生物化學 第九章氨基酸代謝

1、第九章 蛋白質(zhì)和氨基酸代謝(dixi)Protein and Amino Acid Metablism共九十三頁返回(fnhu)思考(sko)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的消化吸收第三節(jié) 氨基酸的分解代謝第四節(jié) 氨基酸分解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化第五節(jié) 氨的同化及氨基酸的生物合成第六節(jié) 糖、脂、蛋白質(zhì)代謝的相互關(guān)系本章著重討論蛋白質(zhì)在機體內(nèi)的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代謝途徑。共九十三頁一、蛋白質(zhì)的生理功能 1.維持(wich)機體的生長、發(fā)育、更新和修復 2.供應能量 二、人體對蛋白質(zhì)的需求量 氮平衡三、必需氨基酸和蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值 Met,Trp,Lys,Val,Ile,Leu,Phe,T

2、hr第一節(jié) 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)(yngyng)共九十三頁一、蛋白質(zhì)的消化酶促降解二、蛋白質(zhì)的吸收三、蛋白質(zhì)的腐敗(fbi)作用四、生理解毒作用第二節(jié) 蛋白質(zhì)的消化吸收共九十三頁一、蛋白質(zhì)的酶促降解(jin ji)（一）蛋白質(zhì)酶的種類(zhngli)和專一性 肽酶（Peptidase） 蛋白酶(Proteinase)（二）細胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解 溶酶體途徑: 無選擇地降解蛋白質(zhì) 泛肽（ubiguitin）途徑: 給選擇降解的蛋白質(zhì)加以標記共九十三頁肽酶的種類(zhngli)和專一性編號(bin ho) 名 稱 作 用 特 征3、4、113、4、13-氨酰肽水解酶(-aminoacyl peptide hyd

3、rolase)作用于多肽鏈的N-末端-羧肽水解酶(-carboxyl peptide hydrolase)作用于多肽鏈的C-末端3、4、14二羧肽水解酶(depeptide hydrolase)水解二肽共九十三頁蛋白酶的種類(zhngli)和專一性編號 名 稱 作用特征(tzhng) 實例3、4、2、13、4、2、2絲氨酸蛋白酶類(serine pritelnase)活性中心含Ser3、4、2、33、4、2、4硫醇蛋白酶類(Thiol pritelnase)活性中心含Cys羧基（酸性）蛋白酶類carboxyl(asid) pritelnase活性中心含Asp,最適pH在5以下金屬蛋白酶類(me

4、tallopritelnase)活性中心含有Zn2+ 、 Mg2+等金屬胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶無花果蛋白酶菠蘿酶胃蛋白酶凝乳酶枯草桿菌蛋白酶嗜熱菌蛋白酶共九十三頁消化道內(nèi)幾種(j zhn)蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe. Trp）共九十三頁蛋白質(zhì)降解(jin ji)的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATP AMP+PPiE3多泛肽化蛋白(dnbi)ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基去折疊水解E1：泛肽激活酶 E2：泛肽載體蛋

5、白 E3：泛肽-蛋白質(zhì)連接酶（ubiquitin）共九十三頁二、蛋白質(zhì)的吸收氨基酸和少量二肽 吸收部位小腸粘膜細胞 吸收方式靠載體與AA、Na+形成復合物 （耗能需鈉） 載體：1. 中性氨基酸載體轉(zhuǎn)運速度最快 2. 堿性氨基酸載體僅為中性的10% 3. 酸性氨基酸載體介于兩者之間 4. 亞氨酸及甘氨酸載體很慢 Pro、Hpr、Gly -谷氨酰循環(huán)三、蛋白質(zhì)的腐敗作用(zuyng)： 未被消化的蛋白質(zhì)和未被吸收的消化產(chǎn)物進入大腸后， 在細菌的作用下分解的過程。四、生理解毒作用肝臟 方式：氧化解毒 結(jié)合解毒 圖12-1 氨基酸的轉(zhuǎn)化(zhunhu) 圖12-2共九十三頁圖12-2氨基酸的轉(zhuǎn)化(zh

6、unhu)共九十三頁第三節(jié) 氨基酸的分解代謝一、氨基酸代謝(dixi)概況三、氨基酸的脫羧基(su j)作用二、氨基酸的脫氨基作用共九十三頁一、氨基酸代謝(dixi)概況食物(shw)蛋白質(zhì)氨基酸特殊途徑-酮酸糖及其代謝中間產(chǎn)物脂肪及其代謝中間產(chǎn)物TCA鳥氨酸循環(huán)NH4+NH4+NH3CO2H2O體蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤生物固氮硝酸還原（次生物質(zhì)代謝）CO2胺共九十三頁二、氨基(nj)酸的脫氨基(nj)作用4、非氧化脫氨基(nj)作用1、氧化脫氨基作用 2、轉(zhuǎn)氨基作用3、聯(lián)合脫氨基作用共九十三頁1、氧化(ynghu)脫氨基作用 氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應的-酮

7、酸的過程稱為氧化(ynghu)脫氨基作用。主要有以下兩種類型： -氨基酸 氨基酸氧化酶（FAD、FMN）-酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O|H2O+O2H2O2 L-谷氨酸脫氫酶+ H2O+ NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CH NH2COOH共九十三頁2、轉(zhuǎn)氨基(nj)作用 -氨基酸1 R1-CH-COO- NH+3 |-酮酸1 R1-C-COO- O| R2-C-COO- O|-酮酸2 R2-CH-COO- NH+3 |-氨基酸2轉(zhuǎn)氨酶（輔酶(f mi)：磷酸吡哆醛） 在轉(zhuǎn)氨酶的催化下， -氨

8、基酸的氨基轉(zhuǎn)移到-酮酸的酮基碳原子上，結(jié)果原來的-氨基酸生成相應的-酮酸，而原來的-酮酸則形成了相應的-氨基酸，這種作用稱為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。共九十三頁-氨基酸磷酸(ln sun)吡哆醛醛亞胺酮亞胺磷酸(ln sun)吡哆胺磷酸吡哆醛的作用機理-酮酸互變異構(gòu)共九十三頁谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草(gco)轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）谷草(gco)轉(zhuǎn)氨酶(GOT)共九十三頁共九十三頁谷氨酰胺的生成(shn chn)和利用+NH2+H2OATP ADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2+2H谷氨酸合成酶共九十三頁3、聯(lián)合(linh)脫氨基作用（1）概念(ginin)（2）類型a、轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶

9、聯(lián)b、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián) 轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫氨基作用聯(lián)合進行的脫氨基作用方式。共九十三頁轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用(zuyng)相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADH-酮酸-氨基酸-酮戊二酸L-谷氨酸共九十三頁轉(zhuǎn)氨基(nj)作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)-氨基酸-酮酸-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸共九十三頁4、非氧化脫氨基(nj)作用（1）直接(zhji)脫氨基作用（2）脫硫化氫脫氨基作用（3）水解脫氨基作用（4）脫水脫氨基作用（5）還原脫氨基作用共九十三頁三、氨基酸的脫羧基(su j)作用1、概念(ginin)3、脫

10、羧產(chǎn)物的進一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝） 氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應的一級胺類化合物的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。直接脫羧 胺羥化脫羧 羥胺 2、類型:共九十三頁第四節(jié) 氨基酸分解產(chǎn)物(chnw)的轉(zhuǎn)化一、氨的代謝(dixi)轉(zhuǎn)變二、氨基酸碳骨架的轉(zhuǎn)化途徑三、氨基酸與一碳基團四、氨基酸與生物活性物質(zhì)共九十三頁一、氨的代謝(dixi)轉(zhuǎn)變3、重新(chngxn)生成氨基酸1、尿素的生成鳥氨酸循環(huán)2、氨的轉(zhuǎn)運 谷氨酰胺的生成和Ala-G循環(huán)4、合成其他含N物質(zhì)共九十三頁氨的去向 Urea cycle 脫氨基作用產(chǎn)生的氨有兩種不同的去向：一是重新被利用，二是排泄到體外。過量的氨對生物組織細

11、胞是有毒害作用的。動物可以(ky)通過適當?shù)姆绞竭_到解毒的目的。哺乳動物或者大多數(shù)陸生脊椎動物能將過量的氨以尿素的形式排泄出去。尿素合成的反應歷程： 尿素的合成過程如圖1所示。尿素合成的反應過程發(fā)生在肝細胞的線粒體和胞液兩個不同的分隔間。第一步氨甲酰磷酸和瓜氨酸的合成發(fā)生在線粒體中。其余反應發(fā)生在胞液中.總反應是：CO2 + NH4 + 3ATP +Asp + 2H2O H2N-CO-NH2 + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + 延胡索酸氨的同化1)、谷氨酸的形成途徑(tjng)2)、氨甲酰磷酸的生成共九十三頁1、尿 素 的 生 成（1）概念(ginin)（2）總反應(fnyn

12、g)和過程 在排尿動物體內(nèi)由NH3合成 尿素是在肝臟中通過一個循環(huán)機制完成的，這一個循環(huán)稱為尿素循環(huán)。NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O NH2-CO-NH2 + 2ADP +2+ AMP +PPi+延胡索酸共九十三頁尿素(nio s)循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸(ln sun)鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1細胞質(zhì)溶液線粒體NH2-C-NH2O尿素-酮戊二酸-酮戊二酸H2N-C-PO2345共九十三頁圖1共九十三頁2. 氨的轉(zhuǎn)運谷氨酰胺和天冬酰氨的生成 氨(ammonia )N

13、H3的質(zhì)子化形式銨離子(lz)是一種弱堿（ammonium，NH4），去質(zhì)子化形式（NH3）是一種弱堿： NH3 + H NH4 分解代謝產(chǎn)生的氨（NH3）在中性pH下，大多數(shù)以NH4+形式存在。谷氨酰胺（glutamine,Gln）是重要的氨載體和氨轉(zhuǎn)運形式: 在谷氨酰胺合成酶的催化下，谷氨酸和氨在ATP供能的條件下合成谷氨酰胺（圖2）。谷氨酰胺是中性無毒的分子，容易通過細胞膜，而谷氨酸是帶負電荷的極性分子。谷氨酰胺再通過血液運送到肝臟細胞，在肝臟細胞中，谷氨酰胺可被谷氨酰胺酶催化產(chǎn)生谷氨酸，并釋放出氨： Gln + H2O Glu + NH3 釋放出的氨可被用來合成尿素。Glucose-A

14、lanine循環(huán)也是轉(zhuǎn)運氨的有效途徑： 肌肉象其它組織一樣，在氨基酸降解時也會產(chǎn)NH3。此外，腺嘌呤核苷酸脫氨基也會產(chǎn)生NH3，尤其在非?；钴S的骨骼肌中，這是一個相當突出的過程。這些NH3都可以通過丙氨酸運送到肝臟。這一運送過程叫Glucose-Alanine Cycle（圖3）。共九十三頁谷氨酰胺的生成(shn chn)共九十三頁圖3 葡萄糖丙氨酸循環(huán)(xnhun)共九十三頁強烈的肌肉收縮或長時間饑餓不僅產(chǎn)生丙酮酸，而且產(chǎn)生NH3。從圖可看出(kn ch)，通過一個循環(huán)途徑解決了兩方面的問題，即NH3被轉(zhuǎn)運到肝臟合成尿素，及丙酮酸經(jīng)糖異生作用重新生成葡萄糖。尿素合成的調(diào)節(jié) 氨甲酰磷酸合成酶是

15、催化尿素循環(huán)反應的第一個限速反應的酶，它可被N-乙酰谷氨酸（谷氨酸的-氨基被乙酰化的產(chǎn)物）別構(gòu)激活。當氨基酸降解速度升高時，谷氨酸的濃度因轉(zhuǎn)氨作用而升高。谷氨酸濃度的升高刺激乙酰谷氨酸的合成，其結(jié)果促使氨甲酰磷酸合成酶的激活，由氨基酸降解產(chǎn)生的過量的氨以尿素的形式被有效地排泄出去。尿素循環(huán)與TCA循環(huán)的聯(lián)系 延胡索酸和天冬氨酸是兩個循環(huán)途徑的聯(lián)系者。共九十三頁3. 谷氨酸的重新(chngxn)生成L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸+ H2O-酮戊二 酸+ NH3NAD（P）+NAD（P）H谷氨酸+丙酮酸-酮戊二 酸+ 丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶 在大腦中發(fā)生上述反應，大量消耗了-酮戊二酸和NADPH，引起中毒(zhng

16、 d)癥狀。 在肌肉中，可利用這一反應生成的谷氨酸的轉(zhuǎn)氨基作用，生成丙氨酸，將氨轉(zhuǎn)運到肝臟中去。共九十三頁二、氨基酸碳骨架(gji)的轉(zhuǎn)化途徑1、再氨基化生成(shn chn)氨基酸2、轉(zhuǎn)變成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸3、氧化供能生成CO2和H2O作業(yè)：分別寫出谷氨酸在體內(nèi)生成糖和氧化分解成CO2、 H2O的代謝途徑，并計算氧化分解時可產(chǎn)生的ATP數(shù)。共九十三頁氨 基 酸 降 解 途 徑 雖然各種氨基酸都有其特殊的降解途徑(tjng)，但其碳骨架可以轉(zhuǎn)變成七種不同的分子：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸和草酰乙酸(圖4)。氨基酸碳骨架或是轉(zhuǎn)變成葡萄糖，或是通過

17、TCA循環(huán)被氧化，或是合成酮體或脂酸。能降解產(chǎn)生丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸或草酰乙酸的氨基酸稱為生糖氨基酸；能降解產(chǎn)生乙酰CoA或乙酰乙酸的氨基酸稱為生酮氨基酸；其碳骨架一部分能降解成乙酰CoA或乙酰乙酸、另一部分能降解成丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸或草酰乙酸的氨基酸稱為生糖兼生酮氨基酸。共九十三頁氨基酸碳骨架進入三羧酸(su sun)循環(huán)的途徑草酰乙酸磷酸(ln sun)烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸

18、纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸共九十三頁三、一碳基團(j tun) 在代謝過程中，某些(mu xi)化合物（如氨基酸）可以分解產(chǎn)生具有一個碳原子的基團（不包括CO2），稱為一碳基團，一碳基團的轉(zhuǎn)移除了和許多氨基酸的代謝直接有關(guān)外，還參與嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。 一碳基團的轉(zhuǎn)移由相應的一碳基團轉(zhuǎn)移酶催化， 其輔酶為FH4 一碳基團和氨基酸代謝特點：不能游離存在，一般以四氫葉酸為載體參與反應-CH=NH 亞氨甲基 -HisH-CO- 甲?；?-Gly-CH2OH 甲醇基 -Ser-CH= 次甲基-CH2- 亞甲基-CH3 甲基 -Met共九十三頁葉酸(y s

19、un)和 四氫葉酸（FH4或THFA）葉酸(y sun)四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO共九十三頁一碳基團的來源(liyun)與轉(zhuǎn)變S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5 ，N10 - CH2-FH4N5， N10 = CH-FH4 N10 -CHO-FH4N5 ， N10 -CH2-FH4還原酶N5 ， N10 -CH2-FH4脫氫酶環(huán)水化酶 絲氨酸 組氨酸甘氨酸參與(cny) 甲基化反應為胸腺嘧啶合成提供甲基參與嘌呤合成FH4FH4FH4 HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+參與嘌呤合成共九十三頁參與嘌呤(pioln

20、g)、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。將氨基酸與核苷酸代謝(dixi)密切相連。一碳單位代謝障礙會影響DNA、蛋白質(zhì)的合成，引起巨幼紅細胞性貧血?；前奉愃幖鞍奔奏┻实仁峭ㄟ^影響一碳單位代謝及核苷酸合成而發(fā)揮藥理作用。參與許多物質(zhì)的甲基化過程。一碳單位的生理功用共九十三頁圖12-10共九十三頁Met代謝(dixi) 圖12-11共九十三頁四、氨基酸與生物活性物質(zhì)(wzh)（自學）酪氨酸代謝(dixi)與黑色素的形成色氨酸代謝與5-羥色胺與吲哚乙酸谷氨酸與-氨基丁酸組氨酸與組胺半胱氨酸和?；撬峁簿攀摰谖骞?jié) 氨的同化及氨基酸的生物(shngw)合成一、氨基酸的生物(shngw)合成二、生物固氮三、氨

21、基酸重要衍生物的 生物合成(自學)共九十三頁一、氨基酸的生物(shngw)合成1、必需氨基酸2、20種氨基酸的生物(shngw)合成概況3、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)共九十三頁必需(bx)氨基酸的概念Met、Trp 、 Lys、Val 、 Ile、 Leu、 Phe 、 Thr (His、 Arg) 凡是機體不能自己合成，必需來自外界(wiji)的氨基酸，稱為必需氨基酸。 人的必需氨基酸：共九十三頁2.二十種氨基酸的生物(shngw)合成概況谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His 和芳香族共九十三頁氨基酸生物(shngw)合成的分族情況（1）丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu（2）絲氨酸族

22、甘油酸-3-磷酸(ln sun) Ser、Gly、Cys（3）谷氨酸族 -酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg（4）天冬氨酸族 草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（5）組氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤蘚糖+PEP Phe、Tyr、Trp共九十三頁天冬氨酸族和丙氨酸族(圖12-18)共九十三頁天冬氨酸族和丙氨酸族(圖12-20)共九十三頁谷氨酸族共九十三頁共九十三頁共九十三頁共九十三頁非需氨基酸的合成 武大 Ala、 Asp、Asn、 Glu 、Gln可分別由丙酮酸、草酰乙酸和-酮戊二酸合成。Glu是Pro和Arg的前體。3-磷酸甘油酸是Ser合成的前體。

23、Cys可由Ser和Met合成。必需(bx)氨基酸的合成1. 天冬氨酸族氨基酸的合成(圖12-18) 由Asp作為始物合成的氨基酸有Lys、Met 、Thr2. 丙酮酸族氨基酸的合成 由丙酮酸作為始物合成的氨基酸有Leu, Ile, Val(圖12-20)3. 芳香族氨基酸的合成(圖12-21,22)。4. His的合成(圖12-23)。共九十三頁芳香族氨基酸的合成(hchng)共九十三頁芳香族氨基酸的合成(hchng)共九十三頁組氨基酸的合成(hchng)共九十三頁3、氨基酸生物合成(hchng)的調(diào)節(jié)(1) 通過終端產(chǎn)物對氨基酸 生物合成的抑制(yzh)(2) 通過酶生成量的改變調(diào)節(jié) 氨基酸

24、的生物合成共九十三頁氨基酸合成(hchng)的反饋調(diào)控反硝化作用(xio hu zu yn)氧化亞氮氨甲酰磷酸分支酸脫氧庚酮糖酸-7-磷酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸赤蘚糖-4-磷酸脫氫奎尼酸莽草酸谷氨酸磷酸烯醇式丙酮酸 +預苯酸TryPheTrpIleTrpHisCTPAMPGlnLysMetThr酮丁酸GlyAla谷氨酰胺合酶天冬氨酰半醛高絲氨酸氨基苯甲酸共九十三頁 氨 基 酸 的 生 物 合 成二、氨基酸的生物合成的氮源 1生物固氮作用： 某些微生物，例如，與豆科類植物共生的根瘤菌以及自生固氮菌等能將空氣中的氮固定還原成氨。固氮酶催化這一復雜反應： N2 + 8H +8e + 16ATP + 1

25、6H2O 2NH3 + H2 + 16ADP +16Pi 固氮酶是一種復雜的多亞基酶（22）, 約220kD. 2.硝酸鹽、亞硝酸鹽還原為氨： 大多數(shù)植物和微生物含有(hn yu)硝酸鹽還原酶和亞硝酸鹽還原酶，能催化硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變成氨： NO3 + NADPH + H NADP + NO2 + H2O NO2 + 3NADPH + 4H 3NADP +H2O + NH33氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨共九十三頁自然界的氮素循環(huán)(xnhun)硝酸鹽亞硝酸NH3生物固氮工業(yè)(gngy)固氮固氮生物動植物硝酸鹽還原大氣固氮大氣氮素巖漿源的固定氮火成巖反硝化作用氧化亞氮蛋白質(zhì)入地下水動植物廢物死的有機

26、體共九十三頁生物固N的化學(huxu)本質(zhì)2NH33H26e-N2+12ATP+12H2O12ADP+12Pi固氮酶（厭氧環(huán)境）N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白NADPH生物固氮的作用機理e-e-e-e-共九十三頁 固 N 酶 ATP酶活性：能催化(cu hu)ATP分解，從中獲取能量推動電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。（2）作用(zuyng)機理：（3）特點：是一種多功能酶N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白 氧化還原酶：不僅能催化N2還原，還可催化N2O化合物等還原。（1）結(jié)構(gòu)組成二聚體、含F(xiàn)e和S 形成Fe4S4簇 四聚體（22） 含Mo、Fe和S共九十三頁硝酸(xio sun)還原作用（2）硝酸(xio sun)還

27、原酶(3) 亞硝酸還原酶（1）硝酸還原作用的化學本質(zhì)NH+4NO-32e-6e-硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2共九十三頁硝酸(xio sun)還原酶a、鐵氧還蛋白(dnbi)硝酸還原酶b、NAD(P)H-硝酸還原酶H2ONO-3+2Fd還原態(tài)+2H+NO-2+2Fd氧化態(tài)+NAD(P)H+H+NO-2+NAD(P)+H2ONO3-共九十三頁亞硝酸還原酶2H2Oa、鐵氧還蛋白(dnbi)亞硝酸還原酶NO-2+6Fd還原(hun yun)態(tài)+8H+NH+4+6Fd氧化態(tài)+2H2Ob、NAD(P)H亞硝酸還原酶NO-2+3NAD(P)H+NH+4+3NAD(P)+5H+共九十三頁第六節(jié) 糖、脂、蛋白

28、質(zhì)代謝的相互(xingh)關(guān)系1、糖代謝與脂類代謝的相互關(guān)系2、糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系(linx)3、脂類代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互聯(lián)系4、核酸與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系共九十三頁糖類(tn li)脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸核糖-5-磷酸 甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸 甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸 氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸二羥丙酮乙酰CoA甘油脂肪酸膽固醇亮氨酸賴氨酸酪酰氨色氨酸笨丙氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸乙酰乙酰CoA脂肪核苷酸天冬氨酸天冬酰氨天冬氨酸苯丙酰氨酪氨酸異亮氨酸甲硫酰氨蘇氨酸纈氨酸琥珀酰CoA蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸乙醛酸蛋白質(zhì)淀粉、糖

29、原核酸生糖氨基酸谷氨酰氨組氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酸延胡索酸琥珀酸丙二單酰CoA1-磷酸葡萄糖共九十三頁糖代謝與脂類代謝的相互(xingh)聯(lián)系糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解從頭合成脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖代謝脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖 (植物)乙醛酸循環(huán)-氧化糖異生TCA共九十三頁糖代謝與蛋白質(zhì)代謝的相互(xingh)聯(lián)系糖 -酮酸 氨基酸 蛋白質(zhì) NH3蛋白質(zhì) 氨基酸 -酮酸 糖（生糖氨基酸）脂類代謝(dixi)與蛋白質(zhì)代謝(dixi)的相互聯(lián)系脂肪甘油磷酸二羥丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）共九十

30、三頁核酸(h sun)與糖、脂類、蛋白質(zhì)代謝的聯(lián)系核苷酸的一些(yxi)衍生物具重要生理功能（如CoA、NAD+，NADP+，cAMP，cGMP）。 核酸是細胞內(nèi)重要的遺傳物質(zhì)，控制著蛋白質(zhì)的合成，影響細胞的成分和代謝類型 核酸生物合成需要糖和蛋白質(zhì)的代謝中間產(chǎn)物參加，而且需要酶和多種蛋白質(zhì)因子。 各類物質(zhì)代謝都離不開具備高能磷酸鍵的各種核苷酸，如ATP是能量的“通貨”，此外UTP參與多糖的合成，CTP參與磷脂合成，GTP參與蛋白質(zhì)合成與糖異生作用。共九十三頁脂肪代謝(dixi)和糖代謝(dixi)的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油(n yu)乙酰 CoA三

31、酰甘油脂肪酸氧化 糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸合成植物或微生物共九十三頁糖分解和糖異生途徑(tjng)中相對獨立的單向反應 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶共九十三頁ATP攜帶能量由能源(nngyun)傳遞給細胞的需能過程ATPADP+Pi太陽能化學能生物(shngw)合成細胞運動膜運輸共九十三頁通過NADPH循環(huán)(xnhun)將還原力由分解代謝轉(zhuǎn)移給生物合成反應N

32、ADPH+H+NADP+分解代謝還原性有機物還原性生物合成(hchng)反應氧化物還原性生物合成產(chǎn)物氧化前體共九十三頁 代謝的基本(jbn)要略 代謝的基本要略在于形成ATP、還原力和構(gòu)造單元以用于生物合成。 由ATP、還原力和構(gòu)造單元可合成各類生物分子，并進而裝配成生物不同層次的結(jié)構(gòu)。生物合成和生物形態(tài)建成是一個耗能和增加(zngji)有序結(jié)構(gòu)的過程，需要由物質(zhì)流、能量流和信息流來支持。共九十三頁脂肪(zhfng)葡萄糖、其它(qt)單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等） 共同中間物進入

33、三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位 生物氧化的三個階段NADPH共九十三頁生物(shngw)系統(tǒng)中的能流共九十三頁（胞液）（線粒體）（PEP）丙氨酸天冬氨酸谷氨酸（轉(zhuǎn)氨基作用）糖的分解代謝和糖異生的關(guān)系(gun x)共九十三頁Liver (and kidney) will be busysynthesizing glucose and ketone bodies, all for the brain, during prolongedstarvation.Major goal: to maintain

34、glucose homeostasis.Liver metabolismduring starvationEarly stage ofstarvationLater stage ofstarvation共九十三頁Metabolic interrelationshipsamong liver, muscle, adipose tissue and brain in a mammal:synthesis vs degradationATPATPATP共九十三頁The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1923 Frederick Grant Banting

35、John James Richard Macleodfor the discovery of insulin b. 1891d. 1941b. 1876(in Cluny, Scotland)d. 1935 共九十三頁Roger GuilleminThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 1977for their discoveries concerning the peptide hormone production of the brainAndrew V. Schally Rosalyn Yalow “For her development o

36、f radioimmunoassays of peptide hormones.”共九十三頁The conversion of preproinsulin to insulin by proteolytic processing.共九十三頁(二)氨基酸的生物合成的碳源 氨基酸的生物合成的直接碳源是-酮酸。由于各種氨基酸的碳架是不同的，因此，它們形成過程也是不同的。有些生物能合成20種氨基酸的全部碳骨架，有些只能部分合成。碳骨架的來源是糖酵解、磷酸戊糖途徑和TCA循環(huán)的中間物。不同生物利用這些中間物的能力是不同的，因而導致有些生物能合成20種全部氨基酸，有些只能部分合成。20種氨基酸碳骨架來源如

37、圖15-15所示。(三)氨是如何參入到碳骨架上去(shng q)的？ Gluamate和Glutamine的合成是氨基酸合成中的最重要的過程。還 原性的氮以NH3（或NH4）的形式被同化。1.Glutamate dehydrogenase（谷氨酸脫氫酶，GDH）催化NH3參入到 -酮戊二酸上生成谷氨酸 如前所述，該酶催化的反應是可逆的，它催化合成谷氨酸的能力在不同生物中是不同的。在E.coli中，當過量的NH3存在時，該酶主要催化Glutamate的合成。在哺乳動物中，該酶傾向于分解反應。在植物中，該酶的主要作用是催化谷氨酸的氧化脫氨基反應。但在某些特殊的條件下，例如在高NH3濃度下，也能催化

38、-酮戊二酸的還原氨基化，生成谷氨酸。共九十三頁2. Glutamine synthetase（谷氨酰胺合成酶，GS）是氨同化重 要的酶 Glutamine是許多生物合成反應的氨基(nj)的供體，而且也是NH3的一種貯存形式。谷氨酰胺合成酶對氨有很高的親和力，在低濃度的NH3的存在下即可起催化反應。因此，該酶是氨同化的很重要的酶。 實際上谷氨酰胺合成酶催化的反應是一種消耗谷氨酸的反應。在植物和許多微生物中存在另外一種與谷氨酸合成有關(guān)的酶，即谷氨酸合酶（Glutamate synthase,或者Glutamine : oxo-glutarate aminotransferase,即GOGAT），該酶催化谷氨酰胺上的酰胺基轉(zhuǎn)移到-酮戊二酸上，生成兩分子的谷氨酸。3. Aminotransferases（轉(zhuǎn)氨酶）催化-氨基酸和-酮戊二酸 之間的可逆反應 谷氨酸在氨基酸代謝（包括分解和合成）的大多數(shù)反應中是一個關(guān)鍵的中間物。它上面的-氨基可以轉(zhuǎn)移到許多-酮酸上，生成相應的氨基酸。共九十三頁 基于上述情況，NH3同化成氨基酸的途徑可歸納為：生物處在豐富的氮源（NH3）時，氨的參入可按下面的反應順序(shnx)進 行（GDH-GS途徑谷氨酸脫氫酶谷氨酰胺合成酶）： NH4 + -酮戊二酸 + NADPH 谷氨酸 +