第八章 蛋白質(zhì)的降解與氨基酸代謝課件

第八章蛋白質(zhì)的降解與氨基酸代謝

Chapter8

MetabolismofAminoAcids本章重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：了解什么是氨同化、硫酸還原；了解氨基酸合成的碳架來(lái)源、分解代謝方式；了解蛋白質(zhì)水解酶類，明確碳代謝與氮代謝之間的關(guān)系。難點(diǎn)：無(wú)機(jī)N、S元素轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)N、S元素的方式；氨基酸的碳架來(lái)源和分解方式。第一節(jié)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)功能NutritionalFunctionofProtein

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(shí)，須從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動(dòng)之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白質(zhì)，故可用氮的攝入量來(lái)代表蛋白質(zhì)的攝入量。

體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡(nitrogenbalance)。二、蛋白質(zhì)需要量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值1.氮平衡(nitrogenbalance)攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮量之間的關(guān)系。氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成年動(dòng)物）氮正平衡：攝入氮>排出氮（生長(zhǎng)動(dòng)物、疾病恢復(fù)期及妊娠動(dòng)物等）氮負(fù)平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾?。┑胶獾囊饬x：可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的慨況。2.蛋白質(zhì)的最低生理需要量在糖和脂肪等物質(zhì)充分供應(yīng)的條件下，為維持氮的總平衡，至少必需攝入的蛋白質(zhì)的量，稱為～。成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30～50g，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。3.蛋白質(zhì)的生理價(jià)值①必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要但自身不能合成，或合成不能滿足需要的，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。另有兩種半必需氨基酸：His、Arg。其余10種氨基酸體內(nèi)可以合成，稱非必需氨基酸。②蛋白質(zhì)的生理價(jià)值(nutritionvalue)蛋白質(zhì)的生理價(jià)值指飼料蛋白質(zhì)被動(dòng)物機(jī)體合成組織蛋白質(zhì)的利用率，取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類、量質(zhì)比。③蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用指營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。谷類：Lys少，Trp多；豆類：Lys多，Trp少。1.蛋白酶的分類動(dòng)物蛋白酶：胰蛋白酶、胃蛋白酶植物蛋白酶：木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶微生物蛋白酶：細(xì)菌蛋白酶、霉菌蛋白酶a.按來(lái)源催化蛋白質(zhì)類化合物中的肽鍵發(fā)生水解c.按催化作用位點(diǎn)內(nèi)肽酶外肽酶二肽酶水解蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鍵產(chǎn)生各種短肽的酶專門水解二肽中的肽鍵，生成單個(gè)氨基酸的酶氨肽酶羧肽酶從肽鏈一端水解肽鍵，每次釋放出一個(gè)氨基酸，或者水解二肽的酶。氨基酸（aminoacids)是蛋白質(zhì)(protein)的基本組成單位。氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。

個(gè)別分解代謝→特殊側(cè)鏈的分解代謝氨基酸的分解代謝脫羧基作用→CO2+胺一般分解代謝→

脫氨基作用→NH3+α-酮酸

一、氨基酸代謝概述蛋白質(zhì)的半壽期(half-life)蛋白質(zhì)降低其原濃度一半所需要的時(shí)間，用t1/2表示食物蛋白經(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(kù)。氨基酸代謝庫(kù)(metabolicpool)氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代謝概況α-酮酸脫氨基作用酮體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成二、氨基酸的脫氨基作用定義：指氨基酸在酶的作用下脫去氨基生成相應(yīng)α-酮酸的過(guò)程。主要在肝、腎中進(jìn)行脫氨基方式氧化脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基4.非氧化脫氨基

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)

L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)是一種需氧脫氫酶，以FAD或FMN為輔基，脫下的氫原子交給O2，生成H2O2。該酶活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydro-genase)是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH或NADPH可進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。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ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。（二）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.定義:在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過(guò)程。

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2轉(zhuǎn)氨酶（輔酶：磷酸吡哆醛）R2-CH-COO-

NH+3

α-氨基酸22.反應(yīng)式大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。GPT：谷丙轉(zhuǎn)氨酶（肝）++GPTCH3C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-CH3CHN+H3COO-丙氨酸+α-酮戊二酸－－－

丙酮酸＋谷氨酸

⑵天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartatetransaminase,AST），又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。

AST天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸

GOT：谷草轉(zhuǎn)氨酶（心）谷氨酸＋草酰乙酸－－

α-酮戊二酸＋天門冬氨酸++GOTCOO-CH2CHN+H3COO-COO-CH2C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-

正常人各組織GOT及GPT活性(單位/克濕組織)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。4.轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸

磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶轉(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的重要途徑。通過(guò)此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。5.轉(zhuǎn)氨基作用的生理意義（三）聯(lián)合脫氨基作用

兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過(guò)程。聯(lián)合脫氨基作用可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。

2.類型①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用1.

定義②轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。②轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)（purinenucleotidecycle,PNC）蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2此種方式主要在肌肉組織進(jìn)行。腺苷酸脫氫酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)在肌肉、腦等組織中，L-谷氨酸脫氫酶的活力低，而腺苷酸脫氨酶的活力高。實(shí)驗(yàn)證明腦組織細(xì)胞中的氨有50%是由該循環(huán)產(chǎn)生的。α-氨基酸α-酮酸α-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轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)在肌肉、腦等組織中，L-谷氨酸脫氫酶的活力低，而腺苷酸脫氨酶的活力高。實(shí)驗(yàn)證明腦組織細(xì)胞中的氨有50%是由該循環(huán)產(chǎn)生的。（四）.非氧化脫氨基作用主要發(fā)生在微生物中。還原脫氨基作用，脫水脫氨基作用由解氨酶催化的脫氨基作用發(fā)生部位作用方式L-絲氨酸

CH2

COO-

C-NH3+=-

CH3

COO-

C=NH2+--

COOH

CH2OHNH2-C-H--

COOH

CH3

C=O--絲氨酸脫水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亞氨基丙酸①還原脫氨基作用無(wú)氧條件下，某些含有氫化酶的微生物能利用還原脫氨基方式使氨基酸脫去氨基。②脫水脫氨基作用絲氨酸和蘇氨酸的脫氨基也可經(jīng)脫水的方式完成，催化該反應(yīng)的酶以磷酸吡哆醛為輔酶。③由解氨酶催化的脫氨基反應(yīng)由解氨酶催化

CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸(酪氨酸)反式肉桂酸(反式香豆酸)單寧等次生物輔酶QPAL三、α-酮酸的代謝（一）經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸（二）轉(zhuǎn)變成糖及脂類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、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、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸甘氨酸、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、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、、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、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸20種aa的碳架可轉(zhuǎn)化成7種物質(zhì)：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中為5種物質(zhì)進(jìn)入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。

乙酰CoA：丙氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、賴氨酸及色氨酸草酰乙酸：天冬氨酸、天冬酰胺α-酮戊二酸：精氨酸、組氨酸、谷氨酸胺、脯氨酸、谷氨酸琥珀酰CoA：異亮氨酸、蛋氨酸、纈氨酸延胡索酸：苯丙氨酸、酪氨酸氨基酸簡(jiǎn)稱共同中間代謝產(chǎn)物生糖或生酮天草酰乙酸生糖絲、甘、丙、羥、脯、半胱、胱、丙酮酸生糖蘇丙酮酸、琥珀酰輔酶A生糖色丙酮酸、乙酰乙酸生糖兼生酮谷、組、鳥、精、瓜、脯α-酮戊二酸生糖蛋、纈琥珀酰輔酶A生糖異亮琥珀酰輔酶A、乙酰輔酶A生糖兼生酮酪、苯丙乙酰乙酸、延胡索酸生糖兼生酮亮乙酰乙酸生酮賴乙酰輔酶A、α-酮戊二酸生糖兼生酮圖生糖氨基酸和生酮氨基酸概括乙酰乙酰CoA乙酰CoA丙酮酸葡萄糖延胡索酸蘋果酸草酰乙酸檸檬酸異檸檬酸酮體琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸谷氨酸三羧酸循環(huán)（三）氧化供能α-酮酸在體內(nèi)可通過(guò)TCA和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，同時(shí)生成ATP。

四、氨基酸脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為CO2和胺。所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。

生物體內(nèi)大部分氨基酸可進(jìn)行脫羧作用，生成相應(yīng)的一級(jí)胺。氨基酸脫羧酶專一性很強(qiáng)，每一種氨基酸都有一種脫羧酶，輔酶都是磷酸吡哆醛。氨基酸脫羧反應(yīng)廣泛存在于動(dòng)、植物和微生物中，有些產(chǎn)物具有重要生理功能，如腦組織中L-Glu脫羧生成r-氨基丁酸，是重要的神經(jīng)介質(zhì)。His脫羧生成組胺（又稱組織胺），有降低血壓的作用。Tyr脫羧生成酪胺，有升高血壓的作用。但大多數(shù)胺類對(duì)動(dòng)物有毒，體內(nèi)有胺氧化酶，能將胺氧化為醛和氨。（一）γ-氨基丁酸

(γ-aminobutyricacid,GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脫酶GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)有抑制作用。VB6是其輔酶，臨床上用VB6防治神經(jīng)性妊娠嘔吐及小孩抽搐；主要存在于大腦中。（二）?；撬?taurine)牛磺酸是結(jié)合膽汁酸的組成成分。L-半胱氨酸磺酸丙氨酸?；撬?/p>

磺酸丙氨酸脫羧酶CO2（三）組胺(histamine)L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。（四）5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO25-HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)，起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。（五）多胺(polyamines)

鳥氨酸腐胺

S-腺苷甲硫氨酸

(SAM)脫羧基SAM

鳥氨酸脫羧酶CO2SAM脫羧酶CO2精脒(spermidine)丙胺轉(zhuǎn)移酶5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉(zhuǎn)移酶

精胺(spermine)多胺是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的重要物質(zhì)。在生長(zhǎng)旺盛的組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較高，其限速酶鳥氨酸脫羧酶活性較強(qiáng)。（六）腐胺腐胺發(fā)現(xiàn)于腐敗的肉中。機(jī)體一般有胺氧化酶，可將這些胺類氧化分解成醛和氨，進(jìn)一步分解代謝。

精氨酸鳥氨酸腐胺

鳥氨酸脫羧酶CO2琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系TCA氨是機(jī)體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性。體內(nèi)的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨濃度一般不超過(guò)0.6μmol/L（0.1mg/dl）。五、氨的代謝去路（一）血氨的來(lái)源與去路1.氨的來(lái)源①

氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是血氨主要來(lái)源,

胺類的分解也可以產(chǎn)生氨RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

腸道吸收的氨氨基酸在腸道細(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③腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來(lái)自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶2.氨的去路大量氨入腦,與α-酮戊二酸合成谷氨酸,或與腦中的谷氨酸合成谷氨酰胺,造成腦中α-酮戊二酸減少,TAC減弱,ATP生成減少,引起大腦功能障礙的現(xiàn)象.嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致肝昏迷.◆排氨生物：以NH3形式隨水直接排出體外。(原生動(dòng)物、線蟲和魚類——水生動(dòng)物)◆以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過(guò)消耗大量能量而保存體內(nèi)水分。（陸生爬蟲及鳥類）◆以尿素排出：經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦?。（哺乳?dòng)物）◆重新利用合成AA◆合成酰胺（高等植物中）◆嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi（二）氨的轉(zhuǎn)運(yùn)1.丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)生理意義①肌肉中氨以無(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁巍＂诟螢榧∪馓峁┢咸烟?。丙氨酸葡萄?/p>

肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環(huán)糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖反應(yīng)過(guò)程2.谷氨酰胺的運(yùn)輸和貯存作用反應(yīng)過(guò)程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運(yùn)輸?shù)礁魏湍I后再分解為氨和谷氨酸，從而進(jìn)行解毒。生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式。（三）尿素的生成1.生成部位

主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。2.生成過(guò)程尿素生成的過(guò)程由HansKrebs和KurtHenseleitK.亨斯萊特1932年提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。鳥氨酸循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸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ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基質(zhì)線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素（1）氨甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行尿素合成限速酶(活性低)（調(diào)節(jié)酶）TCA谷氨酸說(shuō)明：關(guān)于氨基甲酰磷酸中NH3的來(lái)源－－此NH3是在細(xì)胞質(zhì)中由谷氨酸脫氫酶產(chǎn)生反應(yīng)由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應(yīng)消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)（2)瓜氨酸的合成鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。(3)精氨酸的合成

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。天冬氨酸↑草酰乙酸↑谷氨酸↑各種氨基酸第二個(gè)氨的來(lái)源精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸聯(lián)系尿素與三羧酸循環(huán)(4)精氨酸水解生成尿素反應(yīng)在胞液中進(jìn)行尿素鳥氨酸精氨酸H2O線粒體鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液3.反應(yīng)小結(jié)原料：2分子氨，一個(gè)來(lái)自于游離氨，另一個(gè)來(lái)自天冬氨酸。過(guò)程：先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行。耗能：3個(gè)ATP，4個(gè)高能磷酸鍵。尿素生成總反應(yīng)式2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi4.尿素生成的調(diào)節(jié)(1）食物蛋白質(zhì)的影響高蛋白膳食合成↑低蛋白膳食合成↓（2）CPS-Ⅰ的調(diào)節(jié)：AGA、精氨酸為其激活劑（3）尿素生成酶系的調(diào)節(jié)：5.高氨血癥和氨中毒血氨濃度升高稱高氨血癥(hyperammonemia)，常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高氨血癥。高氨血癥時(shí)可引起腦功能障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)。TCA↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

腦內(nèi)α-酮戊二酸↓氨中毒的可能機(jī)制圖TCA循環(huán)和尿素循環(huán)之間的聯(lián)接頂端相互聯(lián)接的途徑被趣稱為“Krebs自行車（Krebsbicycle）”。天冬氨酸谷氨酸第五節(jié)

MetabolismofIndividualAminoAcids（一）提供一碳基團(tuán)（單位）氨基酸的代謝一碳基團(tuán)的定義1.概述

某些氨基酸代謝過(guò)程中產(chǎn)生的只含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位(onecarbonunit)。

一、個(gè)別氨基酸的代謝-COOH、HCO3-、CO2不是一碳單位種類甲基

(methyl)-CH3甲烯基

(methylene)-CH2-甲炔基

(methenyl)-CH=甲?；?/p>

(formyl)-CHO亞氨甲基

(formimino)-CH=NH

2.四氫葉酸是一碳單位的載體FH4的生成FFH2FH4FH2還原酶FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+FH4攜帶一碳單位的形式

（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4一碳單位主要來(lái)源于氨基酸代謝絲氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4組氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH43.一碳單位與氨基酸代謝4.一碳單位的產(chǎn)生a.亞甲基來(lái)自絲氨酸和甘氨酸代謝CH2OHCHNH2COOH+FH4絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶-H2ON5，N10-CH2-FH4CH2NH2COOH+絲氨酸甘氨酸一碳單位主要來(lái)源CH2NH2COOH+FH4甘氨酸氨解酶NAD+NADH+H+

CO2、NH3、N5，N10-CH2-FH4甘氨酸b.甲?；鶃?lái)自色氨酸和甘氨酸代謝中產(chǎn)生的甲酸色氨酸犬尿氨酸+HCOOH甘氨酸乙醛酸甲酸

氧化脫氨基氧化HCOOHN10-CHO-FH4FH4甲?；窮H4ATPADP+Pic.亞氨甲基來(lái)自組氨酸分解代謝HC=C-CH2CH-COOHHNNNH2CHHOOC-CH-(CH2)2-COOH

HNNH

CH組氨酸亞氨甲酰谷氨酸亞氨甲基轉(zhuǎn)移酶FH4N5-CH=NH-FH4谷氨酸d.次甲基的生成（1）亞甲基脫氫N5，N10-CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

2H（2）甲?；撍甆10-CHO-FH4N5，N10=CH-FH4++H2O（3）亞氨甲基脫氨N5-CH=NH-FH4N5，N10=CH-FH4+NH3e.甲基的生成

N5，N10-CH2-FH4N5-CH3-FH4NADH(H+)NAD+（不可逆）5.一碳單位和含硫氨基酸的關(guān)系

Met是體內(nèi)重要的甲基化試劑，S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是甲基的直接供體。6.一碳單位的互相轉(zhuǎn)變N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3可通過(guò)氧化還原反應(yīng)互相轉(zhuǎn)變,但N5-甲基四氫葉酸不可逆,可將其甲基轉(zhuǎn)給同型半胱氨酸而生成甲硫氨酸蛋氨酸

S-腺苷蛋氨酸

甲基化物ATPPPi+PiFH4同型半胱氨酸N5-CH3-FH4甲基B12絲氨酸

N5，N10-CH2-FH4

脫氧腺苷酸FH4H2O甘氨酸組氨酸

N5-CH=NH-FH4N5,N10=CH-FH4

嘌呤核苷酸FH4NH3甲酸

N10-CHO-FH4ATPADP+PiFH4DNARNA一碳單位的來(lái)源、轉(zhuǎn)變及利用7.一碳單位代謝的生理意義

1.氨基酸代謝的產(chǎn)物√2.合成嘌呤、嘧啶的必要原料提供嘌呤、嘧啶環(huán)上的C√3.提供甲基，合成重要化合物

SAM

激素核酸磷脂一碳單位將核酸與氨基酸代謝密切聯(lián)系起來(lái)一碳單位與氨基酸、核苷酸代謝有何聯(lián)系？甘絲組色一碳單位嘌呤核苷酸腺苷酸AA代謝核苷酸代謝精肌酸(二)芳香族氨基酸的代謝芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸1.苯丙氨酸和酪氨酸的代謝苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反應(yīng)為苯丙氨酸的主要代謝途徑。(1)兒茶酚胺(catecholamine)與黑色素(melanin)的合成限速酶帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成減少。在黑色素細(xì)胞中，酪氨酸可經(jīng)酪氨酸酶等催化合成黑色素。人體缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障礙，皮膚、毛發(fā)等發(fā)白，稱為白化病(albinism)。(2)酪氨酸的分解代謝

體內(nèi)代謝尿黑酸的酶先天缺陷時(shí)，尿黑酸分解受阻，可出現(xiàn)尿黑酸癥。(3)苯酮酸尿癥(phenylkeronuria,PKU)

體內(nèi)苯丙氨酸羥化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?，苯丙氨酸?jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并從尿中排出的一種遺傳代謝病。

苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（正常時(shí)極少）苯丙氨酸苯丙酮酸苯乙酸

酪氨酸多巴多巴胺去甲腎上腺素腎上腺素

酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶COOHCOOH||C=O

CHNH2||CH2

CH2|OHCOOHCOOH|||CH2COOHCH+C=O|||CHCH2||COOHCOOHOHOHOO黑色素

尿黑酸

延胡索酸乙酰乙酸羥苯丙酮酸

酪氨酸酶缺乏時(shí)引起白化病缺乏時(shí)引起尿黑酸尿癥苯丙氨酸羥化酶缺乏時(shí)引起苯丙酮酸尿癥2.色氨酸代謝色氨酸5-羥色胺一碳單位丙酮酸+乙酰乙酰CoA維生素PP(三)含硫氨基酸的代謝胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸

含硫氨基酸1.甲硫氨酸的代謝(1)甲硫氨酸與轉(zhuǎn)甲基作用腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)甲基轉(zhuǎn)移酶RHRH—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM為體內(nèi)甲基的直接供體(2)甲硫氨酸循環(huán)(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

轉(zhuǎn)甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH32.半胱氨酸與胱氨酸的代謝1.半胱氨酸與胱氨酸的互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2從蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后轉(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼幔缓笤俜捶较蛑匦潞铣傻鞍彼?，這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程稱為S-腺苷蛋氨酸循環(huán)或活性甲基循環(huán)。3.硫酸根的代謝含硫氨基酸分解可產(chǎn)生硫酸根，半胱氨酸是主要來(lái)源。SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5′-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸，PAPS）PAPS為活性硫酸，是體內(nèi)硫酸基的供體腺苷磷酸焦磷酸化酶4.肌酸的合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量?jī)?chǔ)存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒∷?。肌酸和磷酸肌酸代謝的終產(chǎn)物為肌酸酐(creatinine)。H2O+5.谷胱甘肽(glutathione)的生成和功能生成：r-谷氨酰循環(huán)GSH由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成—2H+2H谷胱甘肽過(guò)氧化物酶形式：

2G-SHG-S-S-G還原型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽功能：保護(hù)酶和蛋白質(zhì)的巰基不被氧化，從而維護(hù)其功能2G-SH+2MetHbG-S-S-G+2Hb+2H2O

高鐵血紅蛋白血紅蛋白2G-SH+H2O2G-S-S-G+2H2O(四)支鏈氨基酸的代謝支鏈氨基酸亮氨酸異亮氨酸纈氨酸

氨基酸的重要含氮衍生物

AA的生物合成：人和動(dòng)物只能合成部分AA，人體只能合成12種氨基酸。主要通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用AA-R1α-酮酸R1轉(zhuǎn)氨酶AA-R2α-酮酸R2

許多氨基酸可以作為氨基的供體，其中最主要的是谷氨酸，其被稱為氨基的“轉(zhuǎn)換站”，先生成

Glu

其它AA。氨基酸的合成｛有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要為Glu，領(lǐng)頭AA)三、氨基酸合成代謝概況1、α-酮戊二酸衍生類型(谷氨酸族氨基酸的合成)包括：Glu、Gln、Pro、Arg共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸

α-酮戊二酸

Glu為還原同化作用+NH3

+NADH+NAD++H2O谷AA

脫H酶（動(dòng)物和真菌，不普遍）谷氨酰胺+α-酮戊二酸2谷AA（普遍）

α-酮戊二酸谷AA+NH3

+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O

合酶

Glu合酶NADPH+H+NADP+（一）氨基酸合成途徑的類型

幾種氨基酸的關(guān)系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羥脯AA鳥AA瓜AA精AA2、草酰乙酸衍生類型(天冬氨酸族氨基酸的合成)包括：Asp、Asn、Lys、Thr、Met、Ile共同碳架：TCA中的草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CH+NH3COO---CH2-COO-CH+NH3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---++轉(zhuǎn)氨天冬AA天冬酰胺合酶Mg2+Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O

+AMP+PPiAsp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi（植物，細(xì)菌）（動(dòng)物）草酰乙酸賴氨酸蘇氨酸甲硫氨酸異亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸