生物化學(xué) 含氮化合物代謝

一、核酸的酶促降解

二、核苷酸的分解代謝

三、核苷酸的合成代謝

第一節(jié)核苷酸的代謝核酸核酸酶單核苷酸磷酸單脂酶核苷+磷酸嘧啶（嘌呤）核糖（脫氧核糖）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脫氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途徑醛縮酶乙醛甘油醛-3-磷酸一、核酸的酶促降解核酸酶核酸酶的分類（1）根據(jù)對(duì)底物的

專一性分為（2）根據(jù)切割位點(diǎn)分為核糖核酸酶(RNase)脫氧核糖核酸酶(DNase)非特異性核酸酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶A.核酸外切酶：作用于核酸鏈的末端（3’端或5’端），逐個(gè)水解下核苷酸。脫氧核糖核酸外切酶：只作用DNA

核糖核酸外切酶:只作用于RNAB.核酸內(nèi)切酶:從核酸分子內(nèi)部切斷3’，5’-磷酸二酯鍵。C.限制性內(nèi)切酶：在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在的一類能識(shí)別并水解外源雙鏈DNA的核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割DNA,常作為工具酶。核酸酶外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5′

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3′BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5′端外切得3’-核苷酸）蛇毒磷酸二酯酶（3′端外切得5-核苷酸）限制性內(nèi)切酶

原核生物中存在著一類能識(shí)別外源DNA雙螺旋中4-8個(gè)堿基對(duì)所組成的特異的具有二重旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的回文序列，并在此序列的某位點(diǎn)水解DNA雙螺旋鏈，產(chǎn)生粘性末端或平末端，這類酶稱為限制性內(nèi)切酶（ristrictionendonuclease）。常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性酶辨認(rèn)的序列和切口說明‥‥AGCT‥‥‥‥TCGA‥‥‥‥GGATCC‥‥‥‥CCTAGG‥‥‥‥AGATCT‥‥‥‥TCTAGA‥‥‥‥GAATTC‥‥‥‥CTTAAG‥‥‥‥AAGCTT‥‥‥‥TTCGAA‥‥‥‥GTCGAC‥‥‥‥CAGCTG‥‥‥‥CCCGGG‥‥‥‥GGGCCC‥‥BamHIAluIBglIEcoRIHindⅢSalISmaI四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口限制性內(nèi)切酶的命名和意義EcoRI序號(hào)屬名種名株名例：EcoRI，這是從大腸桿菌（Ecoli）R菌珠中分離出的一種限制性內(nèi)切酶

限制性內(nèi)切酶是分析染色體結(jié)構(gòu)、制作DNA限制圖譜、進(jìn)行DNA序列測(cè)定和基因分離、基因體外重組等研究中不可缺少的工具，是一把天賜的神刀，用來解剖纖細(xì)的DNA分子。二、核苷酸的降解嘌呤的降解嘧啶的降解

核苷酸

核苷核苷酸酶PiH2O嘧啶或嘌呤堿1-磷酸核糖核苷磷酸化酶Pi

腺嘌呤鳥嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤黃嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸尿素+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（植物）腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶嘌呤的降解

這是一個(gè)氧化降解過程，不同生物降解的產(chǎn)物不同。嘌呤代謝產(chǎn)物排泄動(dòng)物尿酸人類、靈長(zhǎng)類動(dòng)物、鳥類、昆蟲尿囊素除靈長(zhǎng)類外其它哺乳類動(dòng)物尿囊酸某些硬骨魚類尿素、乙醛酸大多數(shù)魚類、兩棲類動(dòng)物氨、二氧化碳甲殼類動(dòng)物、軟體動(dòng)物嘧啶堿的降解過程主要在肝細(xì)胞中進(jìn)行。不同的嘧啶堿其分解代謝途徑和產(chǎn)物不同。嘧啶的降解

這是一個(gè)還原降解過程。胞嘧啶和尿嘧啶的降解

二氫嘧啶酶H2O-脲基丙酸胞嘧啶脫氨酶H2ONH3胞嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶脫氫酶NADPH+H+NADP+二氫尿嘧啶-脲基丙酸酶NH3+CO2H2O-丙氨酸

丙二酸單酰CoA乙酰CoATAC尿素胸腺嘧啶的降解

二氫嘧啶酶H2O-脲基異丁酸胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶脫氫酶NADPH+H+NADP+二氫胸腺嘧啶-脲基異丁酸酶NH3+CO2H2O-氨基異丁酸

尿素甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoATAC糖異生三核苷酸的合成代謝A核苷酸的生物合成

C核苷酸合成的調(diào)節(jié)及意義B各種核苷酸的相互轉(zhuǎn)變A核苷酸的生物合成1、嘌呤核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救途徑2、嘧啶核苷酸的生物合成(1)從頭合成途徑(2)補(bǔ)救合成途徑通過利用一些簡(jiǎn)單的前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成核苷酸的過程稱為從頭合成途徑(denovosynthesis)。這一途徑主要見于肝，其次為小腸和胸腺。所有合成反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。從頭合成途徑補(bǔ)救合成途徑又稱再利用合成途徑(salvagepathway)。指利用分解代謝產(chǎn)生的自由嘌呤堿合成核苷酸的過程。這一途徑可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行。

四氫葉酸（FH4）是一碳單位的載體

特點(diǎn)：

先形成IMP(次黃嘌呤核苷酸)，然后在單磷酸的水平上轉(zhuǎn)變成AMP、GMP。IMP合成從5-P-核糖開始的，在ATP參與下先形成PRPP(5-磷酸核糖焦磷酸)

嘌呤的各個(gè)原子是在PRPP的C1上逐漸加上去的。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2

提供N和C，合成時(shí)先形成右環(huán)，再形成左環(huán)。(1.1)嘌呤核苷酸的從頭合成嘌呤環(huán)上各原子的來源來自谷氨酰胺的酰胺氮來自“甲酸鹽”來自天冬氨酸來自甘氨酸來自CO2來自“甲酸鹽”次黃苷酸（IMP）的合成：首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。PRPP再經(jīng)過大約10步反應(yīng)，合成第一個(gè)嘌呤核苷酸——次黃苷酸（IMP）。R-5-P（5-磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶PRPP（5-磷酸核糖-1-焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的參與下，逐步合成IMPIMP的合成過程腺苷酸（AMP）與鳥苷酸（GMP）的合成H2O+NAD+XMPIMP脫氫酶NADH+H+Asp

+GTPIMPAMP-S腺苷酸代琥珀酸合成酶GDP+PiGln+ATPGMP鳥苷酸合成酶Glu+AMP+PPiAMP腺苷酸代琥珀酸裂解酶延胡索酸IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解產(chǎn)生腺苷酸（AMP）。IMP也可在IMP脫氫酶的催化下，以NAD+為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸(XMP），后者再在鳥苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鳥苷酸（GMP）。核糖核苷酸的還原-脫氧核苷酸合成硫氧還蛋白硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核酸還原酶系核糖核苷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白還原酶FADATP、Mg2+硫氧還蛋白（還原型）SHSH硫氧還蛋白（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+H2O脫氧核糖核苷二磷酸

三磷酸嘌呤核苷的合成

AMP/GMPADP/GDP核苷單磷酸激酶ATP

ADPATP/GTP核苷二磷酸激酶ATPADPdATP/dGTP核苷二磷酸激酶ATP

ADPdADP/dGDPNADPH+H+NADP++H2O核糖核苷酸還原酶合成RNA合成DNA

磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤+1-P-核糖嘌呤核苷

A(G)MPATP

ADP（1.2）嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成過程2.1嘧啶核苷酸從頭合成途徑

c、UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TPa、嘧啶環(huán)上原子的來源b、UMP的從頭合成

其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷酸與天冬氨酸形成嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸（PRPP）結(jié)合形成UMP，其關(guān)鍵的中間產(chǎn)物是乳清酸。胞苷酸則由尿苷酸在三磷酸的水平上轉(zhuǎn)變而來。d、脫氧嘧啶核苷酸的合成嘧啶環(huán)上各原子的來源

天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸

嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成的。在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下，以Gln，CO2，ATP為原料合氨基甲酰磷酸。尿苷酸UMP從頭合成途徑Gln+CO2

氨基甲酰磷酸+Glu氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下，轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反應(yīng)，合成第一個(gè)嘧啶核苷酸，即UMP。

UMP的合成過程

胞苷酸的合成

CTPGln+ATPGlu+ADP+PiCTP合成酶UMPUDPATPADP核苷單磷酸激酶UTPATPADP核苷二磷酸激酶合成RNA脫氧嘧啶核苷酸的合成

磷酸酶CTPCDPH2OPi核糖核苷酸還原酶dCDPNADPH+H+NADP++H2ON5,N10-CH2-FH4FH2dTMP胸苷酸合酶dUMPH2ONH3脫氨酶dCMPH2OPi磷酸酶核苷二磷酸激酶dCTPATPADPUDPdUDP磷酸酶核糖核苷酸還原酶核苷單磷酸激酶dTDPdTTP核苷二磷酸激酶合成DNA脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成

胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H++SerNADP++Gly

N5、N10—CH2—FH4FH2二氫葉酸還原酶Ser羥甲基轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P（2.2）嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶+PRPP尿嘧啶+1-P-核糖尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP核苷酸的合成及相互關(guān)系1.嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)核苷酸合成的調(diào)節(jié)及意義

2.抗代謝藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的抑制3.嘧啶核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)4.抗代謝藥物對(duì)嘧啶核苷酸合成的抑制1.嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)++_____IMP腺苷酸代琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATP__++GTPR-5-PATPPRPP合成酶PRPPPRAIMP腺苷酸代琥珀酸AMPADPATPXMPGMPGDPGTP酰胺轉(zhuǎn)移酶能夠抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代謝藥物，通常是屬于嘌呤、氨基酸或葉酸的類似物，主要通過對(duì)代謝酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，來干擾或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗腫瘤治療作用。2.抗代謝藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的抑制嘌呤類似物臨床上應(yīng)用較多的嘌呤類似物包括6-巰基嘌呤（6-mercaptopurine，6-MP）、6-巰基鳥嘌呤、8-氮雜鳥嘌呤等。6-MP的化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤類似，因而可以抑制IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP或GMP，從而干擾嘌呤核苷酸的合成。次黃嘌呤(hypoxanthine,H)6-巰基嘌呤(6-mercaptopurine,6-MP)氨基酸類似物臨床上應(yīng)用較多的氨基酸類似物包括氮雜絲氨酸（azaserine）和6-重氮-5-氧正亮氨酸（diazonorleucine）。這些氨基酸類似物的分子結(jié)構(gòu)與谷氨酰胺類似，因而可干擾谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用，抑制嘌呤核苷酸的合成。葉酸類似物臨床上應(yīng)用較多的葉酸類似物包括氨蝶呤（aminopterin）及甲氨蝶呤（methotrexate，MTX），這些葉酸類似物能競(jìng)爭(zhēng)性抑制二氫葉酸還原酶，減少體內(nèi)四氫葉酸的生成，使嘌呤核苷酸合成過程中所需一碳單位的供應(yīng)受阻而抑制其合成。甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺核苷酸（GAR）==甲酰甘氨脒核苷酸（FGAM）5-氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黃嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（A）GMP==PRPPPPi鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸MTXMTX作用環(huán)節(jié)--ATP+CO2+谷氨酰胺氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸-嘌呤核苷酸ATP+5-磷酸核糖嘧啶核苷酸PRPP-3.嘧啶核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)4.抗代謝藥物對(duì)嘧啶核苷酸合成的抑制能夠抑制嘧啶核苷酸合成的抗代謝藥物也是一些嘧啶類似物、氨基酸類似物、葉酸類似物及核苷類似物，通過對(duì)酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制而干擾或抑制嘧啶核苷酸的合成。嘧啶類似物：主要的抗代謝嘧啶類似物是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镕-dUMP，其結(jié)構(gòu)與dUMP相似，可競(jìng)爭(zhēng)性抑制胸苷酸合酶的活性，從而抑制胸苷酸的合成。胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶(5-FU)氨基酸類似物：氮雜絲氨酸類似谷氨酰胺，可抑制CTP的合成。葉酸類似物：氨甲蝶呤干擾葉酸代謝，使dUMP不能被甲基化生成dTMP。核苷類似物：阿糖胞苷和環(huán)胞苷屬于核苷類似物，能抑制CDP還原成dCDP。嘧啶核苷酸類似物的作用環(huán)節(jié)UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮雜絲氨酸阿糖胞苷氨甲蝶呤5-FU第二節(jié)氨基酸代謝MetabolismofAminoAcids

氨基酸（aminoacids)是蛋白質(zhì)(protein)的基本組成單位。氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。本章主要討論氨基酸的分解代謝。一蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用NutritionalFunctionofProtein1）蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的重要性是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分。參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)。參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控。氧化供能，可占所需能量的18%。其他功能：如轉(zhuǎn)運(yùn)、凝血、免疫、記憶、識(shí)別等均與蛋白質(zhì)有關(guān)。

2）蛋白質(zhì)的需要量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并以含氮終產(chǎn)物的形式排出體外。同時(shí)，須從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動(dòng)之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白質(zhì)，故可用氮的攝入量來代表蛋白質(zhì)的攝入量。

氮平衡：體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡(nitrogenbalance)。

⑴氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解量大致相等，稱為氮總平衡。此種情況見于正常成人。氮平衡的類型：⑵氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量，稱為氮正平衡。此種情況見于兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。⑶氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱為氮負(fù)平衡。此種情況見于消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者。根據(jù)計(jì)算，正常成人每日最低分解約20g蛋白質(zhì)。由于食物蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)組成的差異，故每日食物蛋白質(zhì)的最低需要量為30~50g。為了長(zhǎng)期保持氮總平衡，正常成人每日蛋白質(zhì)的生理需要量應(yīng)為80g。2）生理需要量：體內(nèi)不能合成，必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸稱為營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸(essentialaminoacid)。體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為非必需氨基酸(non-essentialaminoacid)。

3）必需氨基酸：必需氨基酸共有八種：賴氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）。

由于酪氨酸在體內(nèi)需由苯丙氨酸為原料來合成，半胱氨酸需以蛋氨酸為原料來合成，故這兩種氨基酸被稱為半必需氨基酸。

決定食物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的因素有：①必需氨基酸的含量；②必需氨基酸的種類；③必需氨基酸的比例（即具有與人體需求相符的氨基酸組成）。4）蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及互補(bǔ)作用：將幾種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作用稱為食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。例如，谷類蛋白質(zhì)含Lys較少、Trp較多，豆類蛋白質(zhì)含Trp較少而Lys較多，二者混合后食用，即可提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。二蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗2Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins1蛋白質(zhì)的消化胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及少量氨基酸。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen)

(pepsin)

1）胃中的消化：2）小腸中的消化：有兩種類型的消化酶：⑴肽鏈外切酶(exopeptidase)：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；⑵肽鏈內(nèi)切酶(endopeptidase)：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等。產(chǎn)生的寡肽再經(jīng)寡肽酶(oligopeptidase)，如氨基肽酶及二肽酶等的作用，水解為氨基酸。95%的食物蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸。2氨基酸的吸收

1）氨基酸吸收載體：主要在小腸進(jìn)行，是一種主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程，需由特殊的氨基酸載體攜帶。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)入Na+。載體類型中性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體2）-谷氨酰基循環(huán)：由-谷氨?；D(zhuǎn)移酶催化，利用GSH，合成-谷氨酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。消耗的GSH可重新再合成。

-谷氨?；h(huán)半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶-谷氨酸環(huán)化轉(zhuǎn)移酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi谷胱甘肽

GSH細(xì)胞外

γ-谷氨?；D(zhuǎn)移酶細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR-谷氨酰氨基酸3）肽的吸收利用腸粘膜細(xì)胞上的二肽或三肽的轉(zhuǎn)運(yùn)體系進(jìn)行吸收，也是一種耗能的主動(dòng)吸收過程。3蛋白質(zhì)的腐敗作用

腐敗分解作用（putrefaction）主要在大腸中進(jìn)行，是細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解作用。腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)?？僧a(chǎn)生有毒物質(zhì)，如胺類（腐胺、尸胺、酪胺），酚類，吲哚類，氨及硫化氫等。這些有毒物質(zhì)被吸收后，由肝進(jìn)行解毒。

第三節(jié)氨基酸的一般代謝3GeneralMetabolismofAminoAcids體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動(dòng)態(tài)平衡中。成人每天約有1%~2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解。1體內(nèi)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)換更新1）體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解：真核細(xì)胞中存在兩條不同的降解途徑：⑴不依賴ATP的降解途徑：在溶酶體內(nèi)進(jìn)行，主要降解外源性蛋白質(zhì)、膜蛋白和長(zhǎng)壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。⑵依賴ATP和泛素的降解途徑：在胞液中進(jìn)行，主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。需ATP和泛素參與泛素(ubiquitin)是一種小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)胞中。⑴蛋白質(zhì)的泛素化(ubiquitination)：泛素與被降解的蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，從而使后者活化。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程蛋白質(zhì)的泛素化過程：E1：泛素活化酶E2：泛素?cái)y帶蛋白E3：泛素蛋白連接酶⑵蛋白酶體的降解：泛素化的蛋白質(zhì)與多種蛋白質(zhì)構(gòu)成蛋白酶體(proteasome)，使蛋白質(zhì)降解。2）氨基酸代謝庫(kù)：食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（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(kù)(metabolicpool)。氨基酸代謝庫(kù)的來源與去路氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)分解非必需氨基酸合成合成蛋白質(zhì)和多肽脫氨基作用脫羧基作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌锇被岬姆纸獯x概況特殊分解代謝→特殊側(cè)鏈的分解代謝一般分解代謝脫羧基作用→

脫氨基作用→

CO2

胺NH3-酮酸2氨基酸的脫氨基作用

氨基酸主要通過三種方式脫氨基，即氧化脫氨基，聯(lián)合脫氨基和非氧化脫氨基。在這三種脫氨基作用中，以聯(lián)合脫氨基作用最為重要；而非氧化脫氨基作用則主要見于微生物中。1）轉(zhuǎn)氨基作用：轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)催化，將-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到-酮酸酮基的位置上，生成相應(yīng)的-氨基酸，而原來的-氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的-酮酸。

R’-CH-COOHR”-C-COOHNH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

ONH2轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在各種氨基酸與-酮酸之間普遍進(jìn)行。除Lys，Pro外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。

各種轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。轉(zhuǎn)氨酶的輔酶及其作用機(jī)制分子重排-H2O+H2O-H2O+H2O⑴丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alaninetransaminase,ALT），又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。催化丙氨酸與-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在肝中活性較高，在肝的疾病時(shí)，可引起血清中ALT活性明顯升高。重要的轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸+-酮戊二酸ALT丙酮酸+谷氨酸⑵天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartatetransaminase,AST），又稱為谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與-酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患時(shí)，血清中AST活性明顯升高。天冬氨酸+-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸AST2）氧化脫氨基作用：氧化脫氨基的反應(yīng)過程包括脫氫和水解兩步，脫氫反應(yīng)需酶催化，而水解反應(yīng)則不需酶的催化。R-CH-COOHNH2

2H

R-C-COOH+NH3

OH2OR-C-COOHNH

酶催化氧化脫氨基的酶：L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)是一種需氧脫氫酶，以FAD或FMN為輔基，脫下的氫原子交給O2，生成H2O2。該酶活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase)是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH或NADPH可進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該酶屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。3）聯(lián)合脫氨基作用：

轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為-酮酸(-ketoacid)的過程，稱為聯(lián)合脫氨基作用。聯(lián)合脫氨基作用可在肝、腎等大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基的方式。

轉(zhuǎn)氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脫氫酶NH3

+NADH

+H+H2O+NAD+

-酮戊二酸谷氨酸聯(lián)合脫氨基作用4）嘌呤核苷酸循環(huán)：

嘌呤核苷酸循環(huán)（purinenucleotidecycle,PNC）是存在于骨骼肌和心肌中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶(adenylatedeaminase)的活性較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。

腺苷酸脫氨酶(adenylatedeaminase)可催化AMP脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)(PNC)的脫氨基作用。

IMP腺苷酸代琥珀酸氨基酸-酮酸NH3H2O-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸AMP延胡索酸蘋果酸嘌呤核苷酸循環(huán)3.-酮酸的代謝1）再氨基化為氨基酸。2）轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑荷前被?。生酮氨基酸：Leu，Lys。生糖兼生酮氨基酸：Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp。3）氧化供能：進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能。

第四節(jié)氨的代謝4MetabolismofAmmonia氨具有毒性，血氨過高，可引起腦功能紊亂，與肝性腦病的發(fā)病有關(guān)。正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過0.60mol/L。體內(nèi)代謝產(chǎn)氨或經(jīng)腸道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒。血氨1血氨的來源與去路腸道吸收氨基酸脫氨酰胺水解其他含氮物分解合成尿素合成氨基酸合成酰胺合成其他含氮物直接排出2氨在血中的轉(zhuǎn)運(yùn)

肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝再脫氨基，生成的丙酮酸異生為葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉重新分解產(chǎn)生丙酮酸，通過這一循環(huán)反應(yīng)過程即可將肌肉中氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行處理。這一循環(huán)反應(yīng)過程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)。

1）丙氨酸-葡萄糖循環(huán)：肝liver血液blood骨骼肌muscleGGGpyruvateNH3analine

analine

pyruvateNH3analine丙氨酸-葡萄糖循環(huán)2）谷氨酰胺的運(yùn)氨作用：肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，在谷氨酰胺合成酶（glutaminesynthetase)的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)帶到肝，再由谷氨酰胺酶將其分解，產(chǎn)生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺(glutamine)對(duì)氨具有運(yùn)輸、貯存和解毒作用。

ATP+

NH3ADP+PiglutaminesynthetaseglutamicacidglutamineglutaminaseNH3

H2O肝外組織細(xì)胞肝細(xì)胞血液谷氨酰胺的運(yùn)氨作用3.尿素的生成

體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在腎及腦中也可少量合成。尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)的反應(yīng)過程來完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液和線粒體中。

⑴氨基甲酰磷酸的合成：此反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,

CPS-Ⅰ）催化，該酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，反應(yīng)不可逆。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ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸的合成⑵瓜氨酸的合成：在線粒體內(nèi)進(jìn)行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,

OCT）催化，將氨甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶瓜氨酸的合成⑶精氨酸代琥珀酸的合成：轉(zhuǎn)運(yùn)至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(argininosuccinatesynthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶。

CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi

+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸的合成⑷精氨酸代琥珀酸的裂解：在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase)催化，將精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

精氨酸代琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸的裂解⑸精氨酸的水解：在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鳥氨酸尿素精氨酸酶H2O精氨酸的水解胞液線粒體2ATP+CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸①2ADP+Pi瓜氨酸精氨酸代琥珀酸③ATP+AspAMP+PPiNH3

草酰乙酸蘋果酸鳥氨酸②瓜氨酸Pi延胡索酸精氨酸④尿素鳥氨酸H2O⑤尿素合成的鳥氨酸循環(huán)

a合成主要在肝細(xì)胞的線粒體和胞液中進(jìn)行；

b合成一分子尿素需消耗4分子ATP；

c

精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；

d尿素分子中的兩個(gè)氮原子，一個(gè)來源于NH3，一個(gè)來源于天冬氨酸。

尿素合成的特點(diǎn)：異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酰-CoA琥珀酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸檸檬酸谷氨酸乙酰乙酰-CoA乙酰-CoAPheLeuLysTrpTyr丙酮酸AlaThrGlySerCysAspAsnPheTyrIleMetValArgHisGlnPhe乙酰-CoA第五節(jié)個(gè)別氨基酸的代謝5MetabolismofIndividualAminoAcids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。

氨基酸脫羧酶R-CH(NH2)COOHR-CH2NH2+CO2

(磷酸吡哆醛)1氨基酸的脫羧基作用

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。-氨基丁酸（gamma-aminobutyricacid,GABA）是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，由L-谷氨酸脫羧而產(chǎn)生。反應(yīng)由L-谷氨酸脫羧酶催化，在腦及腎中活性很高。1）-氨基丁酸的生成：L-谷氨酸脫羧酶CO2(CH2)2COOH-NH2CH2COOHCOOH-NH2(CH2)2CH-氨基丁酸的生成5-羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的縮血管作用。5-羥色胺的合成原料是色氨酸(tryptophan)。色氨酸羥化酶色氨酸5-羥色氨酸5-羥色氨酸脫羧酶5-羥色胺CO22）5-羥色胺的生成：組胺(histamine)由組氨酸脫羧產(chǎn)生，具有促進(jìn)平滑肌收縮，促進(jìn)胃酸分泌和強(qiáng)烈的舒張血管作用。組胺的釋放與過敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。

3）組胺的生成：精脒（spermidine)和精胺(spermine)均屬于多胺(polyamines)，它們與細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。多胺合成的原料為鳥氨酸，關(guān)鍵酶是鳥氨酸脫羧酶(ornithinedecarboxylase)。

4）多胺的生成：鳥氨酸脫羧酶鳥氨酸腐胺（丁二胺）CO2丙胺轉(zhuǎn)移酶S-腺苷-3-甲硫丙胺5’-甲硫腺苷精脒丙胺轉(zhuǎn)移酶精胺S-腺苷-3-甲硫丙胺5’-甲硫腺苷多胺的合成過程2一碳單位的代謝一碳單位(onecarbonunit)是指只含一個(gè)碳原子的有機(jī)基團(tuán)，這些基團(tuán)通常由其載體攜帶參加代謝反應(yīng)。常見的一碳單位有甲基（-CH3）、亞甲基或甲烯基（-CH2-）、次甲基或甲炔基（=CH-）、甲?；?CHO）、亞氨甲基（-CH=NH）、羥甲基（-CH2OH）等。

一碳單位的定義和化學(xué)結(jié)構(gòu)：一碳單位（onecarbonunit)通常由其載體攜帶，常見的載體有四氫葉酸（FH4）和S-腺苷同型半胱氨酸，有時(shí)也可為VitB12。2-氨基-4-羥基-6-甲基-5,6,7,8-四氫蝶呤啶的結(jié)構(gòu)

①

HNNH2N-

⑩N⑤-CH2-NH-R

NOH

H+S-腺苷同型半胱氨酸CH–NH2S–ARCH2CH2COOHCH3S-腺苷蛋氨酸（SAM）SAM的分子結(jié)構(gòu)常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物

a.N10-甲酰四氫葉酸（N10-CHOFH4）。

b.N5-亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NHFH4）。

c.N5,N10-亞甲基四氫葉酸（N5,N10-CH2-FH4）。

d.

N5,N10-次甲基四氫葉酸（N5,N10=CH-FH4）。

e.N5-甲基四氫葉酸（N5-CH3FH4）。

3含硫氨基酸的代謝蛋氨酸是體內(nèi)合成許多