生化-第八章氨基酸代谢

1、生化-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

2、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-+O2+H2OR-C-COOH+H2O2+NH3AA氧化酶OHNH2R-C-COOH-AA氧化酶R-C-COO-NH2H2OR-C-COOHO+NH3FP FPH2FPH2+O2FP+H2O2AA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。+NAD(P)H+NH3CH2-C

3、OOHCHNH2-CH2COOH-+NAD(P)+H2O谷氨酸脱氢酶ATP GTP NADH变构抑制ADP GDP变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH-谷氨酸脱氢酶：体内（正）体外（反）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。 OR2-C-COOH=R1-C-COOH +NH2 OR1-C-COOH=R2-C-COOH-+HNH2H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

4、加转氨基作用，并各有其特异的转氨酶。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-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迅速脱氨。-酮戊二酸GluNAD(P)+NAD(P)H+H

5、+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（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 IMP NH3-酮酸 谷氨酸 草酰乙酸 延胡索酸 AMP H2O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

6、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由解氨酶催化CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸 (酪氨酸)反式

7、肉桂酸(反式香豆酸)单宁等次生物辅酶QPAL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 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- R2CO2H

8、2O H R2O=C-+ R1 H H-C-NH2-专一性强仅His不需磷酸吡哆醛作辅酶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+H2O RCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2OAA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

9、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

10、精氨酸水解为尿素和鸟氨酸NH3 NH2 CO NH2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）3 H2N-CH COOHNH2CONH （CH2）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NH3+CO2+H2O2ATP2ADP+2Pi氨基甲酰磷酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 天冬氨酸ATPAMP+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H2O1）氨基甲酰磷酸的合成

11、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 + PiOOHOH（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）3 CHNH2 COOHOCT NH2 C=O NH（CH2）3 CH-NH2 COOH+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 NH2 C=O NH（CH2）3 CH-NH2 COOHCOOHCH-NH2CH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶（胞液）ATP AMP+PPi H2O

12、+ NH2 COOH C= N C -H NH CH2（CH2）3 COOH CH-NH2 COOH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 NH2 C=NH NH（CH2）3 CH-NH2 COOH+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 NH2 C=NH NH（CH2）3 CH-NH2 COOH精氨酸酶(胞液)+H2ONH2C=ONH2 NH2（CH2）3 CHNH2 COOH精氨酸 尿素 鸟氨酸+线粒体尿素生成总反应式2NH3 + CO2 + 3ATP + 2H2OCO（NH2）2 + 2ADP + A

13、MP + 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（Asp NH3）、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 + 2H2OCO（NH2）2 + 2ADP + AMP + 2Pi + PPi8.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

14、糖AA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮 戊二酸的AA。（ Asp Asn Ser Gly Thr Ala Cys Glu Gln His Arg Pro Val Met） 生酮AA：凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的AA。Leu Lys ,在动物肝脏中转变成酮体） 生糖兼生酮AA：二者兼有的AA。（Ile Tyr Phe Trp）（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Ala Thr Gly Ser Cys Trp7种氨基酸可以转化成为乙酰CoA5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AAsp和Asn被降解为草酰乙酸三、氨基酸

15、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

16、 +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+ 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AA2、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Mg

17、2+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） 几种氨基酸的关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+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

18、氨基缬氨酸-酮异己酸 亮氨酸转氨基-CH3C=OCOO-CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH-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CH2-COOHCH2-CHNH2COOH- COOH CHO-+ COOH CH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH-+-酮戊二酸 甘AA 谷AA 乙醛酸 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COOH HO-C

19、HCH2O-P-COOH C=OCH2O-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 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 三种氨基酸的关系乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸转乙酰基酶提供硫氢基团（P273）5、 4-磷酸-赤藓糖和烯醇式丙酮酸磷酸衍

20、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)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芳香族氨基酸的关系色氨酸 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-H2ON5，N10-CH2-FH4CH2NH2COOH+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