第十章蛋白質(zhì)酶促降解和氨基酸代謝

1、2021/2/111第十章第十章 蛋白質(zhì)酶促降解和氨基酸代謝蛋白質(zhì)酶促降解和氨基酸代謝內(nèi)容內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)酶促降解蛋白質(zhì)酶促降解第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸酶促降解氨基酸酶促降解第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成第四節(jié)第四節(jié) 一碳單位（自學(xué)）一碳單位（自學(xué)）2021/2/112教學(xué)目的和要求教學(xué)目的和要求2021/2/113概述概述: :v人體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動態(tài)平衡中。v成人每天約有1%2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解。2021/2/114一、蛋白質(zhì)營養(yǎng)的重要性一、蛋白質(zhì)營養(yǎng)的重要性1. 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)生命的物質(zhì)基礎(chǔ):2. 維持細胞、組織的生長、更新和修補維持細胞、組織的生長、

2、更新和修補2. 參與多種重要的生理活動參與多種重要的生理活動催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運動（肌肉）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運（載體）、凝血（凝動（肌肉）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）、代謝調(diào)節(jié)（激素血系統(tǒng)）、代謝調(diào)節(jié)（激素, ,信號分子）等。信號分子）等。3. 氧化供能氧化供能 (17kJ/mol)人體每日人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。能量由蛋白質(zhì)提供。 2021/2/115二、蛋白質(zhì)需要量和營養(yǎng)價值二、蛋白質(zhì)需要量和營養(yǎng)價值1. 氮平衡氮平衡(nitrogen balance)攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮攝入食物的含氮量與排泄物（尿與糞）中含氮量之

3、間的關(guān)系。量之間的關(guān)系。氮總平衡氮總平衡: :攝入氮攝入氮 = = 排出氮（正常成人）排出氮（正常成人）氮正平衡氮正平衡: :攝入氮攝入氮 排出氮（兒童、孕婦等）排出氮（兒童、孕婦等）氮負平衡氮負平衡: :攝入氮攝入氮 排出氮（饑餓、消耗性疾病排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）患者）氮平衡的意義氮平衡的意義: :可以反映體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的慨況?？梢苑从丑w內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的慨況。2021/2/1162. 生理需要量生理需要量 成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為3050g,我國我國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。3. 蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值蛋白質(zhì)的營養(yǎng)

4、價值必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有物供給的氨基酸，共有8種：種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。諧音記憶方法：本宿舍皆賴皮蛋諧音記憶方法：本宿舍皆賴皮蛋 其余其余12種氨基酸體內(nèi)可以合成種氨基酸體內(nèi)可以合成,稱非必需氨基酸。稱非必需氨基酸。 2021/2/117第一節(jié) 蛋白質(zhì)的酶促降解v外源蛋白質(zhì)的消化吸收v胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解2021/2/118一、機體對外源蛋白質(zhì)的消化吸收一、機體對外源蛋白質(zhì)的消化吸收v胃中的消化胃中的消化v小腸中的消化

5、小腸中的消化 胰蛋白酶胰蛋白酶 、糜蛋白酶糜蛋白酶 、彈性蛋白酶彈性蛋白酶 等將肽鏈裂解為小肽等將肽鏈裂解為小肽; ;氨基肽酶、羧基肽酶氨基肽酶、羧基肽酶將小肽裂解為氨基酸將小肽裂解為氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)多肽多肽 + 少量氨基酸少量氨基酸胃蛋白酶胃蛋白酶2021/2/119內(nèi)切酶內(nèi)切酶( (蛋白酶蛋白酶) )的作用的作用: :能水解肽鏈內(nèi)部的肽鍵,水解蛋白質(zhì)成大小不等的多肽段常見蛋白酶的作用特點常見蛋白酶的作用特點: :胃蛋白酶胃蛋白酶: :主要水解芳香族氨基酸的氨基和其它氨基酸羧基組成的肽鍵胰蛋白酶胰蛋白酶: :堿性氨基酸的羧基端和其它氨基酸氨基組成的肽鍵胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶: :芳香族氨

6、基酸的羧基端和其它氨基酸的氨基端組成的肽鍵根據(jù)蛋白水解酶作用的方式不同根據(jù)蛋白水解酶作用的方式不同, ,可分為蛋白酶和肽可分為蛋白酶和肽酶酶（一）蛋白酶（一）蛋白酶: :也稱為肽鏈內(nèi)切酶也稱為肽鏈內(nèi)切酶: :產(chǎn)物短肽段產(chǎn)物短肽段2021/2/1110酶酶 位點（或底物）位點（或底物） 胰蛋白酶胰蛋白酶(Trypsin） Lys,Arg的羧基端的羧基端胰凝乳胰凝乳(糜糜)蛋白酶蛋白酶 Phe,Trp,Tyr 的羧基端的羧基端胃蛋白酶胃蛋白酶(Pepsin) Phe,Trp,Tyr的氨基端的氨基端氨肽酶氨肽酶(aminopeptidase) 肽的氨基端肽的氨基端羧肽酶羧肽酶(carboxypept

7、idase) 肽的羧基端肽的羧基端二肽酶二肽酶(dipeptidase) 二肽二肽彈性蛋白酶彈性蛋白酶(elastase) 各種脂肪族各種脂肪族AA形形 成的肽成的肽幾種常見的蛋白水解酶幾種常見的蛋白水解酶2021/2/1111（二）肽酶（二）肽酶: :肽鏈的端解酶肽鏈的端解酶（羧肽酶和氨肽酶）（羧肽酶和氨肽酶）1 1、羧肽酶、羧肽酶: :專一性地從多肽鏈羧基端開始進行水解專一性地從多肽鏈羧基端開始進行水解, ,水 解 產(chǎn) 物 可 以 是 游 離 氨 基 酸 或 二 肽 。水 解 產(chǎn) 物 可 以 是 游 離 氨 基 酸 或 二 肽 。 羧 肽 酶羧 肽 酶 A A : : 水 解 中 性水 解

8、 中 性 a aa a 為為 C C 端 的 肽 鍵端 的 肽 鍵 ; ;羧肽酶羧肽酶B B: :水解堿性水解堿性aaaa為為C C端的肽鍵端的肽鍵; ;2 2、氨肽酶、氨肽酶: :專一性地從多肽鏈氨基端開始進行水解專一性地從多肽鏈氨基端開始進行水解, ,通常每次水解下一個氨基酸通常每次水解下一個氨基酸2021/2/1112蛋白水解酶的專一性蛋白水解酶的專一性 酶酶 專專 一一 性性胃蛋白酶胃蛋白酶 R3=色、苯丙、丙、酪、甲硫、亮色、苯丙、丙、酪、甲硫、亮 R4=任何氨基酸任何氨基酸胰蛋白酶胰蛋白酶 R3=精、賴精、賴 R4=任何氨基酸任何氨基酸胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 R3=苯丙、酪、色苯

9、丙、酪、色 R4=任何氨基酸任何氨基酸彈性蛋白酶彈性蛋白酶 R3=脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 R4=任何氨基酸任何氨基酸氨基肽酶氨基肽酶 R1=任何氨基酸任何氨基酸 R2=除脯氨酸外除脯氨酸外羧基肽酶羧基肽酶A R5=任何氨基酸任何氨基酸 R6=除精、賴、脯氨酸外除精、賴、脯氨酸外羧基肽酶羧基肽酶B R5=任何氨基酸任何氨基酸 R6=精、賴精、賴H2N-CH-C-NH-CH-NH-CH-C-NH-CH-NH-CH-C-NH-CH-COOHOOOR1R2R3R4R5R6氨基肽酶氨基肽酶 內(nèi)肽酶內(nèi)肽酶 羧基肽酶羧基肽酶2021/2/11132021/2/1114（三）、氨基酸代謝庫v食物蛋白經(jīng)消化吸

10、收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起,分布于體內(nèi)各處參與代謝,稱為氨基酸代謝庫(metabolic pool)。2021/2/1115（一）真核細胞中存在兩條不同的降（一）真核細胞中存在兩條不同的降解途徑解途徑: :1. 1. 不依賴不依賴ATPATP的降解途徑的降解途徑: :在在溶酶體溶酶體內(nèi)進行內(nèi)進行, ,主要降解外源性蛋白質(zhì)、主要降解外源性蛋白質(zhì)、膜蛋白和長壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。膜蛋白和長壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。二、胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解2021/2/11162. 2. 依賴依賴ATPATP和泛素的降解途和泛素的降解途徑徑: :在在胞液胞液中進行中進行, ,主

11、要降解主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋異常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。需白質(zhì)。需ATPATP和泛素參與和泛素參與泛素泛素(ubiquitin)(ubiquitin)是一種是一種小分子蛋白質(zhì)小分子蛋白質(zhì), ,普遍存在于普遍存在于真核細胞中。真核細胞中。2021/2/1117氨基酸代謝第二節(jié)、氨基酸的酶促降解第二節(jié)、氨基酸的酶促降解2021/2/1118一、脫氨基作用一、脫氨基作用 v氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用v氨基酸主要通過五種方式脫氨基氨基酸主要通過五種方式脫氨基 氧化脫氨基氧化脫氨基 非氧化脫氨基非氧化脫氨基 脫酰胺作用脫酰胺作用 轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用 聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基 2021/2/1

12、1192. L-2. L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶(glutamate dehydrogenase)(glutamate dehydrogenase)L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NAD+NADH+H+ （NADP+ NADPH+H+）+H2O-H2O特點特點1.1. 分布廣、活性高（分布廣、活性高（ 肌肉中例外肌肉中例外）;2. ;2. 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆; ;3. 3. 谷氨酸脫谷氨酸脫氫酶氫酶是別構(gòu)酶是別構(gòu)酶 ,受受GDP （+）/ ATP(-) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié);4. 谷氨酸脫氫酶只能谷氨酸脫氫酶只能催化谷氨酸發(fā)生脫氨基作用（有局限性）催化谷氨酸發(fā)生脫氨基作用（有局限性）2021/2/1120 氧

13、化脫氨基作用定義:-AA在酶的作用下,氧化生成-酮酸,同時消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。v氧化脫氨基的反應(yīng)過程包括氧化脫氨基的反應(yīng)過程包括脫氫脫氫和和水解水解兩步兩步, ,脫氫反應(yīng)需酶催化脫氫反應(yīng)需酶催化, ,而水解反應(yīng)則而水解反應(yīng)則不需酶的催化。不需酶的催化。（氧化脫氫氧化脫氫 、 水解脫氨水解脫氨）2021/2/1121vAAAA氧化酶的種類氧化酶的種類 L-AAL-AA氧化酶氧化酶: :催化催化L-AAL-AA氧化脫氨氧化脫氨, ,體內(nèi)分布不廣泛體內(nèi)分布不廣泛, ,最適最適pH10pH10左左右右, ,以以FADFAD或或FMNFMN為輔基。為輔基。 D-AAD-AA氧化酶氧化酶: :體內(nèi)分布廣

14、泛體內(nèi)分布廣泛, ,以以FADFAD為輔基。但體內(nèi)為輔基。但體內(nèi)D-AAD-AA不多。不多。 L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶: :專一性強專一性強, ,分布廣泛（動、植、微生分布廣泛（動、植、微生物）物）, ,活力強活力強, ,以以NADNAD+ +或或NADPNADP+ +為輔酶。為輔酶。L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NAD+NADH+H+ （NADP+ NADPH+H+）+H2O-H2O體內(nèi)（正）體外（反）特點特點:1.分布廣、活性高（分布廣、活性高（ 肌肉中例外）肌肉中例外）;2. ;2. 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆; ;3. 3. 谷谷氨酸脫氫酶是別構(gòu)酶氨酸脫氫酶是別構(gòu)酶 , ,受受GDP GD

15、P （+ +）/ ATP(-) / ATP(-) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié); ;4. 谷氨谷氨酸脫氫酶只能催化谷氨酸發(fā)生脫氨基作用（有局限性）酸脫氫酶只能催化谷氨酸發(fā)生脫氨基作用（有局限性）2021/2/1122還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。脫硫氫基脫氨基等。 （在微生物中個別（在微生物中個別AAAA進行進行, ,但不普遍）但不普遍）L-絲氨酸 CH2 COO- C-NH3+=- CH3 COO- C=NH2+- COOH CH2OHNH2-C-H- COOH CH3 C=O-絲氨酸脫水酶絲氨酸脫水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2O-氨基丙烯酸亞氨基丙

16、酸 非氧化脫氨例:脫水脫氨基（只適于含一個羥基的AA)2021/2/1123CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO-+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO-+NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO-+H2O天冬酰胺酶天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO-+NH3 上述兩種酶廣泛存在于微生物、動物、植物中,有相當高的專一性。 氨基酸的脫酰胺作用2021/2/1124（四）轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶磷酸吡哆磷酸吡哆醛醛 （胺胺） 特點特點: :1. 1. 只轉(zhuǎn)移只轉(zhuǎn)移-NH-NH2 2、不產(chǎn)生游離不產(chǎn)生游離NHNH3 3

17、 ; ;2.2. 輔酶輔酶磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛/ /胺胺( (氨基傳遞體氨基傳遞體) ); ;3.3. 反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆, ,逆過程是體內(nèi)合成和改造非必需逆過程是體內(nèi)合成和改造非必需aaaa的途徑的途徑 ; ;4. 4. 體內(nèi)普遍進行體內(nèi)普遍進行, ,并且大多數(shù)并且大多數(shù)aa.aa.可將可將-NH-NH2 2基轉(zhuǎn)移給基轉(zhuǎn)移給 - -酮戊二酸酮戊二酸 生成生成Glu Glu 。v指-AA和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用, -AA的-氨基借助轉(zhuǎn)氨酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上,結(jié)果原來的AA生成相應(yīng)的酮酸,而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸。2021/2/1125 大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶以大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶以-酮戊二酸為氨基

18、受體酮戊二酸為氨基受體, ,其中谷其中谷草轉(zhuǎn)氨酶（草轉(zhuǎn)氨酶（glutamic-oxaloacetic transaminaseglutamic-oxaloacetic transaminase, ,GOTGOT）和谷丙轉(zhuǎn)氨酶（和谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamic-pyruvic transaminaseglutamic-pyruvic transaminase, ,GPTGPT）最常見。最常見。 在正常情況下在正常情況下, ,GOTGOT和和GPTGPT主要在肝中主要在肝中, ,在心臟在心臟和肝臟中活性最高和肝臟中活性最高, ,血清中活性低。當心、肝組織細胞血清中活性低。當心、肝組織細胞受損時受損時

19、, ,大量的轉(zhuǎn)氨酶逸人血液大量的轉(zhuǎn)氨酶逸人血液, ,血清中的轉(zhuǎn)氨酶活性血清中的轉(zhuǎn)氨酶活性升高升高, ,可根據(jù)血清中轉(zhuǎn)氨酶的活性變化判斷這些器官的可根據(jù)血清中轉(zhuǎn)氨酶的活性變化判斷這些器官的功能狀況。在醫(yī)學(xué)臨床上普遍用功能狀況。在醫(yī)學(xué)臨床上普遍用GOTGOT和和GPTGPT在血清中的在血清中的活性判斷心肌梗塞和急性肝炎?；钚耘袛嘈募」Ｈ图毙愿窝?。 眾多轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛眾多轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛, ,它從氨基酸它從氨基酸接受氨基后轉(zhuǎn)變成磷酸吡哆胺接受氨基后轉(zhuǎn)變成磷酸吡哆胺, ,磷酸吡哆胺又將氨基轉(zhuǎn)磷酸吡哆胺又將氨基轉(zhuǎn)給給-酮酸酮酸, ,其本身再變回為磷酸吡哆醛。其本身再變回為磷酸吡哆醛。

20、 2021/2/1126（五）聯(lián)合脫氨基作用（五）聯(lián)合脫氨基作用（動物組織主要采取的方式） 兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用, ,使氨基酸脫使氨基酸脫下下- -氨基生成氨基生成- -酮酸的過程。酮酸的過程。2. 類型類型 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用1. 定義定義 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)2021/2/1127轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用 此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式, ,也是體內(nèi)合成也是體

21、內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。非必需氨基酸的主要方式。 主要在肝、腎組織進行。主要在肝、腎組織進行。2021/2/1128-氨基酸氨基酸-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸腺苷酰琥珀酸蘋果酸蘋果酸延胡索酸延胡索酸腺苷酸腺苷酸次黃苷酸次黃苷酸 轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán) 此種方式主要在肌肉組織進行。此種方式主要在肌肉組織進行。2021/2/1129（六）脫掉氨基后的（六）脫掉氨基后的 - -酮酸可轉(zhuǎn)變成酮酸可轉(zhuǎn)變成: : -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙

22、酰乙酰 CoA三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物PEP葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸酮體酮體2021/2/1130 二、脫羧基作用脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR 由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化,輔酶為磷酸吡哆醛,產(chǎn)物為CO2和胺。所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶氧化為醛、酸,酸可由尿液排出,也可再氧化為CO2和水。 2021/2/1131 Glu-Glu-氨基丁酸氨基丁酸 （對中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)有抑制作用）（對中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)有抑制作用） Asp-Asp-丙氨酸（泛酸組分）丙氨酸（泛酸組分） TrpTrp

23、（脫氨、脫羧、氧化）（脫氨、脫羧、氧化）吲哚乙酸吲哚乙酸 （植物生長素）（植物生長素） HisHis組胺（降血壓作用）組胺（降血壓作用） TyrTyr酪胺（升血壓作用）酪胺（升血壓作用） SerSer（脫羧）（脫羧）乙醇胺（甲基化）膽堿乙醇胺（甲基化）膽堿二者二者分別合成腦磷脂和卵磷脂分別合成腦磷脂和卵磷脂, ,可作為生物膜的成分?？勺鳛樯锬さ某煞帧?021/2/1132三、氨基酸分解產(chǎn)物的去路三、氨基酸分解產(chǎn)物的去路 v氨基酸分解產(chǎn)物氨基酸分解產(chǎn)物: : vNH3v -酮酸酮酸vCO2v胺（胺（RCH2NH2）2021/2/1133（一）、（一）、NHNH3 3的代謝的代謝血氨氨基酸脫氨基

24、腸道吸收氨腎臟泌氨合成尿素合成Gln合成氨基酸及其它含氮物1 1、氨的來源和去路、氨的來源和去路2021/2/11342、氨的轉(zhuǎn)運(amino nitrogen transportation)（1 1）、谷氨酰胺的運氨作用）、谷氨酰胺的運氨作用（2 2）、葡萄糖）、葡萄糖丙氨酸循環(huán)丙氨酸循環(huán)氨在血液中的運輸方式氨在血液中的運輸方式2021/2/1135 肝或腎肝或腎+ NH3(1). (1). 谷氨酰胺的運氨作用谷氨酰胺的運氨作用 合成尿素合成尿素 形成形成NHNH4+ + H+肝肝腎腎 隨尿排出隨尿排出 意義意義1) 1) 在血液中在血液中, , 以以GlnGln形式運形式運NHNH3 3

25、, , 可以保持低血可以保持低血NHNH3 3濃度濃度; ;2) 2) 在腦組織在腦組織, , 形成形成GlnGln是暫時解除是暫時解除NHNH3 3毒的重要方式。毒的重要方式。 谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶2021/2/1136(2)(2)、葡萄糖、葡萄糖丙氨酸循環(huán)丙氨酸循環(huán)(alanine-glucose cycle)(alanine-glucose cycle)意義意義: 1) 1) 實現(xiàn)氨的無毒運輸實現(xiàn)氨的無毒運輸; ; 2) 2) 為肝組織提供糖異生原料。為肝組織提供糖異生原料。2021/2/11373 3、尿素的生成、尿素的生成 v體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素體內(nèi)氨的主要代謝去

26、路是用于合成無毒的尿素(urea)(urea)。v合成尿素的合成尿素的主要器官主要器官是是肝肝, ,但在腎及腦中也可但在腎及腦中也可少量合成。少量合成。v尿素合成是經(jīng)稱為尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)(ornithine (ornithine cycle)cycle)的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于酶存在于胞液胞液和和線粒體線粒體中。中。 2021/2/1138氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成v此反應(yīng)在此反應(yīng)在線粒體線粒體中進行中進行, ,由由氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（carbamoyl phosphate synthetase

27、 - , carbamoyl phosphate synthetase - , CPS-CPS-）催化）催化, ,該酶需該酶需N-N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGAAGA）作為）作為變構(gòu)激活劑變構(gòu)激活劑, ,反應(yīng)不可逆。反應(yīng)不可逆。（1 1）. .尿素生成的鳥氨酸循環(huán)尿素生成的鳥氨酸循環(huán)NH3 + CO2 H2O+ 2ATP2ADP + Pi氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶AGA，Mg2+NH2O PO32-CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸=2021/2/1139v在在線粒體線粒體內(nèi)進行內(nèi)進行, ,由由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithine carbamoyl trans-

28、ferase, ornithine carbamoyl trans-ferase, OCTOCT）催化催化, ,將氨甲酰基轉(zhuǎn)移到鳥氨酸的將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的 - -氨基上氨基上, ,生成生成瓜氨酸瓜氨酸。 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成 NH2O PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+ H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶甲酰轉(zhuǎn)移酶=2021/2/1140v 轉(zhuǎn)運至轉(zhuǎn)運至胞液胞液的瓜氨酸在的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosuccinate syn

29、thetase)(argininosuccinate synthetase)催化下催化下, ,消耗能消耗能量合成量合成精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸。 精氨酸代琥珀酸的合成CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀精氨酸代琥珀酸合成酶酸合成酶ATPAMP + PPi + H2OCH2- CHCOOHCOOHH2NCH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸限速酶2021/2/1141v在在胞液胞液中由中由精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-(arginino-succ

30、inate lyase)succinate lyase)催化催化, ,將精氨酸代琥珀酸裂將精氨酸代琥珀酸裂解生成解生成精氨酸精氨酸和和延胡索酸。延胡索酸。 精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶CH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸CHCH COOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸2021/2/1142v在在胞液胞液中由中由精氨酸酶精氨酸酶催化催化, ,精氨酸水解生成精氨酸水解生成尿尿素素(urea)(urea)和和鳥氨酸鳥氨酸( (

31、ornithine)ornithine)。鳥氨酸可再。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進行循環(huán)反應(yīng)。轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進行循環(huán)反應(yīng)。精氨酸的水解精氨酸的水解(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸- NH2H2N -OC+鳥氨酸鳥氨酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O2021/2/1143鳥鳥氨氨酸酸循循環(huán)環(huán)2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸鳥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蘋果酸蘋果酸-酮戊酮戊 二酸二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸精氨酸代精

32、氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鳥氨酸鳥氨酸尿素尿素線粒體線粒體胞胞 液液2021/2/11442 2、尿素循環(huán)與、尿素循環(huán)與TCATCA的關(guān)系的關(guān)系2021/2/1145尿素合成的特點尿素合成的特點1 1合成主要在合成主要在肝細胞肝細胞的的線粒體線粒體和和胞液胞液中進行中進行; ;2 2合成一分子尿素需消耗合成一分子尿素需消耗4 4分子分子ATPATP; ;3 3精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶是尿素合成的限速酶; ;4 4尿素分子中的兩個氮原子尿素分子中的兩個氮原子, ,一個來源于一個來源于NH3NH3, ,一個來一個來源于

33、源于天冬氨酸天冬氨酸CO2 + 2NH3 + 3H2O +3ATP = NH2CNH2 + 2ADP + AMP + 4PiO8 8、總反應(yīng)式、總反應(yīng)式5 5、意義、意義: :解氨毒解氨毒, ,把有毒的把有毒的NH3NH3轉(zhuǎn)變成無毒的尿素。轉(zhuǎn)變成無毒的尿素。6 6、關(guān)鍵酶、關(guān)鍵酶: :氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I I7 7、與、與TCATCA的聯(lián)系的聯(lián)系: :天冬氨酸、延胡索酸天冬氨酸、延胡索酸2021/2/1146（二）、（二）、-酮酸的代謝酮酸的代謝( ( -keto acid metabolism-keto acid metabolism) )-酮酸酮酸 還原還原氨基化氨基化

34、非必需氨基酸非必需氨基酸 合成合成 糖或脂類糖或脂類 氧化氧化 COCO2 2 + H+ H2 2O + ATPO + ATP生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸 生糖兼生酮生糖兼生酮氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 NH32021/2/1147生糖和生酮氨基酸種類生糖和生酮氨基酸種類分分 類類 氨基酸氨基酸 生糖氨基酸生糖氨基酸 生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、異亮氨酸苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、異亮氨酸生酮氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、賴氨酸亮氨酸、賴氨酸甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蘇氨酸、纈氨酸、

35、組氨酸、甲硫氨酸、谷氨酰胺、蘇氨酸、纈氨酸、組氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺酸、半胱氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺2021/2/1148氨基酸碳骨架的氧化途徑氨基酸碳骨架可通過多種途徑氨基酸碳骨架可通過多種途徑, ,形成形成5 5種物質(zhì)進入種物質(zhì)進入TCATCA循環(huán)循環(huán)乙酰乙酰CoACoAv丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸-酮戊二酸酮戊二酸v精氨酸、組氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸精氨酸、組氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、谷氨酸琥珀酰琥珀酰CoACoAv異亮氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸異亮氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸延胡索酸延胡索酸v苯丙氨酸、酪氨酸苯丙氨酸

36、、酪氨酸草酰乙酸草酰乙酸v天冬氨酸、天冬酰胺天冬氨酸、天冬酰胺2021/2/1149直接形成直接形成乙酰乙酰CoACoA途徑途徑1 1、形成乙、形成乙酰酰CoACoA的途的途徑徑2021/2/1150通過乙酰乙酰CoA進入到乙酰CoA2021/2/11512 2、 一酮戊一酮戊二酸途徑二酸途徑2021/2/11523、形成琥珀酰CoA的途徑v有3中氨基酸進入;Ile、Met、ValIleValMet琥珀酰琥珀酰CoATCA2021/2/11534 4、形成延胡索酸途徑、形成延胡索酸途徑 v有2種進入: Phe、Tyr5 5、形成草酰乙酸途徑、形成草酰乙酸途徑v 有兩種氨基酸進入:Asp、Asn

37、2021/2/11542021/2/1155（三）胺的代謝（三）胺的代謝醛脫氫酶醛脫氫酶 - -氧化氧化乙酰輔酶乙酰輔酶A ATCATCA循環(huán)循環(huán)1 1、胺類物質(zhì)氧化、胺類物質(zhì)氧化2 2、轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌钚晕镔|(zhì)（見、轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌钚晕镔|(zhì)（見P270P270）2021/2/1156一、氨的同化一、氨的同化定義定義: :生物體將無機態(tài)的氨轉(zhuǎn)化為生物體將無機態(tài)的氨轉(zhuǎn)化為含氮有機含氮有機化合物化合物的過程（的過程（N N素亦稱生命元素）素亦稱生命元素）v生物體生物體N N的來源的來源1.1.食物來源的食物來源的N N（食物中的蛋白質(zhì)和氨基（食物中的蛋白質(zhì)和氨基酸）酸）: :人和動物的人和動物的N N

38、源源2.2.生物固生物固N N（某些微生物和藻類通過體內(nèi)固（某些微生物和藻類通過體內(nèi)固氮酶系的作用將分子氮轉(zhuǎn)變成氮酶系的作用將分子氮轉(zhuǎn)變成氨氨的過的過程程,1862,1862年發(fā)現(xiàn)）年發(fā)現(xiàn)） 第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成2021/2/1157氨同化的途徑谷AA的形成途徑氨甲酰磷酸形成途徑硝酸還原酶硝酸還原酶NO2-亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶NH3AAPr其它含其它含N化合物化合物3. 硝酸還原生成（植物體中的N源）NO3-2021/2/11581.谷AA脫氫酶（細菌）NH3 谷谷AA 其它其它AACH2-COOHCH2-C=OCOOH-CH2-COOHCH2-CHNH2COOH

39、-+NH3 +NADH+NAD+ +H2O -酮戊二酸（TCA循環(huán)產(chǎn)生的） 此反應(yīng)要求有較高濃度的此反應(yīng)要求有較高濃度的NHNH3 3，足以使光合磷酸化解偶聯(lián)，所以足以使光合磷酸化解偶聯(lián)，所以它不可能是無機氨轉(zhuǎn)為有機氮的它不可能是無機氨轉(zhuǎn)為有機氮的主要途徑主要途徑 谷AA合成途徑2021/2/1159CH2-COOHCH2-CHNH2COOH-CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH-+NH3 +ATP+ADP +Pi+H2O 谷氨酰胺谷氨酰胺( (貯存了氨）貯存了氨）可做為NH3的供體將其轉(zhuǎn)移2.谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途徑）2021/2/1160CH2-CONH2CH2-CHNH

40、2COOH-CH2-COOHCH2-C=OCOOH-+2HCH2-COOHCH2-CHNH2COOH-2 谷AA合酶+谷氨酰胺-酮戊二酸谷氨酸2021/2/1161 氨甲酰磷酸合成途徑氨甲酰磷酸合成途徑（微生物和動物）（微生物和動物）原料:NH3 CO2 ATP1 1 氨甲酰激酶氨甲酰激酶NH3 + CO2 + ATPMg2+ O H2N- C -OPO3H2 + ADP=2 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶NH3 + CO2 + 2ATPMg2+ O H2N-C-OPO3H2 + 2ADP+Pi 在植物體中在植物體中,氨甲酰磷酸中的氮來自氨甲酰磷酸中的氮來自谷氨酰胺谷氨酰胺的酰胺基的酰胺基,

41、不是由氨來的。不是由氨來的。利用體內(nèi)代謝的氨2021/2/1162v主要通過轉(zhuǎn)氨基作用AA-R1-酮酸酮酸R1轉(zhuǎn)氨酶AA-R2-酮酸酮酸R2v許多氨基酸可以作為氨基的供體,其中最主要的是谷氨酸,其被稱為氨基的“轉(zhuǎn)換站”,先轉(zhuǎn)變成Glu再合成其它AA。二、氨基酸的合成2021/2/1163（一）、脂肪族氨基酸的生物合成（一）、脂肪族氨基酸的生物合成谷氨酸族氨基酸的生物合成谷氨酸族氨基酸的生物合成L-Glu、L-Gln、 L-Pro天冬氨酸族的生物合成天冬氨酸族的生物合成L-Asp、L-Asn、L -Met、 L-Thr丙酮酸族的生物合成丙酮酸族的生物合成L-Ala、 L-Val、L-Leu絲氨酸族的生物合成絲氨酸族的生物合成L-Se