生物化學(xué)：第9章 氨基酸代謝

氨基酸代謝MetabolismofAminoAcids第九章目的與要求1.掌握聯(lián)合脫氨基作用的過程和意義2.掌握尿素合成的部位和全過程3.掌握一碳單位的概念、來源、載體和功能4.掌握下列概念

nitrogenbalance;essentialaminoacid; aminoacidpool；onecarbonunit;

蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用；聯(lián)合脫氨基作用第一節(jié)蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用一.蛋白質(zhì)的生理功能（一）.維持細(xì)胞組織的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)（二）.參與多種重要的生理活動(dòng)酶、多肽激素、抗體、調(diào)節(jié)蛋白、肌肉收縮、血液凝固、胺類神經(jīng)遞質(zhì)等（三）.氧化供能17.19kJ（4.1kCal）/g蛋白質(zhì)二.蛋白質(zhì)的需要量（一）.氮平衡(nitrogenbalance)蛋白質(zhì)含氮量16%1.氮的總平衡攝入氮=排出氮正常成人2.氮的正平衡攝入氮>排出氮兒童、孕婦和恢復(fù)期病人3.氮的負(fù)平衡攝入氮<排出氮饑餓、消耗性疾?。ǘ?生理需要量成人：分解20g/日最低需30-50g/日我國營養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦80g/日（三）.蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值營養(yǎng)必需氨基酸：體內(nèi)不能合成，必需由食物供給的氨基酸組氨酸、精氨酸半必需氨基酸：酪氨酸、半胱氨酸賴氨酸、色氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用：營養(yǎng)價(jià)值較低的食物蛋白質(zhì)混合食用，從而提高蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值的作用。如：谷類蛋白質(zhì)：賴氨酸少，色氨酸多豆類蛋白質(zhì)：賴氨酸多，色氨酸少第二節(jié).蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗一.蛋白質(zhì)的消化（一）.胃中的消化胃蛋白酶原（Pepsinogen）胃蛋白酶（Pepsin）（胃粘膜主細(xì)胞分泌）

胃蛋白酶、HCl氨基末端

胃蛋白酶原（MW40000）

胃蛋白酶（MW33000）

胰蛋白酶原（MW24000）

胰蛋白酶（MW23200）胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶原（MW24000）

糜蛋白酶（MW23500）SSSSS—SS--S--一些蛋白水解酶原的激活腸激酶（或胰蛋白酶）42aa（二）.小腸中的消化1.胰液中的蛋白酶及其作用內(nèi)肽酶(endopeptidase)：胰蛋白酶(trypsin)糜蛋白酶(chymotrypsin)彈性蛋白酶(elastase)外肽酶(exopeptidase)羧基肽酶A(carboxypeptidaseA)羧基肽酶B(carboxypeptidaseB)氨基肽酶(aminopeptidase)

氨基肽酶內(nèi)肽酶羧基肽酶H2N-CH-CO-NH-CH…NH-CH-CO-NH-CH-CO…NH-CH-CO-NH-CH-COOHR1R2R3R4R5R6

二肽酶

氨基酸+H2N-CH-CO-NH-CH-COOHRR

氨基酸

表8.1蛋白水解酶作用的特異性

——————————————————————————

酶特異性——————————————————————————胃蛋白酶R3=色、苯丙、酪、蛋、亮R4=任何氨基酸殘基胰蛋白酶R3=精、賴R4=任何氨基酸殘基糜蛋白酶R3=苯丙、酪、色R4=任何氨基酸殘基彈性蛋白酶R3=脂肪族氨基酸殘基R4=任何氨基酸殘基氨基肽酶R1=任何氨基酸殘基R2=除脯氨酸外任何氨基酸殘基羧基肽酶AR5=任何氨基酸殘基R6=除精、賴、脯外氨基酸殘基羧基肽酶BR5=任何氨基酸殘基R6=精、賴——————————————————————————R2等代表圖8-2中所指氨基酸殘基2.腸液中腸激酶的作用和小腸粘膜細(xì)胞的消化作用(1).腸激酶(enterokinase)對(duì)胰酶的激活(2).小腸粘膜細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)的消化作用

胰蛋白酶原腸激酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶

羧肽酶原羧肽酶（A及B）（A及B）二.氨基酸的吸收(一).氨基酸吸收的載體（carrierprotein)中性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸和甘氨酸載體氨基酸Na+氨基酸Na+Na+氨基酸載體蛋白腸粘膜細(xì)胞ATP腸粘膜細(xì)胞氨基酸載體蛋白的作用外內(nèi)

鈉泵（二）.γ谷氨?；h(huán)對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)作用γ谷氨?；h(huán)：

γ-glutamylcycleorMeister循環(huán)（三）.肽的吸收二肽或三肽轉(zhuǎn)運(yùn)體系A(chǔ)ACOOH|CHNH2|(CH2)2

COOH||C------N--CH||H|ORGSH半胱氨酰甘氨酸r谷氨酰半胱氨酸谷氨酸5羥脯氨酸AAATPADP+PiATPADP+Pi甘氨酸ADP+PiATP半胱氨酸r谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶r谷氨酰氨基酸細(xì)胞外細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)r谷氨酰循環(huán)三.蛋白質(zhì)的腐敗(putrefaction)腸道細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的作用（一）.胺類的生成（二）.氨的生成氨基酸脫氨，尿素分解（三）.其他有害物質(zhì)的生成苯酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氫--CH2-CH2NH2--CHOH-CH2NH2HO---CH2-CH2NH2HO---CHOH-CH2NH2苯乙胺苯乙醇胺酪胺β-羥酪胺第三節(jié)氨基酸的一般代謝1-2%/總蛋白質(zhì)/天被降解(degradation)蛋白質(zhì)T1/2：人血漿蛋白質(zhì)10天肝蛋白質(zhì)1-8天結(jié)締組織180天蛋白質(zhì)降解途徑：1.溶酶體外來蛋白質(zhì)、膜蛋白、長(zhǎng)壽命蛋白質(zhì)2.胞漿異常蛋白質(zhì)酶短壽命蛋白質(zhì)降解泛素ATPMW：8.5x103

76aa氨基酸代謝庫(metabolicpool)：體內(nèi)所有游離氨基酸的總稱肌肉50%肝臟10%腎臟4%血漿1-6%氨尿素酮體食物蛋白質(zhì)－酮酸 氧化供能糖組織蛋白質(zhì)氨基酸代謝庫體內(nèi)合成氨基酸其他含氮化合物胺類（非必需氨基酸）（嘌呤、嘧啶等）

氨基酸代謝概況

一.氨基酸的脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用：R|H2N-C-H|COOHR|C=O|COOHCOOH|CH2|CH2|C=O|COOHCOOH|CH2

|CH2|H2N-C-H|COOHNH3+NADH+H+H2O+NAD+谷氨酸a酮酸a酮戊二酸氨基酸轉(zhuǎn)氨酶谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨基作用（一）.轉(zhuǎn)氨基作用1.轉(zhuǎn)氨酶與轉(zhuǎn)氨基作用R1|H-C-NH2+|COOHR2|H-C-NH2|COOHR2|C=O|COOHR1|C=O+|COOH轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶：glutamicpyruvictransaminase(GPT)

（丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶alaninetransaminase,ALT)谷草轉(zhuǎn)氨酶：glutamicoxaloacetictransaminase(GOT)(天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶aspartatetransaminase,AST)

ＧＰＴ谷氨酸＋丙酮酸ａ－酮戊二酸＋丙氨酸

ＧＯＴ谷氨酸＋草酰乙酸ａ－酮戊二酸＋天冬氨酸

正常成人組織中GOT及GPT活性－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－組織ＧＯＴＧＰＴ（單位／ｇ濕組織）（單位／ｇ濕組織）－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－心1560007100骼肌990004800腎9100019000胰腺280002000脾140001200肺10000700血清2016－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－轉(zhuǎn)氨酶的輔酶：維生素Ｂ６的磷酸酯2.轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)理ＮO=CHCH2OPO3H2OHCH3H2N-CHCH2OPO3H2ＮOHCH3磷酸砒哆醛磷酸砒哆胺-H2OHOOC-CH-NH2+O=CH-RHOOC-CH-N=CH-R|＋H2O|RR

Schiff鹼

氨基酸磷酸砒哆醛

分子重排

-H2OHOOC-C=O+H2N-CH2-R

HOOC-C=N-CH2-R|

+H2O

|

R

Rａ－酮酸磷酸砒哆胺

Schiff鹼異構(gòu)體

NH2NH|||CH-COOHC-COOH|NAD+NADH+H+|(CH2)2-COOH(CH2)2-COOH

L-谷氨酸

+H2O-H2OO||C-COOH+NH3

|(CH2)2-COOHa-酮戊二酸二.L谷氨酸氧化脫氨基作用組織：肝、腎L-谷氨酸脫氫酶GTP，ATPGDP，ADP氨基酸a酮酸L谷氨酸a酮戊二酸天冬氨酸草酰乙酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸（IMP）腺嘌呤核苷酸（AMP）嘌呤核苷酸循環(huán)(三).嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基作用組織：骨骼肌、心肌二.酮酸的代謝（一）.生成非必需氨基酸（二）.轉(zhuǎn)變成糖和脂類（三）.氧化供能氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類--------------------------------------------------------------------------------類別氨基酸--------------------------------------------------------------------------------生糖氨基酸甘、絲、纈、精、半胱、脯、羥脯、丙、組、谷、谷氨酰胺、天冬、天冬酰胺、蛋生酮氨基酸亮、賴生糖兼生酮氨基酸異亮、苯丙、酪、蘇、色---------------------------------------------------------------------------------葡萄糖或糖原甘油三酯磷酸丙糖a-磷酸甘油脂肪酸磷酸烯醇型丙酮酸丙酮酸乳酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA酮體草酰乙酸檸檬酸延胡索酸a酮戊二酸谷氨酸琥珀酸單酰CoA

糖脂肪丙氨酸半胱氨酸甘氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸亮氨酸異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甲硫氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸脯氨酸亮氨酸賴氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系NH3氨基酸脫氨基作用腸道蛋白質(zhì)的腐敗谷氨酰胺（腎）尿素合成谷氨酰胺合成核苷酸、非必需氨基酸NH4

尿第三節(jié)氨的代謝血氨：(47-65mol/L)體內(nèi)氨的來源與去路：+一.體內(nèi)氨的來源1.氨基酸脫氨基以及胺、嘌呤、嘧啶的分解

胺氧化酶

RCH2NH2RCHO+NH32.腸道吸收

堿性NH4

NH3

吸收

酸性+3.腎臟產(chǎn)生

腎小管H+NH4

尿谷氨酰胺谷氨酸+NH3OH-

血+二.氨的轉(zhuǎn)運(yùn)氨在血液中的運(yùn)輸形式：丙氨酸和谷氨酰胺（一）.丙氨酸-葡萄糖循環(huán)意義：使肌肉的氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?/p>

肌肉GGG尿素蛋白質(zhì)

糖分解

尿素循環(huán)氨基酸

丙酮酸

糖異生

NH3NH3

谷氨酸丙酮酸谷氨酸

轉(zhuǎn)氨酶

a-酮戊丙氨酸丙氨酸丙氨酸a-酮戊二酸二酸肌肉血液肝臟圖8-8丙氨酸-葡萄糖循環(huán)COOHCONH2||（CH2）2NH3+ATPADP+Pi（CH2）2|谷氨酰胺合成酶

|CHNH2CHNH2|谷氨酰胺酶|COOHNH3H2OCOOHL-谷氨酸谷氨酰胺（二）.谷氨酰胺的運(yùn)氨形式腦，肌肉肝，腎谷氨酰胺：氨的解毒產(chǎn)物，氨的貯存和運(yùn)輸形式三.尿素的生成（一）.合成部位：肝臟（二）.合成機(jī)理

鳥氨酸循環(huán)NH2NH2||C=OC=NH||NH2NHNH|||（CH2）3

（CH2）3

（CH2）3|||CH-NH2CH-NH2CH-NH2|||COOHCOOHCOOH鳥氨酸瓜氨酸精氨酸（三）.合成過程

O

氨基甲酰磷酸合成酶I||CO2+NH3

H2N-C-O-P+H2O+2ATPN-乙酰谷氨酸，Mg2+

+2ADP+Pi

氨基甲酰磷酸

COOH|CH3C-NH-CH|||O（CH2）2|COOHN-乙酰谷氨酸（AGA）1.氨基甲酰磷酸的合成部位：線粒體氨基甲酰磷酸合成酶IcarbamoylphosphatesynthetaseI,CPS-INH2|C=O|NH2NH||（CH2）3+NH2

鳥氨酸氨基（CH2）3||甲酰轉(zhuǎn)移酶|

CH-NH2C=OCH-NH2+H3PO4

|||COOHO-PCOOH鳥氨酸氨基甲酰磷酸瓜氨酸

2.瓜氨酸的合成部位：線粒體3.精氨酸的合成部位：胞液

NH2NH2COOH|||C=OC==N—CH|||NHCOOHNHCH2||||（CH2)2H2N-C-H（CH2)2COOH||精氨酸代瑚珀酸合成酶

|CH-NH2+CH2CH-NH2||ATPMg2+AMP+PPi|COOHCOOHCOOH瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸

NH2|C=NHCOOH||NHCH|||

精氨酸代瑚珀酸裂解酶

(CH2)2CH||CH-NH2+HOOC|COOH延胡索酸精氨酸NH2|C=NH|NHNH2||(CH2)3NH2(CH2)3|

精氨酸酶

||CH-NH2+H2OC=O+CH-NH2

|||COOHNH2COOH精氨酸尿素鳥氨酸4.尿素生成部位：胞液尿素合成總反應(yīng)：

NH2|2NH3+CO2+3ATP+3H2OC=O+2ADP+AMP+4Pi|NH2

線粒體尿素生成的中間步驟NH3+CO2+H2O2ATPN-乙酰谷氨酸2ADP+Pi

氨基甲酰磷酸Pi胞液鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸a-酮戊二酸氨基酸鳥氨酸ATPAMP+PPi草酰乙酸谷氨酸a-酮酸尿素精氨酸代瑚珀酸蘋果酸精氨酸延胡索酸鳥氨酸循環(huán)

鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶瓜氨酸尿素

(線粒體)氨基甲酰磷酸天冬氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶氨甲酰天冬氨酸嘧啶

(胞液)

（四）.尿素合成的調(diào)節(jié)1.食物的影響正常人肝尿素合成酶的相對(duì)活性---------------------------------------------------------------

酶相對(duì)活性---------------------------------------------------------------氨基甲酰磷酸合成酶4.5鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶163.0精氨酸代琥珀酸合成酶1.0精氨酸代琥珀酸裂解酶3.3精氨酸酶149.0---------------------------------------------------------------2.氨基甲酰磷酸合成酶I對(duì)尿素合成的影響乙酰CoA谷氨酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸合成酶精氨酸氨基甲酰磷酸合成酶I激活變構(gòu)激活3.其他物質(zhì)對(duì)尿素合成的調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的影響氨代謝的其他途徑可影響尿素的合成： 如谷氨酰胺和谷氨酸的生成（五）.高氨血癥和氨中毒正常血氨濃度：

(47-65mol/L)肝功損傷尿素合成血氨腦a酮戊二酸（與氨生成谷氨酸）肝昏迷腦功能ATP生成三羧酸循環(huán)第五節(jié)個(gè)別氨基酸的代謝一.氨基酸的脫羧基作用酶：氨基酸脫羧酶輔酶：磷酸吡哆醛COOH|(CH2)2COOH|L-谷氨酸脫羧酶|CH-NH2(CH2)2|CO2

|

COOH

CH2NH2L-谷氨酸γ-氨基丁酸（一）.γ-氨基丁酸γ-氨基丁酸:γ-aminobutyricacid,GABA

抑制性神經(jīng)遞質(zhì)CH2SHCH2SO3H|3[O]|磺酸丙氨酸脫羧酶

CH2SO3HCH-NH2CH-NH2|||CO2CH2NH2COOHCOOHL-半胱氨酸磺酸丙氨酸?；撬幔ǘ??；撬?/p>

?；撬幔耗懼岬慕M成成分

組氨酸脫羧酶

HC=C-CH2CHCOOHHC=C-CH2CH2NH2|||CO2||HNNNH2HNNCCHHL-組氨酸組胺（三）.組胺組胺：血管舒張劑N

色氨酸NH2|色氨酸5羥色氨酸5羥色胺（四）.5羥色胺5羥色胺：抑制性神經(jīng)遞質(zhì)；收縮血管作用CH3COOHL-蛋氨酸||S--(CH2)2—CHNH2

腺苷轉(zhuǎn)移酶

ATPPPi+Pi

腺苷-S+-CH3COOH||(CH2)2(S腺苷蛋氨酸)H2N-(CH2)3-CHNH2|(L-鳥氨酸)HOOC-CHNH2鳥氨酸脫羧酶

CO2

S腺苷蛋氨酸脫羧酶

CO2H2N-(CH2)3-CH2NH2

腐胺腺苷-S+-CH3|S-腺苷-3-甲硫基丙胺

丙胺轉(zhuǎn)移酶

(CH2)2-CH2NH2

腺苷-S-CH3H2N-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2

精脒腺苷-S+-CH3|(CH2)2-CH2NH2S-腺苷-3-甲硫基丙胺H2N-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2

腺苷-S-CH3

精胺（五）.多胺腐胺精脒精胺多胺：促進(jìn)細(xì)胞增殖限速酶二.一碳單位(onecarbonunit)的代謝（一）定義：某些氨基酸代謝過程中所產(chǎn)生的含有一個(gè)碳原子基團(tuán)的總稱.包括：甲基(-CH3),甲烯基(-CH2-),甲炔基(-CH=),甲?；?-CHO),亞氨甲基(-CH=NH)等（二）.載體四氫葉酸是攜帶一碳單位的載體

二氫葉酸還原酶二氫葉酸還原酶葉酸二氫葉酸四氫葉酸

NADPHNADP+NADPHNADP++H++H+

156910

785，6，7，8，-四氫葉酸（FH4）105N5，N10-甲炔四氫葉酸（N5，N10-CH-FH4）N5-甲基四氫葉酸（N5-CH3-FH4）N5，N10-甲烯四氫葉酸（N5，N10-CH2-FH4）N10-甲酰四氫葉酸（N10-CHO-FH4）N5-亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NH-FH4）（三）.來源

絲氨酸甘氨酸組氨酸色氨酸CH2OH|絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶CHNH2+FH4N5,N10-CH2-FH4+CH2NH2|-H2O|COOHCOOH絲氨酸甘氨酸CH2NH2|甘氨酸裂解酶系COOH+FH4CO2+NH3+N5,N10-CH2-FH4NAD+NADH+H+甘氨酸

色氨酸甲酸+犬尿氨酸合成酶10組氨酸亞氨甲酰谷氨酸谷氨酸亞氨甲基轉(zhuǎn)移酶N5N10-CHO-FH4N10甲酰四氫葉酸N5,N10=CH-FH4N5,N10甲炔四氫葉酸N5,N10-CH2-FH4N5,N10甲烯四氫葉酸N5-CH3-FH4N5甲基四氫葉酸+NH3N5-CH=NH-FH4-NH3

N5亞氨甲基四氫葉酸NADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+H+H2O不可逆（四）.一碳單位的相互轉(zhuǎn)變（五）.生理功能嘌呤、嘧啶合成的原料三.含硫氨基酸的代謝蛋氨酸半胱氨酸胱氨酸（一）.蛋氨酸的代謝1.蛋氨酸與轉(zhuǎn)甲基作用蛋氨酸+ATPS腺苷蛋氨酸

(S-adenosylmethionine,SAM)SAM是體內(nèi)最重要的甲基供體蛋氨酸ATPS-腺苷蛋氨酸+S-腺苷蛋氨酸S-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶R-CH3腺苷腺嘌呤腺嘌呤腺苷由SAM參加的一些轉(zhuǎn)甲基作用----------------------------------------------------------------甲基接受體甲基化產(chǎn)物----------------------------------------------------------------去甲腎上腺素腎上腺素胍乙酸肌酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰膽堿γ氨基丁酸肉毒堿RNA甲基化RNADNA甲基化DNA蛋白質(zhì)甲基化蛋白質(zhì)尼克酰胺N-甲基尼克酰胺------------------------------------------------------------------2.蛋氨酸循環(huán)methioninecycle

同型半胱氨酸由N5-CH3-FH4提供甲基而合成蛋氨酸，反應(yīng)由N5甲基四氫葉酸轉(zhuǎn)甲基酶催化，輔酶是維生素B12