。肝為肌肉提供葡萄糖。COOH(CH2)2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOH谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶NH3 + ATPADP + Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶NH3H2O大腦、肌肉肝臟、腎臟谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺天冬酰天冬酰 胺胺+ H2O= 天冬氨酸天冬氨酸 + NH3天冬酰胺酶天冬酰胺酶 第一個(gè)用于治療白血病的酶第一個(gè)用于治療白血病的酶，白血病細(xì)胞天，白血病細(xì)胞天冬酰胺合成不足，需從血液中汲取，冬酰胺合成不足，需從血液中汲取，天冬酰胺天冬酰胺酶酶分解天冬酰胺抑制白血病細(xì)胞的惡性生長(zhǎng)。分解天冬酰胺抑制白血病細(xì)胞的惡性生長(zhǎng)。 非營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸的合

14、成非營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸的合成三、氨的去路谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+PiKrebs提出尿素是通過(guò)鳥氨酸循環(huán)合成的學(xué)說(shuō)提出尿素是通過(guò)鳥氨酸循環(huán)合成的學(xué)說(shuō)尿素生成的過(guò)程由尿素生成的過(guò)程由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提出，稱為提出，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)。CO2 + NH3 + H2O + 2ATPH2NCO PO32-+ 2ADP + PiO氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I（CP

15、S-I）N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Mg2+NH2(CH2)3CHNH2COOHNH2 COO PO32-(CH2)3NHCHNH2COOHNH2 CO鳥氨酸氨基甲酰鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶H3PO4鳥氨酸鳥氨酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸瓜氨酸瓜氨酸 CO(CH2)3NHCHNH2COOHNH2COOHCH2NH2CHCOOHNH(CH2)3CHNH2COOHNH2 CNCOOHCH2 CHCOOH精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶合成酶ATP H2OAMP+PPi瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NH(CH2)3CHNH2COOHNH2 CNHCOOHCH2CHCOOH精氨

16、酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸裂解酶裂解酶精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸NH(CH2)3CHNH2COOHNH2 CNHH2ONH2 CONH2精氨酸酶精氨酸酶NH2(CH2)3CHNH2COOH精氨酸精氨酸尿素尿素鳥氨酸鳥氨酸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-酮酸酮酸線粒體線粒體胞胞 液液精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi尿素尿素原料原料： 2 分子氨

17、，一個(gè)來(lái)自于游離氨，另一個(gè)分子氨，一個(gè)來(lái)自于游離氨，另一個(gè)來(lái)自天冬氨酸；來(lái)自天冬氨酸；1分子分子CO2過(guò)程過(guò)程： 先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。耗能耗能：3 個(gè)個(gè)ATP，4 個(gè)高能磷酸鍵。個(gè)高能磷酸鍵。2NH3 + CO2 + 3ATP + 3H2O NH2 CONH2 + 2ADP + AMP + 4Pi尿素合成尿素合成限速酶限速酶鳥氨酸循鳥氨酸循環(huán)啟動(dòng)限環(huán)啟動(dòng)限速酶速酶血氨濃度升高稱血氨濃度升高稱高血氨癥高血氨癥 ( hyperammonemia)，常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成酶的遺傳缺常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高血氨癥。陷也可導(dǎo)致高血氨癥。高血氨癥時(shí)可引起腦功能障礙，稱高血氨癥時(shí)可引起腦功能障礙，稱氨中毒氨中毒(ammonia poisoning)。因它是由肝功能嚴(yán)重受損因它是由肝功能嚴(yán)重受損引起，所以又叫引起，所以又叫肝昏迷。肝昏迷。腦腦TAC 腦