生物化学—— 氨基酸代谢

1、会计学1生物化学生物化学 氨基酸代谢氨基酸代谢（ubiquitin）NH3+ NH3+ COO- COO-外切酶氨肽酶随机内切酶特定氨基酸间外切酶羧肽酶最终产物最终产物氨基酸氨基酸（一）蛋白水解酶：胰蛋白酶原胰蛋白酶原肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶原糜蛋白酶糜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基肽酶原羧基肽酶原A及及B羧基肽酶羧基肽酶A及及B胃蛋白酶胃蛋白酶原胃酸NHCHCOR4NHCHCOR3NHCHCOR2NHCHCOR1胰蛋白酶：R1=Lys、Arg（专一性较强，快）糜蛋白酶：R1=Phe、Trp、Tyr（快）；Leu、Met、His（稍慢）；R2=Pr

2、o（抑制水解）胃蛋白酶：R2=Phe、Trp、Tyr、Leu等疏水性AA（快）；R1=Pro（抑制水解）嗜热菌蛋白酶：R2= Leu、Ile、Val、Phe、Trp、Tyr等疏水性强的AA（快）；R2=Gly、Pro（不水解）；R1 / R3 =Pro（抑制水解）氨基酸代谢库氨基酸代谢库(metabolic pool)食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收组织蛋白质组织蛋白质分解分解合成合成合成合成脱氨基作用脱氨基作用NH3- 酮酸酮酸尿素尿素糖糖氧化供能氧化供能酮体酮体脱羧基作用脱羧基作用CO2胺类胺类其他含氮化合物其他含氮化合物转变转变RCHNH2COOHRCHNH2COOHO+ NH3R-

3、CH2NH2 + CO2脱氨基脱氨基脱羧基脱羧基氨基酸氨基酸 胺L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）酶L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶CHRNH3COO+-CNHRCOO酶酶2H+H+亚氨基酸不稳定亚氨基酸不稳定H2O+H+水解加氧水解加氧脱氢脱氢NH4+-CORCOO-酮酸酮酸3本应是本应是L-氨基酸氧化酶（大多数氨基酸都是氨基酸氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该型），但该酶分布不普遍，活力低（最适酶分布不普遍，活力低（最适pH=10)，作用小。作用小。 D-氨基酸氧化酶分布广，活力强，但氨基酸氧化酶分布广，活力强，但D-氨基酸在体内不氨基酸在体内不多。多。问题：哪种酶作用

4、最重要？有毒！有毒！L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2OCOO(CH2)2OCCOONADH+H+NH4+ -谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸COO(CH2)2CHNH3COO+谷氨酸谷氨酸氧化脱氨氧化脱氨转氨酶转氨酶 -酮酸酮酸 -氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸CHR2OCOO-CHR2NH3COO+-CHR1OCOO-CHR1NH3COO+- -氨基酸氨基酸交换交换谷丙转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)组织组织 GOT（U/g）GPT（U/g）心心1560007100肝骼肌骨骼肌990004800肾肾9100019000脾脾1400012

5、00肺肺10000700血清血清2016 查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？2 2、是连接糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。、是连接糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。 特别注意三种氨基酸的转化：特别注意三种氨基酸的转化： 丙氨酸丙氨酸 丙酮酸丙酮酸 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 转氨作用转氨作用 （三）联合脱氨作用（三）联合脱氨作用 1 1、转氨与氧化脱氨的联合（、转氨与氧化脱氨的联合（L-L-谷氨酸脱氢酶）谷氨酸脱氢酶）COOHCH2CH2CHCOOHNH2RCCOOHNH2HRCCOOHOCOOHCH2CH2COCOOHNH3H

6、2ONADHH+NAD+氨氨基基酸酸- -酮酮酸酸NH4+NADH+H+NAD+H2OCONH2CH2CH2CHNH2COOH+ H2O谷氨酰氨酶COOHCH2CH2CHNH2COOH谷氨酰胺谷氨酸+ NH3CONH2CH2CHNH2COOH+ H2O天冬酰胺酶COOHCH2CHNH2COOH天冬酰胺天冬氨酸+ NH3GlnGluAsnAsp氨基酸氨基酸 胺胺 + CO2 脱羧酶脱羧酶 由肺呼出由肺呼出随尿排出，或转为其他物质随尿排出，或转为其他物质 不是氨基酸代谢的主要方式不是氨基酸代谢的主要方式直接脱羧 NNNCH2CHCOOHNH2NH3CH2COCOOHCH2CHONHHHH色氨酸吲哚

7、丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸CH2COOHCO2CH2CHCOOHNH2CH2CH2CH2CH2NH2OHOHN+(CH3)3OH丝氨酸乙醇胺胆碱3(CH3) 色氨酸色氨酸 吲哚丙氨酸吲哚丙氨酸 吲哚乙醛吲哚乙醛 吲哚乙酸吲哚乙酸丝氨酸丝氨酸 乙醇胺乙醇胺 胆碱胆碱CO2co2O2RCH2NH2+O2 + H2O+1/2O2RCHORCOOHCO2 + H2OTCA环 -氧化胺氧化酶醛脱氢酶胺醛酸RCH2NH2+O2 + H2O+1/2O2RCHORCOOHCO2 + H2OTCA环 -氧化胺氧化酶醛脱氢酶胺醛酸 胺的氧化胺的氧化氨基酸氨基酸CO2+胺胺NH3+ +- -酮酸酮酸?三羧酸循环三羧酸循

8、环 丙酮酸丙酮酸酮戊二酸 氨中毒原理氨中毒原理L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2OCOO(CH2)2OCCOONADH+H+NH4+ -谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸COO(CH2)2CHNH3COO+水生生物直接扩散脱水生生物直接扩散脱NH3哺乳、两栖动物排尿素哺乳、两栖动物排尿素 （一）氨的排泄方式（一）氨的排泄方式 各种生物根据安全、价廉的原则排氨。各种生物根据安全、价廉的原则排氨。体内水循环迅速，体内水循环迅速，NHNH3 3浓度浓度低，扩散流失快，毒性小。低，扩散流失快，毒性小。CONH2NH2体内水循环慢，体内水循环慢，NHNH3 3浓度较浓度较高，需要消耗能量使其转化

9、高，需要消耗能量使其转化为简单低毒的尿素形式。为简单低毒的尿素形式。谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶 肝肝谷氨酸谷氨酸NH3 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶 是动物体是动物体(脑等组织脑等组织)向肝和肾运氨的一种方式向肝和肾运氨的一种方式尿素尿素肌肉肌肉血液血液肝肝 丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循环葡萄糖循环 1932年，Hans Krebs 和Kurt Henseleit 根据一系列的实验，提出了尿素循环(urea cycle)学说，又称为鸟氨酸循环(ornithine cycle) 。草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨

10、甲酰磷酸2ATP+NH3+CO2+H2O2ADP+Pi基质基质线线粒粒体体胞液胞液鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸ATPAMP+PPiH2O尿素尿素Pi 鸟氨酸转氨甲酰酶鸟氨酸转氨甲酰酶 谷氨酰胺是动物体内氨的主要运输方式；谷氨酰胺是动物体内氨的主要运输方式；高等植物主要以天冬酰胺形式储存和运载氨。高等植物主要以天冬酰胺形式储存和运载氨。 COO(CH2)2CHNH3COO+(CH2)2CHNH3COOCONH2+谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸NH3+ATP ADP+PiMg 2+1、合成氨基酸（合成代谢占优势时）氨基化氨基化氨基化氨基化

11、l其余氨基酸是其余氨基酸是通过通过Glu与与的转氨作用合成。的转氨作用合成。l是合成非必需氨基酸的途径之一。是合成非必需氨基酸的途径之一。3、转变成糖及脂肪生糖氨基酸：大多数 生成糖生酮氨基酸 ：亮氨酸 生成脂肪生糖兼生酮氨基酸：异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸， 酪氨酸、色氨酸u 生糖氨基酸：能在体内转化为糖的氨基酸。 能转化为丙酮酸及三羧酸循环的中间体，如草酰乙酸、-酮戊二酸、延胡索酸和琥珀酸。u 生酮氨基酸：在体内能转化成酮体的氨基酸。 能转化为乙酰辅酶A、乙酰乙酸或乙酰乙酰辅酶A的氨基酸。u 生糖兼生酮氨基酸：既可以生成糖，又可以生成酮体的氨基酸。草酰乙酸草酰乙酸2-磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸

12、式丙酮酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸无机态无机态N NH3 氨基酸氨基酸在植物体内，合成氨基酸所利用的碳源主要来自糖、脂肪产生的。 （一）微生物固氮作

13、用合成（一）微生物固氮作用合成NH3N2 + 3H2 2NH3固氮酶ATP（二）NO3-、NO2-还原成NH3NO3- NO2- NH3硝酸还原酶亚硝酸还原酶 无机态的无机态的N合成氨基酸主要通过下面两条途径：合成氨基酸主要通过下面两条途径：1、谷氨酸的形成途径、谷氨酸的形成途径2、氨甲酰磷酸形成、氨甲酰磷酸形成 其他氨基酸则是通过其他氨基酸则是通过转氨作用。转氨作用。 L- L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NAD+H2OCOO(CH2)2OCCOONADH+H+ -谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸COO(CH2)2CHNH3COO+1、谷氨酸的形成、谷氨酸的形成+ NH4+CO2NH3H2O2A

14、TP+H2NCOOP +2ADPPi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸CPS-AGA2、氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸的合成： 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（CPS-CPS-） 原料原料NH3：主要由谷氨酸提供通过转氨作用主要由谷氨酸提供通过转氨作用碳架：来源于糖代谢中间产物根据氨基酸合成的碳架来源不同，可将氨基酸分为若干族。CO2+H2O葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸3 3- -磷酸磷酸- -甘油酸甘油酸丙酮酸丙酮酸核糖核糖-5-磷酸磷酸组氨酸组氨酸色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸丝氨酸丝氨酸 半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸亮氨酸亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸缬氨酸缬氨酸 丙氨酸丙

15、氨酸草酰乙酸草酰乙酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺甲硫氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸微生物和植物可以合微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。成所有类型氨基酸。谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺赖氨酸赖氨酸 精氨酸精氨酸 脯氨酸脯氨酸1 1、无论、无论N N素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是谷氨酸或谷氨酰胺。谷氨酸或谷氨酰胺。2 2、大多数氨基酸的合成需要转氨作用。转氨作用的、大多数氨基酸的合成需要转氨作用。转氨作用的NHNH3 3来源于谷氨酸，碳架来源于糖代谢中间产生的来源于谷氨酸，碳架来源于糖代谢中间产生的，但由糖代谢中，但由糖代谢中直接转氨合成的氨基酸只直接转氨合成的氨基酸只有丙氨酸和天冬氨酸，其他氨基酸的合成还需要别的有丙氨酸和天冬氨酸，其他氨基酸的合成还需要别的步骤。步骤。Gly、Ser、Thr、His都可以作为一碳基团的供体。都可以作为一碳基团的供体。 参与合成反应，如磷脂、核苷酸等的合成。参与合成反应，如磷脂、核苷酸等的合成。一碳基团转移酶的辅酶-CH=NH 亚氨甲基亚氨甲基H-CO- 甲酰基甲酰基-CH2OH 甲醇基甲醇基-CH= 次甲基次甲基-CH2- 亚甲基亚甲基-CH3 甲基甲基叶叶酸酸四四氢氢叶叶酸酸HH105