生物化学课件：14-氨基酸代谢.ppt

1、一、蛋白质的一、蛋白质的营养作用营养作用二、外源蛋白质的二、外源蛋白质的消化、吸收消化、吸收三、内源性蛋白质的三、内源性蛋白质的降解降解四、四、氨基酸代谢氨基酸代谢五、五、氨的代谢氨的代谢六、六、尿素尿素的生成的生成 七、七、个别氨基酸个别氨基酸的代谢的代谢 八、氨基酸的八、氨基酸的合成代谢合成代谢主要内容主要内容蛋白质营养的重要性蛋白质营养的重要性1.是是构成组织细胞构成组织细胞的重要成分。的重要成分。2.参与参与物质代谢物质代谢及生理功能的及生理功能的调控调控。3.其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等均与其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等均与蛋白质有关。蛋白质有关。4.参与组

2、织细胞的参与组织细胞的更新和修补更新和修补。5.氧化供能氧化供能，可占所需能量的，可占所需能量的20%。一、蛋白质的营养作用一、蛋白质的营养作用 根据根据中国居民膳食营养素推荐指南中国居民膳食营养素推荐指南，正常成人每，正常成人每天对天对理想蛋白质理想蛋白质的需要量为的需要量为30 多克。由于食物蛋白多克。由于食物蛋白质与人体蛋白质组成的差异，故正常成人每日蛋白质质与人体蛋白质组成的差异，故正常成人每日蛋白质的生理需要量应为的生理需要量应为70g。半必需氨基酸半必需氨基酸 必需氨基酸必需氨基酸蛋白质的需要量和营养价值蛋白质的需要量和营养价值 决定食物蛋白质营养价值高低的因素有：决定食物蛋白质营

3、养价值高低的因素有：必需氨基酸的含量必需氨基酸的含量；必需氨基酸的种类必需氨基酸的种类；必需氨基酸的比例必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基，即具有与人体需求相符的氨基酸组成。酸组成。蛋白质的营养价值及互补作用蛋白质的营养价值及互补作用 氮的保留量氮的保留量BV=100%氮的吸收量氮的吸收量蛋白质的生理价值（蛋白质的生理价值（BV）：）：指食物蛋白的利用率指食物蛋白的利用率 将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用食物蛋白质的互补作用。例如，例如，谷类蛋白质谷类蛋白质含含

4、Lys较少而较少而Trp较多较多，而而豆类蛋白质豆类蛋白质含含Trp较少而较少而Lys较多较多，二者混合后，二者混合后食用，即可提高营养价值。食用，即可提高营养价值。蛋白来源蛋白来源 重量重量%单食时单食时BV 混食时混食时BV 豆腐干豆腐干 42 65 77 面面 筋筋 58 67 小小 麦麦 39 67 小小 米米 13 57 89 牛牛 肉肉 26 69 大大 豆豆 22 64 混合食物蛋白质的互补作用混合食物蛋白质的互补作用二、外源蛋白质的消化、吸收二、外源蛋白质的消化、吸收蛋白质的消化蛋白质的消化 胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少量氨基酸。胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少

5、量氨基酸。胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶+多肽碎片多肽碎片胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)(pepsin)（一）胃中的消化（一）胃中的消化（二）小肠中的消化（二）小肠中的消化 有两种类型的消化酶：有两种类型的消化酶：肽链外切酶肽链外切酶(exopeptidase)：如羧肽酶：如羧肽酶A、羧肽酶、羧肽酶B、氨肽酶、二肽酶等；、氨肽酶、二肽酶等；肽链内切酶肽链内切酶(endopeptidase)：如胰蛋白酶、糜蛋白：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。酶、弹性蛋白酶等。产生的寡肽再经产生的寡肽再经寡肽酶寡肽酶(oligopeptidase)，如氨基肽酶，如氨基肽酶及二肽酶

6、等的作用，水解为氨基酸。及二肽酶等的作用，水解为氨基酸。95%的食物蛋白质在肠中完全水解为氨基酸的食物蛋白质在肠中完全水解为氨基酸氨基酸的吸收氨基酸的吸收 （一）氨基酸吸收载体（一）氨基酸吸收载体 氨基酸的吸收主要在小肠进行，是一种主动转运过氨基酸的吸收主要在小肠进行，是一种主动转运过程，需由特殊的程，需由特殊的氨基酸载体氨基酸载体携带。转运氨基酸进入携带。转运氨基酸进入细胞时，同时转运入细胞时，同时转运入Na+。载体类型载体类型中性氨基酸载体中性氨基酸载体碱性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体（二）（二）-谷氨酰基循环谷氨酰基循环 由

7、由-谷氨酰基转移酶催化，利用谷氨酰基转移酶催化，利用GSH，合成，合成-谷氨酰氨基谷氨酰氨基酸酸进行转运吸收，消耗的进行转运吸收，消耗的GSH可重新再合成。可重新再合成。半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸二肽二肽酶酶-谷氨谷氨 酸酸环化环化 转移酶转移酶氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pi-谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH细胞外细胞外-谷谷 氨酰氨酰 基基

8、转转 移酶移酶细胞膜细胞膜细胞内细胞内CHH2NCOOHR氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR-谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸-谷氨酰基循环谷氨酰基循环三、内源性蛋白质的降解三、内源性蛋白质的降解 人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中。人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中。成人每天约有成人每天约有1%2%的体内蛋白质被降解。的体内蛋白质被降解。不同蛋白的半寿期差异很大：不同蛋白的半寿期差异很大：n人血浆蛋白质约人血浆蛋白质约10天天n肝脏的约肝脏的约18天天n结缔组织蛋白约结缔组织蛋白约180天天n许多关键性的调节酶均很短许多关键性的调节酶均很短被异常修饰的被

9、异常修饰的非正常蛋白非正常蛋白、突变蛋白、突变蛋白内源性蛋白的降内源性蛋白的降解具有选择性解具有选择性 细胞如何有选择地降解细胞如何有选择地降解“过期蛋白过期蛋白”，而不影响细，而不影响细胞的正常功能？胞的正常功能？水解水解氨基酸氨基酸蛋白质选择性降解的反应机制蛋白质选择性降解的反应机制泛肽（泛肽（ubiquitin，泛素），泛素）是是76个氨基酸残基的个氨基酸残基的小肽小肽（8.5 kDa），普遍存在于），普遍存在于真核细胞中，一级结构高真核细胞中，一级结构高度保守度保守内源性蛋白的降解内源性蛋白的降解泛肽泛肽依赖的降解途径依赖的降解途径无用蛋白质被贴上无用蛋白质被贴上泛肽泛肽“标标签签”，

10、泛肽标记的蛋白质进，泛肽标记的蛋白质进行行“废物处理废物处理”Gly泛素活化酶泛素活化酶泛素泛素携带携带蛋白蛋白泛素蛋泛素蛋白连接白连接酶酶（1）蛋白质的泛素化（）蛋白质的泛素化（ubiquitination）：泛素与被降解的蛋白质形成共价连接。泛素与被降解的蛋白质形成共价连接。泛素活化酶泛素活化酶（2）蛋白酶体的降解：）蛋白酶体的降解：泛素化的蛋白质与多种泛素化的蛋白质与多种蛋白酶构成蛋白酶体蛋白酶构成蛋白酶体(proteasome)，使蛋白，使蛋白质降解。质降解。（2500 kDa）蛋白酶体被认为是细胞内的再生与回收中心，泛素化的靶蛋白酶体被认为是细胞内的再生与回收中心，泛素化的靶蛋白在此

11、被分解为短肽和氨基酸，而泛素被回收再利用。蛋白在此被分解为短肽和氨基酸，而泛素被回收再利用。真核细胞中存在两条不同的降解途径：真核细胞中存在两条不同的降解途径：1.依赖依赖ATP和泛素的降解途径和泛素的降解途径（泛素途径）（泛素途径）：在胞液中进行，主要降解在胞液中进行，主要降解异常蛋白质异常蛋白质和和短寿命的蛋短寿命的蛋 白质白质，需，需ATP和泛素参与和泛素参与。2.不依赖不依赖ATP的降解途径的降解途径（溶酶体途径）（溶酶体途径）：在在溶酶体溶酶体内进行，主要利用各种组织蛋白酶降解内进行，主要利用各种组织蛋白酶降解外源外源性蛋性蛋 白质白质、膜蛋白膜蛋白和和长寿命的胞内蛋白质长寿命的胞内

12、蛋白质 食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体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(metabolic pool)。四、氨基酸代谢四、氨基酸代谢General Metabolism of Amino Acid氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收组织蛋白质组织蛋白质分解分解合成合成合成合成脱氨基作用脱氨基作用NH3-酮酸酮酸尿素尿素糖糖氧化供

13、能氧化供能酮体酮体脱羧基作用脱羧基作用CO2胺类胺类其他含氮化合物其他含氮化合物(purine,pyrimide)转变转变氨基酸的分解代谢概况氨基酸的分解代谢概况特殊分解代谢特殊分解代谢 活性分子活性分子一般分解代谢一般分解代谢脱羧基脱羧基作用作用 脱氨基脱氨基作用作用 CO2 胺胺NH3-酮酸酮酸转氨基作用转氨基作用氧化脱氨基氧化脱氨基联合脱氨基联合脱氨基（转氨基（转氨基 +氧化脱氨）氧化脱氨）脱酰胺基作用脱酰胺基作用氨基酸主要通过四种方式脱氨基：氨基酸主要通过四种方式脱氨基：（一）（一）氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用1.转氨基作用转氨基作用 转氨基作用由转氨基作用由转氨酶转氨酶(tr

14、ansaminase)催化，将催化，将-氨基酸氨基酸的氨基转移到的氨基转移到-酮酸酮酸的酮基上，生成相应的的酮基上，生成相应的-氨基酸氨基酸，而原来的而原来的-氨基酸氨基酸则转变为相应的则转变为相应的-酮酸酮酸。R-CH-COOH R”-C-COOH NH2 OR-C-COOH R”-CH-COOH O NH2转氨酶转氨酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛（PLP）转氨作用是转氨作用是肝组织肝组织中中aa脱氨的重要方式，除脱氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，其他外，其他aa都能参与转氨基作用都能参与转氨基作用。分子重排分子重排-H2O+H2O-H2O+H2O转氨酶的辅酶及其作用机制转氨酶的辅

15、酶及其作用机制体内比较重要的转氨基反应：体内比较重要的转氨基反应：-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸为什么氨基多转给为什么氨基多转给-酮戊二酸酮戊二酸？来源有保证，来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊酮戊二酸二酸。（1）丙氨酸氨基转移酶丙氨酸氨基转移酶（alanine transaminase,ALT），又称），又称为为谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（glutamic pyruvic transaminase，GPT）：GPT 催化丙氨酸与催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应。酮戊二酸之间的氨基移换反应。GPT 在肝中活性较高，在肝中活性较高，肝炎患者肝炎患者

16、血清中血清中GPT 活性明显升高。活性明显升高。两种重要的转氨酶两种重要的转氨酶 GPT 丙氨酸丙氨酸-酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸丙酮酸 谷氨酸谷氨酸CH3CH3（2）天冬氨酸氨基转移酶天冬氨酸氨基转移酶（aspartate transaminase,AST）又称为又称为谷草转氨酶（谷草转氨酶（glutamic oxaloacetic transaminase,GOT）：GOT催化天冬氨酸与催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基转移反应酮戊二酸之间的氨基转移反应GOT 在心肌中活性较高，故在心肌中活性较高，故心肌梗患者心肌梗患者血清中血清中GOT活活性明显升高。性明显升高。天冬氨酸天冬氨酸+酮戊二酸酮

17、戊二酸草酰乙酸草酰乙酸+谷氨酸谷氨酸GOT正常成人各组织中正常成人各组织中GOT及及GPT活性活性1620血清血清19,00091,000肾肾70010,000肺肺4,80099,000骨骼肌骨骼肌1,20014,000脾脾44,000142,000肝肝2,00028,000胰腺胰腺7,100156,000心心GPTGOT组织组织GPTGOT组织组织(单位单位/克湿组织克湿组织)提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的血液的1000倍倍 抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受肝组织受损破裂损

18、破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原，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）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？查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？是机体合成是机体合成非必需氨基酸非必需氨基酸的重要途径；的重要途径；是联系是联系糖代谢糖代谢与与氨基酸代谢氨基酸代谢的桥梁。的桥梁。特点：只有氨基的转移，特点：只有氨基的转移，本质上本质上没有真正脱氨没有真正脱氨转氨基作用的生理意义：转氨基作用的生理意义：L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶属于变构酶，其活性受属于变构酶，其活性受ATP，GTP的抑制，的抑制，受受ADP，GDP的激

19、活。该酶活性高，分布广泛，因而作用的激活。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大；但在肌肉中缺乏。较大；但在肌肉中缺乏。谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶2.氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用3.3.联合脱氨基作用联合脱氨基作用 联合脱氨基作用：联合脱氨基作用：转氨基作用转氨基作用与与氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用联合进联合进行，使氨基酸脱去氨基并氧化为行，使氨基酸脱去氨基并氧化为-酮酸的过程。酮酸的过程。联合脱氨基作用可在肝、肾等大多数组织细胞中进行，联合脱氨基作用可在肝、肾等大多数组织细胞中进行，是体内是体内主要的脱氨基主要的脱氨基的方式。的方式。1.转氨转氨偶联偶联氧化脱氨氧化脱氨2.转氨转氨偶联偶联AMP循

20、环脱氨循环脱氨联合脱氨联合脱氨谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶转氨酶转氨酶氨基酸氨基酸-酮酸酮酸谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NH3+NADH+H+H2O+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸联合脱氨基作用联合脱氨基作用-1 嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环（purine nucleotide cycle,PNC）是存在）是存在于于骨骼肌骨骼肌和和心肌心肌中的一种特殊的中的一种特殊的联合脱氨基作用联合脱氨基作用方式方式 在在骨骼肌和心肌骨骼肌和心肌中，由于中，由于谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶的活性极低，的活性极低，而而腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶（adenylate deaminase）的活性

21、较高，）的活性较高，该酶催化该酶催化AMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。联合脱氨基作用联合脱氨基作用-2肌肉中的腺苷酸循环肌肉中的腺苷酸循环腺苷酸循环腺苷酸循环次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸苹果酸苹果酸腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合酶珀酸合酶IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸NH3H2O腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶氨基酸氨基酸-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸转转氨氨酶酶天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸转转氨氨酶酶AMP延胡索酸延胡索酸裂合酶裂合酶腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸H2OCOO(CH

22、2)2CHNH3COO+谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中脱酰胺基作用脱酰胺基作用(CH2)2CHNH3COOCONH2+（二）氨基酸的脱羧基作用（二）氨基酸的脱羧基作用直接脱羧直接脱羧 胺胺羟化脱羧羟化脱羧 羟胺羟胺 类型类型:氨基酸在氨基酸在脱羧酶脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的一级的作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛。脱羧作用脱羧作用不不是氨基酸分解代谢的主要方式是氨基酸分解代谢的主要方式动物体内的脱羧产生的胺类多数有

23、毒性，少数有特殊动物体内的脱羧产生的胺类多数有毒性，少数有特殊的生理作方式的生理作方式抑制性神经递质抑制性神经递质强烈的血管舒张剂强烈的血管舒张剂抑制性神抑制性神经递质经递质结合胆汁酸组分结合胆汁酸组分苯乙胺苯乙胺苯乙醇胺苯乙醇胺CH2CH2NH2CH2CH2NH2CH2NH2COHHCH2NH2COHH酪胺酪胺-羟酪胺羟酪胺CH2CH2NH2OHCH2CH2NH2OHCH2NH2COHHOHCH2NH2COHHOH 苯乙醇胺苯乙醇胺和和-羟酪胺羟酪胺结构类似结构类似儿茶儿茶酚胺酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑结合，但不能传递神经冲动

24、，使大脑发生异常抑制。发生异常抑制。称称假神经递质假神经递质(false neurotransmitter)。赖氨酸赖氨酸尸胺尸胺 精氨酸精氨酸腐胺腐胺尸胺、腐胺都是尸体腐败产生气味中的成分尸胺、腐胺都是尸体腐败产生气味中的成分 丝氨酸丝氨酸 乙醇胺乙醇胺1.再氨基化为氨基酸再氨基化为氨基酸2.氧化供能氧化供能：进入：进入三羧酸循环三羧酸循环彻底氧化分解供能。彻底氧化分解供能。3.转变为糖或脂：转变为糖或脂：（1）生糖氨基酸生糖氨基酸：（2）生酮氨基酸：生酮氨基酸：Phe,Tyr,Trp,Leu，Lys。（3）生糖兼生酮氨基酸：生糖兼生酮氨基酸：（三）（三）-酮酸的代谢酮酸的代谢草酰乙酸草酰乙

25、酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天天冬氨酸天冬酰氨冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸柠檬酸柠檬酸氨基酸碳骨架进入氨基酸碳骨架进入TCA的途径的途径酮体酮体氨基酸碳骨架的氨基酸碳骨架的氧化途径详见氧化途径详见血血氨氨氨基酸脱氨氨基酸

26、脱氨 肠道吸肠道吸收收肾脏产生肾脏产生渗入肠道的尿素分解渗入肠道的尿素分解肠腔氨基酸分解肠腔氨基酸分解（谷氨酰胺）（谷氨酰胺）谷氨酸谷氨酸在肝中合成在肝中合成尿素尿素、尿酸尿酸合成非必需氨基酸合成非必需氨基酸及其它含氮化合物及其它含氮化合物合成合成谷氨酰胺谷氨酰胺/天冬酰胺天冬酰胺水生生物等以水生生物等以铵盐铵盐形形式排出体外式排出体外五、氨的代谢五、氨的代谢血氨过高可引起中枢神经系统中毒！血氨过高可引起中枢神经系统中毒！直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能（一）氨的排泄（一）氨的排泄水生生物直接排水生生物直接排 氨氨哺乳、两栖动物排哺乳、两

27、栖动物排尿素尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨各种生物根据安全、价廉的原则排氨体内水循环迅速，且体内水循环迅速，且NH3浓浓度低，扩散流失快，毒性小。度低，扩散流失快，毒性小。CONH2NH2体内水循环较慢，体内水循环较慢，NH3浓度浓度较高，需要消耗能量使其转较高，需要消耗能量使其转化为低毒的尿素形式。化为低毒的尿素形式。NNNNOOO-鸟类、爬虫排鸟类、爬虫排尿酸尿酸均来自转均来自转氨氨耗更多能量耗更多能量毒性小毒性小不溶于水不溶于水为什么这类生物如此排氨？为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，可以水循环太慢，可以保留水分，不中毒保留水分，不中毒，但付出高能量代价，但付出高能量代价。高等植

28、物高等植物不排氨，以不排氨，以Asn、Gln形式储存氨。形式储存氨。蜘蛛以蜘蛛以鸟嘌呤鸟嘌呤为氨基氮的排泄形式为氨基氮的排泄形式氨的毒性氨的毒性血液中血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。的氨就可引起中枢神经系统中毒。其机理是：其机理是：glutamate dehydrogenase1.谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶（脑、肌）（脑、肌）（肝）（肝）谷氨酰胺谷氨酰胺对氨具有对氨具有贮存贮存、运输运输和和解毒解毒作用。作用。生理生理意意义：义：临床常用谷氨酸盐降低血氨临床常用谷氨酸盐降

29、低血氨脑、心肌，在脑、心肌，在谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶的催化下合成谷氨酰胺，以谷的催化下合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基经血液循环转运到肝，再由氨酰胺的形式将氨基经血液循环转运到肝，再由谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶将其分解，将其分解，产生的氨可用于合成尿素。产生的氨可用于合成尿素。（二）氨在血中的转运（二）氨在血中的转运 2.丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环 (alanine-glucose cycle)肌肉中：肌肉中：氨基酸将氨基转给氨基酸将氨基转给丙酮酸丙酮酸生成生成丙氨酸丙氨酸，丙氨酸丙氨酸经血液循环转运经血液循环转运至至肝。肝。肝肝 中：中：丙氨酸丙氨酸脱氨生成脱氨生成丙酮酸，丙酮酸

30、，并异生为并异生为葡萄糖葡萄糖，然后再经血液循环，然后再经血液循环转运至转运至肌肉肌肉重新分解重新分解。肌肉运动产生大量的肌肉运动产生大量的氨氨和和丙酮酸丙酮酸，两者都要运回肝脏进一步转化，而两者都要运回肝脏进一步转化，而以以Ala的形式运送，一举两得的形式运送，一举两得。1931年年Hans Krebs提出提出肝细胞肝细胞中生成尿素的中生成尿素的尿素循环尿素循环(urea cycle)或或鸟氨酸循环鸟氨酸循环(ornithine cycle)NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3

31、NHCHCOOHNH2NH2CNH精精氨氨酸酸(CH2)3六、尿素的生成六、尿素的生成q NH3在肝中合成尿素；占排氮总量在肝中合成尿素；占排氮总量80 90%；q 肝在肝在NH3解毒上非常重要，体内解毒上非常重要，体内NH3来源与去路保持平衡来源与去路保持平衡，血，血NH3浓度低、稳定。浓度低、稳定。（一）尿素生成部位（一）尿素生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的的线粒体线粒体及及胞液胞液中。中。1氨甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸的合成：在在线粒体线粒体中进行，由中进行，由氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶（carbamoyl phosphate synthetase-,CPS-）催化，该酶为尿素合

32、成途）催化，该酶为尿素合成途径的径的限速酶限速酶，乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGA）为变构激活剂。为变构激活剂。NH3+CO2 H2O+2ATP2ADP+Pi氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶AGA，Mg2+NH2O PO32-CO氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸（二）尿素生成反应过程（二）尿素生成反应过程 2瓜氨酸的合成：瓜氨酸的合成：在在线粒体线粒体内进行，反应由内进行，反应由鸟氨酸氨甲酰转移酶鸟氨酸氨甲酰转移酶（ornithine carbamoyl trans-ferase,OCT）催化，将氨）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的甲酰基转移到鸟氨酸的-氨基氨基上，生成上，生成瓜氨酸瓜氨酸。NH2O PO32-

33、CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨甲鸟氨酸氨甲酰转移酶酰转移酶 3精氨琥珀酸的合成：精氨琥珀酸的合成：在在胞液胞液中进行，瓜氨酸在中进行，瓜氨酸在精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸合成酶(arginino-succinate synthetase)催化下，消耗催化下，消耗ATP合成合成精氨琥珀酸精氨琥珀酸。CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨琥珀酸合精氨琥珀酸合成酶成酶ATPAMP+PPi+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(C

34、H2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸 4精氨琥珀酸的裂解：精氨琥珀酸的裂解：在在胞液胞液中进行，反应由中进行，反应由精氨琥珀酸裂解酶精氨琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨精氨酸酸和和延胡索酸延胡索酸。精氨琥珀酸精氨琥珀酸裂解酶裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨琥珀酸精氨琥珀酸CHCH COOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸 5精氨酸的水解：精氨酸

35、的水解：在在胞液胞液中进行，反应由中进行，反应由精氨酸酶精氨酸酶催化，精氨酸水催化，精氨酸水解生成解生成尿素尿素(urea)和和鸟氨酸鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸-NH2H2N-OC+鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O细胞质细胞质线粒体线粒体2ATP+CO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 2ADP+Pi瓜氨酸瓜氨酸精氨酸代精氨酸代琥珀酸琥珀酸ATP+AspAMP+PPiGlu草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸

36、 鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸Pi延胡索酸延胡索酸精氨酸精氨酸尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸H2O尿素合成的鸟氨酸循环尿素合成的鸟氨酸循环GOT（三）尿素生成的调节（三）尿素生成的调节1.食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成2.CPS-的调节：的调节：乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸、精氨酸为其激活剂、精氨酸为其激活剂 CPS-在在线粒体线粒体，以，以NH3为为N源源合成氨甲酰磷酸合成氨甲酰磷酸 尿素尿素 CPS-在在细胞质细胞质，以，以谷氨酰胺谷氨酰胺的酰胺基的酰胺基为为N源源合成氨甲酰磷合成氨甲酰磷酸酸 合成嘧啶合成嘧啶 总之：两种氨基甲酰转移酶的活性对调节尿

37、素与核酸合成总之：两种氨基甲酰转移酶的活性对调节尿素与核酸合成重要。重要。1合成主要在合成主要在肝细胞肝细胞的的线粒体线粒体和和细胞质细胞质中进行；中进行；2合成一分子尿素需消耗合成一分子尿素需消耗3个个ATP（4 个高能磷酸键个高能磷酸键）；3氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶 I 是尿素合成的限速酶；是尿素合成的限速酶；4尿素分子中的两个氮原子，一个来源于尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来，一个来 源于源于天冬氨酸天冬氨酸。尿素合成的特点尿素合成的特点尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。运输至肾，从尿中排出。

38、七、个别氨基酸的代谢七、个别氨基酸的代谢（一）一碳单位与氨基酸的代谢（一）一碳单位与氨基酸的代谢（p446）某些氨基酸代谢过程中某些氨基酸代谢过程中分解产生的分解产生的只含有一个只含有一个碳原子碳原子的基团，称为的基团，称为一一碳单位碳单位(one carbon unit)。-CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基HCO-甲酰基甲酰基-CH2OH 羟甲基羟甲基-CH=次甲基次甲基-CH2-亚甲基亚甲基-CH3 甲基甲基1.四氢叶酸是一碳单位的载体四氢叶酸是一碳单位的载体 一碳单位通常由其载体携带参加代谢反应。常见的为一碳单位通常由其载体携带参加代谢反应。常见的为四四氢叶酸（氢叶酸（FH4），VitB12

39、，S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸。NNNNNH2OHCH2NHCONHCHCOOHCH2CH2COOH123456789102-氨基氨基-4-羟基羟基-6-亚甲基蝶呤亚甲基蝶呤对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸叶酸（蝶酰谷氨酸）叶酸（蝶酰谷氨酸）蝶酸蝶酸 FH4的生成的生成 FH4携带一碳单位的形式携带一碳单位的形式 （一碳单位通常是结合在一碳单位通常是结合在FH4分子的分子的N5、N10位上）位上）N5-甲基甲基四氢叶酸四氢叶酸（N5CH3 FH4）N5,N10-亚甲基亚甲基四氢叶酸四氢叶酸（N5、N10CH2 FH4）N5,N10-次甲基次甲基四氢叶酸四氢叶酸（N5、N10=CH FH4）

40、N10-甲酰甲酰四氢叶酸四氢叶酸（N10CHO FH4）N5-亚氨甲基亚氨甲基四氢叶酸四氢叶酸（N5CH=NH FH4）3.一碳单位主要来源于氨基酸代谢一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸丝氨酸 N5,N10CH2 FH4甘氨酸甘氨酸 N5,N10CH2 FH4组氨酸组氨酸 N5CH=NH FH4色氨酸色氨酸 N10CHO FH4CH2OHCHNH2COOHCH2NH2COOHN5CH2FH4,N10+FH4H2O+丝丝氨氨酸酸甘甘氨氨酸酸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NNCH2CH COOHNH2N5-CH=NH-FH4COOHCH2CH2CHNH2COOH组组

41、氨氨酸酸谷谷氨氨酸酸NCH2CHCOOHHNH2HCOOHN10-CHO-FH4犬尿氨酸+FH4ATPADP+Pi色色氨氨酸酸参与参与嘌呤、嘧啶核苷酸及甲硫氨酸嘌呤、嘧啶核苷酸及甲硫氨酸等的合成。等的合成。将氨基酸与核苷酸代谢联系起来。将氨基酸与核苷酸代谢联系起来。一碳单位代谢障碍会影响一碳单位代谢障碍会影响DNA、蛋白质、蛋白质的合成，引起的合成，引起巨幼红细胞性贫血。巨幼红细胞性贫血。参与许多物质的参与许多物质的甲基化甲基化过程。过程。4.一碳单位的生理功能一碳单位的生理功能 （二）含硫氨基酸的代谢（二）含硫氨基酸的代谢CH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOH胱氨酸胱氨酸甲

42、硫氨酸甲硫氨酸半胱氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸含硫氨基酸CH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCH3CH2CHNH2COOHCH21.甲硫氨酸的代谢甲硫氨酸的代谢1）甲硫氨酸与转甲基作用）甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶腺苷转移酶PPi+Pi甲硫氨酸甲硫氨酸+ATPS-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸(SAM)甲基转移酶甲基转移酶RHRHCH3腺苷腺苷SAMS-腺苷同型腺苷同型半胱氨酸半胱氨酸 SAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体同型半胱氨酸同型半胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸SAM甲硫氨酰腺苷转移酶

43、甲硫氨酰腺苷转移酶ATPPPi+PiFH4N5-CH3 FH4甲硫氨酸合成酶甲硫氨酸合成酶（Vit B12）甲基受体甲基受体甲基转移酶甲基转移酶甲基受体甲基受体-CH3S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸S-腺苷同型腺苷同型半胱氨酸裂解酶半胱氨酸裂解酶H2O腺苷腺苷2.甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环(methionine cycle)或或活性甲基循环活性甲基循环 （三）芳香族氨基酸的代谢（三）芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤+O2二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤+H2O苯丙氨酸羟化酶苯丙氨

44、酸羟化酶酪氨酸酪氨酸NH3对羟苯丙酮酸对羟苯丙酮酸O2CO2尿黑酸尿黑酸二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤+H2O四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤+O2酪氨酸羟化酶酪氨酸羟化酶3,4-二羟苯丙氨酸二羟苯丙氨酸(多巴多巴)O2尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶苹果酰乙酰乙酸苹果酰乙酰乙酸1.苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸和酪氨酸的代谢草酰乙酸草酰乙酸延胡索酸延胡索酸白化病白白化病白癜风癜风脑细胞和肾上腺髓质细胞脑细胞和肾上腺髓质细胞黑色素细胞黑色素细胞3,4-二羟苯丙氨酸二羟苯丙氨酸(多巴多巴)多巴醌多巴醌酪氨酸酶酪氨酸酶吲哚醌吲哚醌黑色素黑色素多巴脱羧酶多巴脱羧酶CO23,4-二羟苯乙胺二羟苯乙胺(多巴胺多巴胺)-羟化酶

45、羟化酶VitCO2H2O去甲肾上腺素去甲肾上腺素SAMS-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸转甲基酶转甲基酶肾上腺素肾上腺素儿茶酚胺儿茶酚胺Tyr与黑色素儿茶酚胺类与黑色素儿茶酚胺类据英国据英国每日邮报每日邮报2009年年8月月10日报日报道，现年道，现年23岁的英国女孩戴瑟尔岁的英国女孩戴瑟尔德德吾吾尔乌哥特是个地地道道的黑人，不过从尔乌哥特是个地地道道的黑人，不过从5岁开始白癜风使她完全蜕变，在完全岁开始白癜风使她完全蜕变，在完全没有手术的情况下，历经没有手术的情况下，历经12年，她现在年，她现在拥有了一身白皙的皮肤。拥有了一身白皙的皮肤。变身后的戴瑟尔变身后的戴瑟尔7岁时的戴瑟尔岁时的戴瑟

46、尔白化鳄白化鳄1.Tyr代谢与儿茶酚胺代谢与儿茶酚胺(catecholamine)的合成的合成2.酪氨酸代谢与尿黑酸症酪氨酸代谢与尿黑酸症体内体内代谢尿黑酸的酶代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。受阻，可出现尿黑酸症。3.Phe与苯酮酸尿症与苯酮酸尿症(phenyl keronuria,PKU)体内体内苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为缺陷，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，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。并从尿中排出的一种遗传代谢病。Ph

47、e,Tyr代谢缺陷代谢缺陷HCOOH一碳单位一碳单位色氨酸的代谢色氨酸的代谢化合物化合物生理功能生理功能氨基酸前体氨基酸前体嘌呤碱嘌呤碱嘧啶碱嘧啶碱卟啉化合物卟啉化合物肌酸、磷酸肌酸肌酸、磷酸肌酸尼克酸尼克酸儿茶酚胺儿茶酚胺甲状腺素甲状腺素黑色素黑色素5-羟色胺羟色胺组胺组胺-氨基丁酸氨基丁酸精胺、精脒精胺、精脒含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分血红素、细胞色素血红素、细胞色素能量储存能量储存维生素维生素神经递质、激素神经递质、激素激素激素皮肤色素皮肤色素血管收缩剂、神经递质血管收缩剂、神经递质血管舒张剂血管舒张剂神经递质神经递质细胞增殖促进剂细胞增殖促进

48、剂Asp、Gln、GlyAspGlyGly、Arg、MetTrpTyr、PheTyrTyr、PheTrpHisGluArg、Met一氧化氮（一氧化氮（NO）细胞信号转导分子细胞信号转导分子Arg氨基酸代谢与生物活性物质氨基酸代谢与生物活性物质影响氨基酸代谢的人类遗传疾病影响氨基酸代谢的人类遗传疾病八、氨基酸及其衍生物的合成代谢八、氨基酸及其衍生物的合成代谢动物：动物：必需氨基酸必需氨基酸动物体内不能合成的氨基酸，必须从外界获得动物体内不能合成的氨基酸，必须从外界获得才能维持正常生长发育。才能维持正常生长发育。非必需氨基酸非必需氨基酸凡是动物体内能合成的氨基酸。凡是动物体内能合成的氨基酸。植物植

49、物：能合成全部所需的氨基酸，可利用氨和硝酸根来合成氨基酸。能合成全部所需的氨基酸，可利用氨和硝酸根来合成氨基酸。微生物微生物：不同微生物合成氨基酸的能力差异很大。不同微生物合成氨基酸的能力差异很大。必需必需分解不可逆，分解不可逆，缺乏碳骨架供给缺乏碳骨架供给由由糖代谢中间产物糖代谢中间产物转化而来转化而来非必需氨基酸非必需氨基酸动物动物氨基酸合成的氨基酸合成的碳源碳源：糖酵解糖酵解戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径柠檬酸循环柠檬酸循环氨基酸生物合成分族氨基酸生物合成分族不同氨基酸的合成有不同的代谢途径，但它们是由少数不同氨基酸的合成有不同的代谢途径，但它们是由少数的前体物质合成的，因此，的前体物质合成的

50、，因此，可以将氨基酸的合成按合成可以将氨基酸的合成按合成的前体物质分成几大族，部分族先合成前体氨基酸的前体物质分成几大族，部分族先合成前体氨基酸。糖酵解糖酵解丙酮酸丙酮酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸缬氨酸缬氨酸亮氨酸亮氨酸甘油甘油-3-磷酸磷酸（丝氨酸族）（丝氨酸族）（丙酮酸族）（丙酮酸族）柠檬酸循环柠檬酸循环-酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺天冬酰胺天冬酰胺甲硫氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸（天冬氨酸族）（天冬氨酸族）（谷氨酸族）（谷氨酸族）糖酵解糖酵解苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸组