生物化学课件：氨基酸代谢

1、氨氨 基基 酸酸 代代 谢谢Metabolism of Amino Acids目目 录录22021-10-26教学大纲n了解：蛋白质的酶促水解和氮平衡；了解氨基酸合成代谢的一般过程。n掌握：必需氨基酸、掌握氨基酸分解代谢的一般规律（脱氨基方式：脱氨基、转氨基、联合脱氨基；脱羧基作用）；掌握氨基酸分解产物氨和-酮酸的代谢、尿素合成过程(能量变化情况、特点，反应进行的部位、N的来源等)；n重点、难点：必需氨基酸的名称；氨基酸分解代谢的一般规律（脱氨基、转氨基、联合脱氨基、脱羧基作用）；掌握氨基酸分解产物氨和-酮酸的代谢、尿素合成过程及能量变化情况目目 录录32021-10-26n必需氨基酸（共必需

2、氨基酸（共8种）：种）：赖氨酸（赖氨酸（Lys） 色氨酸（色氨酸（Trp）苯丙氨酸（苯丙氨酸（Phe） 蛋氨酸（蛋氨酸（Met）苏氨酸（苏氨酸（Thr） 亮氨酸（亮氨酸（Leu）异亮氨酸（异亮氨酸（Ile） 缬氨酸（缬氨酸（Val） 第一节第一节 蛋白质消化过程蛋白质消化过程 目目 录录42021-10-26真核生物中蛋白质的降解有两条途径真核生物中蛋白质的降解有两条途径 不依赖不依赖ATP利用组织蛋白酶利用组织蛋白酶( (cathepsin)降解外源性降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 依赖泛素依赖泛素(ubiquitin)的降解过程的降解过程 溶酶体

3、无选择的降解溶酶体无选择的降解依赖依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白降解异常蛋白和短寿命蛋白一、概一、概 述述目目 录录52021-10-26泛肽泛肽76个氨基酸的小分子蛋白个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守一级结构高度保守1. 泛素化泛素化(ubiquitination) 泛素与选择性被降解蛋白质形成泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接共价连接，并使其激活。并使其激活。2. 蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解对泛素化蛋白质的降解泛肽介导的蛋白质降解过程泛肽介导的蛋白质降解过程目目 录录62021-10-

4、26蛋白质的泛素化过程蛋白质的泛素化过程E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶：泛素蛋白连接酶目目 录录72021-10-26 蛋白酶体的降解：蛋白酶体的降解：n泛素化的蛋白质与多种泛素化的蛋白质与多种蛋白质蛋白质构成构成蛋白酶体蛋白酶体(proteasome)，使蛋白，使蛋白质降解。质降解。真核生物水解蛋白质的酶主要存在于溶酶体内，消真核生物水解蛋白质的酶主要存在于溶酶体内，消化道内也有大量的蛋白水解酶。化道内也有大量的蛋白水解酶。胃蛋白酶的最适胃蛋白酶的最适pH为为1.52.5，对蛋白质肽键作，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。

5、用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 + + 多肽碎片多肽碎片胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen) (pepsin) （一）胃中的消化作用（一）胃中的消化作用（二）小肠中的消化（二）小肠中的消化小肠是蛋白质消化的主要部位。小肠是蛋白质消化的主要部位。1. 胰酶及其作用胰酶及其作用胰酶胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适是消化蛋白质的主要酶，最适pH为为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。左右，包括内肽酶和外肽酶。内肽酶内肽酶(endopeptidase)水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋

6、白酶。白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。外肽酶外肽酶(exopeptidase)自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。、氨基肽酶。肠液中酶原的激活肠液中酶原的激活糜糜胰蛋白酶胰蛋白酶原原 胰蛋白酶原胰蛋白酶原 羧基肽酶羧基肽酶原原 弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原 肠激酶肠激酶(enterokinase)糜蛋白酶糜蛋白酶 胰蛋白酶胰蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶 (trypsin) (exopeptidase) (carboxypeptidase) (elastase)可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。可

7、保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原还可视为酶的贮存形式。酶原激活的意义酶原激活的意义目目 录录112021-10-26胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽肠肠激激酶酶胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶原弹性蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶原羧肽酶羧肽酶目目 录录122021-10-26NHCHCOR4NHCHCOR3NHCHCOR2NHCHCOR1胃蛋白酶胃蛋白酶 P P

8、epsinepsin：R1R1和和R2R2R1=R1=苯丙氨酸苯丙氨酸PhePhe, ,色氨色氨酸酸TrpTrp, ,酪氨酸酪氨酸Tyr; Tyr; 亮亮氨酸氨酸LeuLeu以及其它疏水以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。性氨基酸水解速度较快。目目 录录132021-10-26胰蛋白酶胰蛋白酶 T Trypsinrypsin ：R1=R1=赖氨赖氨酸酸LysLys和精和精氨酸氨酸ArgArg侧链羧侧链羧基（专一性较强，水解速基（专一性较强，水解速度快）。度快）。n 糜蛋白酶或胰凝乳蛋白酶糜蛋白酶或胰凝乳蛋白酶: :（C Chymotrypsinhymotrypsin）：）：R1=R1=苯丙氨酸苯

9、丙氨酸Phe,Phe,色氨酸色氨酸TrpTrp, ,酪氨酸酪氨酸TyrTyr羧基羧基; ; 临近是亮氨临近是亮氨酸酸LeuLeu，蛋氨酸，蛋氨酸MetMet和组和组氨酸氨酸HisHis水解稍慢。水解稍慢。氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶氨基酸氨基酸 +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨的作用，例如氨基肽酶基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶及二肽酶(dipeptidase)等。等。目目 录录152021-10

10、-26 如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白降解）癌瘤（促进抑癌蛋白降解）体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用第二节第二节 氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids一、概述一、概述二、二、 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用 三、氨基酸的脱羧基作用和三、氨基酸的脱羧基作用和-酮酸的代谢酮酸的代谢 氨基酸代谢库氨基酸代谢库( (metabolic pool) )食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体

11、内组织蛋白降解产生的氨基酸氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为处参与代谢，称为氨基酸代谢库氨基酸代谢库。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)氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况 -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 目目 录录合成蛋白质和多肽合成

12、蛋白质和多肽二、二、 氨基酸的脱氨基作用氨基酸的脱氨基作用定义：定义：指氨基酸脱去氨基生成相应指氨基酸脱去氨基生成相应- -酮酸的过程。酮酸的过程。脱氨基脱氨基方式方式 转氨基作用转氨基作用氧化脱氨氧化脱氨基基联合脱氨基联合脱氨基非氧化脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联解氨酶、酰胺解氨酶、酰胺酶酶脱水酶脱水酶目目 录录212021-10-26（一）转氨基作用（一）转氨基作用( (transamination) )1. 定义定义在转氨酶在转氨酶( (transaminase)的作用下，某一氨的作用下，某一氨基酸去掉

13、基酸去掉-氨基生成相应的氨基生成相应的-酮酸，而另一种酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。目目 录录222021-10-26 2. 反应式反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，大多数氨基酸可参与转氨基作用，但苏氨酸、但苏氨酸、赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。R-CH-COOH R”-C-COOH NH2 OR-C-COOH R”-CH-COOH O NH2转氨酶转氨酶目目 录录232021-10-263. 转氨基作用的机制转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸

14、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 转氨酶转氨酶目目 录录242021-10-264. 丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)反应过程反应过程生理意义生理意义 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。 肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。目目 录录252021-10-26丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二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

15、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丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖目目 录录262021-10-265. 转氨酶转氨酶 正常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目目 录录272021

16、-10-26转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。的重要途径。通过此种方式并未产生游离的氨。通过此种方式并未产生游离的氨。6. 转氨基作用的生理转氨基作用的生理意义意义目目 录录282021-10-26（二）氧化脱氨基作用定义：定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。n氧化脱氨基的反应过程包括脱氢和水解两步，脱氢反应需酶催化，而水解反应则不需酶的催化。R-CH-COOHNH2 2H R-C-COOH + NH3 OH2OR-C-COOHNH 酶酶目目

17、 录录292021-10-26nAA氧化酶的种类 L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。 D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。 L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH-+NAD(P)+H2O谷氨酸谷氨酸脱氢酶脱氢酶ATP GTP NADHATP GTP NADH变构抑制变构抑制ADP GDPADP GDP变构激活变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH-谷氨酸谷氨酸脱氢酶：脱氢酶：

18、（1 1）L-谷氨酸氧化脱氨基作用谷氨酸氧化脱氨基作用 存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中 辅酶为辅酶为 NAD+ 或或NADP+ GTP、ATP为其抑制剂为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶： L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶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+（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 两种脱氨基方

19、式的联合作用，使氨基酸两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下脱下- -氨基生成氨基生成- -酮酸的过程。酮酸的过程。2. 类型类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用1. 定义定义 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸氨基酸 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 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成体内合成非必需氨基酸非必需氨基酸的主要方式。的主要方式。主要在主要在肝、肾肝

20、、肾组织进行。组织进行。 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)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶-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此种方式主要在此种方式主要在骨骼肌、心肌、肝脏、脑骨骼肌、心肌、肝脏、脑进行。进行。腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌腺嘌呤核呤核苷酸苷酸(AMP)腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶目目 录录342021-10-26IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸氨

21、基酸氨基酸 -酮酸酮酸NH3H2O -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸AMP延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环目目 录录352021-10-26 三、脱羧基作用脱羧基作用(decarboxylation)氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR 由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。 目目 录录362021-10-26（一）（一）-氨基丁酸氨基丁酸 (-aminobutyric acid,

22、 GABA) L- L-谷氨酸谷氨酸GABAGABACO2L- L- 谷氨酸脱酶谷氨酸脱酶GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。作用。目目 录录372021-10-26（二）牛磺酸（二）牛磺酸( (taurine)牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。 L- L-半胱氨酸半胱氨酸磺酸丙氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶磺酸丙氨酸脱羧酶CO2 2目目 录录382021-10-26（三）组胺（三）组胺 (histamine)L-L-组氨酸组氨酸组胺组胺组氨酸脱羧酶组氨酸脱羧酶CO2组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的组

23、胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。目目 录录392021-10-26（四）（四）5-羟色胺羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)色氨酸色氨酸5-羟色氨酸羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶色氨酸羟化酶5-5-羟色氨酸脱羧酶羟色氨酸脱羧酶CO25-HT在脑内作为神经递质，对情绪低落起在脑内作为神经递质，对情绪低落起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。目目 录录402021-10-26（五）多胺（五）多胺( (polyamines) ) 鸟氨酸鸟氨酸腐胺腐胺 S-

24、腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸 (SAM )脱羧基脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶脱羧酶CO2精脒精脒 (spermidine)丙胺转移酶丙胺转移酶5 5 - -甲基甲基- -硫硫- -腺苷腺苷丙胺转移酶丙胺转移酶 精胺精胺 (spermine)多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶其限速酶鸟氨酸脱羧酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。活性较强。目目 录录412021-10-26n主要讲Tyr代谢与黑色素形成问题Tyr酶酶聚合黑色素黑色素动物植物激素生

25、物碱多巴多巴醌四、氨基酸的羟化作用多巴胺Tyr酶酶多巴多巴醌目目 录录422021-10-26l帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。l在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。l人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。目目 录录432021-10-26白化病白化病脑细胞和肾上腺髓质细胞脑细胞和肾上腺髓质细胞黑色素细胞黑色素细胞3,4-二羟苯丙氨酸二羟苯丙氨酸(多巴多巴)多巴醌多巴醌酪氨酸酶酪氨酸酶吲哚醌吲哚醌黑色素黑色素多巴脱羧酶多巴脱羧酶CO23,4-二羟苯乙胺二羟苯乙胺(多巴胺多巴胺) -羟化酶羟化酶Vit

26、CO2H2O去甲肾上腺素去甲肾上腺素SAMS-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸转甲基酶转甲基酶肾上腺素肾上腺素儿茶酚胺儿茶酚胺目目 录录442021-10-26五 AA碳骨架的去路（AA脱氨基的意义）n1 AA分解产生5种产物进入TCA循环，进行彻底的氧化分解。 五种产物为：乙酰CoA、 -酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸n2 再合成AA第四节第四节氨氨 的的 代代 谢谢Metabolism of Ammonia一、血氨的来源与去路一、血氨的来源与去路二、氨的转运二、氨的转运三、尿素的生成三、尿素的生成 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。体内的氨主要在肝

27、合成尿素体内的氨主要在肝合成尿素( (urea)而解毒。而解毒。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。 一、血氨的来源与去路一、血氨的来源与去路1. 1. 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

28、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2. 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。二、氨的转运二、氨的转运1. 丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)反应过程反应过程生理意义生理意义 肌

29、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。 肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。丙丙氨氨酸酸葡葡萄萄糖糖 肌肉肌肉蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸NH3谷氨酸谷氨酸-酮戊酮戊 二酸二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丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环葡葡萄萄糖糖2. 谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 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

30、肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。后再分解为氨和谷氨酸，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。存及运输形式。 三、尿素的生成三、尿素的生成 （一）生成部位（一）生成部位主要在主要在肝细胞肝细胞的线粒体及胞液中。的线粒体及胞液中。（二）生成过程（二）生成过程尿素生成的过程由尿素生成的过程由Hans Krebs 和和Kurt Henseleit 提出，称为提出，称为鸟氨酸循环鸟氨酸循环( (orinithine cycle)，又称，又称尿素循环尿素循环( (u

31、rea cycle)或或Krebs- Henseleit循环循环。1. 氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸反应在线粒体中进行反应在线粒体中进行反应由氨基甲酰磷酸合成酶反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase, CPS-)催化。催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子分子ATP。N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸(AGA)COOHCH3

32、C-NH-CH(CH2)2COOHOCOOHCH3C-NH-CH(CH2)2COOHO2. 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸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由鸟氨酸氨基甲酰转移酶由鸟氨酸氨基甲酰转移酶( (ornithine carbamoyl transferase,OCT) )催化，催化，OCT常与常与CPS-构成构成复合体。复合体。反应在反应在线粒体中线粒体中

33、进行，进行，瓜氨酸生成后进入瓜氨酸生成后进入胞液胞液。3. 精氨酸的合成精氨酸的合成反应在反应在胞液胞液中进行。中进行。 精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2+天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜瓜氨氨酸酸(CH2)3COOHCHH2NCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH限速酶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酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOH

34、NH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH4. 精氨酸水解生成尿素精氨酸水解生成尿素反应在胞液中进行反应在胞液中进行(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸- NH2H2N -OC+鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O鸟鸟氨氨酸酸循循环环2ADP+PiCO2 + NH3 + H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Pi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

35、-酮酸酮酸精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素线粒体线粒体胞胞 液液目目 录录622021-10-261 1氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成：在在线粒体线粒体中进行。中进行。由由氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（carbamoyl phosphate synthetase - , CPS-）催化，）催化，需需N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂。）作为变构激活剂。反应不可逆。反应不可逆。（一）尿素生成的鸟氨酸循环（一）尿素生成的鸟氨酸循环目目 录录632021-10-26NH3 + CO2 H2O+ 2ATP

36、2ADP + 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氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成目目 录录642021-10-262 2瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成：在在线粒体线粒体内进行。内进行。反应由反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ornithine carbamoyl trans-ferase, OCT）催化，将）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的氨甲酰基转移到鸟氨酸的 -氨基上，生成氨基上，生成瓜氨酸瓜氨酸。目目 录录652021-10-26NH2O PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3N

37、HH2N-CHCOOHNH2+ H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨基鸟氨酸氨基甲酰转移酶甲酰转移酶瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成目目 录录662021-10-263 3精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成：在在胞液胞液中进行。中进行。瓜氨酸在瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶(arginino-succinate synthetase)催化下，消催化下，消耗耗ATP合成合成精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸。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是尿素合成的限速限速酶酶。目目 录录672021-10-26CO(CH2)3NHH2N-CHCO

38、OHNH2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精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成目目 录录682021-10-264 4精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解：在在胞液胞液中进行。中进行。反应由反应由精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成裂解生成精氨酸精氨酸和和延胡索酸延胡索

39、酸。 目目 录录692021-10-26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精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解目目 录录702021-10-265 5精氨酸的水解精氨酸的水解：在在胞液胞液中进行。中进行。反应由反应由精氨酸酶精氨酸酶催化，精氨酸水解生成催化，精氨酸水解生成尿素尿素(urea)和和鸟氨酸鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循

40、环反应。线粒体继续进行循环反应。目目 录录712021-10-26(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸- NH2H2N -OC+鸟氨酸鸟氨酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O精氨酸的水解精氨酸的水解目目 录录722021-10-26胞液胞液线粒体线粒体2ATP+CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 2ADP+Pi瓜氨酸瓜氨酸精氨酸代精氨酸代琥珀酸琥珀酸ATP+AspAMP+PPiNH3 草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸 鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸Pi延胡索酸延胡索酸精氨酸精氨酸尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸H2O尿素合成的鸟氨酸循环尿素合成的

41、鸟氨酸循环目目 录录732021-10-26 1合成主要在合成主要在肝细胞肝细胞的的线粒体线粒体和和胞液胞液中进行；中进行； 2合成一分子尿素需消耗合成一分子尿素需消耗3分子分子ATP； 4 个高能磷酸个高能磷酸键。键。 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尿素分子中的两个氮原子，一个来源于尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个，一个来源于来源于天冬氨酸天冬氨酸。 尿素合成的特点尿素合成的特点目目 录录742021-10-26（二）尿素生成的调节（二）尿素生成的调节1. 1. 食物蛋白质的影响食物蛋白质的影响2.2. CPS-CPS-的

42、调节：的调节：AGA（N-乙酰乙酰-谷氨酸）为其变构激活剂。谷氨酸）为其变构激活剂。但但AGA合成酶可被精氨酸激活。合成酶可被精氨酸激活。高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成目目 录录752021-10-263. 3. 限速酶的调节：限速酶的调节：酶酶相相 对对 活活 性性氨氨 基基 甲甲 酰酰 磷磷 酸酸 合合 成成 酶酶鸟鸟 氨氨 酸酸 氨氨 基基 甲甲 酰酰 转转 移移 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 合合 成成 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 裂裂 解解 酶酶精精 氨氨 酸酸 酶酶4.5163.01.03.3149.0正正 常常 成成

43、 人人 肝肝 尿尿 素素 合合 成成 酶酶 的的 相相 对对 活活 性性酶酶相相 对对 活活 性性氨氨 基基 甲甲 酰酰 磷磷 酸酸 合合 成成 酶酶鸟鸟 氨氨 酸酸 氨氨 基基 甲甲 酰酰 转转 移移 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 合合 成成 酶酶精精 氨氨 酸酸 代代 琥琥 珀珀 酸酸 裂裂 解解 酶酶精精 氨氨 酸酸 酶酶4.5163.01.03.3149.0正正 常常 成成 人人 肝肝 尿尿 素素 合合 成成 酶酶 的的 相相 对对 活活 性性（三）高氨血症和氨中毒（三）高氨血症和氨中毒血氨浓度升高称血氨浓度升高称高氨血症高氨血症 ( ( hyperammonemia)

44、 )，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺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氨血症陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒( (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NH3NH3 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目目 录录782021-10-26琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷

45、酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代谢的联系氨基酸、糖及脂肪代谢的联系T C A目目 录录目目 录录792021-10-26四、四、-酮酸的代谢酮酸的代

46、谢（一）经氨基化生成非必需氨基酸（一）经氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类（二）转变成糖及脂类甘氨酸、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苯丙氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、酪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类别类别氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生

47、酮氨基酸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酮氨基酸生酮氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、酪氨酸 亮氨酸、亮氨酸、色氨酸色氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸目目 录录802021-10-26第四节 氨基酸的合成代谢 目目 录录822021-10-26有C架（ -酮酸）有AA提供氨基(最主要为谷AA，领头AA)一、氨基酸的合成目目 录录832021-10-26包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)、异亮（Ile)共同碳架：EMP中的丙酮酸 COOH CH3 C=O-CH2-COOHCH2-CHNH2COOH- - COOH CH3 CHNH2-CH2-COOHCH2-

48、C=OCOOH- -谷丙转氨酶+丙酮酸谷AA 丙AA -酮戊二酸 丙氨酸族氨基酸的合成(GPT)目目 录录842021-10-262丙酮酸-酮异戊酸 缩合CO2转氨基缬氨酸-酮异己酸 亮氨酸转氨基-CH3C=OCOO-CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH- -CH3-CH-酮异戊酸 丙氨酸族其它氨基酸的合成目目 录录852021-10-26包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH- COOH CHO-+ COOH CH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH- -+-酮戊二酸 甘AA 谷AA

49、乙醛酸 丝氨酸族氨基酸的合成目目 录录862021-10-26 COOH CH2NH2- COOH CH2OH CHNH2-+NH3+CO2 +2H+ + 2e-2H2O 丝AA 甘AA 目目 录录872021-10-26丝AA+乙酰-CoA O-乙酰丝AA+CoA O-乙酰丝AA+硫化物 半胱氨酸+乙酸 三种氨基酸的关系乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸转乙酰基酶提供硫氢基团半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中）目目 录录882021-10-26包括：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏(Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile)共同碳架：TCA中的草酰乙酸CH2-CO

50、O-C=OCOO-CH2-COO-CH2-CHNH2COO-CH2-COO-CHNH2COO-CH2-COO-CH2-C=OCOO-+转氨天冬AA 天冬氨酸族氨基酸的合成目目 录录892021-10-26（植，细)动物天冬酰胺合酶Mg2+Asp+NH3 + ATPAsn+H2O + AMP+PPiMg2+Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi目目 录录902021-10-26CH2-COOHCHNH2COOH-ATPADP天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶CH2-C-O-P=OCHNH2COOH-O=OHOHNADPH+H+NADP+天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸CH2-

51、CHOCHNH2COOH-天冬氨酸半醛天冬氨酸半醛L-高丝氨酸高丝氨酸甲硫氨酸苏氨酸异亮氨酸（4个C来自Asp,2个C来自丙酮酸）,-二氨基庚二酸二氨基庚二酸赖氨酸CO2天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸族其它氨基酸的合成目目 录录912021-10-26草酰乙酸赖氨酸苏氨酸甲硫氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸-天冬氨酸半醛几种氨基酸的关系目目 录录922021-10-26包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg)共同碳架：TCA中的-酮戊二酸 -酮戊二酸 Glu 为还原同化作用 +NH3 +NADH+NAD+ +H2O谷AA 脱H酶 （动物和真菌，不普遍）谷氨酰胺+ -酮戊二酸2谷AA（普遍） -酮戊二酸谷AA +NH3 +ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O 合酶 Glu合酶NADPH+H+ NADP+ 谷氨酸族氨基酸的合成目