AminoAcid-Metabolism(氨基酸代谢)-课件.ppt

1、 学习重点：学习重点：脱氨的主要方式脱氨的主要方式。氨的去路。氨的去路。尿素的合成。尿素的合成。氨的转运。氨的转运。脱氨基后碳架的去向。脱氨基后碳架的去向。一碳单位及作用。一碳单位及作用。氨基酸合成中的碳源和氮源。氨基酸合成中的碳源和氮源。Gln、Glu合成。合成。氨基酸代谢氨基酸代谢 植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮，合成氨基酸、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮，合成氨基酸、蛋白质及其它含氮化合物（蛋白质及其它含氮化合物（植物生理学植物生理学）。）。有些微生物能把空气中的有些微生物能把空气中的N2转变成氨态氮，转变成氨态氮，合成氨基酸（生物

2、固氮）。合成氨基酸（生物固氮）。人和动物消化吸收动、植物蛋白质，蛋白质人和动物消化吸收动、植物蛋白质，蛋白质降解得到降解得到氨基酸氨基酸，合成蛋白质及含氮化合，合成蛋白质及含氮化合物。物。第一节第一节 N循环循环图图 自然界的氮循环自然界的氮循环 （不要求）（不要求）一、一、蛋白质消化吸收蛋白质消化吸收 哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水解成游性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。离氨基酸，在小肠被吸收。被吸收的氨基酸

3、（与糖、脂一样）一般不被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径。能直接排出体外，需经历各种代谢途径。肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸。氨基酸。蛋白质消化、降解及氮平衡蛋白质消化、降解及氮平衡图图 蛋白质的酶解蛋白质的酶解二、蛋白质的降解二、蛋白质的降解 人及动物体内蛋白质处于不断降解和人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。成人每天有合成的动态平衡。成人每天有1%2%的蛋白被降解、更新。的蛋白被降解、更新。不同蛋白的半寿期差异很大，

4、人血不同蛋白的半寿期差异很大，人血浆蛋白质的浆蛋白质的t1/2约约10天，肝脏的天，肝脏的t1/2约约18天，结缔组织蛋白的天，结缔组织蛋白的t1/2约约180天，天，许多关键性的调节酶的许多关键性的调节酶的t1/2 均很短。均很短。真核细胞中蛋白质的降解有两条途径：真核细胞中蛋白质的降解有两条途径：一条是不依赖一条是不依赖ATP的途径的途径，在溶酶体中进行，在溶酶体中进行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。蛋白。另一条是依赖另一条是依赖ATP和泛素的途径和泛素的途径，在胞质中，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白。此途进行，主要降解异

5、常蛋白和短寿命蛋白。此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。泛素（泛素（Ubiquitin）一种一种8.5KD（76氨基酸残氨基酸残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，酵母与人只相差一级结构高度保守，酵母与人只相差3个氨基酸个氨基酸残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者带上标记，然后被蛋白酶降解。者带上标记，然后被蛋白酶降解。三、氨基酸代谢库三、氨基酸代谢库 食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基酸（酸（外源性氨基酸外源性氨基酸

6、）与体内组织产生的氨与体内组织产生的氨基酸（基酸（内源性氨基酸内源性氨基酸）混在一起，分布于混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢库以游离氨基酸总量计算。氨基酸代谢库以游离氨基酸总量计算。肌肉中氨基酸占代谢库的肌肉中氨基酸占代谢库的50以上。以上。肝脏中氨基酸占代谢库的肝脏中氨基酸占代谢库的10。肾中氨基酸占代谢库的肾中氨基酸占代谢库的4。血浆中氨基酸占代谢库的血浆中氨基酸占代谢库的16。氨基酸代谢概览氨基酸代谢概览四、氮平衡四、氮平衡 氮平衡：机体摄入的氮量和排出的氮平衡：机体摄入的氮量和排出的氮量，在正常情况下处于平衡状态。氮

7、量，在正常情况下处于平衡状态。摄入氮排出氮。摄入氮排出氮。氮正平衡：摄入氮排出氮。部分氮正平衡：摄入氮排出氮。部分摄入的氮用于合成体内蛋白质，儿童、摄入的氮用于合成体内蛋白质，儿童、孕妇。孕妇。氮负平衡：摄入氮排出氮。饥锇、氮负平衡：摄入氮排出氮。饥锇、疾病。疾病。第二节第二节 氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢 氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。氨基酸的分解代谢一般是先脱去氨氨基酸的分解代谢一般是先脱去氨基，生成的碳架可以被氧化成基，生成的碳架可以被氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，产生产生ATP ATP。碳架也可以为糖、脂肪酸碳架也可以为糖、脂肪酸的合

8、成提供原料。的合成提供原料。一、脱氨基作用一、脱氨基作用 1.1.氧化脱氨基氧化脱氨基 第一步，脱氢，生成亚胺。第一步，脱氢，生成亚胺。第二步，水解。第二步，水解。-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶(辅酶：辅酶：)真核生物中，真正起作用的不是真核生物中，真正起作用的不是L-L-氨氨基酸氧化酶，而是谷氨酸脱氢酶。基酸氧化酶，而是谷氨酸脱氢酶。?催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化酶）酶）L-Glu脱氢酶脱氢酶（E-NAD+、E-NADP+）真核细胞的真核细胞的Glu脱氢酶，大部分存在脱氢酶，大部分存在于线粒体基质中，是一种不需于线粒体基质中，是一种不需O2的脱的脱氢酶。氢

9、酶。此酶是能使氨基酸直接脱去氨基此酶是能使氨基酸直接脱去氨基的活力最强的酶，是一个结构复杂的的活力最强的酶，是一个结构复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。别构酶。在动、植、微生物体内都有。抑制剂：抑制剂：ATP、GTP、NADH。激活剂：激活剂：ADP、GDP及某些氨基酸。及某些氨基酸。当当ATP、GTP不足时，不足时，Glu的氧化脱氨的氧化脱氨会加速进行，有利于氨基酸分解供能会加速进行，有利于氨基酸分解供能（动物体内有（动物体内有10%的能量来自氨基酸的能量来自氨基酸氧化）。氧化）。转氨基作用转氨基作用：-氨基酸和氨基酸和-酮酸之间氨基转酮酸之间氨基转移作用，结果使原来的氨基酸生成相应的

10、酮酸，移作用，结果使原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸生成相应的氨基酸。而原来的酮酸生成相应的氨基酸。转氨作用是氨基酸脱氨的重要方式，除转氨作用是氨基酸脱氨的重要方式，除GlyGly、LysLys、ThrThr、ProPro外，氨基酸都能参与转氨基作用。外，氨基酸都能参与转氨基作用。转氨基作用由转氨基作用由转氨酶转氨酶催化，辅酶是维生素催化，辅酶是维生素B B6 6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。转氨酶在真核细胞的转氨酶在真核细胞的胞质、线粒体胞质、线粒体中都存在。中都存在。转氨反应机制转氨反应机制 P305 图图30-3（不要求）（不要求）。2.2.转氨基作用转氨

11、基作用图图 谷丙转氨基反应谷丙转氨基反应图图 谷草转氨基反应谷草转氨基反应 不同的转氨酶催化不同的转氨反应不同的转氨酶催化不同的转氨反应.大多数转氨酶，优先利用大多数转氨酶，优先利用-酮戊二酸作为酮戊二酸作为氨基的受体氨基的受体，生成，生成Glu。其次是利用草酰乙酸，生成其次是利用草酰乙酸，生成Asp。为何需要联合脱氨？为何需要联合脱氨？单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有氨基的需要，因为只有GluGlu脱氢酶活力脱氢酶活力最高，其余最高，其余L-L-氨基酸氧化酶的活力都低。氨基

12、酸氧化酶的活力都低。机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基去氨基 。3.3.联合脱氨（转氨基作用脱氨基作用）联合脱氨（转氨基作用脱氨基作用）(1)(1)以谷氨酸脱氢酶为中心的联合以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用脱氨基作用（2）通过嘌呤核苷酸循环的联合通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基脱氨基 图图 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基-1-1图图 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基-2-24.4.非氧化脱氨基作用（多在微生物的中非氧化脱氨基作用（多在微生物的中进行）（了解）进行）（了解）还原脱氨基（严格无氧条件下）

13、还原脱氨基（严格无氧条件下）水解脱氨基水解脱氨基 脱水脱氨基脱水脱氨基 脱巯基脱氨基脱巯基脱氨基氧化氧化-还原脱氨基还原脱氨基 两个氨基酸互相发生氧化还原反应，生成两个氨基酸互相发生氧化还原反应，生成有机酸、酮酸、氨。有机酸、酮酸、氨。脱酰胺基作用脱酰胺基作用 谷胺酰胺酶：谷胺酰胺谷胺酰胺酶：谷胺酰胺 +H2O 谷 氨 酸谷 氨 酸 +NH3 天冬酰胺酶：天冬酰胺天冬酰胺酶：天冬酰胺 +H2O 天 冬 氨 酸天 冬 氨 酸 +NH3 谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶广泛存在于动植物谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶广泛存在于动植物和微生物中。和微生物中。脱羧反应：生物体内大部分氨基酸可进脱羧反应：生物体内大部分氨基

14、酸可进行脱羧作用，生成相应的行脱羧作用，生成相应的一级胺一级胺。氨基酸脱羧酶专一性很强，每一种氨基氨基酸脱羧酶专一性很强，每一种氨基酸都有一种脱羧酶酸都有一种脱羧酶，辅酶是磷酸吡哆醛辅酶是磷酸吡哆醛。二、脱羧反应二、脱羧反应氨基酸脱羧反应生理功能氨基酸脱羧反应生理功能氨基酸脱羧反应的许多些产物具有重要生理氨基酸脱羧反应的许多些产物具有重要生理功能。功能。1.脑组织中脑组织中L-Glu脱羧生成脱羧生成r-氨基丁酸，是重要氨基丁酸，是重要的神经递质。的神经递质。2.His脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。压的作用。3.Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的

15、作用。脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中对氨极敏感，血中1%的氨会引起中枢神经的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。氨中毒的机理？氨中毒的机理？脑细胞的线粒体可将氨与脑细胞的线粒体可将氨与-酮戊二酸作用生成酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗大量消耗-酮戊二酸，影响酮戊二酸，影响TCA，同同时大量消耗时大量消耗NADPH，产生脑昏迷。产生脑昏迷。三、氨的去向三、氨的去向氨的三种主要去向：氨的三种主要去向：（1）重新利用（合成氨基酸）重新利用（合成氨基酸、核酸。）核酸

16、。）（2）贮存（）贮存（Gln、Asn）高等植物将氨基氮以高等植物将氨基氮以Gln、Asn的形式储存。的形式储存。（3）排出体外）排出体外 排氨动物：水生、海洋动物，以氨的形式排排氨动物：水生、海洋动物，以氨的形式排出。出。排尿酸动物：鸟类、爬虫类，以尿酸形式排排尿酸动物：鸟类、爬虫类，以尿酸形式排出。出。排尿动物：以尿素形式排出。排尿动物：以尿素形式排出。1.1.GlnGln转运转运 形成形成GlnGln两种酶：两种酶：GlnGln合成酶、合成酶、GlnGln酶酶。GlnGln中性无毒，易透过细胞膜，是氨中性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式。的主要运输形式。GlnGln经血液进入肝中，

17、经经血液进入肝中，经GlnGln酶分解，酶分解，生成生成GluGlu和和NHNH3 3。（一）氨的转运（肝外（一）氨的转运（肝外肝脏）肝脏）肌肉中氨被转移到丙酮酸形成肌肉中氨被转移到丙酮酸形成Ala，Ala运至运至肝脏，在肝中经转氨生成的丙酮酸又通过糖异肝脏，在肝中经转氨生成的丙酮酸又通过糖异生可生成生可生成Glc.这一过程称这一过程称Glc-Ala循环。循环。2.丙氨酸转运（丙氨酸转运（Glc-Ala循环）循环）1.1.直接排氨：直接排氨：排氨动物将氨以排氨动物将氨以GlnGln形式运至排泄部位，经形式运至排泄部位，经GlnGln酶分解，直酶分解，直接释放接释放NHNH3 3。游离的游离的N

18、HNH3 3借助扩散作用借助扩散作用直接排除体外。直接排除体外。2.2.尿 素 的 生 成（尿 素 循尿 素 的 生 成（尿 素 循环环)()(AnimationAnimation）：）：排尿素动物在排尿素动物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环。肝脏中合成尿素的过程称尿素循环。19321932年，年，KrebsKrebs发现，向悬浮有肝切片发现，向悬浮有肝切片的缓冲液中，加入鸟氨酸、瓜氨酸、的缓冲液中，加入鸟氨酸、瓜氨酸、ArgArg中的任何一种，都可促使尿素的合中的任何一种，都可促使尿素的合成。成。（二）氨的排泄（二）氨的排泄图图 尿素循环途径尿素循环途径图图 尿素循环途径尿素循环途径 Ure

19、a CycleUrea Cycle（1）氨甲酰磷酸的生成（氨甲酰磷酸合成）氨甲酰磷酸的生成（氨甲酰磷酸合成酶酶I）肝细胞液中的氨基酸经转氨作用，与肝细胞液中的氨基酸经转氨作用，与-酮酮戊二酸生成戊二酸生成Glu，Glu进入线粒体基质，进入线粒体基质，经经Glu脱氢酶作用脱下脱氢酶作用脱下氨基氨基，游离的氨，游离的氨（NH4+）与与TCA循环产生的循环产生的CO2反应生成反应生成氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸。氨甲酰磷酸是高能化合物氨甲酰磷酸是高能化合物，可作为氨甲酰基，可作为氨甲酰基的供体。的供体。氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I：存在于线粒体中，参与存在于线粒体中，参与尿素的合成。尿素的合成。氨甲酰

20、磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶II：存在于胞质中，参与尿存在于胞质中，参与尿嘧啶的合成。嘧啶的合成。反应要消耗反应要消耗2ATP 尿素循环的限速步反应：尿素循环的限速步反应：氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I受受N-乙酰乙酰-谷氨酸变构激活谷氨酸变构激活。要点：要点：（2）合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）鸟氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲酰基，鸟氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲酰基，生成瓜氨酸。瓜氨酸生成后就离开线粒体，生成瓜氨酸。瓜氨酸生成后就离开线粒体，进入细胞质。进入细胞质。（3）合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合）合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合成成酶）酶）（4）精氨琥珀酸裂解成

21、精氨酸和延胡索素酸）精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸（精氨琥珀酸裂解酶）（精氨琥珀酸裂解酶）Asp的氨基转移到的氨基转移到Arg。延胡索素酸可以经苹延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸，果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸，（5）精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素 尿素生成后，由血液运到肾脏随尿排除。尿素生成后，由血液运到肾脏随尿排除。NH4+CO2+3ATP+Asp+2H2O 尿素尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸延胡索酸 生成生成1分子尿素可清除分子尿素可清除2分子氨及分子氨及1分子分子CO2，消耗消耗4个高能磷酸键。个高能磷酸键。2分子氨及分子氨及1分

22、子分子CO2 的来源的来源 联合脱联合脱-NH2合成尿素是解决合成尿素是解决-NH2去向的主要去向的主要途径。途径。尿素循环总反应：尿素循环总反应：尿素循环与尿素循环与TCA的关系：延胡素酸（联系物）的关系：延胡素酸（联系物）3.生成尿酸（见核苷酸代谢）生成尿酸（见核苷酸代谢）尿酸（包括尿素）也是嘌呤代谢的终产物。尿酸（包括尿素）也是嘌呤代谢的终产物。四、氨基酸碳架的去向四、氨基酸碳架的去向20种种氨基酸碳骨架有三种去路：氨基酸碳骨架有三种去路：A.氨基化还原成氨基酸氨基化还原成氨基酸 *B.氧化成氧化成CO2和水（和水（TCA）C.生糖、生脂生糖、生脂 20种氨基酸的碳架可转化成种氨基酸的碳

23、架可转化成7种物质：种物质：丙酮酸、丙酮酸、乙酰乙酰CoA、乙酰乙酰乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酮戊二酸、琥珀酰酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸延胡索酸、草酰乙酸。它们最后集中为它们最后集中为5种物质进入种物质进入TCA：乙酰乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙延胡索酸、草酰乙酸酸。1.转变成丙酮酸的途径（转变成丙酮酸的途径（5）Ala、Gly、Ser、Thr、Cys生成丙酮酸生成丙酮酸。丙丙-甘甘-丝丝-苏苏-（半）胱（半）胱TIP:熟悉AA的结构对理解AA的分解有莫大帮助!L-Ala +-酮戊二酸酮戊二酸谷丙转氨酶谷丙转氨酶丙酮酸丙酮酸 +谷氨酸谷氨酸（1

24、）Ala 与与-酮戊二酸转氨酮戊二酸转氨（谷丙转氨酶）（谷丙转氨酶）（2）Gly先转变成先转变成Ser，再由再由Ser转变成丙酮酸。转变成丙酮酸。Gly +N5.N10-甲烯基四甲烯基四 氢叶酸氢叶酸丝氨酸转羟甲基酶丝氨酸转羟甲基酶Mn2+L-Ser +四氢叶四氢叶 酸酸 Gly与与Ser的互变是极为灵活的，该反应也是的互变是极为灵活的，该反应也是Ser生生物合成的重要途径。物合成的重要途径。Gly的分解代谢不是以形成乙酰的分解代谢不是以形成乙酰CoA为主要途径，为主要途径，Gly的重要作用是一碳单位的提供者。的重要作用是一碳单位的提供者。Gly +FH4 +NAD+N5,N10-甲烯基甲烯基

25、FH4 +CO2 +NH4+NADH（3）Ser 脱水、脱氨，生成丙酮酸（丝氨酸脱水、脱氨，生成丙酮酸（丝氨酸脱水酶）脱水酶）（4）Thr醛缩酶催化裂解成醛缩酶催化裂解成Gly和乙醛，后者和乙醛，后者氧化氧化 成成 乙酸乙酸 乙酰乙酰CoA。（5）Cys 转氨，生成转氨，生成-巯基丙酮酸，脱巯基，巯基丙酮酸，脱巯基，生成丙酮酸生成丙酮酸 12 2345 2.2.转变成乙酰乙酰转变成乙酰乙酰CoACoA的途径（的途径（5 5）（1）Phe Tyr 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 产物产物：乙酰乙酰乙酰乙酰CoA、延胡索酸和延胡索酸和CO2。（2）Tyr 产物：乙酰乙酰产物：乙酰乙酰CoA（可转化成可转化

26、成2个乙酰个乙酰CoA。）、。）、延胡索酸和延胡索酸和CO2。（3）Leu P320图图30-19 产物：产物：1个乙酰个乙酰CoA，1个乙酰乙酰个乙酰乙酰CoA，相相当于当于3个乙酰个乙酰CoA。反应中先脱去反应中先脱去1个个CO2，后又加上后又加上1个个CO2，C原子数不变原子数不变。（4）Lys 产物：产物：1个乙酰乙酰个乙酰乙酰CoA，2个个CO2。在反应途中转氨：在反应途中转氨：a.氧化脱氨氧化脱氨 b.转氨转氨（5）Trp 产物：产物：1个乙酰乙酰个乙酰乙酰CoA，1个乙酰个乙酰CoA，4个个 CO2，1个甲酸。个甲酸。色氨酸的三种重要衍生物：色氨酸的三种重要衍生物：1）烟酸（）烟

27、酸（NAD/NADP的前体）；的前体）；2）IAA；3）5-羟色胺（神经递质）羟色胺（神经递质）3.3.生成生成-酮戊二酸的途径（酮戊二酸的途径（5 5）Arg、His、Gln、Pro、Glu生成生成-酮戊二酮戊二酸。酸。（1）Arg P324图图30-24 产物：产物：1分子分子Glu，1分子尿素。分子尿素。（2）His P224图图30-25 产物：产物：1分子分子Glu，1分子分子NH3,1分子分子甲亚氨基。甲亚氨基。（3）Pro P325图图30-26 产物：产物：Pro Glu Hpro 丙酮酸丙酮酸 +丙醛酸丙醛酸（4）Gln 三条途径三条途径 A.Gln酶：酶：Gln +H2O

28、Glu +NH3 B.Glu合成酶：合成酶：Gln+-酮戊二酸酮戊二酸+NADPH 2Glu +NADP+C.转酰胺酶：转酰胺酶：Gln+-酮戊二酸酮戊二酸 Glu +r-酮谷酰氨酸酮谷酰氨酸 4.4.琥珀酰琥珀酰CoACoA途径（途径（3 3）P326P326图图30-2730-27 Met、Ile、Val转变成琥珀酰转变成琥珀酰CoA（1）Met P327图图30-28 给出给出1个甲基，将个甲基，将-SH转给转给Ser（生成生成Cys），），产生一个琥珀酰产生一个琥珀酰CoA（2）Ile P328图图30-29 产生一个乙酰产生一个乙酰CoA和一个琥珀酰和一个琥珀酰CoA（3）Val (

29、净生成净生成1 CO2 和和一个琥珀酰和和一个琥珀酰CoA)P328图图30-30 TIP:写出写出AA结构结构,理解生成的产物理解生成的产物!5.草酰乙酸途径草酰乙酸途径 Asp和和Asn可转变成草酰乙酸进入可转变成草酰乙酸进入TCA，Asn先转变成先转变成Asp（Asn酶），酶），Asp经转经转氨作用生成草酰乙酸氨作用生成草酰乙酸.6.延胡索酸途径延胡索酸途径 Phe、Tyr可生成延胡索酸（前面已讲可生成延胡索酸（前面已讲过）。过）。生酮氨基酸：生酮氨基酸：Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在分解过程中转变为乙酰乙酰在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，后后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和

30、者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和-羟丁酸，羟丁酸，这这5种氨基酸称生酮氨基酸种氨基酸称生酮氨基酸(Ketogenic amino acid)。生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、-酮戊酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的氨基二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸都称为生糖氨基酸酸都称为生糖氨基酸(Glucogenic AA)，它它们都能生成们都能生成Glc。而而Phe、Tyr是生酮兼生糖氨基酸是生酮兼生糖氨基酸。Genesis,-genic,generation五五.生糖氨基酸与生酮氨基酸生糖氨基酸与生酮氨基酸1.氨基酸产生一碳单位氨基酸产生一碳单位 定义定义:一碳单位：

31、一碳单位：具有一个碳原子的具有一个碳原子的基团。亚氨甲基（基团。亚氨甲基（-CH=NH），），甲酰基甲酰基（HC=O-），），羟甲基（羟甲基（-CH2OH），），甲甲基（基（-CH3）,亚甲基（又称甲叉基，亚甲基（又称甲叉基，-CH2），），次甲基（又称甲川基，次甲基（又称甲川基，-CH=）.功能功能:一碳单位不仅与氨基酸代谢密一碳单位不仅与氨基酸代谢密切相关，还参与嘌呤、嘧啶的生物合成切相关，还参与嘌呤、嘧啶的生物合成，是生物体内各种化合物甲基化的甲基来是生物体内各种化合物甲基化的甲基来源。源。六、由氨基酸衍生的其它重物质六、由氨基酸衍生的其它重物质 哪些哪些AA可以提供一碳单位可以提供一碳

32、单位:Gly、Thr、Ser、His、Met 等氨基酸。等氨基酸。转移中介物转移中介物:一碳单位的转移靠一碳单位的转移靠四氢四氢叶酸叶酸（5，6，7，8-四氢叶酸），携带四氢叶酸），携带甲基的部位是甲基的部位是N 5、N 10。P330 结构式：结构式：THF(tetra-hydro-folate)或或FH4 （1）合成核苷酸组分）合成核苷酸组分:Gly,Asp（2）神经递质）神经递质:儿茶酚胺类儿茶酚胺类(Tyr),5-羟色胺羟色胺(Trp),r-氨基丁酸氨基丁酸抑制作用抑制作用(Glu),Glu,Asp 乙酰胆碱乙酰胆碱(Ser),组胺组胺(His)(3)Tyr与黑色素与黑色素,Tyr与甲

33、状腺素、肾上腺素与甲状腺素、肾上腺素（4）Trp 与吲哚乙酸与吲哚乙酸(IAA)2.氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质氨基酸来源的生物活性物质。了解几种主要氨基氨基酸来源的生物活性物质。了解几种主要氨基酸来源生物活性物质及功能酸来源生物活性物质及功能.转化过程不要求转化过程不要求.（5）肌酸和磷酸肌酸（）肌酸和磷酸肌酸（Arg、Gly、Met）：）：肌酸和磷酸肌酸，在贮存和转移磷酸键能中肌酸和磷酸肌酸，在贮存和转移磷酸键能中起重要作用。它们存在于动物的肌肉、脑、起重要作用。它们存在于动物的肌肉、脑、血液中。血液中。Arg、Gly、Met形成磷酸肌酸形成磷酸肌酸 肌酸合成中的甲基化：肌酸合

34、成中的甲基化：S-腺苷腺苷Met(SAM)（6）Arg 水解水解 鸟氨酸鸟氨酸 脱羧脱羧 腐胺腐胺 亚精胺亚精胺 精胺精胺(7）牛磺酸）牛磺酸(Cys)牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。七、氨基酸代谢缺陷症（自学）七、氨基酸代谢缺陷症（自学）几种主要缺陷症几种主要缺陷症 苯丙酮尿症（苯丙酮尿症（PKU,phenyl-keton-uria）:Phe 尿黑酸症尿黑酸症:Tyr一、氨基酸合成中的原料：氮源和碳源一、氨基酸合成中的原料：氮源和碳源1.氮源氮源（1）生物固氮）生物固氮（微生物）微生物）a.与豆科植物与豆科植物共生共生的根瘤菌的根瘤菌 b.自养自养固氮菌固氮菌 兰

35、藻兰藻 在固氮酶系作用下，将空气中的在固氮酶系作用下，将空气中的N2固定，固定，产生产生NH3。N2+6e-+12ATP+12H2O 2NH4+12ADP+12Pi+4H+第三节第三节 氨基酸合成代谢氨基酸合成代谢（2）硝酸盐和亚硝酸盐）硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物植物、微生物)NO3-和和NO2-还原。还原。硝酸还原酶：硝酸还原酶：NO3-+NADPH+H+NO2-+NADP+H2O 亚硝酸还原酶：亚硝酸还原酶：NO2-+3NADPH+H+NH3+3NADP+2H2O（3）各种脱氨基作用产生的）各种脱氨基作用产生的NH3（所有生所有生物）物）NH3的三种固定方式：的三种固定方式：1）形成氨

36、甲酰磷酸（见尿素循环）形成氨甲酰磷酸（见尿素循环）2）形成）形成Glu3）形成）形成Gln2.碳源碳源 直接碳源是相应的直接碳源是相应的-酮酸。酮酸。主要来源：糖酵解、主要来源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路磷酸已糖支路 (图图 31-2）植物、微生物能合成植物、微生物能合成20种氨基酸相应的全部种氨基酸相应的全部碳架或前体。碳架或前体。人和动物只能直接合成部分氨基酸相应的人和动物只能直接合成部分氨基酸相应的-酮酮酸。酸。必需氨基酸：必需氨基酸：Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、（、（Arg、His）。）。Glc G-6-P 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 4-磷酸赤藓糖

37、磷酸赤藓糖 5-磷酸核糖磷酸核糖 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸 莽草酸莽草酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 -酮戊二酸酮戊二酸 Phe,Tyr,TrpHisGlu,Gln,Arg,Pro，(Lys)Asp,Asn,Met,Thr,Lys,IleAla,Val,LeuSer,Cys Gly3 氨基酸合成分族氨基酸合成分族3.氨基酸合成分族氨基酸合成分族（图（图31-1，31-2）-酮戊二酸衍生类型（酮戊二酸衍生类型（4）Glu、Gln、Pro、Arg。与氨基酸分解进入与氨基酸分解进入-酮戊二酸的途径比较，酮戊二酸的途径比较，少了一种氨基酸少了一种氨基酸，即即His。Gln -酮戊

38、二酸酮戊二酸 Glu Pro Arg草酰乙酸衍生类型（草酰乙酸衍生类型（6）Asp、Asn、Met、Thr、Ile（也可归入丙酮也可归入丙酮类）、类）、Lys（植物、细菌）植物、细菌）Asn 草酰乙酸草酰乙酸 Asp Met Lys Thr Ile 经经TCA中间产物（中间产物（-酮戊二酸、草酰乙酸）酮戊二酸、草酰乙酸）可合成可合成10种种氨基酸。氨基酸。即即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。丙酮酸衍生类型（丙酮酸衍生类型（3）Ala、Val、Leu Ala 丙酮酸丙酮酸 Val Leu3-磷酸甘油酸衍生类型（磷酸甘油酸衍生类型（3）Ser、Gly

39、、Cys Gly 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 Ser Cys 经酵解中间产物（经酵解中间产物（3-磷酸甘油酸、丙酮酸），磷酸甘油酸、丙酮酸），可合成可合成Ala、Val、Leu、Ser、Cys、Gly等等6种种氨基酸。氨基酸。酵解及磷酸戊糖中间产物（酵解及磷酸戊糖中间产物（3）可合成可合成Phe、Tyr、Trp等等3种芳香族氨基酸种芳香族氨基酸。磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸 Phe 4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 Tyr Trp 磷酸戊糖中间产物（磷酸戊糖中间产物（1）His有自己独特的合成途径，与其它氨基酸之有自己独特的合成途径，与其它氨基酸之间没有关系间没有关系。5-磷酸核糖磷酸核糖 His二、二

40、、脂肪族氨基酸生物合成途径脂肪族氨基酸生物合成途径1.-酮戊二酸衍生类型（酮戊二酸衍生类型（Glu、Gln、Pro、Arg）（1）Glu的合成的合成 由由-酮戊二酸与游离氨，经酮戊二酸与游离氨，经L-Glu脱氢酸催化。脱氢酸催化。对于植物和微生物，氨的来源是对于植物和微生物，氨的来源是Gln的酰胺基。的酰胺基。NH3 +-酮戊二酸酮戊二酸Glu脱氢酶脱氢酶NADPHGlu +H2OGln +-酮戊二酸酮戊二酸Glu合酶合酶NADPH2 Glu（2）Gln的合成的合成 由由-酮戊二酸形成酮戊二酸形成Glu，由由Glu可以进一步生成可以进一步生成Gln。Glu+NH4+ATP谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺

41、合成酶Gln+ADP+Pi+H+Gln合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶，合成酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶，活性受活性受9种含氮物反馈调控：种含氮物反馈调控：氨基氨基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。氨甲酰磷酸。（3）Pro的合成的合成 （Glu环化而成）环化而成）P345图图31-6（4）Arg合成合成 P346图图31-7（5）Lys合成合成 -酮戊二酸衍生型（蕈类、眼虫）酮戊二酸衍生型（蕈类、眼虫）P347图图31-8 2.草酰乙酸衍生类型草酰乙酸衍生类型 Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys（植物、细菌）植物、细菌

42、）（1）谷草转氨酶）谷草转氨酶 谷草转氨酶谷草转氨酶草酰乙酸草酰乙酸 +GluAsp +-酮戊二酸酮戊二酸（2）Asn合成（转移酰胺基）合成（转移酰胺基）哺乳动物哺乳动物：A s n 合 酶 合 酶 Mg2+Asp +Gln +ATPAsn +Glu +AMP +PPiAsn合成酶合成酶Asp +NH4+ATPAsn +AMP +PPi细菌中：细菌中：（3）Lys（植物、细菌）植物、细菌）P349图图31-9 （4）Met合成合成 P351 图图31-11（5）Thr合成合成 P351 图图31-12 Lys、Met、Thr合成中，有一段共同途径，生成合成中，有一段共同途径，生成Asp-半醛，

43、是一个分枝点化合物。半醛，是一个分枝点化合物。（6）Ile合成合成（与（与Val极为相似）极为相似）P3512 图图31-13 Ile的合成途径与的合成途径与Val极为相似。极为相似。6个个C中中4个来自个来自Asp（Asp Thr），），2个个来自丙酮酸，所以也可以归入丙酮酸衍生型。来自丙酮酸，所以也可以归入丙酮酸衍生型。3.丙酮酸衍生型（丙酮酸衍生型（Ala、Val（Ile）、）、Leu）Pyr Ala4.3-磷酸甘油酸衍生型（磷酸甘油酸衍生型（Ser、Gly、Cys）谷谷-丙转氨酶丙转氨酶（图31-16，）三、芳香族氨基酸及三、芳香族氨基酸及His的生成合成的生成合成 1.Phe、Tyr

44、、Trp的合成（图的合成（图31-20，-21，-22）Phe、Tyr、Trp的共同前体：的共同前体：分枝酸，分枝酸，由由 2磷磷酸烯醇丙酮酸，酸烯醇丙酮酸，1个赤藓糖个赤藓糖4-P经经6步反应合成，步反应合成，又称莽草酸途径又称莽草酸途径 2.His合成（图合成（图31-23）起始物：起始物：5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸（焦磷酸（PRPP）（除（除Glu/Gln,Asp/Asn,Ala,外，反应过程不要外，反应过程不要求，只知道碳架来源即可，即图求，只知道碳架来源即可，即图31-1，-2）最有效的调节是通过合成过程的终端产物，反馈最有效的调节是通过合成过程的终端产物，反馈抑制反应系列中第

45、一个酶的活性，即通过别构效抑制反应系列中第一个酶的活性，即通过别构效应调节第一个酶的活性。应调节第一个酶的活性。1.通过终端产物对氨基酸合成的反馈抑制通过终端产物对氨基酸合成的反馈抑制（1）简单简单的终端产物的终端产物反馈抑制反馈抑制 四、氨基酸生物合成的调节（四、氨基酸生物合成的调节（P361-362）（2）不同终端产物对共同合成途径的）不同终端产物对共同合成途径的协协同抑制同抑制 （3）不同分枝产物对多个同工酶的抑）不同分枝产物对多个同工酶的抑制（制（多重性抑制）多重性抑制）（4）连续产物抑制连续产物抑制 终端产物终端产物E和和H，只分别抑制分道后自己的只分别抑制分道后自己的分支途径中第一

46、个酶的活性。分支途径中第一个酶的活性。（P362例子不要求）例子不要求）2.通过酶量调节（参见基因表通过酶量调节（参见基因表达调控章节）达调控章节）理解别构调控（酶活性）与阻遏调控理解别构调控（酶活性）与阻遏调控（酶的生成量）的主要区别（酶的生成量）的主要区别五、几种重要的氨基酸衍生物的生物合成五、几种重要的氨基酸衍生物的生物合成（了解）（了解）1.NO，信号传导的信息分子信号传导的信息分子，精氨酸氧化氮合酶，精氨酸氧化氮合酶2.谷光苷肽：谷光苷肽：GSH GSSG，GSH解毒作解毒作用用3.肌酸（由肌酸（由Arg,Gly,Met参与合成参与合成)4.卟啉卟啉 血红素、细胞色素、叶绿素。血红素

47、、细胞色素、叶绿素。卟啉由卟啉由Gly和琥珀酰和琥珀酰CoA衍生衍生5.短杆菌肽短杆菌肽S:环状环状10肽，肽，“以酶为模板以酶为模板”合成合成，离子载体性抗生素，氧化磷酸化抑制剂离子载体性抗生素，氧化磷酸化抑制剂6.D-氨基酸：通过氨基酸：通过L-氨基酸氨基酸消旋酶消旋酶实现。实现。重点回顾：重点回顾：脱氨的主要方式（概念）脱氨的主要方式（概念）氨的去路氨的去路 尿素循环尿素循环 氨的转运氨的转运 脱氨基后碳架的去向。脱氨基后碳架的去向。一碳单位一碳单位及作用。及作用。氨基酸合成中的碳源和氮源。氨基酸合成中的碳源和氮源。氨基酸分解及合成的分族氨基酸分解及合成的分族 Gln、Glu、Asp、Ala合成合成 氨基酸代谢网举例氨基酸代谢网举例 （不要求）（不要求）图图 GlyGly代谢途径代谢途径图图 ThrThr代谢途径代谢途径图图 SerSer代谢途径代谢途径图图 GluGlu、AspAsp代谢途径代谢途径图图 ArgArg代谢途径代谢途径