氨基酸代谢课件5

AminoAcidMetabolism氨基酸代謝氨基酸的來源和去路

第一節

蛋白質的酶促降解蛋白質的酶促降解一、水解蛋白質的酶的種類和專一性肽酶內切酶外切酶蛋白酶氨肽酶羧肽酶氨肽酶：專一性地從肽鏈的氨基端水解肽鍵羧肽酶：專一性地從肽鏈的羧基端水解肽鍵C-末端N末端氨肽酶羧肽酶蛋白酶：具有專一性的肽鏈內切酶，常用於蛋白質一級結構測定。胰蛋白酶：對C-端為Lys或Arg的肽鍵水解快。胰凝乳蛋白酶：對芳香族AA羧基形成的肽鍵，水解速度最快。胃蛋白酶：芳香族AA氨基形成的肽鍵。消化道內幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶二、細胞內蛋白質降解系統溶酶系統:主要降解細胞外蛋白質和細

胞質膜上的膜蛋白。泛肽系統:能夠清除錯誤的或反常的蛋白質。蛋白質降解的泛素途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛素化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調節亞基去折疊水解E1：泛素啟動酶E2：泛素載體蛋白

E3：泛素-蛋白質連接酶ubiquitin三、蛋白質降解的意義1、形成新組織：用於新蛋白質的合成，進行新陳代謝（自我更新）；2、及時清除反常蛋白；3、短壽命蛋白的半壽期很短，便於通過基因表達和降解對其含量進行精確、快速的調控；4、一些蛋白酶為防禦機制組成部分；5、蛋白質前體的裂解加工。第二節

氨基酸的分解代謝氨基酸的一般代謝途徑RCCOOHNH2分解產物的去向H一、氨基酸的脫氨基作用氧化脫氨基轉氨基聯合脫氨基非氧化脫氨基脫醯胺基作用在酶的催化下，氨基酸脫去氨基的作用稱為脫氨基作用（deamination），包括：在有氧作用下，氨基酸進行氧化脫氨作用，產物是α-酮酸和氨。催化氧化脫氨基的酶：（1）L-氨基酸氧化酶：催化L-AA氧化脫氨基；（2）D-氨基酸氧化酶：催化D-AA氧化脫氨基；（3）L-谷氨酸脫氫酶（催化氨基酸氧化脫氨的主要酶系，屬於L-AA氧化酶）。1.氧化脫氨基作用

L-谷氨酸脫氫酶的氧化脫氨基作用2.轉氨基作用（transamination）在轉氨酶的作用下，某一種氨基酸的

-氨基轉移到另一種

-酮酸的

-碳上，生成相應的氨基酸，而原來的氨基酸則轉變成

-酮酸。

要點：①反應可逆。②體內除Lys、Pro和羥脯氨酸外，大多數氨基酸都可進行轉氨基作用。③轉氨酶均以磷酸吡哆醛為輔酶。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物。反應中起傳遞氨基的作用。

體內重要的轉氨酶①穀丙轉氨酶（ALT或GPT）正常情況下，穀丙轉氨酶（GPT）在血清中的活性很低，肝中活性最高。當肝組織受損時，大量的GPT逸入血液，造成血清中GPT活性升高。如急性肝炎時，血清中的GPT活性明顯上升。②穀草轉氨酶（AST或GOT）正常情況下，穀草轉氨酶（GOT）在血清中的活性很低，心肌中活性最高。當心肌組織受損時，大量的GOT逸入血液，造成血清中GOT活性升高。如心肌梗塞時，血清中的GOT活性明顯上升。3.聯合脫氨基作用在轉氨基作用和氧化脫氨基作用的聯合作用下，使各種氨基酸脫下氨基的過程。它是體內各種氨基酸脫氨基的主要形式。部位：在肝、腎、腦中（1）轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶聯合脫氨基α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草醯乙酸天冬氨酸腺苷酸代琥珀酸蘋果酸延胡索酸腺苷酸（AMP）次黃嘌呤核苷酸（IMP）轉氨酶轉氨酶腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶

（2）轉氨酶與嘌呤核苷酸迴圈聯合脫氨基部位：在骨骼肌、心肌中①通過轉氨基作用生成谷氨酸②谷氨酸與草醯乙酸在穀草轉氨酶作用下生成天冬氨酸③天冬氨酸與IMP在GTP和腺苷酸代琥珀酸合成酶作用下生成腺苷酸代琥珀酸④腺苷酸代琥珀酸裂解生成AMP和延胡索酸⑤AMP經腺苷酸脫氨酶催化，並水解重新生成IMP⑥⑦延胡索酸經TCA迴圈重新生成草醯乙酸4、非氧化脫氨基主要在微生物中進行。①還原脫氨基（嚴格無氧)②脫水脫氨基

氨基酸氫化酶2HR-CH2-COOH+NH3

③裂解脫氨基

5.脫醯胺基作用1、概念3、脫羧產物的進一步轉化（次生物質代謝）

氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應的一級胺類化合物的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。直接脫羧胺羥化脫羧羥胺

2、類型:二、氨基酸的脫羧基作用

直接脫羧基作用氨基酸在脫羧酶的催化下，脫去羧基產生二氧化碳和相應的胺的過程，在氨基酸分解代謝中不是主要途徑。

γ－氨基丁酸GluγGluLysLys屍胺Arg腐胺ArgSer乙醇胺Ser羥化脫羧基作用

Tyr在Tyr酶催化下發生羥化作用生成3，4－二羥苯丙氨酸（多巴），後者進一步脫羧生成3，4－二羥苯乙胺（多巴胺）。三、氨的去路1.重新合成氨基酸2.合成穀氨醯胺（體內運輸氨和儲存氨的方式）3.生成銨鹽（植物中）4.合成無毒的尿素（哺乳動物氨的主要去路）尿素的生成尿素是哺乳動物利用NH3、CO2和H2O在肝臟中經鳥氨酸迴圈途徑合成的無毒物質，它可隨尿排除體外，是動物體清除氨的重要方式。分以下4個步驟：（1）氨甲醯磷酸的生成（2）瓜氨酸的生成（3）精氨酸的生成（4）精氨酸的水解鳥氨酸迴圈的詳細步驟（1）線粒體內的反應步驟（2）胞液內反應步驟總反應式：NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸天冬氨酸的再生鳥氨酸迴圈要點①尿素分子中的氮，一個來自氨甲醯磷酸（或游離的NH3），另一個來自Asp；②每合成1分子尿素需消耗4個~P；③迴圈中消耗的Asp可通過延胡索酸轉變為草醯乙酸，再通過轉氨基作用，從其他

-氨基酸獲得氨基而再生；④精氨酸代琥珀酸合成酶（ASS）為尿素合成的限速酶。四、

-酮酸的代謝

生糖氨基酸：在體內能轉變成糖的氨基酸。生酮氨基酸：在體內能轉變成酮體的氨基酸,有Leu（亮）和Lys（賴）。生糖兼生酮氨基酸：既能轉變成糖也能轉變成酮體的氨基酸,有Ile（異亮）、Phe（苯丙）、Tyr（酪）、Trp（色）、Thr（蘇）。琥珀醯CoA延胡索酸草醯乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙醯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醯乙醯CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬醯胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸穀氨醯胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯繫TCA第三節氨基酸的生物合成合成原料：NH3、H2S、C架。NH3H2SC架生物合成氨基酸一、氨的來源植物：

生物固氮

NO3--N還原含N有機物分解動物：

主要來源是含氮有機物的分解，如AA的脫氨基作用，此外嘌呤、嘧啶的分解也生成氨。（一）生物固氮是氨的重要來源，自然界每年生物固氮量2億噸，遠遠超過工業固氮。生物固氮：部分微生物通過自身的固氮酶複合物把分子氮變成氨的過程。具有這種固氮性能的微生物，則稱為固氮微生物。只有一部分微生物能進行生物固氮，動、植物和大多數微生物都不能進行生物固氮。為什麼？1.生物固氮原理

N2+16ATP+8e−+8H+2NH3+H2+16ADP+Pi固氮酶複合物N2+

6e−+6H+2NH3N2+8e−+8H+2NH3+H2

呼吸鏈光合鏈還原酶oxFdredFdox還原酶red2ADP＋Pi2ATP固氮酶ox固氮酶redN2＋8H＋e－e－e－2NH3＋H2重複8次固氮酶複合物鐵蛋白（還原酶）鉬鐵蛋白（固氮酶）鐵蛋白：電子供體與鉬鐵蛋白之間的電子傳遞體。能提供高還原能力的電子。鉬鐵蛋白：利用鐵蛋白傳來的電子還原N2

或其他底物形成NH3等還原物。固氮條件：

①還原劑鐵氧還蛋白（Fd）

黃素氧還蛋白(Fld)、NADPH②ATP③厭氧條件*自生固氮微生物

對植物沒有依存關係，能夠獨立進行固氮。

2.固氮生物的的類型自養共生固氮微生物必須與其它生物共生在一起時才能固氮，且與其它生物共生時具有專一性。根瘤菌屬中的每一種細菌都與某幾種豆科植物專一地對應，每一種根瘤菌只和與其有專一性對應的幾種豆科植物建立共生關係而形成根瘤，不與其他種類的植物共生形成根瘤。?豆科植物的根毛能夠分泌一種特殊的蛋白質，根瘤菌細胞的表面存在著多糖物質，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白質與同族根瘤菌細胞表面的多糖物質才能產生特異性結合。豆血紅蛋白起著降低氧濃度的能力。3、固氮過程中的氫代謝（氫代謝有益於生物

固氮）固氮生物種催化氫代謝的酶：固氮酶可逆性氫酶單向性氫酶（吸氫酶）氫代謝的意義：有益於生物固氮①H2

氧化生成ATP，用於固氮。②吸氫酶催化的羥化反應消耗大量O2，從而保護固氮酶系統免受O2

的破壞③吸氫酶防止H2

的積累，避免H2對固氮酶的抑制④H2的利用可間接產生還原力。植物體所需要的氮素營養除了生物固氮外，絕大部分來自土壤中的氮素。（二）NO3--N還原土壤中的氮素硝態氮（NO3－）氨態氮（NH4＋）

有機氮（尿素、aa等）無機氮植物最易吸收的是土壤中的NO3

－，但硝態氮並不能直接被植物體利用來合成各種aa和其他有機氮化合物，必須在硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的作用形成氨態氮。1、硝酸還原酶誘導酶，環境中須有NO3-，需光照條件。根據反應中電子供體不同又分為：①鐵氧還蛋白-硝酸還原酶②NAD（P）H—硝酸還原酶NO3-+2Fdred+2H+NO2-+2Fdox+H2ONO3-+NAD(P)H+H+NO2-+NAD(P)++H2O2、亞硝酸還原酶正常情況下，NO2-

在植物細胞內很少積累，很快在亞硝酸還原酶催化下，進一步還原成氨。亞硝酸還原酶存在於綠色組織的葉綠體中。電子供體：Fd（鐵氧還蛋白）NAD（P）HNO2-+7H++6eNH3+2H2O（三）含氮有機物的分解主要指蛋白質分解，少量的抗生素、維生素、核酸分解。

二、S的來源細菌、藻類、高等植物能吸收SO42-在體內還原成H2S，用於含硫氨基酸的合成。（一）硫酸離子的活化（分兩步）第一步是硫酸離子在ATP硫酸化酶催化下與ATP反應，生成腺苷醯硫酸（APS）第二步，APS在相應的激酶催化下，在3-位形成磷酸酯，即磷酸腺苷醯硫酸（PAPS）。（二）還原載體－SH載體SHSH然後還原APS或PAPS將其磺醯基轉移給一個含巰基的載體，再被鐵氧還蛋白還原產生H2S，即可用於合成半胱氨酸。三、C架的來源糖酵解三羧酸迴圈PPP途徑光呼吸等代謝途徑的中間產物。四、氨基酸的合成（一）氨的同化（二）轉氨基作用（三）各族氨基酸的合成（一）氨的同化在氮素迴圈中，生物固氮和硝酸鹽還原形成了無機態NH3，進一步NH3便被同化成含氮有機化合物，這一過程叫做氨的同化。1、谷氨酸合成2、氨甲醯磷酸合成

1、谷氨酸合成途徑谷氨酸＋NH3GlnGln合成酶ATPADPGln＋α—酮戊二酸2GluGlu合酶NADPH＋H＋NADP＋現有試驗證明，谷氨酸的合成，主要通過穀氨醯胺合成酶和谷氨酸合酶這條雙酶途徑催化的。（1）穀氨醯胺合成酶和谷氨酸合酶催化合成（2）谷氨酸脫氫酶催化的反應（非主要途徑）α-酮戊二酸谷氨酸2、氨甲醯磷酸的形成有二種酶能催化NH3、CO2、ATP共同合成氨甲醯磷酸。在轉氨酶的作用下，谷氨酸的氨基轉給其他α-酮酸，形成相應的氨基酸。轉氨酶催化可逆反應，既在氨基酸分解代謝起作用，也在氨基酸合成代謝中起作用。（二）轉氨基作用谷氨酸為氨基的轉換站（三）各族氨基酸的合成1、谷氨酸族（Glu、Gln、Pro、Arg）2、絲氨酸族（Ser、Gly、Gys）3、天冬氨酸族（AspAsnLysIleThrMet）4、丙氨酸族（Ala、Val、Leu）5、His和芳香氨基酸族（HisTyrPheTrp）1、丙氨酸族（AlaValLeu）C架：丙酮酸（來自EMP途徑）2、絲氨酸族（Ser、Gly、Gys）C架：3-磷酸甘油酸（來自EMP及光合碳迴圈）；乙醛酸（來自光呼吸乙醇酸途徑）。3、谷氨酸族（Glu、Gln、Pro、Arg）C架：α-酮戊