1、第第 十三十三 章章氨氨 基基 酸酸 的的 代代 谢谢Metabolism of Amino Acids第一节第一节蛋白质的降解蛋白质的降解 n活细胞内的组分一直在更新活细胞内的组分一直在更新蛋白质合成与蛋白质合成与降解的动态平衡降解的动态平衡n蛋白质的存活时间蛋白质的存活时间半寿期：蛋白质降解掉半寿期：蛋白质降解掉一半所用的时间一半所用的时间n意义：排除非正常蛋白；排除积累过多的酶意义：排除非正常蛋白；排除积累过多的酶/调调节蛋白节蛋白氮平衡氮平衡(nitrogen balance)摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。氮量之间的关系。氮
2、总平衡氮总平衡:摄入氮摄入氮=排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡氮正平衡:摄入氮摄入氮 排出氮（儿童、孕妇等）排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡氮负平衡:摄入氮摄入氮 排出氮（饥饿、消耗性疾病排出氮（饥饿、消耗性疾病 患者）患者）蛋白质在体内的降解蛋白质在体内的降解 n细胞外途径：胃和小肠中的消化细胞外途径：胃和小肠中的消化n细胞内途径：酶细胞内途径：酶一、外源蛋白质的消化与吸收一、外源蛋白质的消化与吸收蛋白质消化的生理意义蛋白质消化的生理意义u由大分子转变为小分子，便于吸收。由大分子转变为小分子，便于吸收。u消除种属特异性和抗原性，防止过敏、消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。
3、毒性反应。小肠中的消化小肠中的消化（蛋白质消化的主要部位）（蛋白质消化的主要部位）蛋白质蛋白质多肽碎片多肽碎片胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶消化过程消化过程胃中的消化作用胃中的消化作用多肽多肽胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶羧基肽酶、氨基肽酶羧基肽酶、氨基肽酶氨基酸氨基酸 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶/糜蛋白酶（糜蛋白酶（chymotrypsin）：芳香族氨基酸的羧基端芳香族氨基酸的羧基端 (Phe，Tyr，Trp，不于不于Pro相连相连)胃蛋白酶（胃蛋白酶（pepsin）：）：断裂键的两端均为疏水断裂键的两端均为疏水氨基酸氨基酸(Leu-Val)氨基酸的吸收氨基酸的吸收
4、n吸收部位：主要在小肠吸收部位：主要在小肠n吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽n吸收机制：耗能的主动吸收过程吸收机制：耗能的主动吸收过程二、组织蛋白质的胞内降解二、组织蛋白质的胞内降解溶酶体溶酶体（lysosome）蛋白质降解途径：）蛋白质降解途径：无选择的降解蛋白质无选择的降解蛋白质，长半寿期蛋白，长半寿期蛋白依赖于依赖于ATP的泛素（的泛素（ubiquitin）降解途径：）降解途径：给选择降解的蛋白质加以标记给选择降解的蛋白质加以标记，再降解。短半，再降解。短半 寿期蛋白（真核寿期蛋白（真核 细胞）细胞）蛋白质泛素降解途径蛋白质泛素降解途径泛素：泛素：76氨基酸，氨基
5、酸，8.5 Kd，蛋白质降解的标签，蛋白质降解的标签蛋白质的泛素化：蛋白质的泛素化：酶酶1：泛素活化酶（：泛素活化酶（Ubiquitin-activating enzyme）酶酶2：泛素携带蛋白（：泛素携带蛋白（ubiquitin-carrier enzyme）酶酶3：泛素蛋白连接酶（：泛素蛋白连接酶（ubiquitin-protein ligase）泛素化的靶蛋白由泛素化的靶蛋白由蛋白酶体蛋白酶体（25条肽链）降解条肽链）降解泛素活化酶泛素活化酶泛素携带蛋白泛素携带蛋白泛素蛋白连接酶泛素蛋白连接酶泛素泛素蛋白酶体蛋白酶体泛素泛素C端羧基与靶蛋白端羧基与靶蛋白Lys的的氨基形成异肽键氨基形成异
6、肽键泛素蛋白酶体途径泛素蛋白酶体途径 26S 蛋白酶体是一蛋白酶体是一个巨大的多亚单位个巨大的多亚单位的蛋白酶复合体的蛋白酶复合体 第二节第二节氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 氨基酸分解代谢概貌氨基酸分解代谢概貌氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸胞内蛋白胞内蛋白食物蛋白食物蛋白氨基酸氨基酸碳骨架碳骨架-酮酸酮酸合成氨基酸、核合成氨基酸、核苷酸、生物胺苷酸、生物胺尿素循环尿素循环TCA草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循环的天冬氨三羧酸循环的天冬氨酸酸-精氨琥珀酸支路精氨琥珀酸支路尿素（氮排泄产物）尿素（氮排泄产物）一、一、氨基酸分解的基本反应氨基酸分解的基本反应1.氨基酸的脱氨基作用（通常为氧化脱氨）氨基酸的脱氨
7、基作用（通常为氧化脱氨）氨基氧化酶：氨基氧化酶：L-氨基酸氧化酶（低活性，分布不广）氨基酸氧化酶（低活性，分布不广）D-氨基酸氧化酶（高活性，少）氨基酸氧化酶（高活性，少）脱氨基作用主要在肝脏中进行脱氨基作用主要在肝脏中进行L-谷氨酸脱氢酶（谷氨酸脱氢酶（L-glutamate dehydrogenase）的作用）的作用 存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中 脱氨活力最高脱氨活力最高 辅酶为辅酶为 NAD+或或NADP+别构抑制剂：别构抑制剂：GTP、ATP 别构激活剂：别构激活剂：GDP、ADP 催化可逆反应：发酵产味精催化可逆反应：发酵产味精 L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（6 6亚基）
8、亚基）L-谷氨酸谷氨酸NH3-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+-亚氨基戊二酸亚氨基戊二酸谷氨酰胺和天冬酰胺可脱酰胺基谷氨酰胺和天冬酰胺可脱酰胺基生成相应氨基酸生成相应氨基酸丝氨酸和苏氨酸的直接脱氨作用丝氨酸和苏氨酸的直接脱氨作用氨氨基酸专一性脱水酶基酸专一性脱水酶丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸-酮丁酸酮丁酸2.氨基酸的转氨基作用氨基酸的转氨基作用(transamina
9、tion)在转氨酶在转氨酶(transaminase)催化下，催化下，-氨基酸和氨基酸和-酮酸中间氨基转移的作用。酮酸中间氨基转移的作用。体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，机体合成体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，机体合成非必需氨基酸的重要途径。非必需氨基酸的重要途径。转转氨氨酶酶R2CCOOHNH2HR1CCOOHOR2CCOOHOR1CCOOHNH2H氨氨基基酸酸-酮酮酸酸氨氨基基酸酸-酮酮酸酸(Donor amino acid)(New keto acid)(Accepter keto acid)(New amino acid)2211转氨酶的特点转氨酶的特点 n 催化可逆反应，平衡常数约催
10、化可逆反应，平衡常数约1.0n 辅酶为磷酸吡哆醛辅酶为磷酸吡哆醛n 通常以通常以-酮戊二酸为氨基受体酮戊二酸为氨基受体n 专一性强，种类多专一性强，种类多n 不催化产生不催化产生NH3转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨基作用机制转氨基作用机制异构体异构体SchiffSchiff碱碱SchiffSchiff碱碱磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛H HO OO OC CC CO OR R1 1+N NC CH H2 2O OP PO O3 3H H2 2C CH H2 2H HO OC CH H3 3H H2 2N NHH2 2O OHH2 2O ON NC CH HO OO OC CR
11、R1 1C CH H3 3H HO OH HC CC CH H2 2O OP PO O3 3H H2 2N NH HHH2 2O OHH2 2O ON NC CH H2 2O OP PO O3 3H H2 2C CH HN NH HO OC CH H3 3C CH HO OO OC CH HR R1 1+N NC CH H2 2O OP PO O3 3H H2 2C CH HO OH HO OC CH H3 3H HO OO OC CC CN NH H2 2H HR R1 1氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 转氨酶转氨酶 正常
12、人各组织正常人各组织GOT及及GPT活性活性(单位单位/克湿组织克湿组织)血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。预后的指标之一。组织组织GOTGPT 心心1560007100肝肝14200044000骨骼肌骨骼肌990004800肾肾9100019000组织组织GOTGPT 胰腺胰腺脾脾肺肺血清血清280002000140001200100007002016重要转氨酶：重要转氨酶：GPT：丙氨酸氨基转移酶（：丙氨酸氨基转移酶（谷谷丙转氨酶）丙转氨酶）GOP：天门冬氨酸氨基转移酶（：天门冬氨酸氨基转移酶（谷谷草转氨酶）草转氨酶）谷丙转氨酶（谷
13、丙转氨酶（GPT/ALT）GluPyruvate-Ketoglutarate(-KG)AlaGPTCOOHCH2CH2CHCOOHNH2COOHCH2CH2COCOOHCH3COCOOHCH3CHNH2COOH谷草转氨酶谷草转氨酶GOT氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸 -酮酸酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸 H2O+NAD+转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 联合脱氨基作用（联合脱氨基作用（transdeamination）：转氨）：转氨基作用和脱氨基作用偶联在一起的脱氨方式。基作用和脱氨基作用偶联在一起的脱氨方式。3.氨基酸的联合脱氨基作用氨基酸的联合脱氨基作用COOHCH2
14、CH2CHCOOHNH2RCCOOHNH2HRCCOOHOCOOHCH2CH2COCOOHNH3H2ONADHH+NAD+氨基酸氨基酸-酮酸-酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸转氨酶转氨酶L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸苹果酸 腺苷酸腺苷酸代琥珀酸代琥珀酸次黄嘌呤次黄嘌呤 核苷酸核苷酸 (IMP)-酮戊酮戊 二酸二酸氨氨基基酸酸 谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 1草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸转转氨氨酶酶 2主要在主要在肌肉肌肉、肝、脑组织进行、肝、脑组织进行腺苷酸腺苷酸脱氢酶
15、脱氢酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶GTPGDP+Pi回补回补TCA循环循环（骨骼肌缺一般回补酶）（骨骼肌缺一般回补酶）4.氨基酸的脱羧基作用氨基酸的脱羧基作用氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸氨基酸胺类胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR二、氨的排泄二、氨的排泄氨是机体正常代谢产物，具有毒性。氨是机体正常代谢产物，具有毒性。正常人血氨浓度一般不超过正常人血氨浓度一般不超过 0.6mol/L。血氨浓度增高可引起大脑功能障碍。血氨浓度增高可引起大脑功能障碍。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。体内的氨主
16、要在肝合成尿素而解毒。血氨的来源与去路血氨的来源与去路 血氨的来源血氨的来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源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胺类的分解也可以产生氨:RCH2NH2RCHO +NH3胺氧化酶胺氧化酶 肠道吸收的氨肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生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尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶血氨的去路血氨的去路 在肝内合成尿素，这是最主要的去路在肝内合
17、成尿素，这是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺合成谷氨酰胺 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 肾小管泌氨肾小管泌氨分泌的分泌的NH3在酸性条件下生成在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。随尿排出。反应过程反应过程谷氨酸谷氨酸 +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在脑、肌肉合成谷氨酰胺（中性无毒、易在脑、肌肉合成谷氨酰胺（中性无毒、易透过细胞膜），经血液循环运输到肝脏后再分透过细胞膜），经血液循环运输到肝脏后再分解为氨和谷氨酸，从而进
18、行解毒。解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式，还可为其他合成反应供氨基。存及运输形式，还可为其他合成反应供氨基。1.氨的转运氨的转运肝外组织肝外组织肝肝（1）谷氨酰胺的运氨作用）谷氨酰胺的运氨作用 丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖其他氨基酸其他氨基酸-酮酮 酸酸丙酮酸丙酮酸糖酵解途径糖酵解途径肌肉肌肉丙丙氨氨酸酸血液血液丙氨酸丙氨酸葡萄糖葡萄糖-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸NH3尿素尿素尿素循环尿素循环糖糖异异生生肝肝（2）以丙氨酸形式转运以丙氨酸形式转运丙氨酸丙氨酸-葡葡萄糖循环萄糖循环(alani
19、ne-glucose cycle)葡葡萄萄糖糖转氨酶转氨酶GPT（中性、无毒）（中性、无毒）丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环的生理意义葡萄糖循环的生理意义经济有效的氨转运方式：经济有效的氨转运方式：肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。避免乳酸避免乳酸/丙酮酸在肌肉中堆积丙酮酸在肌肉中堆积肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。2.尿素的合成尿素的合成尿素循环尿素循环哺乳动物氨的排泄形式哺乳动物氨的排泄形式生成部位生成部位 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。主要在肝细胞的线粒体及胞液中。生成过程生成过程 鸟氨酸循环鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循
20、环，又称尿素循环 (urea cycle)。尿素循环概貌尿素循环概貌尿素循环的发现尿素循环的发现nHans Krebs&Kunt Henseleit（1932）n悬浮肝脏切片之缓冲液悬浮肝脏切片之缓冲液+鸟氨酸鸟氨酸/瓜氨酸瓜氨酸/精氨酸精氨酸加快尿素合成加快尿素合成n精氨酸精氨酸+水（精氨酸酶）水（精氨酸酶）鸟氨酸鸟氨酸+尿素尿素n鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸结构关系鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸结构关系 CO2+NH3+H2O+2ATP氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶（调节酶）（调节酶）（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸*）COH2NO PO32-+2ADP+Pi氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸（1）氨甲酰磷酸的合成氨甲酰
21、磷酸的合成反应在线粒体中进行，尿素第一个氮原子的获取反应在线粒体中进行，尿素第一个氮原子的获取*N-乙酰谷氨酸为氨甲酰磷酸合成酶乙酰谷氨酸为氨甲酰磷酸合成酶激活剂激活剂鸟氨酸转氨甲酰酶鸟氨酸转氨甲酰酶H3PO4+氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟鸟氨氨酸酸NH2COOPO32-NH2COOPO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3（2）瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi+天冬
22、氨酸天冬氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH（3）精氨琥珀酸的合成精氨琥珀酸的合成反应在胞液中进行，尿素第二个氮原子的获取。反应在胞液中进行，尿素第二个氮原子的获取。精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨琥珀酸精氨琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHC
23、H2COOH（4）精氨琥珀酸的裂解）精氨琥珀酸的裂解精氨琥珀酸酶精氨琥珀酸酶尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸（5）尿素的形成）尿素的形成H2O血液循环血液循环肾脏肾脏3.尿素循环小结尿素循环小结原料：原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个分子氨，一个来自于游离氨，另一个 来自天冬氨酸。来自天冬氨酸。1个个CO2部位：部位：2步线粒体中进行，步线粒体中进行，3步在胞液中进行。步在胞液中进行。耗能：耗能：3 个个ATP，4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。总反应：总反应：NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸天冬氨酸+2H2O 尿素尿素+延胡索酸延胡索酸+2ADP+AMP+4Pi延胡索酸：延胡索酸：使
24、尿素循环与三羧酸循环密切联系使尿素循环与三羧酸循环密切联系鸟鸟氨氨酸酸循循环环产产物物2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸2ATPPi鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸氨基酸氨基酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨精氨 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi线粒体线粒体胞胞 液液鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素H2O尿素尿素柠檬酸双循环（柠檬酸双循环（Krebs bicycle）n草酰乙酸亦可进入三羧酸循环延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸柠檬酸循环的天冬氨酸柠檬酸循环的天冬氨酸-精氨琥珀酸旁路精氨琥珀酸旁路精氨
25、酸精氨酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸-精氨琥珀酸旁路精氨琥珀酸旁路 氨基酸分解代谢概貌氨基酸分解代谢概貌氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸胞内蛋白胞内蛋白食物蛋白食物蛋白氨基酸氨基酸碳骨架碳骨架-酮酸酮酸合成氨基酸、核合成氨基酸、核苷酸、生物胺苷酸、生物胺尿素循环尿素循环TCA草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循环的天冬氨三羧酸循环的天冬氨酸酸-精氨琥珀酸支路精氨琥珀酸支路尿素（氮排泄产物）尿素（氮排泄产物）4.尿素循环的调节尿素循环的调节食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响：高蛋白饮食或严重饥饿：高蛋白饮
26、食或严重饥饿（肌肉蛋白分解供能），循环加速；低蛋白高（肌肉蛋白分解供能），循环加速；低蛋白高碳水化合物饮食，尿素循降低碳水化合物饮食，尿素循降低 关键酶的调节关键酶的调节：N-乙酰谷氨酸是乙酰谷氨酸是氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成酶合成酶I的别构激活剂。（精氨酸的间接作用）的别构激活剂。（精氨酸的间接作用）N-乙酰谷氨酸的合成与作用乙酰谷氨酸的合成与作用N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸N-乙酰谷氨酸合酶乙酰谷氨酸合酶精氨酸精氨酸氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶I5.5.高氨血症和氨中毒高氨血症和氨中毒尿素循环是氨排泄的主要途径尿素循环是氨排泄的主要途径血氨浓度升高（血氨浓度升高（0.6mol/L）称高氨血称
27、高氨血症症(hyperammonemia)，常见于肝功能严重，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损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。TAC 脑供能不足脑供能不足-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺NH3，NADHNH3，ATP 脑内脑内 -酮戊二酸酮戊二酸氨中毒的可能机制氨中毒的可能机制干扰脑组织能量代谢干扰脑组织能量代谢降低三羧酸循环降低三羧酸循环影响神经介质影响神经介质-氨基丁酸合成氨基丁酸合成当氨不能正常排泄而浓度升高时：当氨不能
28、正常排泄而浓度升高时：三、氨基酸碳架的氧化三、氨基酸碳架的氧化酮酸的代谢去路：酮酸的代谢去路：经氨基化生成非必需氨基酸经氨基化生成非必需氨基酸 转变成糖及脂类转变成糖及脂类 氧化供能（人体产生能量的氧化供能（人体产生能量的10-15%）1.生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸：能生成丙酮酸、生糖氨基酸：能生成丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酰酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸生酮氨基酸：生成乙酰生酮氨基酸：生成乙酰CoA、乙酰乙酰、乙酰乙酰CoA的氨基酸的氨基酸酮体酮体甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精
29、氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、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、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸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、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、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
30、氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、苏氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、苏氨酸、羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、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、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生
31、酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸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标准氨基酸进入三标准氨基酸进入三羧酸循环的入口羧酸循环的入口2.个别氨基酸的氧化途径个别氨基酸的氧化途径 n生成乙酰生成乙酰CoA的氨基酸的氨基酸n生成乙酰乙酰生成乙酰乙酰CoA的氨基酸的氨基酸n生成生成-酮戊二酸的氨基酸酮戊二酸的氨基酸n生成琥珀酰生成琥珀酰CoA的氨基酸的氨基酸n生成草酰乙酸的氨基酸生成草酰乙酸的氨基酸3.氨基酸衍生的其它重要物质氨基酸衍生的其它重要物质 1）一碳单位）一碳单位(one carbon unit)某些氨基酸代谢过程中产生的某些氨基酸
32、代谢过程中产生的“只含有一个碳原子的只含有一个碳原子的基团基团，称为一碳单位，称为一碳单位”。种类：种类：甲基甲基-CH3;羟甲基羟甲基 -CH2OH;亚甲基亚甲基 CH2 ；亚氨甲基；亚氨甲基 CH=NH；甲酰基甲酰基 HCO-；氨甲酰基；氨甲酰基 COHNH 来源：来源：Gly、His、Ser、Thr等等功能：功能：参与嘌呤、嘧啶的合成；参与各种生物活性物参与嘌呤、嘧啶的合成；参与各种生物活性物 质的甲基化修饰等质的甲基化修饰等载体：载体：四氢叶酸（四氢叶酸（tetrahydrofolate,THF，曾用，曾用FH4）四氢叶酸的结构四氢叶酸的结构2-氨基氨基-4-羟基羟基-6-甲基蝶呤甲基
33、蝶呤对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸谷氨酸谷氨酸5，6，7，8-四氢叶酸四氢叶酸5 THF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THF分子的分子的N5、N10位上）位上）N5CH3FH4N5、N10CH2FH4N5、N10=CHFH4N10CHOFH4N5CH=NHFH4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(S-腺苷腺苷Met，SAM)甲基供体甲基供体S-腺苷甲硫氨酸的形成腺苷甲硫氨酸的形成 多数情况下，多数情况下，FH4-N5-甲基转移势能不够，不能直接转甲基至受体，甲基转移势能不够，不能直接转甲基至受体，而转
34、给同型半胱氨酸形成甲硫氨酸，再活化为而转给同型半胱氨酸形成甲硫氨酸，再活化为SAM。甲基转移酶甲基转移酶RHRCH3腺苷腺苷SAMS-腺苷同型半腺苷同型半胱氨酸胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM为体内甲基的直接供体为体内甲基的直接供体H2O甲硫氨酸甲硫氨酸S-腺苷同型腺苷同型 半胱氨酸半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸THFN5CH3THFN5CH3THF 转甲基酶转甲基酶(VitB12)H2O腺苷腺苷RATPPPi+PiR-CH3甲硫氨酸循环甲硫氨酸循环THF可通过可通过SAM转移一碳单位转移一碳单位 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
35、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剂Asp、Gln、GlyAspGlyGly、Arg、MetTrpTyr、PheTyrTyr、PheTrpHisGluArg、Met一氧化氮
36、（一氧化氮（NO）细胞信号转导分子细胞信号转导分子Arg2）由氨基酸衍生的生物活性物质）由氨基酸衍生的生物活性物质 L-L-谷氨酸谷氨酸GABAGABACO2L-L-谷氨酸脱羧酶谷氨酸脱羧酶-氨基丁酸氨基丁酸 (-aminobutyric acid,GABA)谷氨酸具有兴奋作用谷氨酸具有兴奋作用 GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。惊厥和妊娠呕吐的病人常常使用维生素惊厥和妊娠呕吐的病人常常使用维生素B6治疗，治疗，提高脑组提高脑组织内谷氨酸脱羧酶活性，织内谷氨酸脱羧酶活性，GABA，增强中枢抑制作用。，增强中枢抑制作用。NH2CH(CH2)2
37、COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOH2组胺组胺(histamine)组胺是强烈的血管舒张剂组胺是强烈的血管舒张剂血压下降血压下降 增加毛细血管的通透性增加毛细血管的通透性局部水肿；支气管收缩局部水肿；支气管收缩 刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌 过敏反应过敏反应变质鱼类组胺中毒变质鱼类组胺中毒5-羟色胺羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)在脑内作为神经递质，兴奋交感神经元，抑制付在脑内作为神经递质，兴奋交感神经元，抑制付交感神经元；交感神经元；在外周组织有收缩血管
38、的作用。在外周组织有收缩血管的作用。芳香族氨基酸的代谢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和酪氨酸的代谢苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸苯丙氨酸 +O2酪氨酸酪氨酸 +H2O苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤四氢生物蝶呤二氢生物蝶呤二氢生物蝶呤NADPH+H+NADP+苯丙氨酸苯丙氨酸/酪氨酸代谢异常导致多种疾病酪氨酸代谢异常导致多种疾病 苯酮酸尿症苯酮酸尿症(phenyl keronuria,PKU)n苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨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酸，苯丙
39、氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸苯丙酮酸、苯乙酸苯乙酸等，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。n苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统有毒性，苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统有毒性，伴发智力伴发智力发育障碍。早期控制饮食苯丙氨酸含量，有利智力发发育障碍。早期控制饮食苯丙氨酸含量，有利智力发育。育。酪氨酸可转化成儿茶酚胺（酪氨酸可转化成儿茶酚胺（catecholamine）类物质类物质神经介质神经介质羟化羟化帕金森病帕金森病精神分裂精神分裂酪氨酸转化成黑色素（酪氨酸转化成黑色素（melanin）酪氨酸酶缺乏，黑色酪氨酸酶缺乏，黑色素合成障碍，可导致素合成障碍，可导致白化病（白化病（al
40、binism）。）。酪氨酸的分解代谢酪氨酸的分解代谢体内代谢尿黑酸的尿黑酸氧化酶先天缺陷时，尿黑酸体内代谢尿黑酸的尿黑酸氧化酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。分解受阻，可出现尿黑酸症。大量尿黑酸排入尿大量尿黑酸排入尿中，经空气氧化为相应的对醌，后者可聚合为黑色物。中，经空气氧化为相应的对醌，后者可聚合为黑色物。+NO+O2COOHCHNH2(CH2)3NHCNHNH2NADPH+H+NADP+COOHCHNH2(CH2)3NHCONH2一氧化氮合酶一氧化氮合酶（NOS）精氨酸精氨酸瓜氨酸瓜氨酸一氧化氮一氧化氮精氨酸产生精氨酸产生NONO通过血管内皮细胞发生作用通过血管内皮细胞发生作
41、用乙酰胆碱乙酰胆碱内皮细胞内皮细胞Ca2+，激活，激活NOSNONO 扩散至血管平滑扩散至血管平滑肌细胞，激活肌细胞，激活GC cGMP 蛋白激蛋白激酶活化酶活化胞内胞内Ca2+外外流流血管舒张。血管舒张。内皮细胞内皮细胞平滑肌细胞平滑肌细胞乙酰胆碱乙酰胆碱G-蛋白偶蛋白偶联受体联受体三磷酸肌醇三磷酸肌醇内质网内质网钙调蛋白钙调蛋白NO合酶合酶Arg瓜氨酸瓜氨酸NO鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶肌肉松弛肌肉松弛血管舒张血管舒张蛋白激酶蛋白激酶G第三节第三节氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成一、氨基酸的生物合成一、氨基酸的生物合成必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)人体不能合
42、成，必须从食物中获取。人体不能合成，必须从食物中获取。Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp、His、Arg（小动物）（小动物）机体不能自己合成，必需自外界机体不能自己合成，必需自外界获得的氨基酸（获得的氨基酸（半必需氨基酸半必需氨基酸）非必需氨基酸非必需氨基酸 人体自身可以合成的氨基酸人体自身可以合成的氨基酸氨基酸生物合成途径的共性氨基酸生物合成途径的共性起始材料：起始材料：n三羧酸循环（三羧酸循环（TCA），糖酵解（糖酵解（EMP），磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径中间代谢物中间代谢物氨基酸合成概述氨基酸合成概述氨基酸合成的主要起始物氨基酸合成的主要起始物-酮戊二酸衍生类（
43、酮戊二酸衍生类（TCA）:Arg Pro Glu Gln Lys（真菌）（真菌）草酰乙酸衍生类（草酰乙酸衍生类（TCA）:Asp Asn Met Thr Ile Lys（细菌、绿色植物）（细菌、绿色植物）丙酮酸衍生类（丙酮酸衍生类（EMP）:Ala Ile Leu Val 3-P甘油酸衍生类甘油酸衍生类(EMP)：Ser Gly Cys 4-P赤藓糖赤藓糖+PEP:Phe Tyr Trp PRPP(5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸焦磷酸)+ATP His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
44、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-3-3-磷酸磷酸（丝氨酸族）（丝氨酸族）（丙酮酸族）（丙酮酸族）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氨酸组氨酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸赤藓糖赤藓糖-4-4-磷酸磷酸戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径核糖核糖-5-5-磷酸磷酸（芳香族氨基酸）（芳香族氨基酸）二、氨基酸生物合成途径中的反馈调节二、氨基酸生物合成途径中的反馈调节n酶量调节酶量调节基因水平调节基因水平
45、调节n酶活性调节酶活性调节别构调节（反馈调节）别构调节（反馈调节）1.单向途径终末产物的反馈抑制单向途径终末产物的反馈抑制终端产物抑制合成途径中第一个酶的活性终端产物抑制合成途径中第一个酶的活性产物苏氨酸对以天冬氨酸为起始底物之酶的抑制产物苏氨酸对以天冬氨酸为起始底物之酶的抑制 2.顺序反馈抑制顺序反馈抑制3.酶的多重性抑制酶的多重性抑制4.协同反馈调节协同反馈调节氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸(非必需氨基酸非必需氨基酸)-酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮酮 体体氧化供能氧化供能糖糖胺胺 类类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其它含氮化合物其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况
