重點(diǎn)內(nèi)容：脫氨的主要方式氨的去路尿素的合成氨的轉(zhuǎn)運(yùn)脫氨基后碳架的去向

第九章

蛋白質(zhì)降解與氨基酸代謝Proteindegradationandaminoacidmetabolism一、

外源蛋白質(zhì)消化吸收第一節(jié)蛋白質(zhì)降解酶原激活：瀑布式

腸粘膜細(xì)胞膽汁酸腸激酶胰蛋白酶原胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶羧基肽酶原A、B羧基肽酶A、B二、內(nèi)源蛋白質(zhì)的降解人及動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解和合成的動(dòng)態(tài)平衡。成人每天有1%～2%的蛋白被降解、更新。（蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)）

不同蛋白的半壽期差異很大，人血漿蛋白質(zhì)的t1/2約10天，肝臟的t1/2約1～8天，結(jié)締組織蛋白的t1/2約180天，許多關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)酶的t1/2

均很短。真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)降解的兩種體系：溶酶體無(wú)選擇性的降解：溶酶體中進(jìn)行，50種酶，pH5，不依賴ATP，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長(zhǎng)壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白。泛素選擇性降解：胞質(zhì)中進(jìn)行，依賴ATP，主要降解異常蛋白和短壽命蛋白（正常的調(diào)節(jié)蛋白和酶）。泛素（Ubiquitin）8.5KD（76氨基酸殘基）的小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)胞內(nèi)。一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守，酵母與人只相差3個(gè)氨基酸殘基.Ub1(C)→Ub2(ε-lys48)-C→Ub3(ε-lys48)-C→Ub4(ε-lys48)-C(Gly)→LysofdestinationProtein第二節(jié)

氨基酸分解代謝

SurplusAAforsynthesiscannotbestored，noraretheyexcreted.However,theycanbeusedasasourceofNforthesynthesisofotherAAandothernitrogenouscompoundsbymetabolism.

氨基酸的分解代謝主要在肝臟中進(jìn)行。

氨基酸分解代謝一般分三步：一是先脫去氨基；二是脫氨后生成的碳架進(jìn)入TCA被氧化，產(chǎn)生能量，碳架還可作為糖、脂肪酸合成的原料；三是脫氨后產(chǎn)生的NH3與Asp的N原子結(jié)合成為尿素排出體外。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)

α-酮酸脫氨基作用脂肪氧化供能糖胺類(lèi)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)合成結(jié)構(gòu)差異共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)共同代謝途徑脫羧基個(gè)別氨基酸代謝(含S、芳香族氨基酸）脫氨基氨基酸代謝概況一、脫氨基作用脫氨基作用主要包括：

氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基作用

1.氧化脫氨基催化氧化脫氨基反應(yīng)的酶（氨基酸氧化酶）：（1）Ｌ-氨基酸氧化酶

催化L-AA氧化脫氨，體內(nèi)分布不廣泛，最適pH10左右。（2）D-氨基酸氧化酶體內(nèi)分布廣泛，但體內(nèi)D-AA不多。（3）L-Glu脫氫酶專(zhuān)一性強(qiáng)，分布廣泛，脫氨基活力最強(qiáng)。真核生物中，真正起作用的不是L-氨基酸氧化酶，而是L-谷氨酸脫氫酶。

L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2OL-谷氨酸脫氫酶亞氨酸L-谷氨酸氧化脫氨基作用真核細(xì)胞的Glu脫氫酶，大部分存在于線粒體基質(zhì)中，是一種6個(gè)亞基組成的別構(gòu)酶，在動(dòng)、植、微生物體內(nèi)都有。抑制劑：ATP、GTP、NADH。激活劑：ADP、GDP及某些氨基酸。

因此，當(dāng)ATP、GTP不足時(shí)，Glu的氧化脫氨會(huì)加速進(jìn)行，有利于氨基酸分解供能（動(dòng)物體內(nèi)有10%的能量來(lái)自氨基酸氧化）。Glu脫氫酶調(diào)節(jié)：2.轉(zhuǎn)氨基作用

轉(zhuǎn)氨基作用：

-氨基酸和

-酮酸之間氨基轉(zhuǎn)移，使原來(lái)的氨基酸生成相應(yīng)的酮酸，而原來(lái)的酮酸生成相應(yīng)的氨基酸。

由轉(zhuǎn)氨酶催化，輔基是磷酸吡哆醛（維生素B6）。轉(zhuǎn)氨酶在真核細(xì)胞的胞液、線粒體中都存在。谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT，又稱(chēng)ALT，肝)谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT，又稱(chēng)AST，心）

轉(zhuǎn)氨酶血清轉(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。細(xì)胞優(yōu)先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu。在肝細(xì)胞中，Glu穿過(guò)線粒體膜，借助Asp轉(zhuǎn)氨酶將氨基轉(zhuǎn)給草酰乙酸形成Asp。Asp是合成尿素時(shí)氮的供體，通過(guò)轉(zhuǎn)氨作用解決氨的去向。Gln途徑：由于Glu不能通過(guò)細(xì)胞膜，在肝外組織中，細(xì)胞內(nèi)NH4+與Glu合成Gln

（byGlnsynthetase）→將Gln釋放到血液→肝臟吸收后將Gln水解為Glu和NH4+→NH4+形成尿素排出體外。重要例外：葡萄糖－丙氨酸循環(huán)：肌肉氨基轉(zhuǎn)移酶，將丙酮酸作為優(yōu)先氨基受體。丙氨酸葡萄糖肌肉蛋白質(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)葡萄糖肌肉中的氨以無(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?，同時(shí)丙酮酸為肝臟提供了糖異生的原料。生理意義3.聯(lián)合脫氨基

通過(guò)兩種或兩種以上的酶聯(lián)合催化作用使氨基酸的α-氨基脫下，并產(chǎn)生游離氨的過(guò)程。

(1)以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用氨基酸

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（2）通過(guò)嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基

主要在骨骼肌、心肌內(nèi)進(jìn)行。因?yàn)榧∪庵蠰-谷氨酸脫氫酶活性不高。二、脫羧反應(yīng)

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)遞質(zhì)。His脫羧生成組胺（又稱(chēng)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(lèi)對(duì)動(dòng)物有毒，體內(nèi)的胺氧化酶能將胺氧化為醛和氨。AA一級(jí)胺脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）專(zhuān)一性強(qiáng)圖脫羧反應(yīng)

三、氨的去向

氨對(duì)生物機(jī)體有毒，高等動(dòng)物的腦對(duì)氨極敏感，血中1%的氨會(huì)引起中樞神經(jīng)中毒，因此，脫去的氨必須排出體外。氨中毒的機(jī)理：腦細(xì)胞線粒體內(nèi)的氨與α-酮戊二酸生成Glu，大量消耗α-酮戊二酸，影響TCA，同時(shí)大量消耗NADPH。氨的去路：1、排出體外排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運(yùn)到排泄部位后再分解。（原生動(dòng)物、線蟲(chóng)和魚(yú)類(lèi)）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。（陸生爬行及鳥(niǎo)類(lèi)）以尿素排出：經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦觥＃ú溉閯?dòng)物）2、重新利用合成AA合成酰胺（高等植物中氨基氮以Gln、Asn的形式儲(chǔ)存）嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）尿素的生成（尿素循環(huán)）排尿素動(dòng)物在肝臟中合成尿素的過(guò)程稱(chēng)尿素循環(huán)。1、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)（肝外→肝臟）▲Glc-Alacycle：肌肉中AA將氨基轉(zhuǎn)給Pyr形成Ala→釋放到血液中→肝臟吸收后又將Ala轉(zhuǎn)回成Pyr→Pyr

可用于糖異生→Ala轉(zhuǎn)出的氨基用于生成Asp，該N出現(xiàn)在尿素中。這與Cori循環(huán)相似：肌肉將某些代謝負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)嫁給肝臟?！鳪ln途徑：

Gln途徑：由于Glu不能通過(guò)細(xì)胞膜，其它肝外組織中AA將氨基轉(zhuǎn)給Glu生成Gln

（byGlnsynthetase）→將Gln釋放到血液→肝臟吸收后將此氨基（Gln

酶將它水解為Glu和銨離子）釋出→出現(xiàn)在尿素中。2、尿素循環(huán)1932年Krebs和Henseleit發(fā)現(xiàn)，向懸浮有肝切片的緩沖液中，加入鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸、Arg中的任何一種，都可促使尿素的合成。已早知：

Arg+H2O鳥(niǎo)氨酸+尿素Arg酶Krebs和Henseleit最早提出的尿素循環(huán)：公認(rèn)的尿素循環(huán)途徑（線粒體和細(xì)胞質(zhì)）亦叫鳥(niǎo)AA循環(huán)尿素循環(huán)過(guò)程：（1）氨甲酰磷酸的生成（氨甲酰磷酸合酶I，關(guān)鍵酶）

肝細(xì)胞線粒體中，經(jīng)聯(lián)合脫氨基作用脫下的氨（NH4+）與TCA循環(huán)產(chǎn)生的CO2反應(yīng)生成氨甲酰磷酸。尿素的第一個(gè)氮原子以氨甲酰磷酸的形式獲取。注意區(qū)別：氨甲酰磷酸合酶I：在線粒體中，以氨作為氮供體，催化尿素合成。

氨甲酰磷酸合酶II：在胞質(zhì)中，以Gln作為氮供體，催化尿嘧啶合成。

（2）合成瓜氨酸（鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶）線粒體內(nèi)鳥(niǎo)氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲?；?，生成瓜氨酸，瓜氨酸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。（3）合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合酶）消耗2個(gè)高能磷酸鍵，尿素的第二個(gè)氮以Asp的形式加入。（4）精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸（精氨琥珀酸裂解酶）

此時(shí)Asp的氨基轉(zhuǎn)移到Arg上。來(lái)自Asp的碳架被保留下來(lái)，生成延胡索酸。

延胡索酸蘋(píng)果酸草酰乙酸AspBothureacycleandTCAcyclearecalledKrebscycles.尿素循環(huán)與TCA的關(guān)系：延胡索酸、草酰乙酸（聯(lián)系物）。（5）

精氨酸水解生成鳥(niǎo)氨酸和尿素

尿素生成后，由血液運(yùn)到腎臟隨尿排除。

尿素循環(huán)總反應(yīng)：NH4++CO2+3ATP+Asp+2H2O→

尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸

合成1分子尿素可清除2分子氨及1分子CO2，消耗4個(gè)高能磷酸鍵。

2PiInheriteddefectsoftheureacyclecausehyperammonemia(高血氨癥)andcanleadtobraindamage.

WhyarehighlevelofNH4+toxic?

ThepossibleanswerisNH4+↑→Glu↑→α-KG↓→rateofTCA↓→rateofATPformation↓→braindamage

四、氨基酸碳架的去向再合成AAAA分解產(chǎn)生5種產(chǎn)物進(jìn)入TCA循環(huán)，進(jìn)行徹底的氧化分解。

五種產(chǎn)物為：乙酰CoA、

-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸轉(zhuǎn)變成糖和脂肪

生糖AA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸、延胡而索酸和

-酮戊二酸的AA。（Ala

Thr

GlySerCys/IleMetVal/AspAsn/PheTyr/ArgHisGlnProGlu）轉(zhuǎn)變成酮體

生酮AA：凡能生成乙酰乙酸、

-丁酸的AA。（PheTyr

LeuLysTrp,在動(dòng)物肝臟中）而Phe、Tyr是生酮兼生糖氨基酸。五、由氨基酸衍生的其它重物質(zhì)1.氨基酸產(chǎn)生一碳單位

一碳單位：具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)。包括：亞氨甲基（-CH=NH），甲?；℉C=O-），羥甲基（-CH2OH），亞甲基（又稱(chēng)甲叉基，-CH2），次甲基（又稱(chēng)甲川基，-CH=），甲基（-CH3）等。

一碳單位不僅與氨基酸代謝密切相關(guān)，還參與嘌呤、胸腺嘧啶的合成，是生物體內(nèi)的甲基來(lái)源。

Gly、Thr、Ser、His、Met

等氨基酸可以提供一碳單位。一碳單位的轉(zhuǎn)移靠四氫葉酸（5，6，7，8-四氫葉酸），攜帶甲基的部位是N5、N10。

2.氨基酸與生物活性物質(zhì)P332表30-2氨基酸來(lái)源的生物活性物質(zhì)。（1）Tyr與黑色素酪氨酸二羥苯丙氨酸多巴醌黑色素（2）Tyr與兒茶酚胺類(lèi)生成多巴、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素，統(tǒng)稱(chēng)兒茶酚胺類(lèi)。前二者是神經(jīng)遞質(zhì)，后二者是激素

P333圖30-35（3）Trp與5-羥色胺、吲哚乙酸

5-羥色胺是神經(jīng)遞質(zhì)，促進(jìn)血管收縮。吲哚乙酸是植物生長(zhǎng)激素。

P334圖30-36Trp生成5-羥色胺和吲哚乙酸。（4）肌酸和磷酸肌酸（Arg、Gly、Met）

在動(dòng)物的肌肉、腦、血液中，肌酸和磷酸肌酸貯存和轉(zhuǎn)移磷酸鍵能。

Arg、Gly、Met合成磷酸肌酸。

P334圖30-36肌酸合成中的甲基化：S-腺苷Met（5）His與組胺

組胺是一種血管舒張劑，在神經(jīng)組織中是感覺(jué)神經(jīng)的一種遞質(zhì)。His脫羧生成組胺。（7）Glu與r-氨基丁酸

Glu本身就是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在腦、脊髓中廣泛存在。Glu脫羧生成的r-氨基丁酸是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。（8）?；撬岷虲ys

Cys

的SH氧化成-SO3-，并脫去-COO–生成?；撬?，是膽酸組分，乳化食物。六、氨基酸代謝缺陷癥

P448表26-2

第三節(jié)

氨基酸合成一、氨基酸合成中的氮源和碳源1.氮源（1）生物固氮（微生物）

a.與豆科植物共生的根瘤菌

b.自養(yǎng)固氮菌蘭藻在固氮酶系作用下，將空氣中的N2固定，產(chǎn)生NH3。

N2+6e-+12ATP+12H2O2NH4++12ADP+12Pi+4H+（2）硝酸鹽和亞硝酸鹽(植物、微生物)

NO3-

和NO2-還原。硝酸還原酶：

NO3-+NADPH+H+NO2-+NADP++H2O

亞硝酸還原酶：

NO2-+3NADPH+H+

NH3+3NADP++2H2O（3）各種脫氨基作用產(chǎn)生的NH3（所有生物）2.碳源直接碳源是相應(yīng)的α-酮酸，植物、微生物能合成20種氨基酸相應(yīng)的全部碳架或前體。人和動(dòng)物只能直接合成部分氨基酸相應(yīng)的α-酮酸。

主要來(lái)源：糖酵解、TCA、磷酸戊糖途徑。必需氨基酸：Ile、Met、Lys、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Arg、His。

20種AA生物合成碳骨架的來(lái)源二、AA生物合成的概貌

①α-酮戊二酸衍生類(lèi)型Glu、Gln、Pro、Arg、Lys（蕈類(lèi)、眼蟲(chóng)）

與AA分解進(jìn)入α-酮酸的途徑比較，少了一種AA，即His。

②草酰乙酸衍生類(lèi)型Asp、Asn、Met、Thr、Ile（也可歸入丙酮類(lèi)）、Lys（植物、細(xì)菌）

Ile的6個(gè)C中4個(gè)來(lái)自Asp（Asp→Thr），2個(gè)來(lái)自丙酮酸。經(jīng)TCA中間產(chǎn)物（α-酮戊二酸、草酰乙酸）可合成10種AA.，即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。

③丙酮酸衍生類(lèi)型Ala、Val（Ile）、Leu

④3-磷酸甘油酸衍生類(lèi)型Ser、Gly、Cys

另：植物還可通過(guò)乙醛酸生成這3種AA

經(jīng)EMP中間產(chǎn)物（3-磷酸甘油酸、丙酮酸），可合成Ser、Cys、Gly、Ala、Val、Leu等6種AA。

⑤經(jīng)EMP與磷酸戊糖中間產(chǎn)物（磷酸烯醇丙酮酸、4-磷酸赤蘚糖），可合成Phe、Tyr、Trp等3種AA。

⑥His有自己獨(dú)特的合成途徑，與其它氨基酸之間沒(méi)有關(guān)系His的合成組AA族碳架：PPP中的5－磷酸核糖CH2HCCCH-NH2COOH--NHCHN來(lái)自核糖來(lái)自谷氨酰胺的酰胺基從谷氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用而來(lái)來(lái)自ATP三、個(gè)別氨基酸的代謝MetabolismofIndividualAminoAcids1.甲硫氨酸的代謝S-腺苷甲硫氨酸（SAM）。SAM中的甲基是高度活化的，稱(chēng)活性甲基，SAM稱(chēng)為活性甲硫氨酸。SAM提供甲基可參與體內(nèi)多種物質(zhì)合成。例如肌酸、腎上腺素、膽堿等。

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

N5－CH3－FH4轉(zhuǎn)甲基酶的輔酶是維生素B12（甲鈷胺素）。維生素B12缺乏，使甲基轉(zhuǎn)移酶活性低下，甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)受阻，導(dǎo)致葉酸以N5－CH3－FH4形式在體內(nèi)堆積，影響FH4的再生，組織中游離的FH4含量減少，不能重新利用它來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)其他的一碳單位。影響了嘌呤堿和胸腺嘧啶的合成，進(jìn)而影響核酸的合成，引起巨幼細(xì)胞性貧血（惡性貧血）

。

維生素B12對(duì)核酸合成的影響是間接地通過(guò)影響葉酸代謝而實(shí)現(xiàn)的。2.苯丙氨酸的和酪氨酸的代謝當(dāng)苯丙氨酸羥化酶缺乏時(shí)，苯丙氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨酶的轉(zhuǎn)氨作用形成苯丙酮酸，出現(xiàn)苯丙酮酸尿癥。苯丙酮酸尿癥:苯丙氨酸苯丙氨酸羥化酶酪氨酸苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶

苯丙酮酸

酪氨酸酶

白化病患者色素細(xì)胞內(nèi)酪氨酸酶缺陷時(shí)黑色素生成受阻。白化病酪氨酸多巴黑色素3.肌酸(creatine)的合成（Gly,Arg,Met)4.Arg代謝

Arg在一氧化氮合酶（Nitricoxidesynehase,NOS）作用下，生成瓜氨酸和NO。

NO：具有舒展血管的功能、抗血栓形成功能。5.Lys和肉堿

Lys是合成肉堿地原料。6.谷胱甘肽7.卟