會計學1氨基酸的代謝第八章蛋白質代謝一

蛋白質的營養作用(自學)二

氨基酸的一般代謝三

個別氨基酸代謝一、氨基酸代謝概況二、氨基酸的脫氨基作用三、氨的代謝四、-酮酸的代謝第四節氨基酸的生物合成第1頁/共104頁蛋白質消化吸收和腐敗一、蛋白質消化胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶A、B、氨肽酶、彈性蛋白酶。二、肽和氨基酸的吸收三、蛋白質的腐敗作用第2頁/共104頁四、

氮平衡氮平衡：機體攝入的氮量和排出量，在正常情況下處于平衡狀態。即，攝入氮＝排出氮。氮正平衡：攝入氮＞排出氮，部分攝入的氮用于合成體內蛋白質，兒童、孕婦。氮負平衡：攝入氮＜排出氮。饑鋨、疾病。第3頁/共104頁

氨基酸分解代謝一、

氨基酸代謝庫食物蛋白中，經消化而被吸收的氨基酸（外源性a.a）與體內組織蛋白降解產生的氨基酸（內源性a.a）混在一起，分布于體內各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。氨基酸代謝庫以游離a.a總量計算。肌肉中a.a占代謝庫的50％以上。肝臟中a.a占代謝庫的10％。腎中a.a占代謝庫的4％。血漿中a.a占代謝庫的1～6％。肝、腎體積小，它們所含的a.a濃度很高，血漿a.a是體內各組織之間a.a轉運的主要形式。第4頁/共104頁氨基酸來源與去路氨基酸代謝庫組織蛋白質食物蛋白質體內自身合成的AA合成組織蛋白

分解代謝

(脫氨、脫羧)轉化為含氮其他化合物血液氨基酸組織氨基酸第5頁/共104頁氨基酸的分解代謝一般是：（1）肝外組織以轉氨基、聯合脫氨基等形式脫去氨基，并以Ala、Gln的形式運到肝臟（2）尿素循環（3）脫氨后的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O，也可以轉化為糖、脂肪酸第6頁/共104頁二、

氨基酸的脫氨基作用（一）氧化脫氨基第7頁/共104頁第一步，脫氫，生成亞胺。第二步，水解。第8頁/共104頁★催化氧化脫氨基反應的酶（1）、

Ｌ—氨基酸氧化酶有兩類輔酶，Ｅ—ＦＭＮ、Ｅ—ＦＡＤ（人和動物）對下列a.a不起作用：Gly、β-羥氨酸（Ser、Thr）、二羧a.a（Glu、Asp）、二氨a.a（Lys、Arg）第9頁/共104頁（2）、

L-Glu脫氫酶E-NAD+E-NADP+第10頁/共104頁真核細胞的Glu脫氫酶，大部分存在于線粒體基質中，是一種不需O2的脫氫酶。此酶是能使a.a直接脫去氨基的活力最強的酶，是一個結構很復雜的別構酶。在動、植、微生物體內都有。ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。ADP、GDP及某些a.a可激活此酶活性。因此當ATP、GTP不足時，Glu的氧化脫氨會加速進行，有利于a.a分解供能（動物體內有10%的能量來自a.a氧化）。第11頁/共104頁（二）

轉氨基作用1轉氨作用：是肝外組織中a.a脫氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，a.a都能參與轉氨基作用。概念：意義：2轉氨酶：谷丙、谷草轉氨酶

第12頁/共104頁第13頁/共104頁大多數轉氨酶，優先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu。如丙氨酸轉氨酶（谷丙轉氨酶，GPT），可生成Glu，肝細胞受損后，血中此酶含量大增，活性高。在大多數動物組織細胞中，Asp轉氨酶(谷草轉氨酶）的含量最高，活性最大，Asp是合成尿素時氮的供體，通過轉氨作用解決氨的去向。第14頁/共104頁（1）肝外：氨基酸+α-酮戊二酸α-酮酸+谷氨酸（2）肝臟：谷氨酸+草酰乙酸α-酮戊二酸+天冬氨酸谷氨酸+NAD(P)α-酮戊二酸+NH3+NAD(P)H天冬氨酸+NH3尿素第15頁/共104頁轉氨作用機制P303

轉氨酶輔酶是維生素B6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）

第16頁/共104頁（三）

聯合脫氨基——主要方式單靠轉氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿足機體脫氨基的需要，因為只有Glu脫氫酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。機體借助聯合脫氨基作用可以迅速脫去氨基。第17頁/共104頁1、以谷氨酸脫氫酶為中心的聯合脫氨基作用以谷氨酸脫氫酶為中心的聯合脫氨基作用第18頁/共104頁第19頁/共104頁2、

通過嘌呤核苷酸（AMP）循環的聯合脫氨基做用

（1）從α-氨基酸開始通過嘌呤核苷酸循環的聯合脫氨基做用骨骼肌、心肌、肝臟、腦都是以嘌呤核苷酸循環的方式為主第20頁/共104頁（2）第21頁/共104頁（3）第22頁/共104頁第23頁/共104頁（四）

非氧化脫氨基作用產生NH3和酮酸

①脫水脫氨基

②脫巰基脫氨基

③

直接脫氨基④水解脫氨基⑤氧化-還原脫氨基兩個氨基酸互相發生氧化還原反應，生成有機酸、酮酸、氨。⑥脫酰胺基作用谷胺酰胺酶：谷胺酰胺+H2O→谷氨酸+NH3天冬酰胺酶：天冬酰胺+H2O→天冬氨酸+NH3第24頁/共104頁三、氨基酸脫羧基作用

AA胺類化合物脫羧酶（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--專一性強第25頁/共104頁谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2賴AA尸胺+CO2鳥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

胺類有一定作用，但有些胺類化合物有害（尤其對人），應維持在一定水平，體內胺氧化酶可將多余的胺氧化成醛，進一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素第26頁/共104頁生物體內大部分a.a可進行脫羧作用，生成相應的一級胺。a.a脫羧酶專一性很強，每一種a.a都有一種脫羧酶，輔酶都是磷酸吡哆醛。a.a脫羧反應廣泛存在于動、植物和微生物中，有些產物具有重要生理功能，如腦組織中L-Glu脫羧生成r-氨基丁酸，是重要的神經介質。His脫羧生成組胺（又稱組織胺），有降低血壓的作用。Tyr脫羧生成酪胺，有升高血壓的作用。但大多數胺類對動物有毒，體內有胺氧化酶，能將胺氧化為醛和氨。第27頁/共104頁四、

氨的代謝氨對生物機體有毒，特別是高等動物的腦對氨極敏感，血中1%的氨會引起中樞神經中毒，因此，脫去的氨必須排出體外。★氨中毒的機理：腦細胞的線粒體可將氨與α-酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗α-酮戊二酸，影響TCA，同時大量消耗NADPH，產生肝昏迷。第28頁/共104頁★氨的來源：★氨的去向：（1）重新利用合成a.a、核酸。（2）貯存Gln，Asn高等植物將氨基氮以Gln，Asn的形式儲存在體內。（3）排出體外排氨動物：水生動物，排泄時需少量水排尿素動物：陸生脊椎動物排尿酸動物：鳥類、爬蟲類

第29頁/共104頁（一）、生成尿素（尿素循環）排尿素動物在肝臟中合成尿素的過程稱尿素循環1932年，Krebs發現，向懸浮有肝切片的緩沖液中，加入鳥氨酸、瓜氨酸、Arg中的任一種，都可促使尿素的合成。

第30頁/共104頁尿素循環途徑（鳥氨酸循環）總的結果P311反應式第31頁/共104頁1、氨甲酰磷酸的生成(限速步驟）肝細胞液中的a.a經轉氨作用，與α-酮戊二酸生成Glu，Glu進入線粒體基質，經Glu脫氫酶作用脫下氨基，游離的氨（NH4+）與TCA循環產生的CO2反應生成氨甲酰磷酸。第32頁/共104頁氨甲酰磷酸是高能化合物，可作為氨甲酰基的供體。氨甲酰磷酸合酶I：存在于線粒體中，參與尿素的合成。氨甲酰磷酸合酶II：存在于胞質中，參與尿嘧啶的合成。N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶I、II第33頁/共104頁2、

合成瓜氨酸（鳥氨酸轉氨甲酰酶）鳥氨酸轉氨甲酰酶存在于線粒體中，需要Mg2+作為輔因子瓜氨酸形成后就離開線粒體，進入細胞液。第34頁/共104頁3、

合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合成酶）精氨琥珀酸合成酶的催化機制第35頁/共104頁4、

精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸（精氨琥珀酸裂解酶）此時Asp的氨基轉移到Arg上。來自Asp的碳架被保留下來，生成延胡索酸。延胡索素酸可以經蘋果酸、草酰乙酸再生為天冬氨酸，第36頁/共104頁5、

精氨酸水解生成鳥氨酸和尿素尿素形成后由血液運到腎臟隨尿排除。

第37頁/共104頁★尿素循環小結NH4++HCO3-+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi+延胡索酸（1）形成一分子尿素消耗4個高能磷酸鍵（2）兩個氨基分別來自游離氨和Asp，一個CO2來自TCA循環，（3）2個氨基酸通過尿素循環形成1分子尿素，可以凈生成1個ATP：脫氨：1個NADH延胡索酸經草酰乙酸轉化為Asp：1個NADH

第38頁/共104頁尿素循環與TCA的關系：延胡素酸→蘋果酸→草酰乙酸→Asp→

精氨琥珀酸肝昏迷（血氨升高，使α-酮戊二酸下降，TCA受阻）可加Asp或Arg緩解。尿素循環與TCA的聯系第39頁/共104頁6、尿素循環的調節：★精氨琥珀酸合酶——限速酶★食物蛋白

P312第40頁/共104頁肌肉中NH4++α-酮戊二酸+NADPH+H+谷氨酸+NADP+谷氨酸脫氫酶肌肉中Glu+丙酮酸α-酮戊二酸+Ala丙氨酸轉氨酶丙氨酸在PH7時接近中性，不帶電荷，經血液運到肝臟肝臟中Ala+α-酮戊二酸丙酮酸+Glu丙氨酸轉氨酶（二）、

Glc-Ala循環氨在血液中主要以丙氨酸和谷氨酰胺兩種形式運輸第41頁/共104頁★Glc-Ala循環的生物學意義：

在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成Glc。肌肉運動產生大量的氨和丙酮酸，兩者都要運回肝臟進一步轉化，而以Ala的形式運送，一舉兩得。第42頁/共104頁第43頁/共104頁（三）、谷氨酰胺的生成第44頁/共104頁a-酮酸的代謝1合成非必須氨基酸2轉變為糖和脂類:生糖氨基酸和生酮氨基酸3氧化產能第45頁/共104頁五、

氨基酸碳架的去向P31420種aa有三種去路（1）重新氨基化生成氨基酸。（2）氧化成CO2和水（TCA）。（3）生糖、生脂。第46頁/共104頁20種aa的碳架可轉化成7種物質：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中為5種物質進入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。

第47頁/共104頁氨基酸碳骨架進入TCA的途徑第48頁/共104頁(一）形成乙酰-CoA的途徑★

通過丙酮酸到乙酰-CoA的途徑★通過乙酰乙酰-CoA到乙酰-CoA★氨基酸直接形成乙酰-CoA第49頁/共104頁1、通過丙酮酸到乙酰-CoA的途徑Ala、Gly、Ser、Thr、Cys第50頁/共104頁第51頁/共104頁（1）、

AlaL-Ala+α-酮戊二酸谷丙轉氨酶丙酮酸+谷氨酸第52頁/共104頁（2）、

GlyGly與Ser的互變是極為靈活的，該反應也是Ser生物合成的重要途徑。★先轉變成Ser，再由Ser轉變成丙酮酸。Gly+N5.N10-甲烯基四氫葉酸絲氨酸轉羥甲基酶L-Ser+四氫葉酸Mn2+第53頁/共104頁★提供一碳單位Gly的分解代謝不是以形成乙酰CoA為主要途徑，Gly的重要作用是一碳單位的提供者。

Gly+FH4+NAD+→N5,N10-甲烯基FH4+CO2+NH4++NADH第54頁/共104頁（3）、Ser絲氨酸脫水酶脫水、脫氨，生成丙酮酸

第55頁/共104頁（4）、

蘇氨酸Thr有3條途徑P316①由Thr醛縮酶催化裂解成Gly和乙醛，后者氧化成乙酸→乙酰CoA。Thr蘇氨酸醛縮酶Gly+乙醛②Thr絲氨酸-蘇氨酸脫水酶α-酮丁酸③

第56頁/共104頁（5）、

Cys(半胱氨酸)有3條途徑①轉氨，生成β-巰基丙酮酸，再脫巰基，生成丙酮酸。

②氧化成丙酮酸

③加水分解成丙酮酸第57頁/共104頁2、通過乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途徑Phe、Tyr、Leu第58頁/共104頁（1）、

Phe→Tyr→乙酰乙酰CoA產物：Phe、Tyr分解為乙酰乙酰CoA和延胡索酸（2）、

Tyr

產物：1個乙酰乙酰CoA（可轉化成2個乙酰CoA。），1個延胡索酸，1個CO2，（3）、

Leu產物：1個乙酰CoA，1個乙酰乙酰CoA，相當于3個乙酰CoA。

反應中先脫1個CO2，后又加1個CO2，C原子不變。（4）、

Lys產物：1個乙酰乙酰CoA，2個CO2。在反應途中轉氨：a.氧化脫氨，b.轉氨（5）、

Trp產物：1個乙酰乙酰CoA，1個乙酰CoA，4個CO2，1個甲酸。第59頁/共104頁（二）、

α-酮戊二酸途徑P321Arg、His、Gln、Pro、Glu形成α-酮戊二酸的途徑第60頁/共104頁第61頁/共104頁（1）、

Arg

產物：1分子Glu，1分子尿素（2）、

His產物：1分子Glu，1分子NH3,1分子甲亞氨基（3）、

Gln三條途徑①.Gln酶：Gln+H2O→Glu+NH3②Glu合成酶：.Gln+α-酮戊二酸+NADPH→2Glu+NADP+③轉酰胺酶：Gln+α-酮戊二酸→Glu+r-酮谷酰氨酸→α-酮戊二酸+NH4+（4）、

Pro產物：Pro→GluHpro→丙酮酸+丙醛酸第62頁/共104頁（三）、

形成琥珀酰CoA途徑P325Met、Ile、Val轉變成琥珀酰CoA第63頁/共104頁（1）、

Met

給出1個甲基，將-SH轉給Ser（生成Cys），產生一個琥珀酰CoA圖30-28（2）、

Ile產生一個乙酰CoA和一個琥珀酰CoA圖30-29（3）、Val圖30-30第64頁/共104頁（四）、

延胡索酸途徑Phe、Tyr可生成延胡索酸（前面已講過）。第65頁/共104頁（五）、形成

草酰乙酸途徑Asp和Asn可轉變成草酰乙酸進入TCA，Asn先轉變成Asp（Asn酶），Asp經轉氨作用生成草酰乙酸.第66頁/共104頁七、

生糖氨基酸與生酮氨基酸氨基酸碳骨架進入TCA的途徑生酮氨基酸：Phe、Tyr、Trp、Leu、Lys。在分解過程中轉變為乙酰乙酰CoA，后者在動物肝臟中可生成乙酰乙酸和β-羥丁酸。生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的a.a.都稱為生糖a.a，它們都能生成Glc。Phe、Tyr是生酮兼生糖a.a。第67頁/共104頁八、

由氨基酸衍生的其它重物質1、

由氨基酸產生一碳單位P329一碳單位：具有一個碳原子的基團，包括：亞氨甲基（-CH=NH），甲酰基（HC=O-），羥甲基（-CH2OH），亞甲基（又稱甲叉基，-CH2），次甲基（又稱甲川基，-CH=），甲基（-CH3）第68頁/共104頁Gly、Ser、Thr、His、Met等a.a.可以提供一碳單位。P331圖30-33一碳單位的轉移靠四氫葉酸（5，6，7，8-四氫葉酸），攜帶甲基的部位是N5、N10

P330圖30-32FH4結構第69頁/共104頁2、

氨基酸與生物活性物質P332表30-2氨基酸來源的生物活性物質第70頁/共104頁（1）、

Tyr(酪氨酸

)與黑色素P332第71頁/共104頁（2）、

Tyr(酪氨酸)與兒茶酚胺類可生成多巴、多巴胺（神經遞質）、去甲腎上腺素、腎上腺素（激素），這四種統稱兒茶酚胺類。Tyr形成多巴、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素第72頁/共104頁（3）、

Trp(色)與5-羥色胺及吲哚乙酸

Trp形成5-羥色胺及吲哚乙酸

5-羥色胺是神經遞質，促進血管收縮第73頁/共104頁（4）、

肌酸和磷酸肌酸（Arg、Gly、Met）肌酸和磷酸肌酸，在貯存和轉移磷酸鍵能中起重要作用。它們存在于動物的肌肉、腦、血液中。Arg、Gly、Met形成磷酸肌酸肌酸合成中的甲基化：S-腺苷Met第74頁/共104頁（5）、

His與組胺His脫羧生成組胺，是一種血管舒張劑，在神經組織中是感覺神經的一種遞質。（6）、

Arg→水解→鳥氨酸→脫羧→腐胺→亞精胺→精胺（7）、

Glu與r-氨基丁酸Glu本身就是一種興奮性神經遞質（還有Asp），在腦、脊髓中廣泛存在。Glu脫羧形成的r-氨基丁酸是一種抑制性神經遞質。（8）、

牛磺酸和CysP336Cys的SH氧化成-SO3-，并脫去-COO-就形成了牛磺酸，牛磺酸與膽汁酸結合，乳化食物。第75頁/共104頁九、

氨基酸代謝缺陷癥

P336表30-3先天性氨基酸代謝缺陷癥

苯丙酮尿癥（PKU）第76頁/共104頁第三節

氨基酸及其重要衍生物的生物合成第77頁/共104頁一、

氨基酸合成概論1、

氮源（1）生物固氨（微生物）

a.與豆科植物共生的根瘤菌

b.自養固氮菌蘭藻在固氮酶系作用下，將空氣中的N2固定，產生NH3

（2）硝酸鹽和亞硝酸鹽(植物、微生物)

（3）各種脫氨基作用產生的NH3（所有生物）

第78頁/共104頁★氨的固定方式：（1）通過氨甲酰磷酸合成酶（2）通過谷氨酸脫氫酶P343反應式（3）通過谷氨酰胺合成酶P343反應式第79頁/共104頁2、

碳源直接碳源是相應的α-酮酸。植物能合成20種a.a.相應的全部碳架或前體。人和動物只能直接合成部分a.a.相應的α-酮酸。主要來源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。必需氨基酸：Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、（Arg、His）第80頁/共104頁3、

a.a.生物合成的概貌P341圖31-1、31-220種氨基酸生物合成的概貌第81頁/共104頁①α-酮戊二酸衍生類型Glu、Gln、Pro、Arg、Lys（蕈類、眼蟲）

與a.a.分解進入α-酮酸的途徑比較，少了一種a.a.，即His。

②草酰乙酸衍生類型Asp、Asn、Met、Thr、Ile（也可歸入丙酮類）、Lys（植物、細菌）

經TCA中間產物（α-酮戊二酸、草酰乙酸）可合成10種a.a.，即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。

第82頁/共104頁③丙酮酸衍生類型Ala、Val（Ile）、Leu

④3-磷酸甘油酸衍生類型Ser、Gly、Cys

經酵解中間產物（3-磷酸甘油酸、丙酮酸），可合成Ser、Cys、Gly、Ala、Val、Leu等6種a.a。

⑤經酵解及磷酸戊糖中間產物（磷酸烯醇丙酮酸、4-磷酸赤蘚糖），可合成Phe、Tyr、Trp等3種芳香族a.a。

⑥His有自己獨特的合成途徑，與其它氨基酸之間沒有關系第83頁/共104頁二、脂肪族氨基酸生物合成途徑（一）、α-酮戊二酸衍生類型Glu、Gln、Pro、Arg、Lys（蕈類、眼蟲））第84頁/共104頁1、Glu的合成由α-酮戊二酸與游離氨，經L-Glu脫氫酸催化。對于植物和微生物，氨的來源是Gln的酰胺基。NH3+α-酮戊二酸Glu脫氫酶／NADPHGlu+H2OGln+α-酮戊二酸Glu合酶／NADPH2GluP345圖31-5由α-酮戊二酸、Gln形成Glu的關系圖第85頁/共104頁（2）、

Gln的合成由α-酮戊二酸形成Glu，由Glu可以進一步形成Gln，Glu+NH4++ATP谷胺酰胺合酶Gln+ADP+Pi+H+Gln合酶是催化氨轉變為有機含氮物的主要酶，活性受9種含氮物反饋調控：氨基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。除Gly、Ala，其余含氮物的氮都來自Gln。第86頁/共104頁（3）、

Pro的合成（Glu環化而成）

（4）、

Arg合成（5）、

Lys合成①α-酮戊二酸衍生型（蕈類、眼蟲）②天冬氨酸、丙酮酸衍生型（植物、細菌）第87頁/共104頁（二）、草酰乙酸衍生類型谷草轉氨酶草酰乙酸+GluAsp+α-酮戊二酸Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys（植物、細菌）1、天冬氨酸第88頁/共104頁2、

Asn合成（轉移酰胺基）Asn合成酶Asp+NH4++ATPAsn+