生化-第八章氨基酸代谢.ppt

第八章氨基酸代谢 氨基酸在动物体内的分解代谢概述 TCA的Asp 精氨琥珀酸旁路 排氨动物 包括大多数水生动物 硬骨鱼 蝌蚪等 排尿素动物 大多数陆生脊椎动物 还有鲨鱼 排尿酸动物 鸟类和爬行类 食物中蛋白的降解和吸收 胃腺 壁细胞 主细胞 胃粘膜 胃泌素 酶原颗粒 一 蛋白质的酶促降解 肽酶末端蛋白酶肽链内部 羧基末端羧肽酶 氨基末端氨肽酶 一个AA或二肽 含AA较少的肽链 蛋白质小片段氨基酸 蛋白酶 肽酶 二 氨基酸的分解代谢 脱氨基作用脱羧基作用氨基酸分解产物的代谢 一 脱氨基作用 定义 氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用 脱氨基作用包括 氧化脱氨基作用转氨基作用联合脱氨基作用非氧化脱氨基作用 1 氧化脱氨基作用 定义 AA在酶的作用下 氧化生成 酮酸并产生氨的过程 反应通式 O2 H2O R C COOH H2O2 NH3 AA氧化酶 O AA氧化酶 R C COO NH2 H2O R C COOH O NH3 FPFPH2 FPH2 O2 FP H2O2 AA氧化酶的种类L AA氧化酶 催化L AA氧化脱氨 体内分布不广泛 最适pH10左右 以FAD或FMN为辅基 D AA氧化酶 体内分布广泛 以FAD为辅基 但体内D AA不多 L 谷氨酸脱氢酶 专一性强 分布广泛 动 植 微生物 活力强 以NAD 或NADP 为辅酶 2 转氨基作用指 AA和酮酸之间氨基的转移作用 AA的 氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上 结果原来的AA生成相应的酮酸 而原来的酮酸则形成相应的氨基酸 H 迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛 PLP 为辅基 它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合 实验证明 除Lys Thr外 其余氨基酸均可参加转氨基作用 并各有其特异的转氨酶 例如 谷氨酸 丙酮酸 酮戊二酸 丙氨酸 天冬氨酸 酮戊二酸 草酰乙酸 谷氨酸 谷丙转氨酶 GPT 肝脏中 谷草转氨酶 GOT 心脏中 3 联合脱氨基作用 动物组织主要采取的方式 AA 酮酸 转氨酶 AA的 NH3借助转氨作用转移到 酮戊二酸上 生成相应的 酮酸和Glu Glu在Glu脱氢酶下脱NH3 生成 酮戊二酸和NH3 1 转氨基和氧化脱氨基联合脱氨 2 以嘌呤核苷酸循环的方式进行联合脱氨 肌肉组织中 谷氨酸脱氢酶活性弱 的另一种氨基酸脱氨基作用 肝有90 嘌呤核苷酸循环联合脱氨 氨基酸 酮戊二酸天冬氨酸IMPNH3 酮酸谷氨酸草酰乙酸延胡索酸AMPH2O 苹果酸 腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸脱氨酶 氨基酸 酮戊二酸 酮酸 谷氨酸 天冬氨酸 草酰乙酸 延胡索酸 腺苷酸代琥珀酸 次黄嘌呤核苷酸 腺嘌呤核苷酸 NH3 腺苷酸脱氨酶H2O 苹果酸 腺苷酸代琥珀酸合成酶 GTP 天冬氨酸 次黄嘌呤核苷酸 腺苷酸代琥珀酸 GDP Pi 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 腺嘌呤核苷酸 延胡索酸 腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸脱氨酶 NH3 腺嘌呤核苷酸 AMP 次黄嘌呤核苷酸 IMP H2O 还原脱氨基 脱水脱氨基 水解脱氨基 脱硫氢基脱氨基等 在微生物中个别AA进行 但不普遍 4 非氧化脱氨 由解氨酶催化 CH CH COOH OH NH3 L 苯丙氨酸 酪氨酸 反式肉桂酸 反式香豆酸 单宁等次生物辅酶Q PAL 脱氨基作用 氧化脱氨作用转氨基作用联合脱氨基作用 两个内容 非氧化脱氨 小结 二 氨在生物体 动物 内的转运 在肌肉或神经细胞中产生的NH4 是有害的 要先转换为无害的物质 转运到肝脏或肾进行处理 Gln合成酶 Gln合成酶 Glu酶 1 通过Gln转运到肝脏或肾 2 通过Ala从骨骼肌把氨转运到肝脏 葡萄糖 丙氨酸循环 三 脱羧基作用 磷酸吡哆醛 醛亚胺 H2O CO2 H2O Glu 氨基丁酸 CO2Asp Ala CO2Lys尸胺 CO2鸟AA腐胺 CO2丝氨酸乙醇胺胆碱卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸 胺类有一定作用 但有些胺类化合物有害 尤其对人 应维持在一定水平 体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛 进一步氧化成脂肪酸 RCH2NH2 O2 H2ORCHO H2O2 NH3RCHO 1 2O2RCOOHCO2 H2O AA 尿素 四 氨基酸分解产物的代谢 氨的去路 排氨生物 以NH3形式随水直接排出体外 原生动物 线虫和鱼类 水生动物 以尿酸排出 将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出 通过消耗大量能量而保存体内水分 陆生爬虫及鸟类 以尿素排出 经尿素循环 肝脏 将NH3转变为尿素而排出 哺乳动物 重新利用合成AA合成酰胺 高等植物中 嘧啶环的合成 核酸代谢 大量氨入脑 与 酮戊二酸合成谷氨酸 或与脑中的谷氨酸合成谷氨酰胺 造成脑中 酮戊二酸减少 TAC减弱 ATP生成减少 引起大脑功能障碍的现象 严重时可导致肝昏迷 1 氨的代谢转变 1 尿素的合成 鸟氨酸循环或尿素循环 尿素合成的部位肝脏是生成尿素的主要器官 证据P 216 尿素生成的机制和鸟氨酸循环 小鼠肝切片 铵盐铵盐 尿素 O2 鸟氨酸或瓜氨酸促进尿素生成 肝中含精氨酸酶 催化精氨酸水解为尿素和鸟氨酸 NH3 NH2CONH2 尿素 肝 1932年德国学者克雷布斯 Krebs 等首先提出尿素生成的鸟氨酸循环学说 NH2 CH2 3H2N CHCOOH NH2CONH CH2 3H2N CHCOOH CH2 3H2N CHCOOH NH2CNHNH NH2CONH2 NH3 CO2 H2O H2O NH3 H2O 鸟氨酸循环 尿素 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨酸 NH3 CO2 H2O 2ATP 2ADP 2Pi 氨基甲酰磷酸 鸟氨酸瓜氨酸 瓜氨酸天冬氨酸 ATP AMP PPi 精氨酸代琥珀酸 精氨酸 延胡索酸 H2O 尿素 鸟氨酸 Pi 鸟氨酸循环 线粒体 鸟氨酸循环的中间步骤 1 氨基甲酰磷酸的合成 CO2 NH3 H2O 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶 肝mito N 乙酰谷氨酸 Mg2 NH2 C O P O 2ADP Pi O OH OH CPS I 氨基甲酰磷酸 调节酶 尿素合成限速酶 活性最低 2 瓜氨酸的合成 NH2CO PO NH2 CH2 3CHNH2COOH OCT NH2C ONH CH2 3CH NH2COOH H3PO4 氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸 OCT 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 线粒体 3 精氨酸的合成 NH2C ONH CH2 3CH NH2COOH COOHCH NH2CH2COOH 精氨酸代琥珀酸合成酶 胞液 ATPAMP PPiH2O NH2COOHC NC HNHCH2 CH2 3COOHCH NH2COOH 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 各种氨基酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸裂解酶 NH2C NHNH CH2 3CH NH2COOH COOHCHCHCOOH 精氨酸延胡索酸 联系尿素与三羧酸循环 4 精氨酸水解生成尿素 NH2C NHNH CH2 3CH NH2COOH 精氨酸酶 胞液 H2O NH2C ONH2 NH2 CH2 3CHNH2COOH 精氨酸尿素鸟氨酸 线粒体 尿素生成总反应式 2NH3 CO2 3ATP 2H2O CO NH2 2 2ADP AMP 2Pi PPi 尿素循环和TCA的联系 Krebs双循环 尿素合成小结 1 原料 2NH3 AspNH3 CO22 产物 1尿素3 部位 肝4 过程 鸟氨酸循环5 排泄 肾6 意义 解除氨毒 并消耗部分CO27 消耗4个高能键 2NH3 CO2 3ATP 2H2O CO NH2 2 2ADP AMP 2Pi PPi 8 总反应式 2 酰胺的生成 谷氨酰胺 谷氨酸 NH3 谷酰胺合成酶 ATP 3 嘧啶环的合成 谷氨酰胺 谷氨酸 NH3 谷氨酰胺酶 H2O 扩散排出体外 尿氨 在肾内 在脑 肝 肌肉等组织 2 酮酸的代谢转变 1 再合成AA 2 转变成糖和脂肪生糖AA 凡能生成丙酮酸 琥珀酸 草酰乙酸和 酮戊二酸的AA AspAsnSerGlyThrAlaCysGluGlnHisArgProValMet 生酮AA 凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的AA LeuLys 在动物肝脏中转变成酮体 生糖兼生酮AA 二者兼有的AA IleTyrPheTrp 3 氧化成CO2和H2O氨基酸碳骨架进入TCA的途径 六种氨基酸被降解成为丙酮酸 AlaThrGlySerCysTrp 7种氨基酸可以转化成为乙酰CoA 5种氨基酸可以转化成为 酮戊二酸 4种氨基酸可以转化成为琥珀酰辅酶A Asp和Asn被降解为草酰乙酸 三 氨基酸合成代谢概况 一 氨基酸合成途径的类型 必需氨基酸 人体自身不能合成或合成的量不足 必须通过食物供应的氨基酸 口诀 携苏丹来奔以色列缬苏蛋赖苯丙异亮色亮 AA的生物合成 主要通过转氨基作用 AA R1 酮酸R1 转氨酶 AA R2 酮酸R2 许多氨基酸可以作为氨基的供体 其中最主要的是谷氨酸 其被称为氨基的 转换站 先Glu其它AA 氨基酸的合成 有C架 酮酸 有AA提供氨基 最主要为谷AA 领头AA 1 酮戊二酸衍生类型 谷氨酸族氨基酸的合成 包括 Glu Gln Pro Arg 共同碳架 TCA中的 酮戊二酸 酮戊二酸 Glu为还原同化作用 NH3 NADH NAD H2O 谷AA 脱H酶 动物和真菌 不普遍 谷氨酰胺 酮戊二酸 2谷AA 普遍 Glu合酶 NADPH H NADP 几种氨基酸的关系 酮戊二酸 谷AA 谷氨酰胺 脯AA 羟脯AA 鸟AA 瓜AA 精AA 2 草酰乙酸衍生类型 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 转氨 天冬AA 几种氨基酸的关系 天冬氨酸半醛 包括 Ala Val Leu 3 丙酮酸衍生类型 丙氨酸族氨基酸的合成 共同碳架 EMP中的丙酮酸 COOH CH3 CHNH2 谷丙转氨酶 丙酮酸 谷AA 丙AA 酮戊二酸 谷丙转氨酶 GPT 丙氨酸族其它氨基酸的合成 2丙酮酸 酮异戊酸 缩合 CO2 转氨基 缬氨酸 酮异己酸 亮氨酸 转氨基 CH3 C O COO CH2 CH3 CH3 CH C O COOH CH3 CH 酮异戊酸 4 甘油 磷酸衍生类型 丝氨酸族氨基酸的合成 包括 Ser Gly Cys 甘AA碳架 光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸 酮戊二酸 甘AA 谷AA 乙醛酸 NH3 CO2 2H 2e 2 H2O 丝AA 甘AA 碳架 EMP中的3 磷酸甘油酸 丝AA还有其它合成途径 H2O Pi 磷酸酶 转氨基 氧化 H2O Pi 转氨 磷酸化途径 非磷酸化途径 3 磷酸甘油酸 3 磷酸羟基丙酮酸 3 磷酸丝氨酸 甘油酸 3 羟基丙酮酸 丝氨酸 半胱氨酸的合成途径 植物或微生物中 丝AA 乙酰 COAO 乙酰丝AA COA O 乙酰丝AA 硫化物半胱氨酸 乙酸 三种氨基酸的关系 乙醛酸 甘AA 丝AA 半胱AA 3 磷酸甘油酸 转乙酰基酶 提供硫氢基团 P273 5 4 磷酸 赤藓糖和烯醇式丙酮酸磷酸衍生类型 芳香族氨基酸的合成 包括酪AA Tyr 苯丙AA Phe 色AA Trp 芳香族AA碳架 4 磷酸 赤藓糖 PPP 和PEP EMP NH CH N 来自核糖 来自谷氨酰胺的酰胺基 从谷氨酸经转氨作用而来 来自ATP 芳香族氨基酸的关系 色氨酸 若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体 因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径 6 组氨酸生物合成 二 氨基酸与一碳单位 定义 某些氨基酸在体内分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团 又称一碳基团 种类 甲基 CH3亚甲基 CH2 次甲基 CH 甲酰基 HC O亚氨甲基 CH NH羟甲基 CH2OH载体 四氢叶酸FH4 辅酶 一碳单位不能游离存在结合部位 FH4的N5 N10位 一碳单位的来源 1 亚甲基来自丝氨酸和甘氨酸代谢 CH2OHCHNH2COOH FH4 丝氨酸羟甲基转移酶 H2O N5 N10 CH2 FH4 CH2NH2COOH 丝氨酸甘氨酸 一碳单位主要来源 CH2NH2COOH FH4 甘氨酸氨解酶 NAD NADH H CO2 NH3 N5 N10 CH2 FH4 甘氨酸 2 甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生的甲酸 色氨酸犬尿氨酸 HCOOH 甘氨酸乙醛酸甲酸 氧化脱氨基 氧化 HCOOHN10 CHO FH4 FH4甲酰化酶 FH4ATPADP Pi 3 亚氨甲基来自组氨酸分解代谢 HC C CH2CH COOHHNNNH2CH HOOC CH CH2 2 COOHHNNHCH 组氨酸亚氨甲酰谷氨酸 亚氨甲基转移酶 FH4N5 CH NH FH4 谷氨酸 4 次甲基的生成 1 亚甲基脱氢 N5 N10 CH2 FH4N5 N10 CH FH4 2H 2 甲酰基脱水 N10 CHO FH4N5 N10 CH FH4 H2O 3 亚氨甲基脱氨 N5 CH NH FH4N5 N10 CH FH4 NH3 5 甲基的生成 N5 N10 CH2 FH4N5 CH3 FH4 NADH H NAD 不可逆 一碳单位的相互转变可通过氧化还原反应互相转变但N5 甲基四氢叶酸不可逆 可将其甲基转给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 Pi FH4同型半胱氨酸