蛋白质的分解代谢课件

1、生物化学蛋白质的分解代谢11.1 蛋白质的营养第十一章 蛋白质的分解代谢10.5 个别氨基酸的代谢10.4 氨基酸的一般代谢11.2 蛋白质的消化、吸收10.5 细胞内蛋白质降解1.了解蛋白质的消化与水解过程；学习并掌握氮平衡的概念。2.掌握细胞内蛋白质降解的过程.3.掌握氨基酸的分解途径：脱氨基作用与脱羧基作用，重点掌握联合脱氨基作用。4.掌握氨基酸分解产物的代谢途径：尿素循环、-酮酸的代谢途径。5. 了解生酮氨基酸、生糖氨基酸、 必需氨基酸的概念。6.了解一碳化合物与氨基酸代谢的关系目的要求水解胞外酶氨基酸 吸收入作为氮源和能源进行代谢。蛋白质不能储备外源蛋白质一、食物蛋白质的生理功能维持

2、细胞组织的生长、发育和修补。参与多种重要的生理活动：催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等氧化供能（16KJ/g 蛋白质）：人体每日18%能量由蛋白质提供。氧化供能是蛋白质的一个次要生理功用。 二、氮平衡 氮平衡(nitrogen balance) 摄入蛋白质的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系，它反映体内蛋白质合成与分解代谢的总结果。 测定含氮量可大概了解蛋白质在体内的代谢状况。三、蛋白质的营养价值1.必需氨基酸(essential amino acid) 指体内需要而又不能自身合成或合成量少，不能满足需要，必须由食物供给的氨基酸，共有8种

3、：赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、 色、苏氨酸 。 非必需氨基酸：体内可以合成的氨基酸2.蛋白质营养的评价 一般认为蛋白质的营养价值即为氮的保留量占氮的吸收量的百分率。 蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的种类、数量和比例。 评定食物蛋白质营养价值：蛋白质含量、消化率和利用率。3. 生理需要量 人体对蛋白质的需要量与年龄、性别、体重、生理和劳动强度等有关。成人每日最低蛋白质需要量为30-50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。4.蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。 蛋白质的互补作用具有重要的现实意义，如小米（色氨酸含量多）和大豆（

4、赖氨酸含量高）混合食用，提高营养价值。5.蛋白质营养的利用 蛋白质营养对疾病的防治具有重要意义，特别是外科创伤或手术后，病人机体中蛋白质分解代谢急剧增加，很快出现氮负平衡，使病情进一步恶化。第二节蛋白质的消化、吸收和腐败Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins一、蛋白质的消化1. 概念 体内的蛋白质在一系列酶的作用下被分解为小分子肽和氨基酸的过程。2. 发生部位 胃、肠3. 基本过程食物蛋白质胨及多肽寡肽及氨基酸胃肠水解酶 水解酶（一）蛋白质的水解酶类及其作用特点 胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸(pepsinogen) (pepsi

5、n) 1.酶原和酶原的激活胃蛋白酶五个多肽碎片一个抑制肽胰蛋白酶原肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶+六肽糜蛋白酶原弹性蛋白酶原羧基肽酶原弹性蛋白酶糜蛋白酶羧基肽酶胰蛋白酶+2个二肽蛋白水解酶作用的特异性不同的蛋白水解酶对组成肽键的氨基酸残基有一定的特异性。如胃蛋白酶作用于芳香族氨基酸的氨基和酸性氨基酸的羧基所形成的肽键。胃蛋白酶原H+ 蛋白质 多肽（主）酶原的激活水解（二）蛋白质的消化过程（1）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶返回 胰蛋白酶原 肠激酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 羧基肽酶（+） 蛋白质 肽 氨基酸内肽酶外肽酶 酶原的激活 胰蛋白酶水解（2）小肠内消化（主要部位）二、肽和氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠

6、吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：主动转运、 -谷氨酸循环1.主动转运载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶-谷氨酰环化酶氨基酸5-氧脯氨酸谷氨酸 5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸 合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽 合成酶ATPADP+Pi细胞外 -谷 氨酰 基转 移酶细胞膜谷胱甘肽 GSH细胞内-谷氨酰基循环过程-谷氨酰氨基酸氨基酸目 录2.-谷氨酰基循环-谷氨酰基循环转运氨基酸体系特点： -谷氨酰基转移酶位于细胞膜，其余的位于细胞质中，同时每转

7、运1分子氨基酸消耗3分子ATP。（一）胺类(amines)的生成蛋白质 氨基酸胺类蛋白酶 脱羧基作用 组氨酸组胺 赖氨酸尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸酪胺 假神经递质(false neurotransmitter) 某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。苯乙胺苯乙醇胺酪胺 -羟酪胺-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。（二） 氨的生成未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素氨(ammonia)肠道细菌脱氨基作用尿素酶降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依

8、据。肝硬化病人酸性灌肠:是抑制肠道内的细胞分解食物残渣产氨，氨如果太多吸收入血可能会诱发肝昏迷。（三）其它有害物质的生成酪氨酸 苯酚半胱氨酸 硫化氢 色氨酸 吲哚第三节 细胞内的蛋白质降解细胞内蛋白质降解过程的重要物质细胞内蛋白质降解机制细胞内蛋白质降解过程 2004年10月16日瑞典皇家科学院将本年度诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文罗斯，以表彰他们在泛素调节的蛋白质降解研究领域中的卓越成就。 细胞内蛋白质降解过程的重要物质泛素酶E1、酶E2、酶E3蛋白酶体泛素的结构与组成： 泛素含有76个氨基酸残基，广泛存在于真核生物，目前尚未发现泛素存在于原核生物中

9、，泛素的氨基酸序列极其保守。人类与酵母菌的泛素序列3个aa不同。泛素( ubiquitin, Ub)蛋白质的降解是一个精细控制的过程首先有待降解的蛋白质被泛素所标记;接着这些蛋白质进入细胞的蛋白酶复合体中，该复合体如同细胞的垃圾桶，专门负责蛋白质的分解及再循环利用，泛素在这一过程中释出讯号，让蛋白酶复合体分辨出有待降解的蛋白质。泛素调节的蛋白质降解概述酶E1、酶E2、酶E3泛素活化酶（E1）：激活泛素分子；泛素结合酶（E2）：把泛素分子绑在被降解的蛋白质上；泛素-蛋白连接酶（E3）：辨别被降解的蛋白质。在E3的指导下， E2将泛素分子绑在被降解的蛋白质上，当泛素分子达到一定数量后（5），被降解

10、的蛋白质被运送到蛋白酶体内的结构中进行降解。蛋白酶体-细胞内的废弃物处理装置蛋白酶体包括20S复合物和26S复合物，26S是由20S和19S复合体共同结合装配而成，呈桶状结构，活性部位（20S复合物）在桶状结构的内部，能将所有蛋白质分解为7-9个氨基酸的多肽。蛋白质降解解机制由泛素介导的蛋白水解过程，分为2个阶段。第一阶段：多个泛素分子与靶蛋白共价结合。第二阶段: 靶蛋白在26S蛋白酶体的作用下，由泛素介导的蛋白水解过程。蛋白质降解解机制第一阶段：多个泛素分子与靶蛋白共价结合。（1）泛素经泛素活化酶E1 活化，泛素上76位的Gly与泛素活化酶上特殊的Cys残基形成一个高能硫酯键，并伴有ATP水

11、解; （2）通过转酯作用，泛素从泛素活化酶转移到泛素结合酶E2 的Cys上，形成泛素结合酶- 泛素;蛋白质降解解机制（3）在泛素连接酶E3 参与下，泛素又从泛素结合酶转移到靶蛋白的Lys残基上，形成泛素- 靶蛋白，使靶蛋白发生泛素化。多个泛素分子重复地附加到靶蛋白上，则形成分枝的多Ub链。蛋白质降解解机制第二阶段: 靶蛋白在26S蛋白酶体的作用下，由泛素介导的蛋白水解过程。 经泛素活化的底物蛋白被展平后，通过两个狭孔，进入26S蛋白酶体的催化中心，蛋白降解在20S蛋白酶体内部发生。进入26S蛋白酶体的底物蛋白质被多次切割，最后形成322个氨基酸残基的小肽。黑点表示活性区域，蛋白质降解的场所细胞

12、内蛋白质降解过程细胞内蛋白质降解过程图解E1：泛素活化酶E2：泛素结合酶E3：泛素-蛋白连接酶蛋白酶体泛素调节蛋白质降解意义 了解了泛素为媒介的蛋白质降解作用和过程，使得人们对细胞如何控制及降解蛋白质的研究有可能深入到分子层次。 当蛋白质降解作用发生异常时，人体就会产生不适甚至疾病，如宫颈癌症，因此，从分子层面角度去了解泛素调节的蛋白质降解的化学过程和机理，及对生命过程进一步的探索，具有十分重要的应用意义。第四节氨基酸的一般代谢General Metabolism of Amino Acids氨基酸代谢库(metabolic pool)：食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白

13、降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）以及体内其他各种来源的氨基酸混在一起，分布于体内各处，参与代谢，构成氨基酸代谢库。一、氨基酸在体内的代谢动态-酮酸返回氨基酸代谢概况脱羧胺类食物蛋白消化吸收体内合成（非必需氨基酸 ）机体组织蛋白质合成酮体氧化供能糖转变其它含氮化合物经肾排出 (1g/d)氨基酸代谢库分解脱氨尿素组织蛋白质分解NH3二、 氨基酸的脱氨基作用定义指氨基酸脱去氨基生成相应-酮酸的过程。脱氨基方式氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基非氧化脱氨基 转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联亚氨基酸氨基酸氧化酶 2H-酮酸+ H2O+ NH3氨基酸第一步，脱氢，生成亚胺。 第二步，水解。（一

14、）氧化脱氨作用（有氨生成）1.氨基酸氧化酶：辅酶为FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸），包括两类： -氨基酸氧化酶（活性低） 、 D-氨基酸氧化酶 （活性强，但体内D-氨基酸少）。 氨基酸氧化脱氨的主要酶-氨基酸脱氢酶：辅酶为NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）或NADP+ （尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）；变构酶，ATP和NADH为变构抑制剂、 ADP（腺苷二磷酸)是激活剂 。分布广，肝、肾及脑组织中活性强，肌肉中低，催化的反应可逆。 氨基酸氧化脱氨的主要酶（二）转氨作用(transamination)1. 定义氨基酸的-氨基与-酮酸的酮基在转氨酶(transaminase)的作用下相互交换，生成相应的

15、新的氨基酸和-酮酸，该过程称为转氨作用或氨基移换作用。 反应式谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)GPT谷氨酸 + 丙酮酸 -酮戊二酸 + 丙氨酸GOT谷氨酸 + 草酰乙酸 -酮戊二酸 +天冬氨酸2.重要的转氨酶 催化转氨作用的酶，大多数酶需要-酮戊二酸作为氨基的受体。 2.转氨酶 正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织)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。急性肝炎患者血清GPT升高；心肌梗死患者血清GOT升高。提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多。抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指标进一步确定

16、是什么原因引起的）查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？转氨基本质上没有真正脱氨。目 录转氨酶辅酶-磷酸吡哆醛3.转氨基作用机制3. 转氨基作用的机制转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸1 磷酸吡哆醛 -酮酸 1 磷酸吡哆胺 氨基酸2-酮酸2 转氨酶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的重要途径。通过此种方式只有氨基的转移，并未产生游离的氨。4. 转氨基作用的意义（三）联合脱氨基作用 转氨基作用和脱氨作用相耦联，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。类型1. 转氨作用耦联氧化脱氨基作用(肝、脑、肾)定义2. 转氨耦联嘌呤核苷酸(AMP)循环脱氨作用1.转氨作用耦联氧化

17、脱氨基作用特点*耦联的顺序：一般先转氨，再氧化脱氢；*转氨作用的氨基受体是-酮戊二酸：因为氧化脱氢，L-谷氨酸脱氢酶的活性高而特异性强，只有-酮戊二酸作为转氨作用的氨基受体，才生成谷氨酸。其他-酮酸可参与转氨作用，但生成的氨基酸不易进一步氧化脱氢。1.转氨作用耦联氧化脱氨基作用生理意义 * 体内合成非必需氨基酸的主要途径 * 肝、肾等组织主要脱氨途径1.转氨作用耦联氧化脱氨基作用苹果酸 腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶-酮戊 二酸氨基酸 谷氨酸-酮酸 GPT草酰乙酸天冬氨酸腺苷酸脱氢酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)2. 转氨耦联嘌呤核苷酸（AMP）循环

18、脱氨作用H2O脱氢GOT（四）非氧化脱氨作用产物：NH3和-酮酸，主要存在微生物。脱水脱氨 脱硫化氢脱氨直接脱氨脱水脱氨 脱硫化氢脱氨天冬氨酸直接脱氨天冬氨酸酶延胡索酸三、氨 的 代 谢Metabolism of Ammonia氨是机体正常代谢产物，具有强烈的神经毒性，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。正常人血氨浓度一般不超过 58.7mol/L，血氨浓度升高可引起脑组织功能障碍，称氨中毒。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。氨的来源与去路1. 氨的来源 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 RCH2N

19、H2RCHO + NH3胺氧化酶 肠道吸收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 肾小管上皮细胞分泌的氨，主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨。 直接排氨，毒性大，不消耗能量。转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。？体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为低毒的尿素形式。2. 血氨的去路2. 血氨的去路 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 合成谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3

20、谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi经肾脏以铵盐形式排出分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。 （一）尿素的生成尿素生成的主要器官：肝脏生成过程尿素生成的途径称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)。1. 氨甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + 2ATP氨甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO PO32-+ 2ADP + Pi氨甲酰磷酸N-乙酰谷氨酸为该酶变构激活剂反应部位：线粒体 + 鸟氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸转氨甲酰酶+ H3PO4瓜氨酸2. 瓜氨酸的合成反应部位：线粒体生成后进入胞液3. 精氨酸的合成-1（反应

21、部位：胞液）瓜氨酸 +*天冬氨酸精氨酸代琥珀酸缩合酶ATPAMP + PPi精氨酸代琥珀酸3. 精氨酸的合成-2精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸+延胡索酸经三羧酸循环生成草酰乙酸转氨作用生成天冬氨酸精氨酸代琥珀酸4. 尿素的生成（反应部位:胞液)精氨酸酶鸟氨酸+尿素+ H2O精氨酸氨甲酰磷酸合成酶鸟氨酸转氨甲酰酶精氨酸代琥珀酸缩合酶精氨酸酶裂解酶H2O脱氢1)主要器官：肝脏（先线粒体，再在胞液中进行） CO2 2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*） 3分子ATP4)生理意义：是体内氨的主要去路，解氨毒的 重要途径。3)总反应方程式：尿素 + 2ADP + AMP + 2Pi +PPi2)原料：合成1

22、分子尿素需：2NH3 + CO2 + 3ATP + H2O尿素合成小结:尿素生成的调节1. 食物蛋白质的影响高蛋白膳食 合成低蛋白膳食 合成2. 尿素生成酶系的调节：鸟氨酸循环合成尿素的限速酶，可调节尿素合成的速度。线粒体细胞质（二）丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)定义 丙氨酸和葡萄糖反复地在肌组织和肝之间进行氨的转运，该途径称为丙氨酸-葡萄糖循环。丙氨酸葡萄糖 肌肉蛋白质氨基酸-酮酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖目 录转氨酶转氨酶生理意义 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运到肝。 肝

23、为肌肉提供葡萄糖。L-谷氨酸脱氢酶（三） 谷氨酰胺的生成L-谷氨酸谷氨酰胺NH3 + ATPADP + Pi谷氨酰胺合成酶(脑、肌肉)H2ONH3谷氨酰胺酶(肾)尿素、铵盐等临床上用谷氨酸盐降低血氨生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。 体内氨的运输形式：丙氨酸、谷氨酰胺；在肝中合成尿素，在肾脏以铵的形式排出，使体内的氨保持正常的动态平衡。高血氨症血氨浓度升高称高血氨症 ( hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高血氨症是导致肝性脑病的重要因素。1.血氨正常参考值：5.5465mol/L2.引起高血氨症主要原因： 肝功能

24、严重损伤，尿素合成障碍TAC 脑供能不足-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3 脑内 -酮戊二酸3.机制：脑中氨升高，消耗-酮戊二酸（转变为谷氨酸），使三羧酸循环减弱，ATP合成减少（P237-TAC)，引起大脑功能障碍，严重时昏迷。4.降低血氨的措施：限制蛋白进食量；给于肠道抑菌药物；给予谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺；精氨酸和鸟氨酸，促进尿素循环。四、-酮酸的代谢（一）经转氨作用或还原氨基化生成非必需氨基酸（二）转变成糖及脂类（三）进入三羧酸循环彻底氧化分解氨基酸脱氨作用NH3+-酮酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoA -酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨

25、酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第五节 个别氨基酸的代谢Metabolism of Individual Amino Acids 一、氨基酸脱羧基作用氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+ CO2磷酸吡哆醛脱羧基作用(decarboxylation)：氨基酸在氨基酸脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆 醛）作用下脱羧基生成相应的胺。L-谷氨酸脱羧酶+ CO2功能：为一种抑制性神经递质，对中枢神经系统有抑制作用。GABAL-谷氨酸1.谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸（GABA）磷酸吡哆醛临床上应用VB6

26、防治神经过度兴奋所产生的妊娠呕吐以及小儿抽搐，可能是VB6构成氨基酸脱羧酶的辅酶，促进-氨基丁酸（GABA）的生成而抑制神经系统的兴奋。1.谷氨酸脱羧生成-氨基丁酸（GABA） CO2组氨酸脱羧酶组胺L-组氨酸2. 组氨酸的脱羧基生成组胺功能：扩张血管、降低血压促进平滑肌收缩刺激胃酸分泌3.鸟氨酸的脱羧作用S-腺苷甲硫氨酸多胺化合物多胺化合物能促进核酸和蛋白质的生物合成，是细胞生长及分裂所必需的。鸟氨酸脱羧酶是合成多胺的关键酶。肿瘤细胞及胚胎组织中鸟氨酸脱羧酶活性高，细胞生长和分裂加速。目前临床上利用测定肿瘤病人血、尿中多胺含量作为观察病情指标之一。多胺的功能研究发现维生素A的抑癌作用与维生素

27、A对鸟氨酸脱羧酶的抑制作用有关，可减少多胺合成，从而阻止癌细胞的长与分裂。多胺的功能 二、氨基酸与“一碳基团” 代谢（一） “一碳基团”的概念 某些氨基酸代谢过程中可分解产生含有一个碳原子的基团，称为一碳基团。 凡属“一碳基团”的转移和代谢过程，统称为“一碳基团”的代谢。（CO2的代谢除外）种类甲基 (methyl)-CH3亚甲基 (methylene)-CH2-次甲基 (methenyl)-CH=甲酰基 (formyl)-CHO亚胺甲基 (formimino)-CH=NH 羟甲基 (methylene)-CH2OH-一碳基团的载体四氢叶酸S-腺苷蛋氨酸特点：不能游离存在，与载体结合再参与反应

28、。 叶酸 二氢叶酸还原酶NADPH（H+）二氢叶酸NADP+二氢叶酸还原酶NADPH（H+）四氢叶酸NADP+一碳基团的载体-四氢叶酸（FH4）的合成FFH2FH4FH2还原酶FH2还原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+ FH4携带一碳基团的形式 （一碳基团通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5CH3FH4510N5-甲基四氢叶酸 （ N5-CH3-FH4） FH4携带一碳基团的形式 （一碳基团通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N5、N10CH2FH4 FH4携带一碳基团的形式N5、N10=CHFH4 （一碳基团通常是结合在FH4分子的N5、N10位上） F

29、H4携带一碳基团的形式N10CHOFH4 （一碳基团通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）N10-甲酰基-四氢叶酸 FH4携带一碳基团的形式N5CH=NHFH4 （一碳基团通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）亚胺甲基一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸 N5, N10CH2FH4甘氨酸 N5, N10CH2FH4组氨酸 N5CH=NHFH4色氨酸 N10CHOFH4（二）一碳基团与氨基酸代谢+ CO2 + NH3N5，N10-CH2-FH4N5N10-亚甲基四氢叶酸NAD+NADH+H+HCOOH + FH4甲酸ATPADP +PiN10-CHO-FH4N10-甲酰四氢叶酸+ FH4C

30、OOHCHO乙醛酸甘氨酸COOHCHO乙醛酸+O2O2-CO2HCOOH甲酸甘氨酸氧化酶1.甘氨酸与“一碳基团”的生成+ FH4 组氨酸N5-亚氨甲基四氢叶酸亚氨甲酰谷氨酸2.组氨酸与“一碳基团”的生成N5-甲酰四氢叶酸甲酰谷氨酸N5N10-甲基四氢叶酸N5-CHO-FH4 N5-CH=NH-FH4N5，N10-CH2-FH4N5N10-亚甲基四氢叶酸 H2O+甘氨酸+ FH4丝氨酸3.丝氨酸与“一碳基团”的生成甲硫氨酸ATPPPi +PiH2O腺苷同型半胱氨酸S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)SAMRHR-CH3腺苷转移酶4.甲硫氨酸与“一碳基团”的生成AOCH2S+OHOHCH3CH2CH2C

31、HNH2COOH甲基移换酶S-腺苷甲硫氨酸甲基的直接供体N5-CH3-FH4甲硫氨酸甲基转移循环甲硫氨酸S-腺苷同型 半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5-CH3-FH4N5-CH3-FH4 转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3腺苷转移酶甲基移换酶N5，N10-CH2-FH4（N5N10-亚甲基四氢叶酸）NAD+NADH+H+N5，N10=CH-FH4（N5N10-次甲基四氢叶酸） NADP+NADPH（H+）N5-CH=NH-FH4（N5-亚氨基甲 基四氢叶酸）+ NH3NH3N10-CHOFH4（N10-甲酰四氢叶酸）H+H2O5.“一碳基团”的互

32、变N5-CH3-FH4（N5-甲基四氢叶酸）在细胞内含量较高体内主要存在形式（三）“一碳基团”代谢的生物学意义四氢叶酸“一碳基团”参与体内嘌呤和嘧啶的合成，把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。S-腺苷甲硫氨酸“一碳基团”是体内甲基化反应的重要甲基来源。 “一碳基团”代谢与药物设计： 磺胺类药抗菌作用以及 “抗叶酸代谢”的药物通过影响“一碳基团”代谢及核苷酸合成而发挥药理作用。磺胺类药抗菌机制叶酸分子中含有对氨基苯甲酸(PABA)。叶酸是合成核酸和蛋白质的必需物质，也是细菌生长繁殖的必要条件之一。许多细菌需利用PABA来合成自身所需的叶酸，后者再还原为FH4。磺胺类药物的分子结构和官能团性质与PAB

33、A相似，可竞争性抑制叶酸合成酶的作用，而阻止叶酸的合成。磺胺类药抗菌机制 甲氧苄氨嘧啶(TMP)能强烈抑制细菌FH2还原酶的活性，阻止FH4的生成。所以TMP与磺胺药合用时，可增强抗菌作用并减少药物用量，故称TMP为磺胺药增效剂。 磺胺类药抗菌机制 人体不能合成叶酸，需从外界食物供给；甲氧苄氨嘧啶(TMP)对人的二氢叶酸还原酶的抑制作用较弱。磺胺药对人体FH4的生成影响不大，即毒性较小。抗叶酸代谢药氨甲喋呤-抗癌药结构与叶酸相似，可竞争性的抑制二氢叶酸还原酶的作用，阻止FH4的合成，抑制细菌和癌细胞的增殖。 三、个别氨基酸的代谢与疾病胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸半胱氨酸与胱氨酸的代谢1.半胱氨酸与胱氨酸的互变-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2半胱氨酸的代谢产物牛磺酸-胆汁酸的重要成分，H2S氧化为SO42-，并转化为其活性形式3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸（PAPS）。半胱氨酸与胱氨酸的代谢含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。SO42-+ ATPAMP - SO3-(腺苷-5-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3-磷酸腺苷-5-磷酸硫酸，PAPS）PAPS为