Chapter10氨基酸代谢

1、Chapter10 氨基酸代谢氨基酸代谢(P243)(P243)Section1 Section1 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢Section2 Section2 氮的循环氮的循环Section3 Section3 氨基酸的合成代谢氨基酸的合成代谢Section4 Section4 氨基酸衍生物的合成氨基酸衍生物的合成Section1 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢一、氨基酸代谢概况一、氨基酸代谢概况二、氨基酸的脱氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用三、氨基酸的脱羧基作用三、氨基酸的脱羧基作用四、氨基酸代谢产物的转变四、氨基酸代谢产物的转变一一 . .氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况二、氨基酸的脱

2、氨基作用二、氨基酸的脱氨基作用1 1、氧化脱氨基作用、氧化脱氨基作用 -氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（FADFAD、FMNFMN）-酮酸酮酸 R-CH-COOR-CH-COO- - NH NH+ +3 3 | | R-C-COOR-C-COO- -+NH+NH3 3 O O| O O2 2H H2 2OO2 2L- L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶H H2 2OO NHNH3 3真核细胞真核细胞GluGlu脱氢酶脱氢酶：存在于线粒体；：存在于线粒体；ATPATP、GTPGTP、NADHNADH可抑制此酶活性；可抑制此酶活性；ADPADP、GDPGDP可激活此酶活性。可激活此酶活性。转氨作

3、用是肝外组织中转氨作用是肝外组织中a.aa.a脱氨的重要脱氨的重要方式，除方式，除GlyGly、LysLys、ThrThr、ProPro外，外，a.aa.a都都能参与转氨基作用。能参与转氨基作用。2 2、转氨基作用、转氨基作用 - -氨基酸氨基酸1 1 R R1 1-CH-COO-CH-COO- - NH NH+ +3 3 | |-酮酸酮酸1 1 R R1 1-C-COO-C-COO- - O O| R R2 2-C-COO-C-COO- - O O|-酮酸酮酸2 2 R R2 2-CH-COO-CH-COO- - NH NH+ +3 3 | |-氨基酸氨基酸2 2大多数转氨酶，优先利用大多数

4、转氨酶，优先利用-酮戊二酸作酮戊二酸作为氨基的受体，生成为氨基的受体，生成GluGlu。如丙氨酸转氨如丙氨酸转氨酶（谷丙转氨酶，酶（谷丙转氨酶，GPTGPT），可生成），可生成GluGlu。在大多数动物组织细胞中，在大多数动物组织细胞中，AspAsp转氨酶转氨酶( (谷草转氨酶）的含量最高，活性最大，谷草转氨酶）的含量最高，活性最大，AspAsp是合成尿素时氮的供体，通过转氨作是合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向用解决氨的去向。谷丙转氨酶谷丙转氨酶 （GPTGPT）谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)(GOT)GPTGPT 是细胞内最活跃酶之一，当组织病是细胞内最活跃酶之一，当组织病变受损

5、、死亡，大量的变受损、死亡，大量的GPTGPT释放到血液，释放到血液，使得血清中该酶的活性急剧增加，因此使得血清中该酶的活性急剧增加，因此临床上测定临床上测定GPTGPT的活性作为肝炎诊断的的活性作为肝炎诊断的方法；方法；GOTGOT也是活跃酶，其活性的变化也可作也是活跃酶，其活性的变化也可作为肝病诊断的指标。为肝病诊断的指标。 单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有体脱氨基的需要，因为只有GluGlu脱脱氢酶活力最高，其余氢酶活力最高，其余L-L-氨基酸氧化氨基酸氧化酶的活力都低。酶

6、的活力都低。 机体借助机体借助联合脱氨基联合脱氨基作用可以迅速作用可以迅速脱去氨基脱去氨基 。3 3、联合脱氨基作用、联合脱氨基作用a a、转氨酶与转氨酶与L- L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联b b、转氨酶与腺苷酸脱氨酶作用相偶联转氨酶与腺苷酸脱氨酶作用相偶联转氨基作用转氨基作用和氧化脱氨基和氧化脱氨基作用联合进行作用联合进行的脱氨基作用方式。的脱氨基作用方式。a.a.转氨酶与转氨酶与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相联合谷氨酸脱氢酶作用相联合转氨酶转氨酶L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸三、氨基酸的脱羧基作用三、氨基酸的脱

7、羧基作用1 1、概念、概念 氨基酸在氨基酸在脱羧酶脱羧酶的的作用下脱掉羧基生成相作用下脱掉羧基生成相应的胺类化合物的作用。应的胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为脱羧酶的辅酶为 磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛。直接脱羧直接脱羧 胺胺羟化脱羧羟化脱羧 羟胺羟胺 2 2、类型、类型: :NHNH2 2CHRCHRCOOCOOH HRCHRCH2 2NHNH2 2 + + COCO2 2谷氨酸谷氨酸-氨基丁酸氨基丁酸（神经介质）神经介质）酪氨酸酪氨酸酪氨酪氨（升压作用）（升压作用）组氨酸组氨酸组胺组胺（降压作用）（降压作用）氨对生物机体有毒，血中氨对生物机体有毒，血中1%1%的氨会的氨会引起中枢神经中毒；引起中

8、枢神经中毒；氨中毒的机理：氨中毒的机理：脑细胞的线粒体脑细胞的线粒体可将氨与可将氨与-酮戊二酸作用生成酮戊二酸作用生成GluGlu，大量消耗，大量消耗-酮戊二酸，影酮戊二酸，影响响TCATCA，同时大量消耗，同时大量消耗NADPHNADPH，产生昏迷。产生昏迷。（一）氨的代谢转变（一）氨的代谢转变1.1.排除体外排除体外排氨动物：水生动物排氨动物：水生动物排尿素动物：陆生脊椎动物排尿素动物：陆生脊椎动物排尿酸动物：鸟类、爬虫类排尿酸动物：鸟类、爬虫类四四. .氨基酸代谢产物的转变氨基酸代谢产物的转变2.2.转变为酰胺转变为酰胺GlnGlnGluGlu谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶H H2 2O

9、ON N H H3 3+ + P P i iA A D D P PA A T T P PN N H H3 3C C O O N N H H2 2C C H H2 2C C H H2 2C C H H N N H H2 2C C O O O O H HC C O O O O H HC C H H2 2C C H H2 2C C H H N N H H2 2C C O O O O H H3.3.转变为尿素（鸟氨酸循环）转变为尿素（鸟氨酸循环）（1 1）概念）概念1932,1932,德国学者德国学者Hans KrebsHans Krebs提出：提出：鸟氨酸与氨、鸟氨酸与氨、COCO2 2结合生成瓜氨

10、酸，瓜氨酸再接受一分子氨形成精氨结合生成瓜氨酸，瓜氨酸再接受一分子氨形成精氨酸，精氨酸水解产生尿素再生出鸟氨酸。酸，精氨酸水解产生尿素再生出鸟氨酸。鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸NHNH3 3COCO2 2NHNH3 3+ +尿素尿素H H2 2OOH H2 2OOH H2 2OOCO2 + NH3 + H2O氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I (CPS-)N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)为该酶的变构激活剂为该酶的变构激活剂Mg2+2ATP2ADP+Pi氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸O-PO3H2C=OH2N1. 1. 氨甲酰磷酸的合成氨甲酰磷酸的合成（反应部位反应部位：线粒体）：线粒体）(2

11、)尿素合成的详细步骤尿素合成的详细步骤: + 鸟氨酸鸟氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸(CH2)3NH2CH-NH2COOHO-PO3H2C=OH2N鸟氨酸氨甲鸟氨酸氨甲酰转移酶酰转移酶+ H3PO4瓜氨酸瓜氨酸(CH2)3NHCH-NH2COOHC=ONH2（反应部位：（反应部位：线粒体）线粒体）2. 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成3 3、精氨酸的合成（胞液）、精氨酸的合成（胞液）NH(CH2)3HCCOOHNH2CONH2瓜氨酸+COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3HCCOOHNH2CNNH2精氨酸代琥珀酸CHCOOHCH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMPPPiH2O天冬氨酸精氨酸代

12、琥珀酸裂解酶NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2精氨酸+HCCHCOOHHOOC延胡索酸(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸- NH2H2N -OC+鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O4、精氨酸水解生成尿素（胞液）、精氨酸水解生成尿素（胞液）鸟鸟氨氨酸酸循循环环氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2A

13、TP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质基质线线粒粒体体胞胞液液尿素尿素Pi1)1)主要器官：主要器官：肝脏肝脏 1 1COCO2 2 2NH2NH3 3（其中（其中1 1分子来自于天冬氨酸分子来自于天冬氨酸* *） 3 3分子分子ATPATP的的4 4个高能磷酸键个高能磷酸键4)4)生理意义：生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的是体内氨的主要去路，解氨毒的 重要途径。重要途径。3)3)总反应方程式：总反应方程式：尿素尿素 + 2ADP + AMP + 2Pi +PPi2)2)原料：原料：合成合成1 1分子尿素需要：分子尿素需要：2NH3 + CO2 + 3ATP + 2H2O尿素合成

14、小结尿素合成小结: :（1 1）氨基酸分解产生）氨基酸分解产生5 5种产物进入种产物进入TCATCA循环，进循环，进行彻底的氧化分解。行彻底的氧化分解。 5 5种产物为种产物为：乙酰：乙酰CoACoA、 - -酮戊二酸、琥珀酰酮戊二酸、琥珀酰CoACoA、延胡索酸、草酰乙酸、延胡索酸、草酰乙酸（2 2）再合成）再合成氨基酸氨基酸（3 3）转变成糖和酮体：）转变成糖和酮体： 生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸 （二）碳骨架的代谢（二）碳骨架的代谢生糖氨基酸：生糖氨基酸：甘、丝、丙甘、丝、丙等多种氨基酸等多种氨基酸生酮氨基酸：生酮氨基酸：亮氨酸、赖氨酸

15、亮氨酸、赖氨酸 生酮兼生糖氨基酸：生酮兼生糖氨基酸：异亮、苯丙、酪、苏、色异亮、苯丙、酪、苏、色生糖生糖AA：凡降解为丙酮酸、琥珀酰凡降解为丙酮酸、琥珀酰CoA、草酰乙酸、草酰乙酸、 延胡索酸和延胡索酸和 -酮戊二酸的酮戊二酸的AA生酮生酮AA：凡降解为乙酰凡降解为乙酰CoA 或乙酰乙酰或乙酰乙酰CoA的的 AA氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯磷酸烯醇式酸醇式酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖

16、氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸苏氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸（三）氨基酸与一碳基团代谢（三）氨基酸与一碳基团代谢(P278)(P278)某些氨基酸在代谢过程某些氨基酸在代谢过程中，可以分解产生具有一中，可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括个碳原子的基团（不包括COCO2 2），称为），称为一碳基团一碳基团，一碳基团的转移除了和许一碳基团的转移除了和许多氨基酸

17、的代谢直接有关多氨基酸的代谢直接有关外，还外，还参与嘌呤和胸腺嘧参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。啶及磷脂的生物合成。-CH-CH3 3 甲基甲基-CH-CH2 2- - 亚甲基亚甲基-CH= -CH= 次甲基次甲基-CH-CH2 2OH OH 甲醇基甲醇基H-CO- H-CO- 甲酰基甲酰基-CH=NH -CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基叶酸叶酸和四氢叶酸（和四氢叶酸（FHFH4 4或或THFATHFA）叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸H HH H10105 5一碳基团的来一碳基团的来源与转变源与转变Section2 氮的循环氮的循环(P262)(P262)（自学）（自学）硝酸盐硝酸盐亚硝酸亚硝酸NH

18、NH3 3生物固氮生物固氮工业固氮工业固氮固氮固氮生物生物动植物动植物硝酸盐还原硝酸盐还原大气固氮大气固氮大气大气氮素氮素反硝化作用反硝化作用蛋白质蛋白质入地下水入地下水动植物废物动植物废物死的有机体死的有机体Section3 氨基酸的合成代谢氨基酸的合成代谢(P270(P270)1 1、必需氨基酸、必需氨基酸2 2、2020种氨基酸的生物合成概况种氨基酸的生物合成概况Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg) 凡是机体不能自己合成，必需来自外界的凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。氨基酸，称为必需氨基酸。人的必需氨基酸：人的必

19、需氨基酸： -酮戊二酸族酮戊二酸族天冬氨天冬氨酸族酸族丙酮丙酮酸族酸族甘油酸甘油酸-3-磷酸族磷酸族His 和和芳香族芳香族Section4 氨基酸衍生物的合成氨基酸衍生物的合成(P255)(P255)1 1、酪氨酸衍生物的合成、酪氨酸衍生物的合成COOHNH2OH酪氨酸酪氨酸酪氨酸羟化酶酪氨酸羟化酶ONH2OHOHOH多巴多巴CHNH2OHOHOH去甲肾上腺素去甲肾上腺素CHNH-CH3OHOHOH肾上腺素肾上腺素CHNH2OHOH多巴胺多巴胺CO2（1 1）多巴胺的生成）多巴胺的生成羟化羟化（2 2）黑色素形成）黑色素形成酪氨酸酪氨酸酶酶聚合黑色素黑色素多巴多巴多巴醌多巴醌氧化氧化脱羧脱羧酪氨酸酪氨酸 CO2组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶组胺组胺CH2CH2NH2NHNL-组氨酸组氨酸COOHCCH2NH2NHNH（1 1）组氨酸脱羧生成）组氨酸脱羧生成组胺组胺（扩张血管、降低血压）（扩张血管、降低血