生物化学-第八章氨基酸代谢

生物化学——第八章氨基酸代谢第一节蛋白质的酶促降解细胞内蛋白质的降解外源蛋白的酶促降解一、细胞内蛋白质降解（一）两类蛋白酶：1、相对分子质量较小、专一性较低，催化过程不需要ATP的蛋白酶和肽酶2、高分子量的多酶复合物，需要ATP，专一性较强（二）降解系统：1、溶酶体系统：主要是酸性pH下活化的小分子蛋白酶,水解长寿命蛋白质和外来蛋白。2、泛肽系统：水解短寿命蛋白和反常蛋白（三）细胞内蛋白质降解的意义1）及时降解清除反常蛋白的产生有些可恢复为正常蛋白2）短寿命的蛋白在生物体的特殊作用经常是一些代谢限速酶，便于通过基因表达和降解对其含量加以调控。3）维持细胞内氨基酸库4）防御机制组成部分将吞入的病原体、异物等降解和清除5）蛋白质前提的裂解加工（四）蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶体20S蛋白酶体ATP19S调节亚基去折叠水解E1：泛肽激活酶E2：泛肽载体蛋白E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）小肽

二、外源蛋白质的酶促降解

NH3+—

NH3+—

COO-—

COO-—外切酶—氨肽酶随机内切酶特定氨基酸间外切酶—羧肽酶最终产物—氨基酸（一）蛋白水解酶：1、动物蛋白酶

Stomach：胃蛋白酶SmallIntestine：胰液胰蛋白酶，糜蛋白酶，弹性蛋白酶，羧肽酶小肠粘膜：氨肽酶，二肽酶胰蛋白酶原肠激酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧基肽酶原A及B羧基肽酶A及B胃蛋白酶胃蛋白酶原胃酸胰蛋白酶：R1=Lys、Arg（专一性较强，快）糜蛋白酶：R1=Phe、Trp、Tyr（快）；Leu、Met、His（稍慢）；R2=Pro（抑制水解）胃蛋白酶：R2=Phe、Trp、Tyr、Leu等疏水性AA（快）；R1=Pro（抑制水解）嗜热菌蛋白酶：R2=Leu、Ile、Val、Phe、Trp、Tyr等疏水性强的AA（快）；R2=Gly、Pro（不水解）；R1/

R3=Pro（抑制水解）2、植物蛋白酶种类：木瓜~、菠萝~、无花果~分布：高等植物的种子及幼苗用途：消化不良；啤酒澄清；嫩肉粉

氨基酸代谢概况氨基酸代谢库(metabolicpool)食物蛋白质消化吸收组织蛋白质分解合成合成脱氨基作用NH3α-

酮酸尿素糖氧化供能酮体脱羧基作用CO2胺类其他含氮化合物转变第二节氨基酸的分解代谢O+NH3R-CH2NH2+CO2脱氨基脱羧基氨基酸

α-酮酸

胺L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）一、脱氨基作用酶——L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶酶2H+H+亚氨基酸不稳定H2O+H+水解加氧脱氢NH4+α-酮酸3（一）氧化脱氨基作用本应是L-氨基酸氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，活力低（最适pH=10)，作用小。

D-氨基酸氧化酶分布广，活力强，但D-氨基酸在体内不多。问题：哪种酶作用最重要？有毒！L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸谷氨酸氧化脱氨（二）转氨基作用特点：a.可逆，受平衡影响

b.氨基大多转给了α-酮戊二酸转氨酶

α-酮酸

α-氨基酸

α-酮酸

α-氨基酸交换谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)

正常成人各组织中GOT和GPT活性组织

GOT（U/g）GPT（U/g）心1560007100骼肌990004800肾9100019000脾140001200肺10000700血清2016提示：肝细胞中GPT活力比其他组织高出许多抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？磷酸吡哆醛的作用机理1、是非必需氨基酸合成代谢的重要步骤；2、是连接糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。

特别注意三种氨基酸的转化：丙氨酸丙酮酸天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸α-酮戊二酸转氨作用转氨基——本质上没有真正脱氨。（三）联合脱氨作用1、转氨与氧化脱氨的联合（L-谷氨酸脱氢酶）NH4++NADH+H+NAD++H2O2、嘌呤核苷酸联合脱氨基（四）非氧化脱氨基作用1、直接脱氨基2、脱水脱氨基3、脱硫化氢脱氨基4、水解脱氨基

（五）脱酰胺基作用GlnGluAsnAsp二、氨基酸的脱羧作用氨基酸胺+CO2

脱羧酶

由肺呼出随尿排出，或转为其他物质不是氨基酸代谢的主要方式直接脱羧

色氨酸吲哚丙氨酸吲哚乙醛吲哚乙酸丝氨酸乙醇胺胆碱CO2co2O2Glu→γ-氨基丁酸(对中枢神经系统传导有抑制作用)Asp→β-Ala(泛酸组分)Trp(脱氨、脱羧、氧化)→吲哚乙酸(植物生长素)His→组胺(降血压作用)Tyr→酪胺(升血压作用)Ser(脱羧)→乙醇胺→甲基化成胆碱→二者分别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。Lys→尸胺Met→亚精胺，精胺多胺Arg→鲱精胺，腐胺植物适量吸收，刺激细胞分裂，生长和防止衰老等作用——植物生长调节剂胺的氧化

三、氨的代谢去路氨基酸CO2+胺NH3+α-酮酸???若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累α酮戊二酸大量转化三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。三羧酸循环丙酮酸α酮戊二酸氨中毒原理L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸

？水生生物直接扩散脱NH3哺乳、两栖动物排尿素

（一）氨的排泄方式各种生物根据安全、价廉的原则排氨。体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。体内水循环慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为简单低毒的尿素形式。（二）氨的转运

1、以Gln的形式转运NH3+谷氨酸+ATP谷氨酰胺+ADP+H3PO4

谷氨酰胺酶肝谷氨酸NH3谷氨酰胺合成酶

是动物体(脑等组织)向肝和肾运氨的一种方式尿素2、以丙氨酸形式转运肌肉血液肝

丙氨酸-葡萄糖循环

3、尿素的形成——鸟氨酸循环1932年，HansKrebs和KurtHenseleit根据一系列的实验，提出了尿素循环(ureacycle)学说，又称为鸟氨酸循环(ornithinecycle)。鸟氨酸循环

草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸2ATP+NH3+CO2+H2O2ADP+Pi基质线粒体胞液鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸ATPAMP+PPiH2ONH2-C-NH2O尿素Pi（1）氨甲酰磷酸的生成（2）瓜氨酸的合成鸟氨酸转氨甲酰酶

（3）合成精氨酸精氨琥珀酸裂合酶（4）生成尿素4、酰胺的生成——储存氨的形式谷氨酰胺是动物体内氨的主要运输方式；高等植物主要以天冬酰胺形式储存和运载氨。谷氨酰胺谷氨酸NH3+ATPADP+PiMg2+5、重新合成氨基酸和其它含氮物1）通过还原性加氨的方式固定在α-酮戊二酸上而生成谷氨酸。2）谷氨酸又可通过转氨基作用，转移给其他α-酮酸，生成某些非必需氨基酸。3）氨基甲酰磷酸经环化化→二氢乳清酸→尿苷酸→嘧啶类化合物四、α-酮酸的代谢1、合成氨基酸（合成代谢占优势时）α-酮酸+NH3α-氨基酸氨基化α-酮戊二酸+NH3

谷氨酸氨基化其余氨基酸是通过Glu与α-酮酸的转氨作用合成。是合成非必需氨基酸的途径之一。

2、进入三羧酸循环分解成CO2+H2O3、转变成糖及脂肪生糖氨基酸：大多数生成糖生酮氨基酸：亮氨酸生成脂肪生糖兼生酮氨基酸：异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸，酪氨酸、色氨酸

生糖氨基酸：能在体内转化为糖的氨基酸。能转化为丙酮酸及三羧酸循环的中间体，如草酰乙酸、α-酮戊二酸、延胡索酸和琥珀酸。生酮氨基酸：在体内能转化成酮体的氨基酸。能转化为乙酰辅酶A、乙酰乙酸或乙酰乙酰辅酶A的氨基酸。生糖兼生酮氨基酸：既可以生成糖，又可以生成酮体的氨基酸。氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径

草酰乙酸2-磷酸烯醇式丙酮酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸第三节氨基酸的合成代谢概况无机态NNH3

氨基酸+α-酮酸在植物体内，合成氨基酸所利用的碳源主要来自糖、脂肪产生的α-酮酸，而直接利用的氮源则是NH3。一、NH3的合成（一）微生物固氮作用合成NH3N2+3H2

2NH3固氮酶ATP（二）NO3-、NO2-还原成NH3NO3-NO2-

NH3硝酸还原酶亚硝酸还原酶

二、NH3的同化无机态的N合成氨基酸主要通过下面两条途径：1、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸形成其他氨基酸则是通过转氨作用。L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸1、谷氨酸的形成+NH4+氨基甲酰磷酸CPS-ⅠAGA2、氨基甲酰磷酸的合成：

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ）

三、氨基酸的合成原料NH3：主要由谷氨酸提供通过转氨作用碳架：α-酮酸，来源于糖代谢中间产物根据氨基酸合成的碳架来源不同，可将氨基酸分为若干族。五个族：

1、丙氨酸族：

2、丝氨酸族：

3、谷氨酸族：

4、天冬氨酸族：

5、组氨酸和芳香族氨基酸（莽草酸途径）

(1)Ala族

Ala；Val；Leu共同碳架：丙酮酸(EMP)

Ala丙酮酸Val

α-酮异戊酸

α-酮异己酸→→Leu

(2)Ser族

Ser；Gly；Cys

共同碳架：3-P-甘油酸(EMP)

乙醛酸→Gly

↓→CO2

↓→NH33-P-甘油酸→Ser→Cys

(3)Glu族

Glu；Gln；Pro；羟脯氨酸；Arg共同碳架：α-酮戊二酸(TCA)

Gln↑α-酮戊二酸→Glu→→Pro→羟脯氨酸↓↓鸟氨酸→瓜氨酸→→Arg(4)Asp族

AspAsnThrMetIleLys共同碳架：OAA(TCA)Asn↑OAA→Asp→→Lys↓↓→→MetThr→→Ile(5)His

碳架：5-P-核糖(HMP)、ATP、Glu、Gln(6)芳香族AA(莽草酸途径)4-P-赤藓糖(HMS)

→→莽草酸→→分枝酸→→Trp

PEP

(EMP)

预苯酸→→TyrPheCO2+H2O戊糖磷酸途径葡萄糖葡糖-6-磷酸3-磷酸-甘油酸丙酮酸三羧酸循环乙醛酸循环核糖-5-磷酸酵