生物化学-第七章氨基酸代谢

第七章氨基酸代谢第一节蛋白质的酶促降解第二节氨基酸的分解代谢第三节氨基酸的特殊代谢第四节氨基酸的生物合成第一节蛋白质的酶促降解一、内源蛋白质的降解二、机体对外源蛋白质的需要蛋白质的寿命短则几十秒，长则十几天。人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中,称为蛋白质周转（更新）。蛋白质更新的意义：排除异常蛋白；调控代谢。一、内源蛋白质的降解（一）内源蛋白质降解的特点

1、有一定选择性2、与细胞的营养状态和激素状态有关—被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白—需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶）—营养匮乏时，蛋白降解加速—饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料，蛋白降解加速P429（二）真核生物内源蛋白质降解机制（途径）慢性炎症：类风湿性关节炎。感染源多次刺激滑膜细胞，即产生一种类风湿因子并排入关节液中，与其中的丙种球蛋白相结合形成抗原抗体复合物，且有补体参加。当复合物被多核白细胞吞噬后，白细胞溶酶体破裂而释放出多种酶类水解各类大分子。1.溶酶体降解机制（不依赖ATP的降解途径）——无选择性溶酶体内进行，通过自体吞噬降解膜蛋白、长寿命胞内蛋白质、外源性蛋白质。如何选择性降解蛋白，而不影响细胞的正常功能？76个氨基酸组成的多肽(8.5kD)

普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守P4302.ATP——依赖性蛋白降解途径（泛素参与的降解体系）泛素(ubiquitin)主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解。如同质量监督员，通常有30％新合成的蛋白质没有通过质检而被销毁。在胞液中进行，主要降解异常蛋白质和短寿命的蛋白质,需ATP和泛素参与。泛素介导的蛋白质降解过程：E1:泛肽活化酶E2:泛肽-携带蛋白E2:泛肽-蛋白连接酶2.依赖ATP和泛素的降解途径：2004年，阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科、欧文·罗斯因发现了泛素调节的蛋白质降解过程而获得诺贝尔化学奖。该途径的异常与诸多疾病如遗传性疾病、炎症、自身免疫性疾病及肿瘤等有密切关系。返回节1.蛋白质的生理功能

组织细胞重要的组成成分，维持组织、细胞的生长，更新和修补组织

参与多种重要的生理活动(如酶、激素)

氧化供能（17.9KJ/g蛋白质）

可转化为糖和脂肪等

氨基酸为含氮化合物的合成提供氮源二、机体对外源蛋白质的需要P430——取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少

必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取：苏、缬、异亮、亮、赖、色、苯丙、蛋氨酸8种。

非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸

半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要

His和Arg2.蛋白质的营养价值

蛋白来源重量%单食时BV混食时BV豆腐干426577面筋5867小麦3967

小米135789

牛肉2669

大豆2264

大米2057

大豆405773

玉米4060混合食物蛋白质的互补作用五谷杂粮：大米缺乏Lys，玉米富含Lys、相对Trp不足，大豆Trp含量丰富。biologicalvalue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)氨基酸代谢概况胺类脱羧基作用α-酮酸脱氨基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成酮体氧化供能糖返回章（来源和去路）特殊分解代谢→特殊侧链的分解代谢一般分解代谢CO2

胺脱羧基作用→脱氨基作用→NH3-酮酸氨基酸的分解代谢概况氨基酸分解代谢概况aa分解代谢主要发生在肝脏中第二节氨基酸的分解代谢一、脱氨基作用

二、脱羧基作用三、羟化作用

四、氨基酸分解产物的代谢一、脱氨基作用

氧化脱氨基非氧化脱氨基脱酰胺作用转氨基作用联合脱氨基氨基酸氨α-酮酸脱氨基作用是氨基酸的分解代谢的主要途径（一）氧化脱氨基作用1.定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时产生氨的过程。氧化脱氨基的反应过程包括脱氢和水解两步，脱氢反应需酶催化，而水解反应则不需酶的催化。R-C-COOH+NH3

OH2OR-CH-COOHNH2

2H

R-C-COOHNH

酶P433L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN或FAD）D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD）L-谷氨酸脱氢酶（专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，可以NAD+或NADP+为辅酶。2.AA氧化酶的种类氨基酸氧化酶只有Glu脱氢酶分布广、活性高，但肌肉缺乏+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脱氢酶CH2-COOHC=O-CH2COOH--体内（正）体外（反）L-谷氨酸脱氢酶（定位于线粒体基质）当氨被除去时，反应向右进行——不是体内主要的脱氨基方式还原脱氨基、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）L-丝氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亚氨基丙酸（二）非氧化脱氨基例：脱水脱氨基（只适于含一个羟基的AA)CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3

上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。（三）氨基酸的脱酰胺作用（四）转氨基作用转氨酶磷酸吡哆醛（胺）(transaminase)反应可逆，既参与分解又可参与合成1．定义：指在转氨酶催化下将α-氨基酸的氨基转给另一个α-酮酸，生成相应的α-酮酸和新的α-氨基酸的过程。氨基从一种碳骨架转移到另一种碳骨架的过程。P4312.常见的转氨酶1)GPT（谷丙）2)GOT（谷草）多数转氨酶定位于肝脏，受损、快要死亡的组织大量释放GPT、GOT进入血液，临床测定血清中酶活性作为诊断肝炎的指标之一。1）转氨基作用可以在各种氨基酸与-酮酸之间普遍进行。除Lys，Pro，Thr外，均可参加转氨基作用。2）各种转氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基；多数以Glu为氨基供体或-酮戊二酸为氨基受体。3）转氨酶种类多、分布广、活性高，将不同aa的氨基转变为Glu的氨基，但机体没有真正脱掉氨基。3.转氨基作用(transamination)的要点：最佳脱氨基的方式是？联合脱氨基=转氨基+氧化脱氨基

氧化脱氨基非氧化脱氨基脱酰胺作用转氨基作用联合脱氨基（五）联合脱氨基作用（75%通过此方式）

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。2.类型①转氨基+氧化脱氨基作用1.

定义②转氨基+嘌呤核苷酸循环①转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨酶L-Glu脱氢酶肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环返回节二、氨基酸的脱羧基作用氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2PLP(堆积)神经系统、心血管功能紊乱

由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。抑制性神经递质P446神经递质合成牛磺胆酸,对消化道中脂类的吸收是必需的。脑组织中含有较多牛磺酸，促进婴幼儿脑组织和智力发育，牛磺酸提高神经传导和视觉机能（猫以及夜行猫头鹰之所以要捕食老鼠，其主要原因是老鼠体内含有丰富的牛磺酸，多食可保持其锐利的视觉）5-羟色胺（5-HT）5-羟色胺（5-HT）脑内外周

抑制性神经递质强烈的血管收缩剂松果体迄今发现的最强的内源性自由基清除剂。褪黑素的基本功能就是参与抗氧化系统,防止细胞产生氧化损伤。调节免疫功能、抗肿瘤、抗衰老。其分泌有昼夜节律性。乙酰化（褪黑激素）返回节主要讲Tyr代谢与黑色素形成问题Tyr酶聚合黑色素动物植物激素生物碱多巴醌三、氨基酸的羟化作用多巴胺Tyr酶多巴多巴醌加单氧酶（羟化酶、混合功能氧化酶）P442四、氨基酸分解产物的代谢（一）氨的转运（二）氨的代谢转变（三）尿素的生成（四）AA碳骨架的去路胺：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。CO2

：呼出或参与羧化反应TCA↓

脑供能不足

脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制I---肝性脑病（肝昏迷）α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3表现：语言、视力模糊、昏迷、死亡血液中1%可引起中枢神经系统中毒（一）氨的转运

是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。（一）氨的转运1.丙氨酸-葡萄糖循环P433AlaG

肌肉蛋白质氨基酸NH3Gluα-酮戊二酸丙酮酸EMP肌肉Ala血液AlaGα-酮戊二酸Glu丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环G目录2.Gln和Asn的运氨作用从肝外组织向肝或肾运氨。Gln既是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和运输形式。Gln中性无毒，容易过膜，通过血液运输到肝脏。

Asn的运氨（二）氨的代谢转变排泄1）排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）2）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）3）以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（两栖、哺乳动物）P434排泄方式随种属不同有很大差异水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。鸟类、爬虫排尿酸均来自转氨不溶于水毒性很小需更多能量水循环太慢，保留水分同时不中毒，付出高能量代价。高等植物，以Gln/Asn形式储存氨，不排氨。形成固体尿酸悬浮液。1.排泄2.重新利用合成非必需AA：3.合成酰胺（高等植物中Asn，动物Gln）4.嘧啶环的合成（核酸代谢）（二）氨的代谢转变（三）尿素的生成——尿素循环哺乳动物体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素。合成尿素的主要器官是肝，但在肾及脑中也可少量合成。尿素也称为鸟氨酸循环(ornithinecycle)

催化反应的酶存在于胞液和线粒体中。P435（1）氨基甲酰磷酸的合成（不属于尿素循环）在线粒体中进行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，该酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂，反应不可逆。1.尿素循环在线粒体内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。（2）瓜氨酸的合成NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶=（3）精氨酸的合成（胞液）(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)限速酶酶活力最低延胡索酸沟通了尿素循环和TCA（4）精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)P435Glu2.尿素循环的要点亚细胞定位：肝细胞的线粒体与胞液限速酶：氨甲酰磷酸合成酶；精氨酸代琥珀酸合成酶

耗能过程：4ATP/ureaN与C来源：氨基酸脱氨和CO2其意义：解除氨毒害生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA的AA生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA的AA生成TCA代谢物的AA（四）AA碳骨架的去路（P438）1.转化：生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。凡能生成丙酮酸、TCA代谢物的AA。生酮氨基酸：在体内能转变成酮体的氨基酸。凡能生成乙酰乙酸或乙酰CoA的AA，有Leu和Lys。生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变成酮体的氨基酸。有Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr。2.氧化分解转化分解返回章第三节氨基酸的特殊代谢一、一碳单位代谢二、含硫氨基酸代谢三、芳香族氨基酸代谢四、支链氨基酸的代谢（了解）四、支链氨基酸的代谢（了解）一、一碳单位代谢氨基酸分解含一个碳原子的基团Gly、Ser、His、Trp、Met（一）一碳单位的概念P446来源：某些aa分解代谢一碳单位结构与FH4结合位点甲基-CH3N5甲烯基=CH-N5和N10甲酰基-CHO-N5和N10甲炔基-CH=N5和N10亚氨甲基-CH=NHN5一碳单位种类与存在形式去路：一碳单位是各种物质甲基化的主要来源（二）一碳单位的载体FH4的生成FFH2FH4FH2合成酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+一碳单位的结合点1.四氢叶酸（FH4）2.SAM嘌呤C2嘌呤C8胸腺嘧啶甲硫氨酸甲硫氨酸循环（三）一碳单位的生成及互变（四）一碳单位代谢的生理意义是联系氨基酸代谢与核苷酸代谢的枢纽一碳单位为嘌呤及嘧啶合成提供原料一碳单位代谢障碍可造成某些疾病，如巨幼红细胞性贫血等返回节

二、含硫氨基酸的代谢（了解）胱氨酸甲硫氨酸（？）半胱氨酸

含硫氨基酸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体内有50多种物质由它提供甲基（肌酸、肉毒碱、胆碱、肾上腺素）甲基化是体内重要的代谢反应2.甲硫氨酸循环RHR-CH3（VitB12）CH3-胆碱、肌酸、肾上腺素等合酶甲基转移酶SAH3、甲硫氨酸循环的生理意义为体内甲基化反应提供甲基使四氢叶酸得到再生返回节三、芳香族氨基酸的代谢（了解）芳香族氨基酸PheTyrTrp☆甲状腺激素黑色素儿茶酚胺氧化分解苯丙氨酸羟化酶NAD(P)H+H+NAD(P)+（一）苯丙氨酸羟化为酪氨酸苯丙酮酸尿症对中枢神经系统有毒性,智力发育障碍苯丙氨酸羟化酶Tyr缺乏（PKU）临床主要表现为智能低下，惊厥发作和色素减少。隐性遗传二碘酪氨酸（二）酪氨酸转变为甲状腺素酪氨酸一碘酪氨酸二碘酪氨酸碘化

促进物质代谢、机体生长发育

甲状腺素缺乏，引起呆小症（三）酪氨酸转变为黑色素（黑色素细胞）先天性缺乏白化病黑色素合成障碍酪氨酸酶抗体白癜风限速酶皮肤乳白色，毛发淡黄或银白色，瞳孔淡红，虹膜淡灰或淡红，半透明视网膜缺乏色素。白化病（四）酪氨酸转变为儿茶酚胺帕金森病合成不足儿茶酚胺（DOPA）（DA）（NE）（E）人體腦內需要多巴胺來指揮肌肉的活動；缺乏足夠的多巴胺就產生各種活動障礙。當多巴胺的分泌減少80%時，帕金森病的症狀就會出現（五）酪氨酸的氧化分解尿黑酸氧化酶尿黑酸症缺乏返回节一、氨同化二、氨基酸的生物合成第四节氨基酸的生物合成一、氨的同化生物体将无机态的氨转化为含氮有机化合物的过程（N素亦称生命元素）（二）生物体N的来源1.食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的N源2.生物固N（某些微生物和藻类通过体内固氮酶系的作用将分子氮转变成氨的过程，1862年发现）

（一）定义3.硝酸还原生成（植物体中的N源）P4521）Glu脱氢酶（普遍存在，不是主要）CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+NH3+NAD(P)Hα-酮戊二酸（TCA循环产生的）

此反应要求有较高浓度的NH3，足以使光合磷酸化解偶联，所以它不可能是无机氨转为有机氮的主要途径1.Glu合成途径（三）氨同化的途径CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--+NAD(P)++H2ONH3Glu其它AACH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--+NH3

+ATP+ADP+Pi+H2O

CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+2NADPHCH2-COOHCH2-CHNH2COOH--2Glu合酶+Gln合成酶细菌和植物中存在Glu合酶，可催化Glu的生成CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH--+NH3

+ATP+ADP+Pi+H2O

2.Gln合成途径（主要途径,特别是高等植物）Gln合成酶3.氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物）原料