氨基酸代谢(二)

1、Metabolism of Amino AcidsGeneral Metabolism of Amino Acids转氨基作用转氨基作用氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用联合脱氨基作用联合脱氨基作用蛋白质转换蛋白质转换(protein turnover) 体内蛋白质降解与合成的动态平衡体内蛋白质降解与合成的动态平衡食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨外源性氨基酸基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸内合成的非必需氨基酸（内源性氨基酸（内源性氨基酸）混在一）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为起，分布于体内

2、各处参与代谢，称为氨基酸代谢氨基酸代谢库库(metabolic pool) 。n氨基酸代谢概况：氨基酸代谢概况：合成合成分解分解嘌呤、嘧啶、肌酸、嘌呤、嘧啶、肌酸、组织蛋白质等含氮组织蛋白质等含氮化合物化合物代谢转变代谢转变胺类胺类脱羧基作用脱羧基作用脱 氨 基脱 氨 基作用作用消化吸收消化吸收其它含氮物质其它含氮物质非必需氨基酸非必需氨基酸NH3氧化功能氧化功能糖、酮体糖、酮体-酮酸酮酸谷氨酰胺谷氨酰胺尿素尿素食物食物蛋白蛋白质质组织组织蛋白蛋白质质血液血液氨基氨基酸酸组织组织氨基氨基酸酸氨氨基基酸酸代代谢谢库库HCNH2 + COR1COOHR2COOHCO + HCNH2 R1COOHR

3、2COOH转氨酶转氨酶 功能：功能： 催化某一氨基酸的催化某一氨基酸的a-a-氨基转移到另一种氨基转移到另一种a-a-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸 转氨酶的专一性转氨酶的专一性 不同氨基酸与不同氨基酸与a a-酮酸之间的转氨基作用只能酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。在各种转氨酶中，以由专一的转氨酶催化。在各种转氨酶中，以L-谷谷氨酸与氨酸与a a-酮酸的转氨酶最为重要。酮酸的转氨酶最为重要。 谷丙转氨酶谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase, GPT)或丙氨酸转氨酶或丙氨酸转氨酶(alanine aminotransf

4、erase, ALT) 谷草转氨酶谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase, GOT)或天冬氨酸转氨酶或天冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransferase, AST)常见的L-谷氨酸转氨酶COOH(CH2)2CHNH2COOHCH3COCOOHCOOH(CH2)2COCOOHCH3CHNH2COOH+GPTCOOHCH2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHCOOHCH2COCOOH+COOH(CH2)2CHNH2COOH+GOTCOOH(CH2)2COCOOH丙氨酸丙氨酸-酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸丙酮酸谷氨酸谷氨酸天冬氨

5、酸天冬氨酸-酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸(单位单位/克湿组织克湿组织)n正常转氨酶在细胞中，极少进入血液。血清转氨酶正常转氨酶在细胞中，极少进入血液。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。活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。 转氨酶的辅酶是维生素转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯，即的磷酸酯，即磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在转氨基过程中，磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。在转氨基过程中，磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺之间相互转变，起磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺之间相互转变，起着传递氨基的作用着传递氨基的作用。HNH2R1HOOCOR1HOOCNOHCH3CH2OPOOHHOOHNOH

6、CH3CH2OPOOHCH2NH2OH转氨酶转氨酶HNH2R2COOHOR2COOH磷酸吡多醛磷酸吡多醛磷酸吡多胺磷酸吡多胺 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸除外氨酸、苏氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸除外 通过转氨基作用并未产生游离的氨通过转氨基作用并未产生游离的氨HOOC(CH2)2CHCOOHNH2NAD+NADH + H+L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶HOOC(CH2)2CCOOHNHH2ONH3 HOOC(CH2)2CCOOHO亚氨基酸亚氨基酸不稳定不稳定L-谷氨酸谷氨酸亚谷氨酸亚谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸存在于肝、脑、肾中，肌肉、

7、心肌组织活性低存在于肝、脑、肾中，肌肉、心肌组织活性低催化可逆反应，对体内非必需氨基酸合成起重催化可逆反应，对体内非必需氨基酸合成起重要作用要作用辅酶为辅酶为 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 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶三、氨基酸的联合脱氨基作用三、氨基酸的联合脱氨基作用 两种脱氨基方式的联合作用，使氨两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下基酸脱下-氨基生成氨基生成-酮酸的过程。是酮酸的过程。是体内最重要的脱氨基方式。体内最重要的脱氨基方式。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

8、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此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾组织进行。主要在肝、肾组织进行。氨基酸氨基酸a a- -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸a a- -酮酸酮酸氨氨 NH3 NADH+H+H2O+NAD+转氨酶转氨酶L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶苹果酸苹果酸 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

9、酸-酮酸酮酸 转转氨氨酶酶 草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸谷谷草草转转氨氨酶酶 腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶H2ONH3延胡索酸延胡索酸腺嘌呤腺嘌呤核苷酸核苷酸(AMP)a a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA三羧酸循环中间产物三羧酸循环中间产物PEP葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸酮体酮体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脂肪脂肪 甘油甘油

10、脂肪酸脂肪酸甘油三酯甘油三酯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甘氨酸甘氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸苏氨酸苏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 缬氨酸缬氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸 苏氨酸苏氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸 酪氨酸酪氨酸 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 脯氨酸脯氨酸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 A C胆固醇胆固醇Metabolism of Ammonia血氨血氨氨基酸氨基酸脱氨基

11、脱氨基肠道吸收肠道吸收肾脏分泌肾脏分泌合成谷氨合成谷氨酰胺酰胺合成尿素合成尿素合成非必需合成非必需aa及及其他含氮化合物其他含氮化合物 RCH2NH2RCHO + NH3胺氧化酶胺氧化酶氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨的主要来源。主要来源。 蛋白质和氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨蛋白质和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碱性利于氨吸收高血氨病人高血氨病人不能用碱性肥皂水灌肠，不能用碱性肥皂水灌肠， 而而采用弱酸性透析液作结肠透析采用弱酸性透析液作结肠透析（胺盐）（胺盐） 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸

12、+ NH3谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶H2O氨在血液中以无毒的丙氨酸及谷氨酰胺形式转运（一）（一） 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血液血液生理意义生理意义 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

13、肝为肌肉提供葡萄糖。肝为肌肉提供葡萄糖。COOH(CH2)2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOH谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶NH3 + ATPADP + Pi谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶NH3H2O大脑、肌肉肝脏、肾脏谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺天冬酰天冬酰 胺胺+ H2O= 天冬氨酸天冬氨酸 + NH3天冬酰胺酶天冬酰胺酶 第一个用于治疗白血病的酶第一个用于治疗白血病的酶，白血病细胞天，白血病细胞天冬酰胺合成不足，需从血液中汲取，冬酰胺合成不足，需从血液中汲取，天冬酰胺天冬酰胺酶酶分解天冬酰胺抑制白血病细胞的恶性生长。分解天冬酰胺抑制白血病细胞的恶性生长。 非营养必需氨基酸的合

14、成非营养必需氨基酸的合成三、氨的去路谷氨酸谷氨酸 + NH3谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶ATPADP+PiKrebs提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说提出尿素是通过鸟氨酸循环合成的学说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(urea cycle)或或Krebs- Henseleit循环。循环。CO2 + NH3 + H2O + 2ATPH2NCO PO32-+ 2ADP + PiO氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I（CP

15、S-I）N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸Mg2+NH2(CH2)3CHNH2COOHNH2 COO PO32-(CH2)3NHCHNH2COOHNH2 CO鸟氨酸氨基甲酰鸟氨酸氨基甲酰转移酶转移酶H3PO4鸟氨酸鸟氨酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸瓜氨酸瓜氨酸 CO(CH2)3NHCHNH2COOHNH2COOHCH2NH2CHCOOHNH(CH2)3CHNH2COOHNH2 CNCOOHCH2 CHCOOH精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶合成酶ATP H2OAMP+PPi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NH(CH2)3CHNH2COOHNH2 CNHCOOHCH2CHCOOH精氨

16、酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸裂解酶裂解酶精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸NH(CH2)3CHNH2COOHNH2 CNHH2ONH2 CONH2精氨酸酶精氨酸酶NH2(CH2)3CHNH2COOH精氨酸精氨酸尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸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-酮酸酮酸线粒体线粒体胞胞 液液精氨酸代精氨酸代 琥珀酸琥珀酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP + PPi尿素尿素原料原料： 2 分子氨

17、，一个来自于游离氨，另一个分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸；来自天冬氨酸；1分子分子CO2过程过程： 先在线粒体中进行，再在胞液中进行。先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能耗能：3 个个ATP，4 个高能磷酸键。个高能磷酸键。2NH3 + CO2 + 3ATP + 3H2O NH2 CONH2 + 2ADP + AMP + 4Pi尿素合成尿素合成限速酶限速酶鸟氨酸循鸟氨酸循环启动限环启动限速酶速酶血氨浓度升高称血氨浓度升高称高血氨症高血氨症 ( hyperammonemia)，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血氨症。陷也可导致高血氨症。高血氨症时可引起脑功能障碍，称高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒氨中毒(ammonia poisoning)。因它是由肝功能严重受损因它是由肝功能严重受损引起，所以又叫引起，所以又叫肝昏迷。肝昏迷。脑脑TAC 脑