氨基酸代谢规律和特点

氨基酸代谢规律和特点第一节、概述胞外酶氨基酸

吸收入作为氮源和能源进行代谢。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—氨基酸一、蛋白质的酶促降解

1、蛋白水解酶：肽链内切酶和肽链外切酶胰蛋白酶：R1=Lys、Arg侧链(专一性较强，水解速度快)胰凝乳蛋白酶：R1=Phe,Trp,Tyr;Leu，Met和His水解稍慢胃蛋白酶：R1和R2=Phe,Trp,Tyr;Leu以及其它疏水性氨基酸(水解速度较快)嗜热菌蛋白酶：R2=Phe,Trp,Tyr;Leu，Ile,Met以及其它疏水性强的氨基酸(水解速度较快)二、细胞内蛋白质的降解1、溶酶体系统：水解长寿命蛋白和外来蛋白2、泛肽系统：水解短寿命蛋白和反常蛋白2004诺贝尔化学奖AaronCiechanover

AvramHershkoIrwinRose"forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation"

多泛肽化标记–molecularkissofdeath多泛肽化标记；26S蛋白酶体水解泛肽化蛋白，但泛肽不被水解，可重复利用。第二节、氨基酸的分解

1、氧化脱氨基作用2、转氨基作用3、联合脱氨作用4、非氧化脱氨基作用一.脱氨基作用(Deamination)α-氨基酸定义：α-氨基酸在酶的作用下氧化脱氨生成α-酮酸，并放出游离NH3的过程。1、氧化脱氨基作用α-酮酸亚氨基酸不稳定H2O+H+NH4+水解加氧酶2H+H+脱氢2三种酶可催化该反应——L-氨基酸氧化酶：辅酶FMN、FADD-氨基酸氧化酶：辅酶FADL-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）：NAD+L-氨基酸氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，活力低（最适pH=10)，作用小。

D-氨基酸氧化酶分布广，活性高，但D-氨基酸在体内不多。所以L-谷氨酸脱氢酶最重要。有毒！L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-酮戊二酸α-谷氨酸谷氨酸氧化脱氨α-氨基酸α-酮酸α-酮酸α-氨基酸转氨酶2、转氨基作用(Transamination)定义：氨基酸的α-NH2转移到α-酮酸上，生成相应的另一种α-酮酸和α-氨基酸。逆反应交换交换特点：a.可逆，受平衡影响

b.氨基大多转给了α-酮戊二酸谷氨酸氧化脱氨L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-酮戊二酸α-谷氨酸谷氨酸转氨机制谷—某转氨酶NH4+(A)O(酮酸）转氨基——本质上没有真正脱氨。转氨作用是连接糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。除GlyLys、Thr外，其余Aa均可参与转氨作用。特别注意三种氨基酸的转化：

转氨酶的辅酶：磷酸吡哆醛——氨基酸与酮酸之间-NH2的传递者丙氨酸丙酮酸天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸α-酮戊二酸两种重要的转氨酶：GOT（谷草转氨酶）心脏；GPT（谷丙转氨酶）肝脏提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍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？3、联合脱氨作用(Transdeamination)定义：转氨作用和L-谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨作用联合。(1)谷氨酸介导的联合脱氨作用(2)嘌呤核苷酸介导的联合脱氨基作用4、非氧化脱氨基作用①还原脱氨H+NH4++2H氢化酶②脱水脱氨丝氨酸脱水酶丝氨酸丙酮酸脱水酶自发水解③直接脱氨：苯丙氨酸解氨酶天冬氨酸酶天冬酰胺天冬氨酸④脱酰氨基作用二、脱羧作用氨基酸胺+CO2

脱羧酶由肺呼出随尿排出，或转为其他物质不是氨基酸代谢的主要方式1、直接脱羧RCHNH2COOHCO2+RCH2NH2胺脱羧酶PLP胺：微量调节（信息传递），过量伤害胺氧化酶：RCH2NH2→RCHO

→RCOOH→CO2+H2O

以下Aa通过直接脱羧基作用：Glu→γ-氨基丁酸（抑制中枢神经传导）Asp→β-丙氨酸（泛酸组分）Trp（脱氨、脱羧、氧化）→吲哚乙酸（植物生长素）His→组胺（降血压）Tyr→酪胺（升血压）Ser（脱羧）→乙醇胺→胆碱→脑磷脂、卵磷脂2、羟化脱羧Tyr→多巴→多巴胺多巴聚合→黑色素：土豆、梨、苹果切开后切口变黑；人体毛囊和表皮细胞也可形成黑色素，使毛发和皮肤变黑。多巴与多巴胺→生物碱(植物)、去甲肾上腺素和肾上腺素。三.氨基酸分解产物的代谢

NH3+α-酮酸氨基酸CO2+胺??随尿排出，或转为其他物质由肺呼出（一）、氨的代谢氨中毒原理L-谷氨酸脱氢酶1、合成新的Aa（氨基化反应）α酮酸+NH3α氨基不能增加氨基酸的数量，改变氨基酸的种类)2、生成铵盐氨＋有机酸→铵盐保持细胞内正常的PH。３、酰胺的生成——储存、运输氨的形式Glｎ酶Gln+H2O

Glu+NH3Asp+ATP+NH3Asn+ADP+Pi

天冬酰胺合成酶Glu+ATP+NH3Gln+ADP+Pi

谷氨酰胺合成酶Asp酶Asp+H2O

Asp+NH3水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素体内水循环快，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较简单，低毒的尿素形式。鸟类排尿酸４、各种生物排氨的方式不溶于水，毒性很小，但需要更多的能量。水循环太慢，保留水分同时不中毒得付出高能量代价（二）α－酮酸的代谢1、合成氨基酸——还原氨基化α酮酸+NH3α氨基酸氨基化α酮戊二酸+NH3

谷氨酸氨基化其余的氨基酸合成通过谷氨酸与相应的α酮酸的转氨作用合成。

α酮酸的氨基化生成氨基酸是合成非必需氨基酸的途径之一。3、进入三羧酸循环分解成CO2+H2O2、转变成糖及脂肪生糖氨基酸：可以转化成糖的Aa。即凡能生成丙酮酸、琥珀酰CoA、OAA和α-KG的Aa；大多数氨基酸。生酮氨基酸：可以转变成酮体的Aa。即凡能生成乙酰乙酰CoA的Aa。亮氨酸、生糖兼生酮氨基酸：赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸碳骨架的氧化（肝脏）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CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨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天冬氨酸NO3-

→

NO2-→N2

还原↓固氮作用含N化合物→→NH3↓NH3的同化氨甲酰磷酸和Glu↓Aa第二节、氨基酸的生物合成一.NH3的形成自生固氮微生物：光合细菌、光合自氧的蓝藻等共生固氮微生物：豆科植物(大豆、花生)的根瘤菌；非豆科植物(杨梅属)的根瘤菌；生物固氮作用由固氮酶催化，固氮酶是多功能酶，由还原酶（铁蛋白）和固氮酶（钼铁蛋白）两种组分组成。反应需要Mg＋2和ATP、强还原剂和厌氧条件①生物固氮作用合成NH3(微生物)1、NH3的合成N2+6H+16ATP2NH3+16ADP+Pi固氮酶NO3-NO2-NH3硝酸还原酶亚硝酸还原酶2e6e(NH4+)②NO3-

、NO2-还原成NH3

硝酸还原酶①铁氧还蛋白（Fd）—硝酸还原酶(NR)：

NO3-

+2Fd(还原)+2H+→NO2-+2Fd(氧化)+H2O②NAD(P)H——硝酸还原酶(NR)：植、微生物NO3-

+NAD(P)H+H+→NO2-+NAD(P)++H2O③硝酸还原酶(NR)是诱导酶亚硝酸还原酶NO2-

+7H++6e→NH3

+2H2O①铁氧还蛋白（Fd）－亚硝酸还原酶：光合生物NO2-+6Fd(还原)+8H+→NH4++6Fd(氧化)+2H2O②

NAD(P)H－亚硝酸还原酶：非光合生物NO2-+3NAD(P)H+5H+→NH4++3NAD(P)++2H2O2、NH3的同化

无机态的N合成氨基酸主要通过下面两条途径：谷氨酰胺合成酶谷氨酸脱氢酶Glu的形成氨甲酰磷酸的形成其它氨基酸则是通过转氨作用

谷氨酰胺合成酶（主要途径）①Glu的形成谷氨酰胺合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸脱氢酶－－还原性氨基化L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H+α-谷氨酸α-酮戊二酸+NH4+谷氨酰胺合成酶的Kｍ（NH3）较谷氨酸脱氢酶低②氨甲酰磷酸的形成氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(谷氨酸),II（谷氨酰胺）ATP+NH3+CO2→NH2COOP+ADP2ATP+NH3+CO2→NH2COOP+2ADP+Pi氨基甲酰激酶二、氨基酸的合成(一般合成)1、转氨基作用：转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）谷氨酸作为氨基的转运站2、α-酮酸经还原性氨基化作用生成氨基酸3、各族氨基酸的生成根据碳架来源的不同，可分为不同的族，总共有5大族原料NH3——由谷氨酸提供（通过转氨作用）碳架——α-酮酸（源于糖代谢中间产物）①丙氨酸族：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸②丝氨酸族：丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸

③谷氨酸族：谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸

④天冬氨酸族：天冬氨酸、天冬酰氨、赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸

⑤组氨酸和芳香族氨基酸（莽草酸途径）：组氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸3、个别氨基酸的生成CO2+H2O戊糖磷酸途径葡萄糖酸葡糖-6-磷酸3磷酸-甘油酸丙酮酸三羧酸循环乙醛酸循环核糖-5-磷酸酵解组氨酸色氨