第9章氨基酸代谢PPT课件

1、一、蛋白质的酶促降解一、蛋白质的酶促降解肽酶肽酶 末端 蛋白酶蛋白酶 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 氨基酸蛋白酶肽酶第1页/共59页二、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第2页/共59页（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：氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 转氨基作用转氨基作用 联合联合脱氨基作用脱氨基作用 非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用第3页/共59页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：HNH2R-C-COOH-+O

2、2+H2OR-C-COOH +H2O2+NH3AAAA氧化酶氧化酶OHNH2R-C-COOH-AAAA氧化酶氧化酶R-C-COO-NH2H2OR-C-COOHO+NH3FP FPH2FPH2+O2FP+H2O2第4页/共59页 AAAA氧化酶的种类氧化酶的种类 L-AAL-AA氧化酶：氧化酶：催化催化L-AAL-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，氧化脱氨，体内分布不广泛，最适最适pH10pH10左右，以左右，以FADFAD或或FMNFMN为辅基。为辅基。 D-AAD-AA氧化酶氧化酶：体内分布广泛，以体内分布广泛，以FADFAD为辅基。但体内为辅基。但体内D-AAD-AA不多。不多。 L-L-谷氨

3、酸脱氢酶：谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以微生物），活力强，以NADNAD+ +或或NADPNADP+ +为辅酶。为辅酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH-+NAD(P)+H2O谷氨酸谷氨酸脱氢酶脱氢酶ATP GTP NADHATP GTP NADH变构抑制变构抑制ADP GDPADP GDP变构激活变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH-谷氨酸谷氨酸脱氢酶：脱氢酶：体内（正）体外（反）第5页/共59页 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

4、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。 OR2-C-COOH=R1-C-COOH +NH2 OR1-C-COOH=R2-C-COOH-+HNH2H迄今发现的迄今发现的转氨酶转氨酶都以磷酸吡哆醛（都以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基，为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。实验证明，除实验证明，除LysLys、TheThe外，其余氨基酸均可参加转氨基外，其余氨基酸均可参加转氨基作用，并各有其特异的转氨酶。作用，并各有其特异的转氨酶。第6页/共59页AAR1-酮酸R2P-吡哆醛醛亚胺酮亚胺AAR2-酮酸R1 例如谷氨酸 + 丙酮酸

5、-酮戊二酸 + 丙氨酸天冬氨酸 + -酮戊二酸 草酰乙酸 +谷氨酸CH2-COO-CHNH+3COO-CH2-COO-CH2-C=OCOO-CH2-COO-C=OCOO-CH2-COO-CH2-CHNH+3COO-+谷丙转氨酶（GPT）肝脏中谷草转氨酶（GOT）心脏中第7页/共59页3 3、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用（动物组织主要采取的方式）（动物组织主要采取的方式）- AA-酮酸转氨酶由于转氨并不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨由于转氨并不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，转氨基和氧化脱氨联合在一起才能酸脱氢酶活力高，转氨基和氧化脱氨联合在一起才能迅速脱氨。迅速脱氨。-

6、酮戊二酸GluNAD(P)+NAD(P)H+H+Glu脱氢酶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第8页/共59页（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%90%嘌呤核苷酸循环联合脱氨氨基酸氨基酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 IMP NHNH3 3-酮酸酮酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 延胡索酸延胡索酸 AMP H H2 2O O苹果酸苹果酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸代琥珀酸 腺苷酸脱氨酶腺

7、苷酸脱氨酶第9页/共59页-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苹果酸第10页/共59页+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NNNNR-PNH-C-HCOOHCH2COOHH-C-NH2COOHCH2COOHNNNNR-POGDP + Pi第11页/共59页+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NNNNR-PNH-C-HCOOHCH2COOHNNNNR-PNH2HOOCCHHCCOOH第12页/共59页NNNNR- PNH2腺苷酸脱氨酶+ NH3腺嘌呤核苷酸（AMP）

8、次黄嘌呤核苷酸（IMP）+H2ONNNNR- POH第13页/共59页 还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。 （在微生物中个别在微生物中个别AAAA进行进行, ,但不普遍）但不普遍）4、 非氧化脱氨非氧化脱氨L-丝氨酸 CH2 COO- C-NH3+=- CH3 COO- C=NH2+- COOH CH2OHNH2-C-H- COOH CH3 C=O-丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2O-氨基丙烯酸亚氨基丙酸第14页/共59页由解氨酶催化由解氨酶催化CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+N

9、H3L-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QPAL第15页/共59页脱氨基作用 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 结第16页/共59页（二）脱（二）脱 羧羧 基基 作作 用用 R1 COOH H-C-NH2- H R2O=C-+AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛 R1 COOH H-C-N = C-H- R2醛亚胺+ H2O R1 H H-C -N = C-H- R2CO2H2O H R2O=C-+ R1 H H-C-NH2-专一性强仅His不需磷酸吡哆醛作辅酶第17页/共59页Glu -Glu -氨基丁酸氨基丁酸+

10、+COCO2 2Asp -Ala+COAsp -Ala+CO2 2Lys Lys 尸胺尸胺+ + COCO2 2鸟鸟AA AA 腐胺腐胺+ + COCO2 2丝氨酸 乙醇胺 胆碱 卵磷脂色氨酸色氨酸 吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸 吲哚乙醛吲哚乙醛 吲哚乙酸吲哚乙酸 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+H2O RCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2OAA尿素第18页/共59页（三）氨基酸分解产物的代谢 氨的去路排氨生物：排氨生物：以以NHNH3 3形式随水直接排出

11、形式随水直接排出体外。体外。( (原生动物、线虫和鱼类原生动物、线虫和鱼类水生动物水生动物) )以尿酸排出：以尿酸排出：将将NHNH3 3转变为溶解度较转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）类）以尿素排出以尿素排出：经尿素循环（肝脏）经尿素循环（肝脏）将将NHNH3 3转变为尿素而排出。（哺乳动转变为尿素而排出。（哺乳动物）物）重新利用合成重新利用合成AAAA合成酰胺合成酰胺（高等植物中）（高等植物中）嘧啶环的合成嘧啶环的合成（核酸代谢）（核酸代谢）大量氨入脑,与-酮戊二酸合成谷氨酸,或与脑中的

12、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.第19页/共59页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.216P.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 NH2 CO NH2尿素？肝第20页/共59页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。第21页/共59页 NH2 （CH2）3 H2N-CH COOHNH2CONH （C

13、H2）3 H2N-CH COOH （CH2）3 H2N-CH COOHNH2C NHNHNH2CO NH2NH3CO2H2OH2ONH3H2O鸟氨酸循环尿素鸟氨酸瓜氨酸精氨酸第22页/共59页第23页/共59页NH3+CO2+H2O2ATP2ADP+2Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸 天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸+H+H2 2O O尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸Pi鸟氨酸循环鸟氨酸循环线粒体线粒体 鸟氨酸循环的中间步骤鸟氨酸循环的中间步骤第24页/共59页1 1）氨基甲酰磷酸的合成）氨基甲酰磷酸的合成COC

14、O2 2+NH+NH3 3+H+H2 2O+2ATPO+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶(肝肝mitomito）N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(+)(+)，MgMg2+ 2+ NHNH2 2 -C-O-P=O + 2ADP + Pi-C-O-P=O + 2ADP + PiO OOHOHOHOH（CPS-ICPS-I）氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸（调节酶）尿素合成限速酶尿素合成限速酶( (活性最低活性最低) )第25页/共59页2 2）瓜氨酸的合成）瓜氨酸的合成NH2CO PO NH2（CH2）3 CHNH2 COOHOCT NH2 C=O NH（CH2）3 CH-NH2 COOH+H3P

15、O4氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 OCTOCT：鸟氨酸氨基甲酰转移酶（线粒体）：鸟氨酸氨基甲酰转移酶（线粒体）第26页/共59页3 3）精氨酸的合成）精氨酸的合成 NH2 C=O NH（CH2）3 CH-NH2 COOHCOOHCH-NH2CH2COOH精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶（胞液）合成酶（胞液）ATP AMP+PPi H2O+ NH2 COOH C= N C -H NH CH2（CH2）3 COOH CH-NH2 COOH瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸各种氨基酸各种氨基酸谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸第27页/共5

16、9页精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂合酶珀酸裂合酶 NH2 C=NH NH（CH2）3 CH-NH2 COOH+COOHCHCHCOOH精氨酸精氨酸 延胡索酸延胡索酸联系尿素与三羧酸循环联系尿素与三羧酸循环第28页/共59页4 4）精氨酸水解生成尿素）精氨酸水解生成尿素 NH2 C=NH NH（CH2）3 CH-NH2 COOH精氨酸酶精氨酸酶( (胞液胞液) )+H2ONH2C=ONH2 NH2（CH2）3 CHNH2 COOH精氨酸精氨酸 尿素尿素 鸟氨酸鸟氨酸+线粒体线粒体第29页/共59页尿素生成总反应式尿素生成总反应式2NH2NH3 3 + CO+ CO2 2 + 3ATP + 3H+ 3

17、ATP + 3H2 2O OCOCO（NHNH2 2）2 2 + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi+ 2ADP + AMP + 2Pi + PPi第30页/共59页尿素合成小结尿素合成小结1.1.原料原料: :2NH2NH3 3（Asp NHAsp NH3 3）、）、COCO2 22.2.产物产物: :1 1尿素尿素3.部位:肝 4.4.过程过程: :鸟氨酸循环鸟氨酸循环5.5.排泄排泄: :肾肾 6.6.意义意义: :解除氨毒解除氨毒, ,并消耗部分并消耗部分COCO2 27.7.消耗消耗4 4个高能键个高能键2NH2NH3 3 + CO+ CO2 2 + 3ATP + 3H+

18、3ATP + 3H2 2O OCOCO（NHNH2 2）2 2 + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi+ 2ADP + AMP + 2Pi + PPi8.8.总反应式总反应式: :第31页/共59页（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：第32页/共59页2 2、 - -酮酸的代谢转变酮酸的代谢转变 （1 1）再合成）再合成AAAA （2 2）转变成糖和脂肪）转变成糖和脂肪 生糖生糖AAAA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和

19、 - -酮酮 戊二酸的戊二酸的AAAA。（。（ Asp Asn Ser Gly Thr Ala Asp Asn Ser Gly Thr Ala Cys Glu Gln His Arg Pro Val Met Cys Glu Gln His Arg Pro Val Met） 生酮生酮AAAA：凡能生成乙酰凡能生成乙酰CoACoA或乙酰乙酸的或乙酰乙酸的AAAA。（。（Leu Leu Lys , Lys ,在动物肝脏中在动物肝脏中转变成酮体转变成酮体） 生糖兼生酮生糖兼生酮AAAA：二者兼有的：二者兼有的AAAA。（。（Ile Tyr Phe TrpIle Tyr Phe Trp） （3 3）氧化

20、成）氧化成COCO2 2和和H H2 2O O第33页/共59页三、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：口诀： 携携 苏苏 丹丹 来来 奔奔 以以 色色 列列 缬缬 苏苏 蛋蛋 赖赖 苯丙苯丙 异亮异亮 色色 亮亮第34页/共59页 AA的生物合成v主要通过转氨基作用主要通过转氨基作用AA-R1-酮酸R1转氨酶AA-R2-酮酸R2v 许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的主要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换转换站站”，先，先 Glu

21、 Glu 其它其它AAAA。v 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)第35页/共59页1、-酮戊二酸衍生类型(谷氨酸族氨基酸的合成)包括：包括：GluGlu、GlnGln、ProPro、ArgArg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） -酮戊二酸谷AA +NH3 +ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O 合酶 Glu合酶NADPH+H+ NADP+第36页/共59页 几种氨基酸的关系-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA

22、羟脯AA鸟AA瓜AA精AA第37页/共59页2、草酰乙酸衍生类型(天冬氨酸族氨基酸的合成天冬氨酸族氨基酸的合成)包括：包括：AspAsp、AsnAsn、LysLys、ThrThr、MetMet、IleIle共同碳架：TCA中的草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO-CH2-COO-CH2-CH+NH3COO-CH2-COO-CH+NH3COO-CH2-COO-CH2-C=OCOO-+转氨天冬AA天冬酰胺合酶Mg2+Mg2+天冬AA+NH3 + ATP天冬酰胺+H2O + AMP+PPi天冬AA+谷氨酰胺+ATP天冬酰胺+谷AA+AMP+PPi（植，细菌） （动）第38页/共59页 几种氨基酸的关

23、系草酰乙酸赖氨酸苏氨酸甲硫氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸-天冬氨酸半醛第39页/共59页 包括：Ala、Val、Leu3、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 C=O-CH2-COOHCH2-CHNH2COOH- - COOH CH3 CHNH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH- -谷丙转氨酶谷丙转氨酶+丙酮酸谷AA 丙AA -酮戊二酸 谷丙转氨酶：谷丙转氨酶：GPT第40页/共59页 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-CH3C=OCOO-CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH-

24、-CH3-CH-酮异戊酸 第41页/共59页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CH2-COOHCH2-CHNH2COOH- COOH CHO-+ COOH CH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH- -+-酮戊二酸 甘AA 谷AA 乙醛酸 第42页/共59页 COOH CH2NH2- COOH CH2OH CHNH2-+NH3+CO2 +2H+ + 2e-2H2O 丝AA 甘AA 碳架:EMP中的3-磷酸甘油酸 丝AA还有其它合成途径第43页/共59页COOH HO-CHCH2O-P-COOH C=OC

25、H2O-P-COOH CHNH2CH2O-P- COOH CH2OH CHNH2-COOH C=OCH2O-P-COOH HO-CHCH2OH-COOH C=OCH2OH-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-羟基丙酮酸丝氨酸第44页/共59页 半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中）丝AA+乙酰-COA O-乙酰丝AA+COA O-乙酰丝AA+硫化物 半胱氨酸+乙酸 乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸转乙酰基酶提供硫氢基团（提供硫氢基团（P273）第45页/共59页5、 4-磷酸-赤藓糖和烯醇式丙酮酸磷酸衍

26、生类型 (芳香族氨基酸的合成芳香族氨基酸的合成)包括酪包括酪AA(Tyr)AA(Tyr)、苯丙苯丙AA(Phe) AA(Phe) 、色AA(Trp)芳香族AA碳架：4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP)CH2HCCCH-NH2COOH-NHCHN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第46页/共59页芳香族氨基酸芳香族氨基酸的关系的关系色氨酸 PEP4-磷酸赤藓糖莽草酸分支酸预苯酸酪氨酸苯丙氨酸若将若将莽草酸莽草酸看作看作芳香族氨基酸合成的前体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，因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫过程叫莽草酸途径第47页/共

27、59页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 -CH-CH3 3 亚甲基 -CH-CH2 2- - 次甲基 -CH= -CH= 甲酰基 -HC=O-HC=O 亚氨甲基 -CH=NH -CH=NH 羟甲基 -CH-CH2 2OHOH载体：四氢叶酸FHFH4 4（辅酶）一碳单位不能游离存在结合部位：FHFH4 4的 N N5 5，N N1010位第48页/共59页一碳单位的来源一碳单位的来源1. 1.亚甲基来自亚甲基来自丝氨酸丝氨酸和甘氨酸代谢和甘氨酸代谢CH2OHCHNH2COOH+FH4丝氨酸羟甲 基转

28、移酶-H2ON5，N10-CH2-FH4CH2NH2COOH+丝氨酸丝氨酸 甘氨酸甘氨酸 一碳单位主要来源第49页/共59页CH2NH2COOH+FH4甘氨酸氨解酶甘氨酸氨解酶NAD+ NADH+H+ CO2、NH3、N5，N10-CH2-FH4甘氨酸甘氨酸第50页/共59页2.2.甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生的甲酸甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生的甲酸色氨酸色氨酸 犬尿氨酸犬尿氨酸+ HCOOH+ HCOOH甘氨酸甘氨酸 乙醛酸乙醛酸 甲酸甲酸 氧化脱氨基氧化HCOOH N10-CHO-FH4FHFH4 4甲酰化酶甲酰化酶FH4 ATP ADP+Pi第51页/共59页3.3.亚氨甲基来自组氨酸分解代谢亚氨甲基来自组氨酸分解代谢HC=C-CH2CH-