第11章蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝(Proteindegradationandaminoacidscatabolism)一、蛋白質(zhì)降解

蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)在消化道內(nèi)分解在細(xì)胞內(nèi)降解

二、氨基酸分解代謝

脫氨基脫羧基三、尿素形成四、氨基酸碳骨架氧化途徑五、生糖氨基酸和生酮氨基酸六、由氨基酸衍生其他主要物質(zhì)及其代謝七、氨基酸代謝缺陷癥第1頁(yè)維持細(xì)胞、組織生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)(主要功能)。2.參與多種主要生理活動(dòng)催化、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝調(diào)整等。3.氧化供能（次要功能）。人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。

蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)作用

NutritionalFunctionofProtein

一、蛋白質(zhì)降解第2頁(yè)

氮平衡

(nitrogenbalance)

蛋白質(zhì)含氮量平均為16%，可通過(guò)測(cè)定含氮量估算出蛋白質(zhì)量。

氮平衡:攝入食物含氮量（攝入氮)與排泄物（尿與糞）中含氮量（排出氮）之間關(guān)系。氮平衡三種情況：

氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮>排出氮（小朋友、孕婦等）氮負(fù)平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）第3頁(yè)人體對(duì)蛋白質(zhì)需要量

蛋白質(zhì)生理需要量—為保持氮總平衡，每日應(yīng)從食物中供應(yīng)蛋白質(zhì)數(shù)量。成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30～45g，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。蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值1、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（nutritionvalue）：

外源性蛋白質(zhì)被人體利用程度。或吸取食物蛋白被機(jī)體利用幾率（利用率）。N保存量N吸取量×100%=2、食物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低取決于其AA數(shù)量及其組成與人體蛋白質(zhì)接近程度和所含必需AA種類和數(shù)量。主要取決于食物蛋白質(zhì)“質(zhì)”。

一般：動(dòng)物蛋白質(zhì)>植物蛋白質(zhì)。第4頁(yè)

必需氨基酸

(essentialaminoacid)必需氨基酸：指體內(nèi)需要而又不能本身合成，必須由食物供應(yīng)氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其他12種氨基酸體內(nèi)能夠合成，稱非必需氨基酸。目前有人將His和Arg稱為營(yíng)養(yǎng)半必需氨基酸，由于其在體內(nèi)合成量較小。

第5頁(yè)記憶辦法：異亮氨酸蛋氨酸纈氨酸賴氨酸亮氨酸色氨酸苯丙氨酸蘇氨酸借一兩本淡色書(shū)來(lái)第6頁(yè)蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用

指營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸能夠互相補(bǔ)充而提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。其本質(zhì)即為食物蛋白質(zhì)之間在AA組成上取長(zhǎng)補(bǔ)短，互相補(bǔ)充。如谷類含Lys少，Trp多，而豆類含Lys多，Trp少，二者混合食用可提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。小麥67大米57牛肉69大豆64混合食用89第7頁(yè)蛋白質(zhì)消化、吸取和腐敗

Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins蛋白質(zhì)消化生理意義由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿樱阌谖?。消除種屬特異性和抗原性，避免過(guò)敏、毒性反應(yīng)。機(jī)體對(duì)外源蛋白質(zhì)消化吸取高等動(dòng)物攝入蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等降解，所有轉(zhuǎn)變成氨基酸，被小腸吸取。第8頁(yè)消化過(guò)程—自胃中開(kāi)始，在小腸中完成。（一）胃中消化作用胃蛋白酶最適pH為1.5～2.5，對(duì)蛋白質(zhì)肽鍵作用特異性差，產(chǎn)物主要為多肽及少許氨基酸。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)胃蛋白酶對(duì)乳中酪蛋白有凝乳作用，使之在胃停留時(shí)間長(zhǎng)，利于充足消化，對(duì)嬰兒較主要。第9頁(yè)（二）小腸中消化——小腸是蛋白質(zhì)消化主要部位。1.胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質(zhì)主要酶，最適pH為7.0左右，包括內(nèi)肽酶和外肽酶。內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部某些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。外肽酶(exopeptidase)自肽鏈末段開(kāi)始每次水解一種氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。第10頁(yè)腸液中酶原激活胰蛋白酶原糜蛋白酶原羧基肽酶原彈性蛋白酶原

腸激酶(enterokinase)胰蛋白酶糜蛋白酶羧基肽酶彈性蛋白酶

(trypsin)(exopeptidase)(carboxypeptidase)(elastase)可保護(hù)胰組織免受蛋白酶本身消化作用。確保酶在其特定部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶貯存形式。酶原激活意義第11頁(yè)氨基肽酶內(nèi)肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意圖2.小腸粘膜細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。第12頁(yè)蛋白水解酶作用專一性蛋白酶專一性胃蛋白酶Ala、Leu、Phe、Trp、Met、Tyr羧基形成肽鍵胰蛋白酶Lys、Arg羧基形成肽鍵糜蛋白酶Phe、Tyr、Trp羧基形成肽鍵彈性蛋白酶脂肪族氨基酸羧基形成肽鍵氨基肽酶除了Pro外任何氨基酸氨基形成肽鍵羧基肽酶A除了Lys、Arg、Pro外任何氨基酸氨基形成肽鍵羧基肽酶BLys、Arg氨基形成肽鍵第13頁(yè)二、氨基酸吸取吸取部位：主要在小腸吸取形式：氨基酸、二肽、三肽吸取機(jī)制：耗能積極吸取過(guò)程第14頁(yè)第15頁(yè)三、蛋白質(zhì)腐敗作用腸道細(xì)菌對(duì)未被消化及未吸取蛋白質(zhì)或其消化產(chǎn)物所起作用。腐敗作用產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產(chǎn)生少許脂肪酸及維生素等可被機(jī)體利用物質(zhì)。蛋白質(zhì)腐敗作用(putrefaction)第16頁(yè)胺類(amines)生成蛋白質(zhì)

氨基酸胺類蛋白酶

脫羧基作用

組氨酸組胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺

賴氨酸尸胺苯丙氨酸苯乙胺其他有害物質(zhì)生成酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚第17頁(yè)β-羥酪胺和苯乙醇胺構(gòu)造類似兒茶酚胺，它們可取代兒茶酚胺與腦細(xì)胞結(jié)合，但不能傳遞神經(jīng)沖動(dòng)，使大腦發(fā)生異常抑制。因而將其稱為假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺第18頁(yè)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解

細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)是處于不停地周轉(zhuǎn)。某些異常蛋白質(zhì)、不需要蛋白質(zhì)需要清除。對(duì)一種特定蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，它在細(xì)胞中含量取決于合成和降解速率。通過(guò)對(duì)某些代謝途徑關(guān)鍵酶合成和降解，控制酶含量，也是控制代謝途徑運(yùn)行一種主要措施。第19頁(yè)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解機(jī)構(gòu)

蛋白質(zhì)降解是限制在細(xì)胞內(nèi)特定區(qū)域，一種是稱為蛋白酶體大分子構(gòu)造，另一種是具有單層膜溶酶體（細(xì)胞器）。溶酶體中具有約50種水解酶，它與吞噬泡及細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生某些自噬泡融合，然后將攝取多種蛋白質(zhì)所有降解，對(duì)被降解蛋白質(zhì)沒(méi)有選擇性。被降解蛋白質(zhì)在進(jìn)入蛋白酶體降解之前，需要被泛肽標(biāo)識(shí)。第20頁(yè)真核生物中蛋白質(zhì)兩條降解途徑比較不依賴ATP利用組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長(zhǎng)壽命細(xì)胞內(nèi)蛋白②依賴泛素(ubiquitin)降解過(guò)程①溶酶體內(nèi)降解過(guò)程依賴ATP降解異常蛋白和短壽命蛋白第21頁(yè)泛肽

泛肽（ubiquitin）又名遍在蛋白質(zhì)、泛素，它是一種由76個(gè)氨基酸殘基組成小蛋白質(zhì)。它通過(guò)其C端Gly羧基與被降解蛋白質(zhì)氨基共價(jià)結(jié)合，一般結(jié)合在Lysε氨基上，這是一種需要消耗ATP反應(yīng)。這樣給被降解蛋白質(zhì)作了一種標(biāo)識(shí)，隨后將靶蛋白質(zhì)引入蛋白酶體中降解?？捎卸喾N泛肽連接到靶蛋白上，形成多泛肽鏈，背面每一種泛肽C端羧基連接到前一種泛肽Lys48ε氨基上。第22頁(yè)TheNobelPrizeinChemistry2023

"forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation"

AaronCiechanover

AvramHershkoIrwinRose

Proteinsbuildupalllivingthings:plants,animalsandthereforeushumans.Inthepastfewdecadesbiochemistryhascomealongwaytowardsexplaininghowthecellproducesallitsvariousproteins.AaronCiechanover,AvramHershkoandIrwinRosewentagainstthestreamandatthebeginningofthe1980sdiscoveredoneofthecell'smostimportantcyclicalprocesses,regulatedproteindegradation.Forthis,theyarebeingrewardedwiththisyear'sNobelPrizeinChemistry.第23頁(yè)"死亡之吻"

要被降解蛋白質(zhì)都會(huì)受到標(biāo)識(shí)-泛素分子.蛋白質(zhì)被標(biāo)識(shí)后迅速在細(xì)胞垃圾站-蛋白酶體中降解.第24頁(yè)泛素76個(gè)氨基酸小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一級(jí)構(gòu)造高度保守1.泛素化(ubiquitination)

泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，并使其激活。2.蛋白酶體(proteasome)對(duì)泛素化蛋白質(zhì)降解泛素介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解過(guò)程第25頁(yè)泛素泛素在進(jìn)化中保存了76個(gè)氨基酸蛋白質(zhì)

包括幾個(gè)賴氨酸(K6,K29,K48,K63)允許多泛素化通過(guò)其羧基末端與靶蛋白賴氨酸相結(jié)合泛素化響應(yīng)于多種刺激MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG第26頁(yè)UbiquitinIsopeptideBond(異肽鍵)TargetproteinTargetlysinee-aminogroupUbcarboxyterminus第27頁(yè)MonoubiquitylationMultiplemonoubiquitylationK48polyubiquitylationproteintargetingtoproteasomesUbiquitinationModesOtherpolyubiquitylation(e.g.K63)regulationofproteinactivityorlocalization

第28頁(yè)E1:泛肽活化酶E2:泛肽載體蛋白E3:泛肽蛋白質(zhì)連接酶泛肽第29頁(yè)泛素共軛作用:一種三步機(jī)理泛肽(Ub)活化酶E1在泛素C-末端Gly和E1活性部位Cys之間形成高能硫酯(ATP/AMP)泛肽載體蛋白E2UB轉(zhuǎn)移到一種E2Cys形成一種新硫醇酯泛肽蛋白質(zhì)連接酶E3UB在UBC-末端Gly和ε-靶蛋白賴氨酸氨之間形成異肽鍵第30頁(yè)泛素化需要多種蛋白UbaddedtolysinesE1:泛肽活化酶E2:泛肽載體蛋白E3:泛肽蛋白質(zhì)連接酶第31頁(yè)E1,E2,&E3每一步過(guò)程調(diào)控特異性增強(qiáng):E1:只有一種(?)E2:10-12(對(duì)應(yīng)調(diào)控蛋白家族)E3:許多與構(gòu)造無(wú)關(guān)(終極生物特異性)第32頁(yè)泛肽蛋白質(zhì)連接酶

E3在識(shí)別和選擇被降解蛋白質(zhì)過(guò)程中起著主要作用。E3是通過(guò)備選蛋白質(zhì)N端氨基酸性質(zhì)來(lái)選擇靶蛋白質(zhì)，以Met、Ser、Ala、Thr、Val、Gly或Cys為N末端蛋白質(zhì)對(duì)泛肽介導(dǎo)降解途徑有抗性，而以Arg、Lys、His、Phe、Tyr、Trp、Leu、Asn、Gln、Asp或Glu為N末端蛋白質(zhì)半壽期只有2～30分鐘。第33頁(yè)

E3有3個(gè)不一樣蛋白底物結(jié)合位點(diǎn)：類型Ⅰ結(jié)合N末端為堿性氨基酸蛋白質(zhì)，如Arg、Lys或His；類型Ⅱ結(jié)合具有大疏水基團(tuán)N末端氨基酸蛋白質(zhì)，如Phe、Tyr、Trp或Leu；類型Ⅲ結(jié)合其他N末端氨基酸蛋白質(zhì)。以酸性氨基酸為N末端蛋白質(zhì)降解需要tRNA參與，將Arg-tRNAArg轉(zhuǎn)移到酸性蛋白質(zhì)N末端，使之轉(zhuǎn)變成堿性N末端，然后與泛肽連接。第34頁(yè)被泛肽介導(dǎo)降解蛋白質(zhì)特點(diǎn)

大多數(shù)具有敏感N末端氨基酸殘基蛋白質(zhì)不是正常細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)，而很也許是分泌性蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)通過(guò)信號(hào)肽酶作用暴露出敏感N末端氨基酸殘基。也許N末端識(shí)別系統(tǒng)功能就是識(shí)別和清除任何入侵異質(zhì)蛋白質(zhì)或分泌性蛋白質(zhì)。

第35頁(yè)蛋白酶體

蛋白酶體是一種大寡聚體構(gòu)造，有一種中空腔。古細(xì)菌Thermoplasmaacidophilum蛋白酶體為20S、700kD桶狀構(gòu)造，由兩種不一樣亞基α和β組成，它們締合成α7β7β7α7四個(gè)堆積環(huán)。這個(gè)桶有15nm高，直徑11nm，中間有一種可分為3個(gè)區(qū)域空腔，蛋白質(zhì)降解就發(fā)生在這個(gè)腔中。兩端α7環(huán)解折疊被降解蛋白質(zhì)，并將其送入中央腔內(nèi)，而β亞基具有蛋白裂解活性。蛋白酶體降解蛋白質(zhì)產(chǎn)物為7～9個(gè)氨基酸殘基寡肽。第36頁(yè)古細(xì)菌T.acidophilum20S蛋白酶體構(gòu)造

頂面觀側(cè)面觀縱剖面觀第37頁(yè)真核細(xì)胞中蛋白酶體

真核細(xì)胞具有兩種蛋白酶體：20S和26S蛋白酶體。26S蛋白酶體（1700kD）是一種45nm長(zhǎng)構(gòu)造，是在20S蛋白酶體兩端各加上1個(gè)19S帽構(gòu)造或稱PA700（Proteasomeactivator-700kD），這種帽構(gòu)造最少由15個(gè)不一樣亞基組成，其中許多有ATP酶活性。與古細(xì)菌20S蛋白酶體不一樣，真核細(xì)胞蛋白酶體具有7個(gè)不一樣α亞基及7個(gè)不一樣β亞基。第38頁(yè)蛋白酶體

由兩個(gè)多亞基部分組成20S蛋白酶體密封桶型具有蛋白酶活性

將蛋白質(zhì)降解到7-9個(gè)氨基酸組成肽19Scaps

具有調(diào)整亞基

連接到20S兩個(gè)末端形成26S復(fù)合物

識(shí)別K48泛素

轉(zhuǎn)移泛素，因此泛素能夠被循環(huán)使用

連接ATP酶方便將底物折疊裝入20S區(qū)域第39頁(yè)ATPconsumingprocess第40頁(yè)氨基酸代謝庫(kù)(metabolicpool)食物蛋白經(jīng)消化吸取氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生氨基酸（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)。二、氨基酸分解代謝第41頁(yè)氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)消化吸取

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)變其他含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成第42頁(yè)氨基酸分解代謝

氨基酸是合成蛋白質(zhì)和肽類物質(zhì)基本成份，能夠氧化釋放出能量，還能夠轉(zhuǎn)變成多種其他含氮物質(zhì)。

氨基酸分解一般有三步：

1.脫氨基；

2.脫下氨基排出體外，或轉(zhuǎn)變成尿素或尿酸排出體外；

3.氨基酸脫氨后碳骨架進(jìn)入糖代謝途徑徹底氧化。碳骨架也能夠進(jìn)入其他代謝途徑用于合成其他物質(zhì)。第43頁(yè)氨基酸代謝概況食物蛋白質(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(niǎo)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胺第44頁(yè)一氨基酸脫氨基作用定義：指氨基酸脫去氨基生成對(duì)應(yīng)α-酮酸過(guò)程。脫氨基方式：轉(zhuǎn)氨基作用氧化脫氨基聯(lián)合脫氨基非氧化脫氨基轉(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)第45頁(yè)（一）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.定義：在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成對(duì)應(yīng)α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成對(duì)應(yīng)氨基酸過(guò)程。

轉(zhuǎn)氨基作用不但是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基主要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸主要途徑。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。第46頁(yè)轉(zhuǎn)氨酶：催化轉(zhuǎn)氨反應(yīng)酶很多，大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶以α－酮戊二酸為氨基受體，而對(duì)氨基供體無(wú)嚴(yán)格要求。動(dòng)物和高等植物轉(zhuǎn)氨酶一般只催化L-氨基酸轉(zhuǎn)氨，某些細(xì)菌中也有能夠催化D-和L-兩種構(gòu)型氨基酸轉(zhuǎn)氨轉(zhuǎn)氨酶。轉(zhuǎn)氨反應(yīng)機(jī)制：轉(zhuǎn)氨酶以磷酸吡哆醛為輔基，從氨基酸上脫下氨基先結(jié)合在磷酸吡哆醛上，氨基酸轉(zhuǎn)變成α－酮酸，然后氨基轉(zhuǎn)到另一種α酮酸α碳上，產(chǎn)生新氨基酸。結(jié)合氨反應(yīng)是脫氨反應(yīng)逆反應(yīng)。轉(zhuǎn)氨酶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)氨酶第47頁(yè)葡萄糖－丙氨酸循環(huán)(alanine-glucosecycle)

在肌肉中有一組轉(zhuǎn)氨酶，可把肌肉中糖酵解產(chǎn)生丙酮酸當(dāng)作氨基受體。形成丙氨酸進(jìn)入血液，運(yùn)輸?shù)礁闻K，在肝臟中再次轉(zhuǎn)氨產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸可進(jìn)入糖異生途徑產(chǎn)生葡萄糖，再回到肌肉中。通過(guò)葡萄糖－丙氨酸循環(huán)，將肌肉中氨運(yùn)輸?shù)搅烁闻K中。肝臟中氨可轉(zhuǎn)變成尿素，從尿液中排出。第48頁(yè)生理意義：①肌肉中氨以無(wú)毒丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。②肝為肌肉提供葡萄糖。?9頁(yè)

轉(zhuǎn)氨作用產(chǎn)生了大量谷氨酸，谷氨酸能夠在谷氨酸脫氫酶作用下發(fā)生氧化脫氨。谷氨酸脫氫酶由6個(gè)亞基組成，存在于細(xì)胞溶膠中，它受GTP和ATP別構(gòu)抑制，受ADP別構(gòu)激活。該酶既能夠用NAD+也能夠用NADP+作為氧化劑。（二）L-谷氨酸氧化脫氨基作用L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O催化酶：L-谷氨酸脫氫酶

存在于肝、腦、腎中;輔酶為NAD+或NADP+；GTP、ATP為其抑制劑；GDP、ADP為其激活劑α-亞氨基戊二酸第50頁(yè)（三）聯(lián)合脫氨基作用

定義：兩種脫氨基方式聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸過(guò)程。類型：①轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用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主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。第51頁(yè)②轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)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)第52頁(yè)（四）其他氧化脫氨作用

L－氨基酸氧化酶和D－氨基酸氧化酶以FAD為輔基，催化L－及D－氨基酸氧化脫氨反應(yīng)。產(chǎn)生FADH2又被O2氧化。氨基酸+FAD+H2O→α－酮酸+NH3+FADH2FADH2+O2→FAD+H2O2α-酮酸代謝（一）經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸（二）轉(zhuǎn)變成糖及脂類

(三）氧化供能:α-酮酸在體內(nèi)可通過(guò)TAC和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，同步生成ATP。第53頁(yè)（五）氨基酸脫羧基作用

機(jī)體內(nèi)部分氨基酸可進(jìn)行脫羧反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)一級(jí)胺。催化脫羧反應(yīng)酶稱為脫羧酶（decarboxylase），此類酶輔基為磷酸吡哆醛。

氨基酸磷酸吡哆醛醛亞胺

一級(jí)胺磷酸吡哆醛第54頁(yè)二氨命運(yùn)

（MetabolismofAmmonia）

氨對(duì)生物機(jī)體是有毒物質(zhì)，尤其是高等動(dòng)物腦對(duì)氨極為敏感，血液中1%氨就可引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒，因此氨排泄是生物體維持正常生命活動(dòng)所必需。

（一）氨、尿素及尿酸構(gòu)造第55頁(yè)（二）血氨起源與去路血氨起源①氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生氨是血氨主要起源，胺類分解也能夠產(chǎn)生氨腸道吸取氨：氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生氨，和尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生氨③腎小管上皮細(xì)胞分泌氨主要來(lái)自谷氨酰胺2.血氨去路：①在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要去路②合成非必需氨基酸及其他含氮化合物③合成谷氨酰胺④腎小管泌氨：分泌NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。第56頁(yè)（三）氨轉(zhuǎn)運(yùn)

氨轉(zhuǎn)運(yùn)主要是通過(guò)谷氨酰胺形式。谷氨酰胺是氨解毒產(chǎn)物，也是氨儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式。多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞中有谷氨酰胺合成酶，它催化氨和谷氨酸反應(yīng)生成谷氨酰胺，同步消耗1個(gè)ATP。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。酶谷氨酰-5-磷酸谷氨酰胺合成酶第57頁(yè)第58頁(yè)三、尿素形成

氨是通過(guò)尿素循環(huán)合成尿素。尿素循環(huán)是由發(fā)覺(jué)檸檬酸循環(huán)Krebs和他學(xué)生KurtHenseleit發(fā)覺(jué)，并且比發(fā)覺(jué)檸檬酸循環(huán)還早5年。

Krebs和他學(xué)生觀測(cè)到，往懸浮有肝臟切片緩沖液中加入鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸或精氨酸中任何一種時(shí)，都能夠促使肝臟切片顯著加快尿素合成，而其他任何氨基酸或含氮化合物都沒(méi)有這個(gè)作用。他們研究了這3氨基酸構(gòu)造關(guān)系，提出了尿素循環(huán)途徑。第59頁(yè)尿素循環(huán)（一）生成部位：主要在肝細(xì)胞線粒體及胞液中。（二）生成過(guò)程：尿素生成過(guò)程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥(niǎo)氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。第60頁(yè)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥(niǎo)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(niǎo)氨酸尿素線粒體胞液第61頁(yè)1.氨基甲酰磷酸合成：反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行

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氨基甲酰磷酸尿素循環(huán)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。第62頁(yè)2.瓜氨酸合成鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2(CH2)3CHCOOHNH2鳥(niǎo)氨酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3由鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常與CPS-Ⅰ組成復(fù)合體。反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。第63頁(yè)3.精氨酸合成反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO(CH2)3瓜氨酸第64頁(yè)精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH第65頁(yè)4.精氨酸水解生成尿素反應(yīng)在胞液中進(jìn)行尿素鳥(niǎo)氨酸精氨酸反應(yīng)小結(jié)原料：2分子氨，一種來(lái)自于游離氨，另一種來(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。H2O第66頁(yè)尿素循環(huán)全圖1.氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ2.鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶3.精氨琥珀酸合成酶4.精氨琥珀酸酶5.精氨酸酶第67頁(yè)尿素循環(huán)與檸檬酸循環(huán)聯(lián)系第68頁(yè)第69頁(yè)尿素循環(huán)調(diào)整

氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ存在于線粒體中，它被N-乙酰谷氨酸別構(gòu)激活。N-乙酰谷氨酸是由N-乙酰谷氨酸合酶催化谷氨酸和乙酰CoA合成。當(dāng)氨基酸降解加速時(shí)，谷氨酸濃度升高，N-乙酰谷氨酸也增高，激活了氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ，從而使尿素循環(huán)速度加快。當(dāng)遺傳性尿素循環(huán)中某些酶不足時(shí)，除精氨酸酶外，都不會(huì)因此發(fā)生尿素重大減量，但會(huì)產(chǎn)生“高氨血癥”。產(chǎn)生智力遲鈍、嗜睡等癥狀。高氨血癥和氨中毒血氨濃度升高稱高氨血癥

(hyperammonemia)，常見(jiàn)于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成酶遺傳缺陷也可造成高氨血癥。高氨血癥時(shí)可引發(fā)腦功能障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)。第70頁(yè)四、氨基酸碳骨架氧化途徑第71頁(yè)（一）形成乙酰CoA途徑1.經(jīng)丙酮酸到乙酰CoA途徑經(jīng)此途徑降解氨基酸有：丙氨酸、絲氨酸、甘氨酸、半胱氨酸和蘇氨酸蘇氨酸醛縮酶絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶蘇氨酸甘氨酸絲氨酸Thr→Gly→Ser第72頁(yè)Ser、Cys、Ala→乙酰CoA絲氨酸脫水酶乙酰CoA加氧轉(zhuǎn)氨脫硫半胱氨酸絲氨酸丙氨酸第73頁(yè)甘氨酸主要分解代謝途徑H3N-CH2-COO－

+THF+NAD+——N5,N10

-甲烯THF+CO2+NH4++NADH+H+第74頁(yè)蘇氨酸其他分解代謝途徑蘇氨酸脫水酶蘇氨酸脫氫酶a－酮丁酸氨基丙酮第75頁(yè)第76頁(yè)2.經(jīng)乙酰乙酰CoA到乙酰CoA途徑

經(jīng)此途徑降解氨基酸有：苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、賴氨酸、色氨酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA延胡索酸單加氧酶苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸第77頁(yè)第78頁(yè)（二）α-酮戊二酸途徑

經(jīng)此途徑降解氨基酸有：精氨酸、組氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺和谷氨酸精氨酸脯氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酸α－酮戊二酸第79頁(yè)第80頁(yè)（三）形成琥珀酰CoA途徑經(jīng)此途徑降解氨基酸有：甲硫氨酸、異亮氨酸和纈氨酸甲硫氨酸異亮氨酸纈氨酸琥珀酰CoA第81頁(yè)第82頁(yè)（四）形成延胡索酸途徑經(jīng)此途徑降解氨基酸有：苯丙氨酸和酪氨酸（五）形成草酰乙酸途徑經(jīng)此途徑降解氨基酸有：天冬氨酸和天冬酰胺第83頁(yè)第84頁(yè)五、生糖氨基酸和生酮氨基酸

凡能形成丙酮酸、α－酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸氨基酸稱為生糖氨基酸（glucogenicaminoacids）。（Arg、His、Pro、Gln、Glu、Met、Ile、Val、Asp、Asn）在分解過(guò)程中轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰CoA氨基酸稱為生酮氨基酸（ketogenicaminoacids），由于乙酰乙酰CoA能夠轉(zhuǎn)變?yōu)橥w。（Lys、Trp、Phe、Tyr、Leu）

苯丙氨酸和酪氨酸既可生成酮體又可生成糖，稱為生酮和生糖氨基酸。（Phe、Tyr）經(jīng)丙酮酸生成乙酰CoA氨基酸也是既可生酮也可生糖。（Ala、Gly、Ser、Thr、Cys）

第85頁(yè)酮體乙酰CoA代謝結(jié)局

在肝臟線粒體中脂肪酸降解生成乙酰CoA能夠有幾個(gè)去向：最主要是進(jìn)入檸檬酸循環(huán)徹底氧化；第二是作為類固醇前體，合成膽固醇；第三是作為脂肪酸合成前體，合成脂肪酸；第四是轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、D－β－羥丁酸和丙酮，這3種物質(zhì)稱為酮體（ketonebodis）。

β-羥丁酸約70％乙酰乙酸約30％丙酮含量極微第86頁(yè)肝臟中酮體形成

在肝臟線粒體中，決定乙酰CoA去向是草酰乙酸，它帶動(dòng)乙酰CoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異生，乙酰CoA難以進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，這有助于乙酰CoA進(jìn)入酮體合成途徑。在動(dòng)物體內(nèi)，乙酰CoA不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中能夠。第87頁(yè)酮體合成(1)兩分子乙酰CoA縮合成乙酰乙酰CoA，反應(yīng)由硫解酶催化。另外，脂肪酸b-氧化作用最后一輪也能產(chǎn)生乙酰乙酰CoA。

第88頁(yè)(2)又一分子乙酰CoA與乙酰乙酰CoA縮合，生成

-羥-

-甲基戊二酸單酰CoA（HMG-CoA)，反應(yīng)由HMG-CoA合成酶催化。3-Hydroxy-3methylglutaryl-CoA(HMG-CoA)第89頁(yè)

(3)MG-CoA分解成乙酰乙酸和乙酰CoA，反應(yīng)由HMG-CoA裂解酶催化。

第90頁(yè)(4)生成乙酰乙酸一部分可還原成

-羥丁酸，反應(yīng)由

-羥丁酸脫氫酶催化；也有很少一部分可脫羧形成丙酮，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，也可由乙酰乙酸脫羧酶催化。第91頁(yè)六、由氨基酸衍生其他主要物質(zhì)

與氨基酸代謝缺陷癥MetabolismofIndividualAminoAcids第92頁(yè)

一、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（一）γ-氨基丁酸：(γ-aminobutyricacid,GABA)CO2

L-谷氨酸GABAL-谷氨酸脫羧酶GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)有抑制作用。第93頁(yè)（二）?；撬?taurine)牛磺酸是結(jié)合膽汁酸組成成份。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)烈血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸分泌。

（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作用。第94頁(yè)（五）多胺(polyamines)

鳥(niǎo)氨酸腐胺

S-腺苷甲硫氨酸

(SAM)脫羧基SAM

鳥(niǎo)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)整細(xì)胞生長(zhǎng)主要物質(zhì)。在生長(zhǎng)旺盛組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較高，其限速酶鳥(niǎo)氨酸脫羧酶活性較強(qiáng)。第95頁(yè)

二、一碳單位代謝（一）概述

某些氨基酸代謝過(guò)程中產(chǎn)生只具有一種碳原子基團(tuán)，稱為一碳單位(onecarbonunit)。

一碳單位生理功能作為合成嘌呤和嘧啶原料把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來(lái)第96頁(yè)種類甲基

(methyl)-CH3亞甲基/甲烯基

(methylene)-CH2-次甲基/甲炔基

(methenyl)-CH=甲?；?/p>

(formyl)-CHO亞胺甲基

(formimino)-CH=NH

第97頁(yè)（二）四氫葉酸是一碳單位載體FH4生成FFH2FH4FH2還原酶FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+第98頁(yè)葉酸和四氫葉酸（FH4或THFA）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CHO第99頁(yè)FH4攜帶一碳單位形式

（一碳單位一般是結(jié)合在FH4分子N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4第100頁(yè)一碳單位主要起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—FH4（三）一碳單位與氨基酸代謝第101頁(yè)（四）一碳單位互相轉(zhuǎn)變N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3第102頁(yè)一碳基團(tuán)起源與轉(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

甲基化反應(yīng)為胸腺嘧啶合成提供甲基參與嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONADP+NADPH+H+NAD+NADH+H+H+參與嘌呤合成第103頁(yè)

三、含硫氨基酸代謝胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸

含硫氨基酸第104頁(yè)（一）甲硫氨酸代謝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)第105頁(yè)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)甲基直接供體第106頁(yè)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-CH3第107頁(yè)第108頁(yè)3.肌酸合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量?jī)?chǔ)存、利用主要化合物。肝是合成肌酸主要器官。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。肌酸在肌酸激酶作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒∷帷＜∷岷土姿峒∷岽x終產(chǎn)物為肌酸酐(creatinine)。第109頁(yè)H2O+第110頁(yè)（二）半胱氨酸與胱氨酸代謝1.半胱氨酸與胱氨酸互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS22.硫酸根代謝含硫氨基酸分解可產(chǎn)生硫酸根，半胱氨酸是主要起源。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)硫酸基供體第111頁(yè)

四、芳香族氨基酸代謝芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸第112頁(yè)（一）苯丙氨酸和酪氨酸代謝苯丙氨酸+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)為苯丙氨酸主要代謝途徑。第113頁(yè)1.兒茶酚胺(catecholamine)與黑色素(melanin)合成第114頁(yè)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)。第115頁(yè)2.酪氨酸分解代謝

體內(nèi)代謝尿黑酸酶先天缺陷時(shí)，尿黑酸分解受阻，可出現(xiàn)尿黑酸癥。第116頁(yè)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，并從尿中排出一種遺傳代謝病。第117頁(yè)苯丙酮尿癥

苯丙酮尿癥是一種先天性苯丙氨酸代謝缺陷，它有嚴(yán)重影響?；急奖虬Y人不經(jīng)治療幾乎總是在智力發(fā)育上嚴(yán)重遲滯。這些病人腦重量低于正常，他們神經(jīng)鞘化不完全，并且他們反射過(guò)度活躍。未經(jīng)治療苯丙酮尿癥患者估計(jì)壽命很短，二分之一在二十歲此前死亡，四分之三在三十歲數(shù)此前死亡。

苯丙酮尿癥是由于沒(méi)有或缺乏苯丙氨酸羥化酶而引發(fā)，或者更少見(jiàn)是由于缺乏四氫生物喋呤輔助因子而引發(fā)。苯丙氨酸不能轉(zhuǎn)變成酪氨酸。因而所有體液中均積累苯丙氨酸。在正常人體內(nèi)微不足道某些苯丙氨酸變化在苯丙酮尿癥患者體內(nèi)變得很突出。這些變化中最顯著是苯丙氨酸發(fā)生轉(zhuǎn)氨作用形成苯丙酮酸。第118頁(yè)苯丙酮尿癥患者治療

苯丙酮尿癥患者初生時(shí)看起來(lái)是正常，但若不經(jīng)治療，到一周歲此前就會(huì)有嚴(yán)重缺陷。苯丙酮尿癥療法就是低苯丙氨酸飲食。其目標(biāo)是只提供剛好滿足生長(zhǎng)和代謝所需要苯丙氨酸。將本來(lái)苯丙氨酸含量高蛋白質(zhì)，如奶中酪蛋白進(jìn)行水解，并用吸附法除去苯丙氨酸。通過(guò)大規(guī)模普查發(fā)覺(jué)，出現(xiàn)苯丙酮尿頻率大約是0.5/萬(wàn)新生兒。這種病是常染色體隱性遺傳。第119頁(yè)（二）色氨酸代謝煙酸吲哚乙酸5-羥色胺第120頁(yè)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、糖及脂肪代謝聯(lián)系TCA第121頁(yè)本章小結(jié)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)——必需氨基酸蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)降解

氨基——尿素循環(huán)脫氨基

氨基酸

碳骨架——氧化代謝

脫羧基——胺類生糖氨基酸和生酮氨基酸氨基酸衍生物（一碳單位）和氨基酸代謝缺陷癥第122頁(yè)第12章氨基酸及其主要衍生物

生物合成(Biosynthesisofaminoacidsanditsimportantderivates)一、概論二、脂肪族氨基酸生物合成三、芳香族氨基酸及組氨酸生物合成四、氨基酸生物合成調(diào)整五、氨基酸轉(zhuǎn)化為其他氨基酸及其他代謝物第123頁(yè)氨基酸合成代謝不一樣生物合成氨基酸能力不一樣，

以合成原料為例，有能利用二氧化碳，有能利用有機(jī)酸，有能利用單糖。

不一樣生物能夠合成氨基酸種類也不完全相同，有能夠合成組成蛋白質(zhì)所有氨基酸，有則不能所有合成，這些生物所需氨基酸必需從其他生物取得。一、概論第124頁(yè)必需氨基酸和非必需氨基酸高等植物有能力合成自己所需所有氨基酸，并且既可利用氨又可利用硝酸根作為合成氨基酸氮源。微生物合成氨基酸能力有很大差異，例如，大腸桿菌可合成所有所需氨基酸，而乳酸菌卻需從外界獲取某些氨基酸。雖然生物合成氨基酸能力有種種差異，但仍可總結(jié)出氨基酸生物合成某些共性，本節(jié)著重討論它們共性。第125頁(yè)生物體氮起源生物固N(yùn)（某些微生物和藻類通過(guò)體內(nèi)固氮酶系作用將分子氮轉(zhuǎn)變成氨過(guò)程，1862年發(fā)覺(jué)）植物和微生物還能利用NH4＋或硝酸化合物（NO2－、NO3－）作為所需氮源，通過(guò)還原作用合成氨。食物起源N（食物中蛋白質(zhì)和氨基酸）：人和動(dòng)物N源動(dòng)物體內(nèi)氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生氨。自然界中大量蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素以及其他有機(jī)含氮化合物由微生物作用，通過(guò)氨化作用生成氨。

這些氨起源都可作為生物體合成氨基酸原料。第126頁(yè)第127頁(yè)生物固N(yùn)化學(xué)本質(zhì)2NH33H26e-N2+12ATP+12H2O12ADP+12Pi固氮酶固N(yùn)酶（1）構(gòu)造組成二聚體、含F(xiàn)e和S形成[Fe4S4]簇四聚體（α2β2）含Mo、Fe和S（2）作用機(jī)理：N2還原劑鐵蛋白鉬鐵蛋白（3）特點(diǎn)：是一種多功能酶

氧化還原酶：不但能催化N2還原，還可催化N2O化合物等還原。

ATP酶活性：能催化ATP分解，從中獲取能量推進(jìn)電子向還原底物上轉(zhuǎn)移。第128頁(yè)硝酸還原作用（2）硝酸還原酶(3)亞硝酸還原酶（1）硝酸還原作用化學(xué)本質(zhì)NH+4NO-32e-6e-硝酸還原酶亞硝酸還原酶NO-2第129頁(yè)氨同化谷氨酸形成途徑和氨甲酰磷酸生成生物體將無(wú)機(jī)態(tài)氨轉(zhuǎn)化為含氮有機(jī)化合物過(guò)程氨甲酰磷酸合成酶谷氨酸脫氫酶谷氨酰胺合成酶第130頁(yè)1.谷AA脫氫酶（細(xì)菌）NH3

谷AA其他AACH2-COOHCH2-C=OCOOH--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--+NH3+NADH+NAD++H2O

α-酮戊二酸（TCA循環(huán)產(chǎn)生）

此反應(yīng)要求有較高濃度NH3，足以使光合磷酸化解偶聯(lián)，因此它不也許是無(wú)機(jī)氨轉(zhuǎn)為有機(jī)氮主要途徑㈠谷AA合成途徑第131頁(yè)CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--+NH3+ATP+ADP+Pi+H2O

谷氨酰胺(貯存了氨）可做為NH3供體將其轉(zhuǎn)移2.谷氨酰胺合成酶（高等植物主要途徑）CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+2HCH2-COOHCH2-CHNH2COOH--2谷AA合酶+谷氨酰胺α-酮戊二酸谷氨酸第132頁(yè)㈡氨甲酰磷酸合成途徑（微生物和動(dòng)物）原料：NH3CO2ATP1氨甲酰激酶NH3+CO2+ATPMg2+

O

H2N-C-OPO3H2+ADP=氨甲酰磷酸2氨甲酰磷酸合成酶NH3+CO2+2ATPMg2+輔因子O

H2N-C-OPO3H2+2ADP+Pi

在植物體中，氨甲酰磷酸中氮來(lái)自谷氨酰胺酰胺基，不是由氨來(lái)。利用體內(nèi)代謝氨第133頁(yè)氨基酸合成氨基酸合成需要有氨基和碳架。氨基是由轉(zhuǎn)氨基作用已有氨基酸（主要是谷氨酸）提供，碳架則有不一樣起源，先形成α－酮酸，然后通過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用合成不一樣氨基酸。根據(jù)氨基酸合成碳架起源不一樣，可將氨基酸分為若干類型。第134頁(yè)返回氨基酸合成介紹氨基酸合成碳骨架起源于糖分解第135頁(yè)氨基酸生物合成分族情況（1）谷氨酸族

-酮戊二酸Glu、Gln、Pro、Arg（2）天冬氨酸族草酰乙酸Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（3）丙氨酸族丙酮酸Ala、Val、Leu（4）絲氨酸族甘油酸-3-磷酸Ser、Gly、Cys（5）組氨酸族

磷酸核糖His（6）和芳香氨基酸族

磷酸赤蘚糖+PEPPhe、Tyr、Trp第136頁(yè)二、脂肪族氨基酸生物合成（一）谷氨酸族氨基酸生物合成Glu、Gln、Pro、Arg共同碳架：TCA中α-酮戊二酸α-酮戊二酸

Glu為還原同化作用

第137頁(yè)1.谷氨酸生物合成谷氨酸合酶①

氨同化中已介紹通過(guò)谷氨酸脫氫酶合成谷氨酸。②通過(guò)α－酮戊二酸和其他氨基酸轉(zhuǎn)氨反應(yīng)合成谷氨酸。③第138頁(yè)2.谷氨酸和谷氨酰胺合成示意圖第139頁(yè)3.由α－酮戊二酸合成脯氨酸α-酮戊二酸谷氨酸γ-谷氨酰磷酸谷氨酸-γ-半醛Δ’

-二氫吡咯-5-羧酸脯氨酸

激酶

還原酶自發(fā)環(huán)化還原酶第140頁(yè)4.精氨酸生物合成谷氨酸N

–

乙酰谷氨酸N

–

乙酰

–γ-谷氨酰磷酸N

–

乙酰谷氨酸

-γ-半醛N

–

乙酰鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸進(jìn)入尿素循環(huán)產(chǎn)生精氨酸N

-乙酰化激酶還原酶轉(zhuǎn)氨酶第141頁(yè)第142頁(yè)第143頁(yè)（二）天冬氨酸族氨基酸生物合成Asp、Asn、Met、Thr（LysandIle)共同碳架：TCA中草酰乙酸1.天冬氨酸生物合成

谷草轉(zhuǎn)氨酶草酰乙酸天冬氨酸酶：谷草轉(zhuǎn)氨酶也叫天冬氨酸－谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶第144頁(yè)2.天冬酰胺生物合成天冬酰胺合成酶天冬酰胺合成酶①哺乳動(dòng)物中②細(xì)菌中酶區(qū)分在于：①催化?；鶖嗔眩虎趯?duì)游離氨有高親和力第145頁(yè)CH2-COOHCHNH2COOH--3.天冬氨酸族其他氨基酸合成ATPADP天冬氨酸激酶CH2-C-O-P=OCHNH2COOH--O=OHOHNADPH+H+NADP+天冬氨酸激酶天冬氨酰磷酸CH2-CHOCHNH2COOH--β-天冬氨酸半醛L-高絲氨酸甲硫氨酸蘇氨酸異亮氨酸（4個(gè)C來(lái)自Asp,2個(gè)C來(lái)自丙酮酸）α,ε-二氨基庚二酸賴氨酸CO2天冬氨酸第146頁(yè)第147頁(yè)第148頁(yè)（三）丙酮酸族氨基酸生物合成Ala、Val、Leu、Ile異亮氨酸由蘇氨酸提供4個(gè)碳，丙酮酸提供2個(gè)碳共同碳架：EMP中丙酮酸1.丙氨酸生物合成谷AA

COOHCH3C=O--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--COOHCH3CHNH2--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--谷丙轉(zhuǎn)氨酶++丙酮酸丙AA

α-酮戊二酸

谷丙轉(zhuǎn)氨酶：GPT反應(yīng)特點(diǎn)：無(wú)抑制，可逆反應(yīng)第149頁(yè)丙氨酸族其他氨基酸合成2丙酮酸α-酮異戊酸

縮合CO2轉(zhuǎn)氨基纈氨酸α-酮異己酸

亮氨酸轉(zhuǎn)氨基-CH3C=OCOO---CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH--CH3-CHα-酮異戊酸

第150頁(yè)2.亮氨酸生物合成α-異丙基蘋果酸合酶α-異丙基蘋果酸異構(gòu)酶異丙基蘋果酸脫氫酶亮氨酸轉(zhuǎn)氨酶α-酮異戊酸α-異丙基蘋果酸β-異丙基蘋果酸α-酮異己酸亮氨酸第151頁(yè)第152頁(yè)（四）絲氨酸族氨基酸生物合成Ser、Gly、Cys甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途徑中乙醛酸絲氨酸碳架:EMP中3-磷酸甘油酸1.甘氨酸合成CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--+COOHCH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+α-酮戊二酸

甘AA谷AA

乙醛酸

COOHCHO-第153頁(yè)2.絲氨酸和甘氨酸生物合成磷酸甘油酸脫氫酶磷酸絲氨酸轉(zhuǎn)氨酶絲氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶磷酸絲氨酸磷酸酶甘油酸-3-磷酸3-磷酸羥基丙酮酸3-磷酸絲氨酸絲氨酸甘氨酸第154頁(yè)COOHHO-CHCH2O-P--COOH

CHNH2CH2O-P--COOHCH2OHCHNH2-COOH

C=OCH2O-P--COOHHO-CHCH2OH--COOHC=OCH2OH--H2O

Pi磷酸酶轉(zhuǎn)氨基氧化H2O

Pi轉(zhuǎn)氨磷酸化途徑非磷酸化途徑3-磷酸甘油酸3-磷酸羥基丙酮酸3-磷酸絲氨酸甘油酸3-羥基丙酮酸絲氨酸第155頁(yè)3.半胱氨酸生物合成（植物或微生物）硫氫解酶轉(zhuǎn)乙?；附z氨酸O

–

乙酰絲氨酸半胱氨酸硫氫基起源：H2SO4轉(zhuǎn)化為某種硫化物第156頁(yè)半胱氨酸生物合成（動(dòng)物）胱硫醚

-γ-水解酶胱硫醚

-β-合酶高半胱氨酸胱硫醚α-酮丁酸半胱氨酸第157頁(yè)第158頁(yè)（五）芳香族氨基酸生物合成Phe、Tyr、Trp見(jiàn)P356圖31-20、P357圖31-21、P358圖31-22組AA族碳架：PPP中磷酸核糖芳香族AA碳架：4-磷酸-赤蘚糖(PPP)和PEP(EMP)第159頁(yè)1.莽草酸合成Ⅰ或磷酸烯醇式丙酮酸赤蘚糖-4-磷酸3-脫氧阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸3-脫氧阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸合酶第160頁(yè)莽草酸合成Ⅱ脫氫奎尼酸合酶莽草酸脫氫酶5’-脫氫奎尼酸5’-脫氫莽草酸莽草酸3-脫氧阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸脫氫奎尼酸脫水酶第161頁(yè)2.從莽草酸合成份支酸莽草酸莽草酸-5-磷酸3-烯醇式丙酮