氨基酸代謝規(guī)律和特點(diǎn)

氨基酸代謝規(guī)律和特點(diǎn)第一節(jié)、概述胞外酶氨基酸

吸收入作為氮源和能源進(jìn)行代謝。NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機(jī)內(nèi)切酶特定氨基酸間外切酶—羧肽酶最終產(chǎn)物—氨基酸一、蛋白質(zhì)的酶促降解

1、蛋白水解酶：肽鏈內(nèi)切酶和肽鏈外切酶胰蛋白酶：R1=Lys、Arg側(cè)鏈(專一性較強(qiáng)，水解速度快)胰凝乳蛋白酶：R1=Phe,Trp,Tyr;Leu，Met和His水解稍慢胃蛋白酶：R1和R2=Phe,Trp,Tyr;Leu以及其它疏水性氨基酸(水解速度較快)嗜熱菌蛋白酶：R2=Phe,Trp,Tyr;Leu，Ile,Met以及其它疏水性強(qiáng)的氨基酸(水解速度較快)二、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解1、溶酶體系統(tǒng)：水解長壽命蛋白和外來蛋白2、泛肽系統(tǒng)：水解短壽命蛋白和反常蛋白2004諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)AaronCiechanover

AvramHershkoIrwinRose"forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation"

多泛肽化標(biāo)記–molecularkissofdeath多泛肽化標(biāo)記；26S蛋白酶體水解泛肽化蛋白，但泛肽不被水解，可重復(fù)利用。第二節(jié)、氨基酸的分解

1、氧化脫氨基作用2、轉(zhuǎn)氨基作用3、聯(lián)合脫氨作用4、非氧化脫氨基作用一.脫氨基作用(Deamination)α-氨基酸定義：α-氨基酸在酶的作用下氧化脫氨生成α-酮酸，并放出游離NH3的過程。1、氧化脫氨基作用α-酮酸亞氨基酸不穩(wěn)定H2O+H+NH4+水解加氧酶2H+H+脫氫2三種酶可催化該反應(yīng)——L-氨基酸氧化酶：輔酶FMN、FADD-氨基酸氧化酶：輔酶FADL-谷氨酸脫氫酶（專一催化谷氨酸脫氫分解及逆過程）：NAD+L-氨基酸氧化酶（大多數(shù)氨基酸都是L型），但該酶分布不普遍，活力低（最適pH=10)，作用小。

D-氨基酸氧化酶分布廣，活性高，但D-氨基酸在體內(nèi)不多。所以L-谷氨酸脫氫酶最重要。有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-酮戊二酸α-谷氨酸谷氨酸氧化脫氨α-氨基酸α-酮酸α-酮酸α-氨基酸轉(zhuǎn)氨酶2、轉(zhuǎn)氨基作用(Transamination)定義：氨基酸的α-NH2轉(zhuǎn)移到α-酮酸上，生成相應(yīng)的另一種α-酮酸和α-氨基酸。逆反應(yīng)交換交換特點(diǎn)：a.可逆，受平衡影響

b.氨基大多轉(zhuǎn)給了α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-酮戊二酸α-谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨機(jī)制谷—某轉(zhuǎn)氨酶NH4+(A)O(酮酸）轉(zhuǎn)氨基——本質(zhì)上沒有真正脫氨。轉(zhuǎn)氨作用是連接糖代謝與氨基酸代謝的橋梁。除GlyLys、Thr外，其余Aa均可參與轉(zhuǎn)氨作用。特別注意三種氨基酸的轉(zhuǎn)化：

轉(zhuǎn)氨酶的輔酶：磷酸吡哆醛——氨基酸與酮酸之間-NH2的傳遞者丙氨酸丙酮酸天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸α-酮戊二酸兩種重要的轉(zhuǎn)氨酶：GOT（谷草轉(zhuǎn)氨酶）心臟；GPT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）肝臟提示：肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗(yàn)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(xì)胞的轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血液。（結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進(jìn)一步確定是什么原因引起的）查肝功為什么要抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢？3、聯(lián)合脫氨作用(Transdeamination)定義：轉(zhuǎn)氨作用和L-谷氨酸脫氫酶的氧化脫氨作用聯(lián)合。(1)谷氨酸介導(dǎo)的聯(lián)合脫氨作用(2)嘌呤核苷酸介導(dǎo)的聯(lián)合脫氨基作用4、非氧化脫氨基作用①還原脫氨H+NH4++2H氫化酶②脫水脫氨絲氨酸脫水酶絲氨酸丙酮酸脫水酶自發(fā)水解③直接脫氨：苯丙氨酸解氨酶天冬氨酸酶天冬酰胺天冬氨酸④脫酰氨基作用二、脫羧作用氨基酸胺+CO2

脫羧酶由肺呼出隨尿排出，或轉(zhuǎn)為其他物質(zhì)不是氨基酸代謝的主要方式1、直接脫羧RCHNH2COOHCO2+RCH2NH2胺脫羧酶PLP胺：微量調(diào)節(jié)（信息傳遞），過量傷害胺氧化酶：RCH2NH2→RCHO

→RCOOH→CO2+H2O

以下Aa通過直接脫羧基作用：Glu→γ-氨基丁酸（抑制中樞神經(jīng)傳導(dǎo)）Asp→β-丙氨酸（泛酸組分）Trp（脫氨、脫羧、氧化）→吲哚乙酸（植物生長素）His→組胺（降血壓）Tyr→酪胺（升血壓）Ser（脫羧）→乙醇胺→膽堿→腦磷脂、卵磷脂2、羥化脫羧Tyr→多巴→多巴胺多巴聚合→黑色素：土豆、梨、蘋果切開后切口變黑；人體毛囊和表皮細(xì)胞也可形成黑色素，使毛發(fā)和皮膚變黑。多巴與多巴胺→生物堿(植物)、去甲腎上腺素和腎上腺素。三.氨基酸分解產(chǎn)物的代謝

NH3+α-酮酸氨基酸CO2+胺??隨尿排出，或轉(zhuǎn)為其他物質(zhì)由肺呼出（一）、氨的代謝氨中毒原理L-谷氨酸脫氫酶1、合成新的Aa（氨基化反應(yīng)）α酮酸+NH3α氨基不能增加氨基酸的數(shù)量，改變氨基酸的種類)2、生成銨鹽氨＋有機(jī)酸→銨鹽保持細(xì)胞內(nèi)正常的PH。３、酰胺的生成——儲(chǔ)存、運(yùn)輸氨的形式Glｎ酶Gln+H2O

Glu+NH3Asp+ATP+NH3Asn+ADP+Pi

天冬酰胺合成酶Glu+ATP+NH3Gln+ADP+Pi

谷氨酰胺合成酶Asp酶Asp+H2O

Asp+NH3水生生物直接擴(kuò)散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動(dòng)物排尿素體內(nèi)水循環(huán)快，NH3濃度低，擴(kuò)散流失快，毒性小。體內(nèi)水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉(zhuǎn)化為較簡單，低毒的尿素形式。鳥類排尿酸４、各種生物排氨的方式不溶于水，毒性很小，但需要更多的能量。水循環(huán)太慢，保留水分同時(shí)不中毒得付出高能量代價(jià)（二）α－酮酸的代謝1、合成氨基酸——還原氨基化α酮酸+NH3α氨基酸氨基化α酮戊二酸+NH3

谷氨酸氨基化其余的氨基酸合成通過谷氨酸與相應(yīng)的α酮酸的轉(zhuǎn)氨作用合成。

α酮酸的氨基化生成氨基酸是合成非必需氨基酸的途徑之一。3、進(jìn)入三羧酸循環(huán)分解成CO2+H2O2、轉(zhuǎn)變成糖及脂肪生糖氨基酸：可以轉(zhuǎn)化成糖的Aa。即凡能生成丙酮酸、琥珀酰CoA、OAA和α-KG的Aa；大多數(shù)氨基酸。生酮氨基酸：可以轉(zhuǎn)變成酮體的Aa。即凡能生成乙酰乙酰CoA的Aa。亮氨酸、生糖兼生酮氨基酸：賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸碳骨架的氧化（肝臟）異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰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丙酮酸精氨酸組氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬氨酸NO3-

→

NO2-→N2

還原↓固氮作用含N化合物→→NH3↓NH3的同化氨甲酰磷酸和Glu↓Aa第二節(jié)、氨基酸的生物合成一.NH3的形成自生固氮微生物：光合細(xì)菌、光合自氧的藍(lán)藻等共生固氮微生物：豆科植物(大豆、花生)的根瘤菌；非豆科植物(楊梅屬)的根瘤菌；生物固氮作用由固氮酶催化，固氮酶是多功能酶，由還原酶（鐵蛋白）和固氮酶（鉬鐵蛋白）兩種組分組成。反應(yīng)需要Mg＋2和ATP、強(qiáng)還原劑和厭氧條件①生物固氮作用合成NH3(微生物)1、NH3的合成N2+6H+16ATP2NH3+16ADP+Pi固氮酶NO3-NO2-NH3硝酸還原酶亞硝酸還原酶2e6e(NH4+)②NO3-

、NO2-還原成NH3

硝酸還原酶①鐵氧還蛋白（Fd）—硝酸還原酶(NR)：

NO3-

+2Fd(還原)+2H+→NO2-+2Fd(氧化)+H2O②NAD(P)H——硝酸還原酶(NR)：植、微生物NO3-

+NAD(P)H+H+→NO2-+NAD(P)++H2O③硝酸還原酶(NR)是誘導(dǎo)酶亞硝酸還原酶NO2-

+7H++6e→NH3

+2H2O①鐵氧還蛋白（Fd）－亞硝酸還原酶：光合生物NO2-+6Fd(還原)+8H+→NH4++6Fd(氧化)+2H2O②

NAD(P)H－亞硝酸還原酶：非光合生物NO2-+3NAD(P)H+5H+→NH4++3NAD(P)++2H2O2、NH3的同化

無機(jī)態(tài)的N合成氨基酸主要通過下面兩條途徑：谷氨酰胺合成酶谷氨酸脫氫酶Glu的形成氨甲酰磷酸的形成其它氨基酸則是通過轉(zhuǎn)氨作用

谷氨酰胺合成酶（主要途徑）①Glu的形成谷氨酰胺合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸脫氫酶－－還原性氨基化L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H+α-谷氨酸α-酮戊二酸+NH4+谷氨酰胺合成酶的Kｍ（NH3）較谷氨酸脫氫酶低②氨甲酰磷酸的形成氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(谷氨酸),II（谷氨酰胺）ATP+NH3+CO2→NH2COOP+ADP2ATP+NH3+CO2→NH2COOP+2ADP+Pi氨基甲酰激酶二、氨基酸的合成(一般合成)1、轉(zhuǎn)氨基作用：轉(zhuǎn)氨酶（輔酶：磷酸吡哆醛）谷氨酸作為氨基的轉(zhuǎn)運(yùn)站2、α-酮酸經(jīng)還原性氨基化作用生成氨基酸3、各族氨基酸的生成根據(jù)碳架來源的不同，可分為不同的族，總共有5大族原料NH3——由谷氨酸提供（通過轉(zhuǎn)氨作用）碳架——α-酮酸（源于糖代謝中間產(chǎn)物）①丙氨酸族：丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸②絲氨酸族：絲氨酸、甘氨酸、半胱氨酸

③谷氨酸族：谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸

④天冬氨酸族：天冬氨酸、天冬酰氨、賴氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸

⑤組氨酸和芳香族氨基酸（莽草酸途徑）：組氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸3、個(gè)別氨基酸的生成CO2+H2O戊糖磷酸途徑葡萄糖酸葡糖-6-磷酸3磷酸-甘油酸丙酮酸三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)核糖-5-磷酸酵解組氨酸色氨