天津大學生物化學

天津大學生物化學第1頁/共69頁蛋白質(zhì)核酸多糖脂類氨基酸核苷酸單糖甘油脂肪酸葡萄糖甘油醛-3-磷酸丙酮酸乙酰輔酶A三羧酸循環(huán)CO2電子傳遞體還原型(NADH,FADH2)電子傳遞體氧化型(NAD+,FAD)糖酵解糖異生NH3氧化磷酸化和電子傳遞ADPATPO2H2O光能分解途徑合成途徑電子流e-第2頁/共69頁第十章氨基酸代謝一、蛋白質(zhì)的酶促降解二、氨基酸的分解代謝（一）脫氨基作用（二）脫羧基作用（三）氨基酸分解代謝產(chǎn)物的代謝三、氨基酸合成代謝概況（一）氨基酸合成途徑的類型（二）氨基酸與一碳單位（三）氨基酸與某些重要生物活性物質(zhì)的合成第3頁/共69頁第十章氨基酸代謝蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸能通過氧化產(chǎn)生能量供機體需要，但不同生物對此的依賴程度不同大多數(shù)生物氨基酸分解方式非常相似，而氨基酸合成代謝途徑則有所不同必需氨基酸：蘇氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸；對嬰幼兒而言還包括組氨酸和精氨酸第4頁/共69頁無機氮和有機氮代謝的關系AminoacidsNucleotidesAminosugarsCoenzymesPorphyrinsProteinsDNA,RNAComplexpolysaccharidesPhospholipids

N2

NH3

NO2-NO3-Nitrogen-fixingBacteriaDenitrifyingbacteriaAllorganismsAllorganismsMostplantsandbacteriaMostplantsandbacteriaNitrosomonasNitrobacterEnergyEnergy第5頁/共69頁人體內(nèi)蛋白質(zhì)的酶促降解食物蛋白質(zhì)

多肽片段游離氨基酸胃蛋白酶胰酶血液循環(huán)小腸胃十二指腸羧肽酶氨肽酶第6頁/共69頁蛋白質(zhì)的酶促降解氨基酸的吸收消耗ATP，不同氨基酸有專一載體和轉(zhuǎn)運系統(tǒng)動物組織中存在著各種組織蛋白酶，可將細胞自身的蛋白質(zhì)水解成氨基酸外界食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收的氨基酸和體內(nèi)合成及組織蛋白質(zhì)經(jīng)降解生成的氨基酸，共同組成體內(nèi)氨基酸代謝庫第7頁/共69頁氨基酸代謝概況食物蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)（包括酶、蛋白激素等）血液氨基酸組織氨基酸體內(nèi)氨基酸代謝庫消化吸收合成分解非蛋白質(zhì)的含氮化合物（嘌呤、密啶、膽堿、肌酸、腎上腺素、甲狀腺素等）α-酮酸三羧酸循環(huán)CO2+H2O+ATP糖類酮體NH3尿素其他含氮物胺CO2醛酸CO2+H2O過剩氨基酸排泄轉(zhuǎn)化脫羧基作用脫氨基作用第8頁/共69頁氧化脫氨作用氨基酸氧的消耗量（mol）氨的產(chǎn)量（mol）α-酮酸的產(chǎn)量（mol)丙氨酸纈氨酸亮氨酸苯丙氨酸11111.942.081.852.171.832.201.851.65平均值122Krebs用腎臟提取液證明脫氨基作用的定量關系氨基酸氧化酶第9頁/共69頁轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用：一種氨基酸的氨基可以轉(zhuǎn)移到α-酮酸上，生成相應的一分子α-酮酸和另一分子α-氨基酸，反應是由轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨作用溝通了糖類和蛋白質(zhì)的代謝第10頁/共69頁轉(zhuǎn)氨基作用化學方程式第11頁/共69頁磷酸吡哆醛在轉(zhuǎn)氨中的作用第12頁/共69頁聯(lián)合脫氨基作用生物體內(nèi)L-氨基酸氧化酶活力不高，而L-谷氨酸脫氫酶的活力很強，轉(zhuǎn)氨酶又普遍存在，導致大多數(shù)氨基酸經(jīng)由L-谷氨酸脫氨基，即先轉(zhuǎn)氨后脫氨的聯(lián)合脫氨基方式骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要的脫氨方式是以嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基作用為主第13頁/共69頁聯(lián)合脫氨作用實例第14頁/共69頁嘌呤核苷酸循環(huán)第15頁/共69頁脫羧基作用氨基酸脫羧酶吡哆醛輔酶吡哆醛第16頁/共69頁脫羧基作用實例

谷氨酸γ-丁氨酸（抑制劑）天冬氨酸β-丙氨酸（泛酸成分）組氨酸組胺（降血壓）

酪氨酸酪胺（升高血壓）第17頁/共69頁脫羧基作用影響大量的胺類能引起神經(jīng)或心血管等系統(tǒng)的功能紊亂，體內(nèi)的胺氧化酶可使胺類氧化成醛，進一步氧化則生成羧酸胺氧化酶第18頁/共69頁氨基酸分解產(chǎn)物的代謝氨基酸的分解產(chǎn)物氨和α-酮酸必須進一步代謝，才能轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀慌懦奈镔|(zhì)或合成體內(nèi)有用的物質(zhì)氨在pH7.4時主要以NH4+的形式存在，過量的氨對動物和人體都有害，須及時排出體外才行水生動物可直接排氨，鳥類和部分爬蟲類以尿酸的形式排氨，人、哺乳動物和兩棲類則以尿素的形式排氨第19頁/共69頁氨的代謝轉(zhuǎn)變—尿素的合成肝臟是生成尿素的主要器官尿素的合成是通過鳥氨酸循環(huán)的過程形成的，分三個階段：1）鳥氨酸與二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸；2）瓜氨酸與氨作用合成精氨酸；3）精氨酸在肝臟中被水解成尿素和鳥氨酸第20頁/共69頁鳥氨酸循環(huán)的中間步驟

—從鳥氨酸合成瓜氨酸氨甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸鳥氨酸甲酰轉(zhuǎn)移酶第21頁/共69頁鳥氨酸循環(huán)的中間步驟

—從瓜氨酸合成精氨酸瓜氨酸瓜氨酸（烯醇式）天冬氨酸精氨酸延胡索酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸裂解酶第22頁/共69頁鳥氨酸循環(huán)的中間步驟

—精氨酸水解生成尿素精氨酸鳥氨酸尿素精氨酸酶第23頁/共69頁鳥氨酸循環(huán)—總反應HCO3-+NH4++2ATP—>氨基甲酰磷酸+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸+鳥氨酸—>瓜氨酸+Pi瓜氨酸+天冬氨酸+ATP—>精氨琥珀酸+AMP+PPi精氨琥珀酸—>精氨酸+延胡索酸精氨酸+H2O—>鳥氨酸+尿素————————————————————————————————總反應：HCO2-+NH3++天冬氨酸+3ATP+H2O—>延胡索酸+尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi延胡索酸—>草酰乙酸(三羧酸循環(huán)中間體)—>天冬氨酸—>鳥氨酸循環(huán)第24頁/共69頁氨的代謝轉(zhuǎn)變

—酰胺的合成之谷氨酸途徑氨基酸分解生成的氨可以酰胺形式儲存于體內(nèi)，此也是體內(nèi)解除氨毒的重要方式

谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺酶第25頁/共69頁氨的代謝轉(zhuǎn)變

—酰胺的合成之天冬氨酸途徑氨基酸分解生成的氨可與天冬氨酸反應生成天冬酰胺，是植物體中儲氨的重要形式天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺合成酶天冬酰胺酶第26頁/共69頁二十種基本氨基酸(五)天冬氨酸谷氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第27頁/共69頁α-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變再合成氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛椭狙趸啥趸己退?8頁/共69頁α-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變

—再合成氨基酸α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸+丙酮酸<===>α-酮戊二酸+丙氨酸谷氨酸+草酰乙酸<===>α-酮戊二酸+天冬氨酸第29頁/共69頁α-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變

—轉(zhuǎn)變成糖及脂肪α-酮酸可以轉(zhuǎn)變成糖及脂肪可以轉(zhuǎn)變成糖的氨基酸稱為生糖氨基酸，可以轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸稱為生酮氨基酸，二者兼有的稱為生糖兼生酮氨基酸氨基酸名稱中間產(chǎn)物生糖或生酮氨基酸名稱中間產(chǎn)物生糖或生酮天冬氨酸天冬酰胺絲氨酸甘氨酸蘇氨酸丙氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺組氨酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸、琥珀酰CoA丙酮酸丙酮酸α-酮戊二酸α-酮戊二酸α-酮戊二酸生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖精氨酸脯氨酸纈氨酸甲硫氨酸亮氨酸賴氨酸異亮氨酸酪氨酸苯丙氨酸色氨酸α-酮戊二酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酰CoA乙酰乙酸、乙酰CoA乙酰乙酰CoA琥珀酰CoA、乙酰CoA乙酰乙酸、延胡索酸乙酰乙酸、延胡索酸乙酰乙酰CoA、丙酮酸生糖生糖生糖生糖生酮生酮生糖兼生酮生糖兼生酮生糖兼生酮生糖兼生酮第30頁/共69頁氨基酸合成途徑蛋白質(zhì)氨基酸非必需氨基酸糖必需氨基酸酮體所有非必需氨基酸都是生糖氨基酸必需氨基酸中只有少數(shù)部分是生糖氨基酸所有生酮氨基酸都是必需氨基酸，因此，脂肪很少或不能用來合成氨基酸。第31頁/共69頁氨基酸的生物合成途徑1.酮戊二酸衍生類型2.草酰乙酰衍生類型3.丙酮酸衍生類型4.甘油酸-3-磷酸衍生類型5.赤蘚糖-4-磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生類型6.組氨酸生物合成第32頁/共69頁由谷氨酸合成鳥氨酸第33頁/共69頁脯氨酸的生物合成第34頁/共69頁由天冬氨酸合成氨基酸第35頁/共69頁絲氨酸的生物合成第36頁/共69頁細菌中半胱氨酸的合成第37頁/共69頁氨基酸與一碳單位一碳單位名稱—CH=NH—CHO—CH2OH—CH2——CH=—CH3亞氨甲基甲?；u甲基亞甲基次甲基甲基第38頁/共69頁葉酸和葉酸輔酶２－氨基－４－羥基－對氨基苯甲酸谷氨酸６－甲基蝶呤葉酸結構第39頁/共69頁四氫葉酸葉酸5,6,7,8-四氫葉酸Ｒ＝葉酸的其余部分5,6,7,8-四氫葉酸（ＦH4）第40頁/共69頁四氫葉酸一碳衍生物的部分結構N10-甲酰-FH4

N5-甲基-FH4N5-甲酰-FH4N5,N10-亞甲基-FH4N5-亞氨甲基-FH4N5,N10-次甲基-FH4第41頁/共69頁一碳單位的產(chǎn)生(1)第42頁/共69頁一碳單位的產(chǎn)生(2)組氨酸咪唑丙烯酸咪唑酮丙酸組氨酸酶咪唑丙烯酸酶咪唑酮丙酸水解酶N-亞氨甲基谷氨酸谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)亞氨甲基酶第43頁/共69頁一碳單位與甲硫氨酸的合成天冬氨酸高絲氨酸脫氫酶高絲氨酸絲氨酸半胱氨酸甲硫氨酸高等植物和多數(shù)微生物合成甲硫氨酸的途徑第44頁/共69頁一碳單位與半胱氨酸的合成甲硫氨酸轉(zhuǎn)腺苷酶甲硫氨酸S-腺苷甲硫氨酸S-腺苷高半胱氨酸甲基受體甲基化受體轉(zhuǎn)甲基酶腺苷H2O絲氨酸半胱氨酸胱硫醚高半胱氨酸胱硫醚-β-合成酶胱硫醚-γ-裂解酶α-酮丁酸高等動物體內(nèi)半胱氨酸可由必需氨基酸甲硫氨酸來合成第45頁/共69頁合成芳香氨基酸的中間體（1）第46頁/共69頁合成芳香氨基酸的中間體（2）第47頁/共69頁莽草酸可用作合成達菲的原料第48頁/共69頁合成芳香氨基酸的中間體（3）第49頁/共69頁苯丙氨酸的合成第50頁/共69頁酪氨酸的生成第51頁/共69頁酪氨酸的另一合成途徑第52頁/共69頁色氨酸的合成（1）第53頁/共69頁色氨酸的合成（2）第54頁/共69頁組氨酸的生物合成（1）第55頁/共69頁組氨酸的生物合成（2）第56頁/共69頁組氨酸的生物合成（3）組氨酸的碳骨架來自核糖，咪唑環(huán)上的N一個來