中國(guó)藥科大學(xué)生物化學(xué)課件-09-氨基酸代謝

第九章蛋白質(zhì)的酶促降解及氨基酸代謝一、白質(zhì)的酶促降解(消化、吸收)

1、蛋白質(zhì)在胃中的酶促水解2、腸中蛋白質(zhì)的水解

消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專(zhuān)一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）

一、白質(zhì)的酶促降解（消化、吸收）3、氨基酸的吸收4、組織蛋白的降解

二、氨基酸的中間代謝

（一）、概述組成蛋白質(zhì)的20中氨基酸都含有氨基和羧基，因此其代謝有許多相似之處：

⑴、能脫去-NH2，生成NH3和α-酮酸，NH3可以與CO2經(jīng)一系列的反應(yīng)生成尿素，少部分可以存在于機(jī)體或合成其它含氮化合物。⑵、氨基酸脫氨后剩下的α-酮酸部分都可以通過(guò)糖的氧化分解途徑放出CO2和H2O，還有一部分可以轉(zhuǎn)化為糖、脂肪。⑶、少數(shù)氨基酸可以脫去-COOH，生成胺類(lèi)再進(jìn)行代謝。氨基酸代謝概況食物蛋白質(zhì)氨基酸特殊途徑

-酮酸糖及其代謝中間產(chǎn)物脂肪及其代謝中間產(chǎn)物TCA鳥(niǎo)氨酸循環(huán)NH4+NH4+NH3CO2H2O體蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤生物固氮硝酸還原（次生物質(zhì)代謝）CO2胺氨基酸脫氨脫羧（二）、氨基酸的分解代謝——介紹共同的分解途徑

Ⅰ、脫氨基作用（重點(diǎn)）定義：指氨基酸失去氨基的作用，它是機(jī)體氨基酸分解代謝的第一個(gè)步驟。

方式：脫氨基作用有以下幾種方式：A、氧化脫氨基作用。B、轉(zhuǎn)氨基作用。C、聯(lián)合脫氨基作用。D、脫酰氨基作用和非氧化脫氨。

㈠氧化脫氨基作用1.定義：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同時(shí)消耗氧并產(chǎn)生氨的過(guò)程。2.反應(yīng)通式：HNH2R-C-COOH--+O2+H2OR-C-COOH+H2O2+NH3AA氧化酶OHNH2R-C-COOH--AA氧化酶R-C-COO-NH2H2OR-C-COOHO+NH3FPFPH2FPH2+O2FP+H2O23.AA氧化酶的種類(lèi)

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脫氨，體內(nèi)分布不廣泛，最適pH10左右，以FAD或FMN為輔基。

D-AA氧化酶：體內(nèi)分布廣泛，以FAD為輔基。但體內(nèi)D-AA不多。

L-谷氨酸脫氫酶：專(zhuān)一性強(qiáng)，分布廣泛（動(dòng)、植、微生物），活力強(qiáng)，以NAD+或NADP+為輔酶，反應(yīng)為可逆反應(yīng)。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脫氫酶ATPGTPNADH變構(gòu)抑制ADPGDP變構(gòu)激活CH2-COOHC=O-CH2COOH--谷氨酸脫氫酶：體內(nèi)（正）體外（反）（二）轉(zhuǎn)氨基作用（氨基移換作用）1.定義：一種α-氨基酸的氨基在轉(zhuǎn)氨酶的催化下轉(zhuǎn)移到α-酮酸的酮基位置上，從而生成一種新的氨基酸和一種新的α-酮酸的作用，又叫氨基移換作用。2.一般反應(yīng)：

OR2-C-COOH=R1-C-COOH+NH2

OR1-C-COOH=R2-C-COOH--+HNH2H迄今發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）為輔基，它與酶蛋白以牢固的共價(jià)鍵形式結(jié)合。AAR1α-酮酸R2P-吡哆醛醛亞胺——酮亞胺AAR2α-酮酸R1例如谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸CH2-COO-CH+NH3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CH+NH3COO---++3.轉(zhuǎn)氨酶

定義：催化轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的酶稱(chēng)為轉(zhuǎn)氨酶或叫氨基移換酶。

特點(diǎn)：A、種類(lèi)多；B、分布極廣。C、轉(zhuǎn)氨酶催化的反應(yīng)都是可逆的。D、所有轉(zhuǎn)氨酶的輔酶都是磷酸吡哆醛，而且催化的機(jī)理相同。E、轉(zhuǎn)氨作用以谷氨酸為中心

A、能溝通蛋白質(zhì)與糖的代謝B、是氨基酸脫氨的常見(jiàn)方式之一，酶分為廣，活性強(qiáng)，種類(lèi)多。C、在氨基酸、蛋白質(zhì)的生物合成中起重要作用D、測(cè)定轉(zhuǎn)氨酶活力，有助于肝臟疾病的診斷4.轉(zhuǎn)氨作用的意義1.概念2.類(lèi)型a、轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)b、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行的脫氨基作用方式。(三).聯(lián)合脫氨基作用（移換脫氨基作用）轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)

轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸AA的α-NH3借助轉(zhuǎn)氨轉(zhuǎn)移到α-酮戊二酸上，生成相應(yīng)的α-酮酸和谷AA。谷AA在谷AA脫氫酶下脫NH3，生成α-酮戊二酸和NH3轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸蘋(píng)果酸延胡索酸腺苷酸次黃苷酸(四)氨基酸的脫酰胺作用

CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3上述兩種酶廣泛存在于微生物、動(dòng)物、植物中，有相當(dāng)高的專(zhuān)一性。還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等（在微生物中個(gè)別AA進(jìn)行,但不普遍）(五)非氧化脫氨還原脫氨基(五)非氧化脫氨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+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亞氨基丙酸脫水脫氨基(五)非氧化脫氨水解脫氨基(五)非氧化脫氨脫硫氫基脫氨基(五)非氧化脫氨脫硫氫基脫氨基概念

脫羧產(chǎn)物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化（次生物質(zhì)代謝）

氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應(yīng)的一級(jí)胺類(lèi)化合物的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。直接脫羧胺羥化脫羧羥胺

類(lèi)型:Ⅱ．脫羧基作用

一般反應(yīng)式AA胺類(lèi)化合物脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）

R1

COOH

H-C-NH2--

H

R2O=C--+AA胺類(lèi)化合物脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛

R1

COOH

H-C-N=C---H-

R2醛亞胺+H2O

R1

H

H-C-N=C---H-

R2CO2H2O

H

R2O=C--+

R1

H

H-C-NH2--專(zhuān)一性強(qiáng)谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2賴(lài)AA尸胺+CO2鳥(niǎo)AA腐胺+CO2絲氨酸乙醇胺膽堿卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸

胺類(lèi)有一定作用，但有些胺類(lèi)化合物有害（尤其對(duì)人），應(yīng)維持在一定水平，體內(nèi)胺氧化酶可將多余的胺氧化成醛，進(jìn)一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素1、氨的去路：排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運(yùn)到排泄部位后再分解。（原生動(dòng)物、線蟲(chóng)和魚(yú)類(lèi)）以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過(guò)消耗大量能量而保存體內(nèi)水分。（陸生爬蟲(chóng)及鳥(niǎo)類(lèi)）以尿素排出：經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦?。（哺乳?dòng)物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）Ⅲ．氨的代謝去路（難點(diǎn)）2、尿素的生成——鳥(niǎo)氨酸循環(huán)（1）概念

在排尿動(dòng)物體內(nèi)由NH3合成尿素是在肝臟中通過(guò)一個(gè)循環(huán)機(jī)制完成的，這一個(gè)循環(huán)稱(chēng)為尿素循環(huán)。2、尿素的生成——鳥(niǎo)氨酸循環(huán)（2）總反應(yīng)和過(guò)程N(yùn)H3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2+

AMP+PPi+延胡索酸第一階段：CO2、NH3與鳥(niǎo)氨酸作用合成瓜氨酸第二階段：瓜氨酸與天冬氨酸作用產(chǎn)生精氨酸第三階段：生成尿素

尿素循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥(niǎo)氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1細(xì)胞溶液線粒體NH2-C-NH2O尿素

-酮戊二酸

-酮戊二酸H2N-C-PO2345Ⅲ．氨的代謝去路（難點(diǎn)）3、酰胺的生成4、其它含氮化合物的生成1、再氨基化生成氨基酸2、轉(zhuǎn)變成糖或脂肪

生糖氨基酸

生酮氨基酸3、氧化供能生成CO2和H2O作業(yè)：分別寫(xiě)出谷氨酸在體內(nèi)生成糖和氧化分解成CO2、H2O的代謝途徑，并計(jì)算氧化分解時(shí)可產(chǎn)生的ATP數(shù)。Ⅳ、氨基酸的碳鏈代謝（α-酮酸

的代謝去路）

2、轉(zhuǎn)變成糖及脂肪氨基酸碳骨架進(jìn)入三羧酸循環(huán)的途徑草酰乙酸磷酸烯醇式酸

-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴(lài)氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸氨基酸分解代謝(脫氨作用)小結(jié)：三、氨基酸的合成代謝

（一）、氮的參入生物體N的來(lái)源食物來(lái)源的N（食物中的蛋白質(zhì)和氨基酸）：人和動(dòng)物的N源。植物中的氮源主要來(lái)自于氨、銨鹽和硝酸鹽。必需氨基酸的概念凡是機(jī)體不能自己合成，必需來(lái)自外界的氨基酸，稱(chēng)為必需氨基酸。人的必需氨基酸：Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp(His、Arg)自然界的氮素循環(huán)硝酸鹽亞硝酸NH3生物固氮工業(yè)固氮固氮生物動(dòng)植物硝酸鹽還原大氣固氮大氣氮素巖漿源的固定氮火成巖反硝化作用氧化亞氮蛋白質(zhì)入地下水動(dòng)植物廢物死的有機(jī)體三、氨基酸的合成代謝

（二）、氨基酸的合成1、還原氨基化：2、轉(zhuǎn)氨作用3、氨基酸之間的轉(zhuǎn)化四、個(gè)別氨基酸代謝

（二）、氨基酸的合成二十種氨基酸的生物合成概況

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族幾種氨基酸的關(guān)系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羥脯AA鳥(niǎo)AA瓜AA精AA幾種氨基酸的關(guān)系草酰乙酸賴(lài)氨酸蘇氨酸甲硫氨酸異亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸β-天冬氨酸半醛芳香族氨基酸的關(guān)系色氨酸

PEP4-磷酸赤蘚糖莽草酸分支酸預(yù)苯酸酪氨酸苯丙氨酸若將莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前體，因此芳香族氨基酸合成時(shí)相同的一段過(guò)程叫莽草酸途徑一碳基團(tuán)

在代謝過(guò)程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解產(chǎn)生具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)（不包括CO2），稱(chēng)為一碳基團(tuán)，一碳基團(tuán)的轉(zhuǎn)移除了和許多氨基酸的代謝直接有關(guān)外，還參與嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。

一碳基團(tuán)的轉(zhuǎn)移由相應(yīng)的一碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶催化，其輔酶為FH4

一碳基團(tuán)和氨基酸代謝-CH=NH亞氨甲基H-CO-甲?；?CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亞甲基-CH3甲基葉酸和四氫葉酸（FH4或THFA）葉酸四氫葉酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4