第八章 蛋白质的降解与氨基酸代谢课件

第八章蛋白质的降解与氨基酸代谢

Chapter8

MetabolismofAminoAcids本章重点与难点重点：了解什么是氨同化、硫酸还原；了解氨基酸合成的碳架来源、分解代谢方式；了解蛋白质水解酶类，明确碳代谢与氮代谢之间的关系。难点：无机N、S元素转变为有机N、S元素的方式；氨基酸的碳架来源和分解方式。第一节蛋白质的营养功能NutritionalFunctionofProtein

人体每日须分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量。

体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡(nitrogenbalance)。二、蛋白质需要量和营养价值1.氮平衡(nitrogenbalance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成年动物）氮正平衡：摄入氮>排出氮（生长动物、疾病恢复期及妊娠动物等）氮负平衡：摄入氮<排出氮（饥饿、消耗性疾病）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。2.蛋白质的最低生理需要量在糖和脂肪等物质充分供应的条件下，为维持氮的总平衡，至少必需摄入的蛋白质的量，称为～。成人每日最低蛋白质需要量为30～50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。3.蛋白质的生理价值①必需氨基酸(essentialaminoacid)指体内需要但自身不能合成，或合成不能满足需要的，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。另有两种半必需氨基酸：His、Arg。其余10种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。②蛋白质的生理价值(nutritionvalue)蛋白质的生理价值指饲料蛋白质被动物机体合成组织蛋白质的利用率，取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。③蛋白质的互补作用指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。谷类：Lys少，Trp多；豆类：Lys多，Trp少。1.蛋白酶的分类动物蛋白酶：胰蛋白酶、胃蛋白酶植物蛋白酶：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶微生物蛋白酶：细菌蛋白酶、霉菌蛋白酶a.按来源催化蛋白质类化合物中的肽键发生水解c.按催化作用位点内肽酶外肽酶二肽酶水解蛋白质内部肽键产生各种短肽的酶专门水解二肽中的肽键，生成单个氨基酸的酶氨肽酶羧肽酶从肽链一端水解肽键，每次释放出一个氨基酸，或者水解二肽的酶。氨基酸（aminoacids)是蛋白质(protein)的基本组成单位。氨基酸代谢包括合成代谢和分解代谢。

个别分解代谢→特殊侧链的分解代谢氨基酸的分解代谢脱羧基作用→CO2+胺一般分解代谢→

脱氨基作用→NH3+α-酮酸

一、氨基酸代谢概述蛋白质的半寿期(half-life)蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢库(metabolicpool)氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解体内合成氨基酸

(非必需氨基酸)氨基酸代谢概况α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成二、氨基酸的脱氨基作用定义：指氨基酸在酶的作用下脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。主要在肝、肾中进行脱氨基方式氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基4.非氧化脱氨基

转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联

L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)是一种需氧脱氢酶，以FAD或FMN为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。

L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamatedehydro-genase)是一种不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+为辅酶，生成的NADH或NADPH可进入呼吸链进行氧化磷酸化。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大。该酶属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。（二）转氨基作用(transamination)1.定义:在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）R2-CH-COO-

NH+3

α-氨基酸22.反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。GPT：谷丙转氨酶（肝）++GPTCH3C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-CH3CHN+H3COO-丙氨酸+α-酮戊二酸－－－

丙酮酸＋谷氨酸

⑵天冬氨酸氨基转移酶（aspartatetransaminase,AST），又称为谷草转氨酶（GOT）。催化天冬氨酸与α-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。

AST天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸

GOT：谷草转氨酶（心）谷氨酸＋草酰乙酸－－

α-酮戊二酸＋天门冬氨酸++GOTCOO-CH2CHN+H3COO-COO-CH2C=OCOO-COO-CH2CH2CHN+H3COO-COO-CH2CH2C=OCOO-

正常人各组织GOT及GPT活性(单位/克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。4.转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸

磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。5.转氨基作用的生理意义（三）联合脱氨基作用

两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。联合脱氨基作用可在大多数组织细胞中进行，是体内主要的脱氨基的方式。

2.类型①转氨基偶联氧化脱氨基作用1.

定义②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环①转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+转氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环（purinenucleotidecycle,PNC）苹果酸

腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸转氨酶1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶

2此种方式主要在肌肉组织进行。腺苷酸脱氢酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)在肌肉、脑等组织中，L-谷氨酸脱氢酶的活力低，而腺苷酸脱氨酶的活力高。实验证明脑组织细胞中的氨有50%是由该循环产生的。α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联在肌肉、脑等组织中，L-谷氨酸脱氢酶的活力低，而腺苷酸脱氨酶的活力高。实验证明脑组织细胞中的氨有50%是由该循环产生的。（四）.非氧化脱氨基作用主要发生在微生物中。还原脱氨基作用，脱水脱氨基作用由解氨酶催化的脱氨基作用发生部位作用方式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+H2Oα-氨基丙烯酸亚氨基丙酸①还原脱氨基作用无氧条件下，某些含有氢化酶的微生物能利用还原脱氨基方式使氨基酸脱去氨基。②脱水脱氨基作用丝氨酸和苏氨酸的脱氨基也可经脱水的方式完成，催化该反应的酶以磷酸吡哆醛为辅酶。③由解氨酶催化的脱氨基反应由解氨酶催化

CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-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三、α-酮酸的代谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色类别氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸20种aa的碳架可转化成7种物质：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。

乙酰CoA：丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸及色氨酸草酰乙酸：天冬氨酸、天冬酰胺α-酮戊二酸：精氨酸、组氨酸、谷氨酸胺、脯氨酸、谷氨酸琥珀酰CoA：异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸延胡索酸：苯丙氨酸、酪氨酸氨基酸简称共同中间代谢产物生糖或生酮天草酰乙酸生糖丝、甘、丙、羟、脯、半胱、胱、丙酮酸生糖苏丙酮酸、琥珀酰辅酶A生糖色丙酮酸、乙酰乙酸生糖兼生酮谷、组、鸟、精、瓜、脯α-酮戊二酸生糖蛋、缬琥珀酰辅酶A生糖异亮琥珀酰辅酶A、乙酰辅酶A生糖兼生酮酪、苯丙乙酰乙酸、延胡索酸生糖兼生酮亮乙酰乙酸生酮赖乙酰辅酶A、α-酮戊二酸生糖兼生酮图生糖氨基酸和生酮氨基酸概括乙酰乙酰CoA乙酰CoA丙酮酸葡萄糖延胡索酸苹果酸草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸酮体琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸谷氨酸三羧酸循环（三）氧化供能α-酮酸在体内可通过TCA和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。

四、氨基酸脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。

生物体内大部分氨基酸可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。氨基酸脱羧酶专一性很强，每一种氨基酸都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。氨基酸脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中L-Glu脱羧生成r-氨基丁酸，是重要的神经介质。His脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。（一）γ-氨基丁酸

(γ-aminobutyricacid,GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱酶GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。VB6是其辅酶，临床上用VB6防治神经性妊娠呕吐及小孩抽搐；主要存在于大脑中。（二）牛磺酸(taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。L-半胱氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸

磺酸丙氨酸脱羧酶CO2（三）组胺(histamine)L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。（四）5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO25-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。（五）多胺(polyamines)

鸟氨酸腐胺

S-腺苷甲硫氨酸

(SAM)脱羧基SAM

鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶CO2精脒(spermidine)丙胺转移酶5'-甲基-硫-腺苷丙胺转移酶

精胺(spermine)多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。（六）腐胺腐胺发现于腐败的肉中。机体一般有胺氧化酶，可将这些胺类氧化分解成醛和氨，进一步分解代谢。

精氨酸鸟氨酸腐胺

鸟氨酸脱羧酶CO2琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TCA氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨浓度一般不超过0.6μmol/L（0.1mg/dl）。五、氨的代谢去路（一）血氨的来源与去路1.氨的来源①

氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,

胺类的分解也可以产生氨RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶②

肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨③肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶2.氨的去路大量氨入脑,与α-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α-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.◆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）

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi（二）氨的转运1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)生理意义①肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。②肝为肌肉提供葡萄糖。丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖反应过程2.谷氨酰胺的运输和贮存作用反应过程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。（三）尿素的生成1.生成部位

主要在肝细胞的线粒体及胞液中。2.生成过程尿素生成的过程由HansKrebs和KurtHenseleitK.亨斯莱特1932年提出，称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)，又称尿素循环(ureacycle)或Krebs-Henseleit循环。鸟氨酸循环氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质线粒体胞液NH2-C-NH2O尿素（1）氨甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行尿素合成限速酶(活性低)（调节酶）TCA谷氨酸说明：关于氨基甲酰磷酸中NH3的来源－－此NH3是在细胞质中由谷氨酸脱氢酶产生反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。N-乙酰谷氨酸(AGA)（2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨甲酰基转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。(3)精氨酸的合成

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸反应在胞液中进行。天冬氨酸↑草酰乙酸↑谷氨酸↑各种氨基酸第二个氨的来源精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸联系尿素与三羧酸循环(4)精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行尿素鸟氨酸精氨酸H2O线粒体鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液3.反应小结原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3个ATP，4个高能磷酸键。尿素生成总反应式2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi4.尿素生成的调节(1）食物蛋白质的影响高蛋白膳食合成↑低蛋白膳食合成↓（2）CPS-Ⅰ的调节：AGA、精氨酸为其激活剂（3）尿素生成酶系的调节：5.高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称高氨血症(hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammoniapoisoning)。TCA↓

脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制图TCA循环和尿素循环之间的联接顶端相互联接的途径被趣称为“Krebs自行车（Krebsbicycle）”。天冬氨酸谷氨酸第五节

MetabolismofIndividualAminoAcids（一）提供一碳基团（单位）氨基酸的代谢一碳基团的定义1.概述

某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(onecarbonunit)。

一、个别氨基酸的代谢-COOH、HCO3-、CO2不是一碳单位种类甲基

(methyl)-CH3甲烯基

(methylene)-CH2-甲炔基

(methenyl)-CH=甲酰基

(formyl)-CHO亚氨甲基

(formimino)-CH=NH

2.四氢叶酸是一碳单位的载体FH4的生成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+FH4携带一碳单位的形式

（一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4组氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH43.一碳单位与氨基酸代谢4.一碳单位的产生a.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b.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-FH4FH4甲酰化酶FH4ATPADP+Pic.亚氨甲基来自组氨酸分解代谢HC=C-CH2CH-COOHHNNNH2CHHOOC-CH-(CH2)2-COOH

HNNH

CH组氨酸亚氨甲酰谷氨酸亚氨甲基转移酶FH4N5-CH=NH-FH4谷氨酸d.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+NH3e.甲基的生成

N5，N10-CH2-FH4N5-CH3-FH4NADH(H+)NAD+（不可逆）5.一碳单位和含硫氨基酸的关系

Met是体内重要的甲基化试剂，S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是甲基的直接供体。6.一碳单位的互相转变N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3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+PiFH4同型半胱氨酸N5-CH3-FH4甲基B12丝氨酸

N5，N10-CH2-FH4

脱氧腺苷酸FH4H2O甘氨酸组氨酸

N5-CH=NH-FH4N5,N10=CH-FH4

嘌呤核苷酸FH4NH3甲酸

N10-CHO-FH4ATPADP+PiFH4DNARNA一碳单位的来源、转变及利用7.一碳单位代谢的生理意义

1.氨基酸代谢的产物√2.合成嘌呤、嘧啶的必要原料提供嘌呤、嘧啶环上的C√3.提供甲基，合成重要化合物

SAM

激素核酸磷脂一碳单位将核酸与氨基酸代谢密切联系起来一碳单位与氨基酸、核苷酸代谢有何联系？甘丝组色一碳单位嘌呤核苷酸腺苷酸AA代谢核苷酸代谢精肌酸(二)芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸1.苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。(1)儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成限速酶帕金森病(Parkinsondisease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。(2)酪氨酸的分解代谢

体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。(3)苯酮酸尿症(phenylkeronuria,PKU)

体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。

苯丙氨酸转氨酶（正常时极少）苯丙氨酸苯丙酮酸苯乙酸

酪氨酸多巴多巴胺去甲肾上腺素肾上腺素

酪氨酸转氨酶COOHCOOH||C=O

CHNH2||CH2

CH2|OHCOOHCOOH|||CH2COOHCH+C=O|||CHCH2||COOHCOOHOHOHOO黑色素

尿黑酸

延胡索酸乙酰乙酸羟苯丙酮酸

酪氨酸酶缺乏时引起白化病缺乏时引起尿黑酸尿症苯丙氨酸羟化酶缺乏时引起苯丙酮酸尿症2.色氨酸代谢色氨酸5-羟色胺一碳单位丙酮酸+乙酰乙酰CoA维生素PP(三)含硫氨基酸的代谢胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸

含硫氨基酸1.甲硫氨酸的代谢(1)甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)甲基转移酶RHRH—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体(2)甲硫氨酸循环(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH32.半胱氨酸与胱氨酸的代谢1.半胱氨酸与胱氨酸的互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2从蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后转变为同型半胱氨酸，然后再反方向重新合成蛋氨酸，这一循环反应过程称为S-腺苷蛋氨酸循环或活性甲基循环。3.硫酸根的代谢含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5´-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3´-磷酸腺苷-5´-磷酸硫酸，PAPS）PAPS为活性硫酸，是体内硫酸基的供体腺苷磷酸焦磷酸化酶4.肌酸的合成肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。H2O+5.谷胱甘肽(glutathione)的生成和功能生成：r-谷氨酰循环GSH由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成—2H+2H谷胱甘肽过氧化物酶形式：

2G-SHG-S-S-G还原型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽功能：保护酶和蛋白质的巯基不被氧化，从而维护其功能2G-SH+2MetHbG-S-S-G+2Hb+2H2O

高铁血红蛋白血红蛋白2G-SH+H2O2G-S-S-G+2H2O(四)支链氨基酸的代谢支链氨基酸亮氨酸异亮氨酸缬氨酸

氨基酸的重要含氮衍生物

AA的生物合成：人和动物只能合成部分AA，人体只能合成12种氨基酸。主要通过转氨基作用AA-R1α-酮酸R1转氨酶AA-R2α-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”，先生成

Glu

其它AA。氨基酸的合成｛有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要为Glu，领头AA)三、氨基酸合成代谢概况1、α-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α-酮戊二酸

α-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+α-酮戊二酸2谷AA（普遍）

α-酮戊二酸谷AA+NH3

+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O

合酶

Glu合酶NADPH+H+NADP+（一）氨基酸合成途径的类型

几种氨基酸的关系α-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Mg2+Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O

+AMP+PPiAsp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi（植物，细菌）（动物）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