第七章高级生物化学、2氨基酸代谢

氨基酸分解的一般代谢第一节 氨基酸的分解代谢一、概述(一)、蛋白质的消化*生理意义（1）、由大分子转变为小分子，便于吸收（2）、消除种族特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应*消化过程1、胃内的消化作用（胃蛋白酶）胃蛋白酶原 胃蛋白酶

+多肽碎片H+、胃蛋白酶胃蛋白酶的最适PH为1.5∽2.5，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。2、小肠中的消化⑴

胰液中的蛋白酶及作用包括内肽酶和外肽酶，是蛋白质消化的主要酶，最适PH为7.0左右，它们都以酶 式存在。内肽酶（endopeptidase）：水解蛋白质肽链

的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶外肽酶（exopeptidase）

：自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基如羧基肽酶（A、B）、氨基肽酶小肠是主要消化部位一些外切蛋白酶的种类和专一性名

称

作用特征实例3、4、2、1丝氨酸蛋白酶类(serine

pri

nase)硫醇蛋白酶类(Thiol

pri

nase)羧基（酸性）蛋白酶类[carboxyl(asid)pri

nase]金属蛋白酶类(metallopri

nase)活性中心含Ser活性中心含Cys活性中心含

Asp,最适pH在5以下活性中心含有

Zn2+、Mg2+等金属胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶3、4、2、2木瓜蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶3、4、2、3胃蛋白酶凝乳酶3、4、2、4枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶⑵

肠液中酶原的激活胰蛋白酶胰蛋白酶原肠激酶糜蛋白酶原糜蛋白酶羧基肽酶原羧基肽酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶酶原激活的意义可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。酶原还可视为酶的形式急性胰腺炎（Acute

pancteatitis）（二）、氨基酸的吸收载体1、部位：主要在小肠2、形式：氨基酸、寡肽、二肽3、机理：耗能的主动吸收过程①

氨基酸吸收载体氨基酸、Na+、载体蛋白组成三联体，为次级主动转运，由ATP供能（类似于葡萄糖的转运）。中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸、甘氨酸载体②

吸收机制：耗能的主动吸收过程γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转

用肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其产物的分解作用作用(putrefaction)对对有用的产物（较少）：如脂肪酸、维生素等；有用的产物（较多）：如胺、氨、苯酚、吲哚，H2S，硫醇等。*

产物中还有一种CO2，它既有用又有害。称为蛋白质的主要反应：1.水解反应主要产物：(三)、蛋白质的 作用2.脱羧反应3.脱氨反应4.还原作用①胺类(amines)的生成蛋白质组氨酸蛋白酶

氨基酸

脱羧基作用

胺类

色氨酸酪氨酸赖氨酸组胺色胺酪胺尸胺②氨(ammonia)的生成氨基酸尿素血氨氨(肝)尿素脱羧基作用氨(肠)尿素酶*

降低肠道PH，NH3转变为NH4

，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。+③其它有害物质的生成色氨酸酪氨酸

半胱氨酸苯酚

硫化氢

吲哚蛋白质的作用1、氮平衡

(

nitrogen

balance)：氮平衡：摄入蛋白质的含氮量与排泄物中含氮量之间的关系。(四)、蛋白质需要量和营养价值（1）.氮总平衡:（2）.氮正平衡:（3）.氮负平衡:摄入氮＝排出氮（正常成人）摄入氮＞排出氮（儿童、孕妇等）摄入氮＜排出氮（饥饿、消耗性疾病）*

意义：反映体内蛋白质

与分解代谢的总结果2、生理需要量成人蛋白质 最低需要量30～50g，我国营养学会 成人 蛋白质量为80g。3、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

，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Lys、Ile、Leu、Phe、Met、Trp、Thr。（携来一两本淡色书）半必需氨基酸：

Arg

His*其余12种氨基酸体内可以 ，称非必需氨基酸。②蛋白质的营养价值(nutrition

value)营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。③蛋白质的互补作用（complementary

action）将营养价值较低的数种蛋白质食物混合食用，搭配适宜，必需氨基酸互相补充，提高其营养价值，这种作用称为蛋白质的营养互补作用。Protein

Nutrition如：

⑴

谷类蛋白：色氨酸↑，赖氨酸↓⑵大豆蛋白：色氨酸↓，赖氨酸↑混合食用，取长补短，营养价值↑（五）氨基酸代谢库(metabolicpool)定义：食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。1、重新 蛋白质2、 生物活性物质3、彻底氧化分解放能4、转化为糖类、脂肪酸和1、蛋白质的半寿期(half-life)：蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示。2、蛋白质在体内降解的二条途径（真核生物）：①

在溶酶体内，不依赖ATP的过程：降解外源性蛋白、膜蛋白和长 蛋白②

依赖ATP和泛素的过程：降解异常蛋白和短

蛋白（六）、内源蛋白质的降解（真核生物）它的作用主要是识别要被降解的蛋白质,然后将这种蛋白质送入蛋白酶体的圆桶中进行降解。普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守2004年，阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科、欧文·罗斯因发现了泛素调解的蛋白质降解过程而获得了

化学奖依赖泛素(ubiquitin)的降解过程泛素

泛素是由76个氨基酸残基组成的小肽,1、泛素的活化：泛素甘氨酸端的羧基连接到泛素活化酶E1的巯基，这个步骤需要以ATP作为能量，最终形成一个泛素和泛素活化酶E1之间的硫酯键。2、E1将活化後的泛素通过交酯化过程交给泛素结合酶E2。3、泛素连接酶E3将结合E2的泛素连接到目标蛋白上，当蛋白上已经存在泛素的时候，结合了E2的泛素可以直接连接在其上而不通过E3

。最终，被标记的蛋白质被蛋白酶分解为较小的多肽、氨基酸以及可以重复使用的泛素泛素标记一个蛋白有以下三个步骤：E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶蛋白质的泛素化过程泛素活化酶泛素携带蛋白二、氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢方式是氨基酸脱氨基和氨基酸脱羧基,氨基酸的脱氨基作用是氨基酸分解的第一步反应；脱氨基作用是所有氨基酸的共同的代谢作用，是普遍存在的反应氨基酸的分解代谢一般是：（1）肝外组织以转氨基、联合脱氨基等形式脱去氨基，并以Ala、Gln的形式运到肝脏（2）肝内尿素循环 尿素（3）脱氨后的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O，也可以转化为糖、脂肪酸氨基酸的分解代谢方式：（一）、氨基酸的脱氨基作用定义：指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。转氨基作用转氨基和氧化脱氨基偶联嘌呤核苷酸循环氧化脱氨基作用联合脱氨基作用非氧化脱氨基作用(微生物中)1.

转氨基作用转氨酶磷酸吡哆醛(1).转氨基作用（transamination）：在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。①反应可逆，K≈1，反应方向由实际底物浓度决定。②只有氨基的转移，无游离氨产生。③转氨作用是肝外组织中aa脱氨的重要方式，也是合成非必需氨基酸的重要途径。也是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。④除Gly、Lys、Thr、Pro外，大多数氨基酸参与此反应，不同的氨基酸只能由各专一的转氨酶催化。⑤转氨酶的辅酶都为维生素B6的磷酸酯：磷酸吡哆醛(PLP)（2）转氨酶作用的特点Transaminases

require

PLP

(vit

B6).(a)

form

stable

Schiff

base

(

aldimine

)

adducts

with

a-aminogroups

of

amino

acids,

and

(b)

a an

effective

electron

sink（电子槽或电子陷阱）

to

stabilize

reaction

intermediates.To

make

and

break

bonds,

electrons

have

to

be

moved.electronsmoved

from

"sources"

to

"sinks".

A

sink

could

be

a

carbonyl

O

whichreceives

a

pair

of

electrons

from

one

of

the

double

C-Obonds

ofthe

carbonyl.

An

even

better

sink

is

a

positive

N

of

an

iminium

ion,The

basic

function

of

PLP

is

to

a an

'electron

sink',

allowingremovalof

-hydrogenPLP-dependent

amino

acid

racemases（消旋酶）PLP-dependent

decarboxylationTransaminases

require

PLP

(vit

B6).the

positively

charged

ring

nitrogen

actingas

an

electron

sink.Schiff

base

intermediate(aldimine)Internal

aldimine

(PLP-Enz

Schiff

base)External

aldimine(PLP-substrate

Schiff

base)转氨基作用的机制乒乓机制肝脏内：谷氨酸+草酰乙酸谷氨酸+N

)天冬氨酸+NH3尿素肌肉组织：

丙氨酸α-酮戊二酸+天冬氨酸α-酮戊二酸+NH3+N

)H转氨酶多以α-酮戊二酸作为氨基的受体？其次草酰乙酸α-酮酸+谷氨酸大部分组织：谷氨酰胺肝外：氨基酸+α-酮戊二酸转运临床意义：心肌梗患者

AST升高丙氨酸氨基转移酶（ALT）又称谷丙转氨酶（GPT）谷氨酸

+ 酸

ALT

-酮戊二酸

+

丙氨酸临床意义：急性肝炎患者

ALT升高天冬氨酸氨基转移酶（AST）又称谷草转氨酶(GOT)AST谷氨酸

+

草酰乙酸

-酮戊二酸

+天冬氨酸重要的转氨酶2、氧化脱氨基作用（1）定义：-氧化酶在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。这类脱氨酶是需氧脱氢酶，以FAD为辅基（2）反应通式：（3）、催化氧化脱氨基作用酶①Ｌ-氨基酸氧化酶辅酶：FMN、FAD（人和动物）特点：专一性强，活性低，最适pH=10对下列aa不起作用：Gly、β-羟aa（Ser、Thr）、二羧基aa（

Glu、Asp）、二氨基aa

（Lys、Arg）②D-氨基酸氧化酶辅酶：FAD特点：有些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶，可广谱性地催化D-aa脱氨，但D-aa少，作用不大。③

L-谷氨酸脱氢酶（辅酶NAD+或N

+）。

真核细胞的Glu脱氢酶，大部分存在于线粒体基质中，是一种不需O2的脱氢酶，分布于肝、肾及脑组织。此酶是能使aa直接脱去氨基的

最强的酶，结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。为变构酶，辅酶为NAD+或N+，ATP、GTP、NADH（高能状态）起抑制作用。、GDP变构激活，加速谷氨酸分解供能。专一性强，只作用于谷氨酸，催化的反应可逆，逆过程可

谷氨酸（还原），为糖代谢和氮代谢交汇点L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸脱氢酶(三)联合脱氨基作用逆反应是

非必需AA的主要途径联合脱氨基作用(2)②转氨基偶联嘌呤核苷酸循环反应机理：（可逆反应）反应部位：骨骼肌，心肌、脑意义：真正脱氨基；联系氨基酸、糖、核苷酸代谢的枢纽。三种核苷酸参与：AMP、IMP、GTP嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环目前

认为嘌呤核苷酸循环是骨骼肌和心肌中氨基酸脱氨的主要方式。John

lowenstein证明此嘌呤核苷酸循环在肌肉组织代谢中具有重要作用。肌肉活动增加时需要三羧酸循环增强以供能。而此过程需三

中间产物增加，肌肉组织中缺乏能催化这种补偿反应的酶。肌肉组织则依赖此嘌呤核苷酸循环补充中间产物－草酰乙酸。研究表明肌肉组织中催化嘌呤核苷酸循环反应的三种酶的活性均比其它组织中高几倍。AMP脱氨酶遗传缺陷患者（肌腺嘌呤脱氨酶缺乏症）易疲劳，而且运运后常出现痛性痉挛。这种形式的联合脱氨是不可逆的，因而不能通过其逆过程 非必需氨基酸。（四）氨基酸的非氧化脱氨氨基酸的非氧化脱氨主要发生在微生物体内（二）氨基酸的脱羧基作用概念：在氨基酸脱羧酶的催化 分氨基酸可进行脱羧基作用生成相应的胺。脱羧作用不是氨基酸分解代谢的主要方式；催化酶：氨基酶脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛：VB6的磷酸化），除组氨酸外，均需磷酸吡多醛；aa脱羧酶专一性很强意义：生成的胺类物质常具有重要的生理功用或药理作用动物体内的脱羧产生的胺类多数

性氨基酸脱羧酶R-CH(NH2)COOHR-CH2NH2

+

CO2(磷酸吡哆醛)氨基酸的脱羧基作用机理氨基酸的脱羧基产生活性物质三、氨的代谢氨是机体正常代谢产物，具 性。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。正常人血氨浓度一般不超过

0.6μmol/L。（一）、血氨的来源与去路(Metabolism

of

Ammonia

)(二)

高血氨和氨氨 ：肝 （肝性脑病）是由于肝功能严重损伤→尿素

，血氨升高，使大脑TCA中α-酮戊二酸去酸、草酰乙Glu下降，TCA受阻）可加Asp或Arg酸等缓解。同时造成肝组织中的乙酰-CoA无法进入TCA循环，而产生大量

。GluGluGln-ATPCO2(三)氨的转运氨在体内以无毒的丙氨酸，谷氨酰胺，在肝尿素，在肾以铵的形式排出，使氨的代谢保持动态平衡，尿素是正常平衡的关键丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose

cycle)生理意义①肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式 到肝。②

肝为肌肉提供葡萄糖。1.丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉

到肝丙氨酸—葡萄糖循环转氨基The

Cori

Cycle2．谷氨酰胺 氨的作用谷氨酰胺是中性无毒物质，易透过细胞膜。不仅是

的主要方式，也是氨的解氨毒和 形式。Gln也可参与体内，嘌呤，嘧啶和非必需AA的

。Two

transport ofammonia to

liver1、谷氨酰胺的运氨作用2、葡萄糖—丙氨酸循环（四）、尿素的生成尿素生成的过程由Hans

Krebs

和Kurt

Henseleit

提出，

称为鸟氨酸循环(orinithine

cycle)，又称尿素循环(urea

cycle)或Krebs-Henseleit循环。1、定义：鸟氨酸循环(ornithine

cycle)指氨与

通过鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸生成尿素的过程。Krebs一生中提出了两个循环学说(还有三羧酸循环),为生物化学的发展做出了重大贡献.2、

部位：主要在肝细胞的线粒体+胞液中。NH3在肝中 尿素；占排氮总量80

—

90%尿素的生成概述尿素的生成概述线粒体胞液线粒体中起始→胞液

并3.尿素循环的反应过程(1)

氨甲酰磷酸的生成CO2+

NH3

+

H2O

+

2ATP氨基甲酰磷酸 酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）OC氨基甲酰磷酸H2NO

~PO32-+2 +

Pi反应 粒体中进行反应由氨基甲酰磷酸 酶Ⅰ(carbamoyl

phosphatesynthetaseⅠ,

CPS-Ⅰ)催化。尿素 关键酶N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶I氨甲酰磷酸的生成反应粒体中进行：因为这样有利于将NH3严格控制粒体中，防止其扩散进入血液引起氨

。AGA：N-乙酰谷氨酸作用：CSP-1的别构激活剂生成：乙酰CoA+Glu→N-乙酰谷氨酸Eukaryotes

have2

types

of

CPS

enzymes氨甲酰磷酸是高能化合物，可作为氨甲酰基的供体。氨甲酰磷酸合酶I：存在于线粒体，参与尿素或Arg

。氨甲酰磷酸合酶Ⅱ：存在于胞质中，参与尿嘧啶的

。Carbarroyl

phosphatesynthetase(CPS-I)CPS-1CPS-

II细胞定位线粒体（肝）细胞液（广泛）氮源NH3Gln生理功能尿素嘧啶抑制剂UMP激活剂N-乙酰谷氨酸酶活性意义反应肝细胞分化程度反映细胞增殖程度产物氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸真核生物和胆固醇前三步相同尿素循环的反应过程尿素循环的反应过程尿素循环的反应过程尿素循环的反应过程天冬氨酸氨基转移酶肝脏线粒体中活性最高

？尿素和柠檬酸循环的联系延胡索酸延胡索酸“Krebs

bickle鸟氨酸尿素循环小节+

AMP

+2Pi

+PPi+延胡索酸NH3最主要的去路---尿素的

(formation

of

urea)生成部位：部位：肝脏（线粒体、胞液）过程：鸟氨酸循环（ornithine

cycle）原料：NH3

（游离的氨和来自天冬氨酸的氨）CO2:来自TCA循环形成一分子尿素消耗4个高能磷酸键（

4分子ATP）NH4

+HCO3

+3ATP+Asp+2H2O

→尿素+2+

-前二步反应：氨甲酰磷酸、瓜氨酸生成后三步反应：精氨琥珀酸、Arg、尿素粒体内进行。在胞液内进行延胡索酸将尿素Cycle与TCA-Cycle联系起来限速酶：

精氨酸代琥珀酸

酶氨甲酸磷酸 酶I（五）鸟氨酸循环意义：Detoxification

of

ammonia:

toxic

ammonia

is

converted

tonontoxic

urea.Biosynthesis

of

Arginine:

kidneys,

intestine

contribute

most

ofthe

arginine,

but

they

lack

the

enzymearginase.Arginase

enzyme

is

only

present

in

the

liver.尿素循环小节（六）尿素生成的调节饱食或饥饿那一个可能产生多的尿素？若干年前，一种重要的节食减肥方式是每天摄入液体蛋白质（胶原蛋白的水解物：白明胶），水，维生素，所有其他饮食均被，有的人一周体重减了10-14磅，有的人这样进食后死了，试分析其中原因？液体蛋白质节食法-减肥瘦身饥饿可能产生多的尿素（七）氨的主要排泄形式高等植物则将氨基氮以谷氨酰氨和天冬酰胺形式

于体内。含氮废物产生机制Gln裂解 尿素循环

嘌呤代谢非必需氨基酸NH4+承尿排出B．

必需氨基酸D．

尿素2．成 内氨的最主要代谢去路为：A．C．E．嘌呤、嘧啶、核苷酸等1、鸟氨酸循环中，尿素的第二分子氨来源于A、游离氨

B、谷氨酰胺

C、天冬氨酸D、天冬酰胺

E、氨基甲酰磷酸思

考思

考A．鸟氨酸+氨基甲酰磷酸→瓜氨酸+磷酸

B．瓜氨酸+天冬氨酸→精氨酸代琥珀酸

C．精氨酸代琥珀酸→精氨酸+延胡素酸

D．精氨酸→鸟氨酸+尿素E．草酰乙酸+谷氨酸→天冬氨酸+α-酮戊二酸4．鸟氨酸循环的限速酶是：酶Ⅰ

B、鸟氨酸氨基甲酰转移酶酶

D．精氨酸代琥珀酸裂解酶A．氨基甲酰磷酸

C．精氨酸代琥珀酸

E．精氨酸酶3．在尿素过程中，下列哪步反应需要ATP？转氨基还原氨基化（谷氨酸)1.

再氨基化生成氨基酸转变成糖或脂肪生糖氨基酸生酮氨基酸：亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、异亮氨酸氧化供能生成CO2和H2O四、

Catabolism

of

Carbon

skeletons of

Amino

Acids（三） 氧化供能α-酮酸在体内可通过TAC

和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。20种aa的碳架可转化成7种物质：酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。最后集中为5种物质进入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。氧化供能思

考例1、2分子丙氨酸彻底氧化分解并以CO2和尿素的形式排出，请写出并计算产生的ATP分子数。答案：2

×15-4=26分子ATP酸乙酰COATCA循环谷氨酸丙氨酸a-酮戊二酸NADH+NH3尿素NADHL-谷氨酸脱氢酶转氨酶Ala+-酮戊二酸酸+GluGlu

+

NAD+

+

H2O-酮戊二酸+NADH+NH4+Ala

+

NAD+

+

H2O酸+NADH+NH4+丙氨酸彻底氧化思

考首先丙氨酸通过联合脱氨的方式将氨基脱掉，这步反应产生2分子的NADH，相当于生成5分子ATP。2分子氨经尿素循环 尿素需消耗

4分子ATP。2分子 酸脱氢氧化形成乙酸CoA，同时生成

2分子

NADH，相当于生成

5分子ATP。（4）2分子乙酸CoA进入三疑酸循环产生20分子ATP。所以2分子丙氨酸彻底氧化并以CO2和尿素形式排出体外，

生26分子ATP。思

考例2、1分子天冬氨酸彻底氧化分解产生多少ATP，ATP产生的方式是什么？（没有提及尿素）答案：15分子ATP天冬氨酸酸乙酰COATCA循环a-酮戊二酸NADH+NH3尿素NADHL-谷氨酸脱氢酶草酰乙酸谷氨酸转氨酶思

考例3、1分子谷氨酸彻底氧化（不考虑尿素）谷氨酸酸乙酰COANADH+NH3尿素L-谷氨酸脱氢酶a-酮戊二酸第一轮TCA循环草酰乙酸第二轮TCA循环2

NADH1

FADH21mol

ATPNADH（22.5ATP）思

考（1）谷氨酸彻底氧化时首先氧化脱氨基转变为a酮戊二酸，此反应中脱下的氢被NAD+接受生成NADH+H+，经呼吸链传递最后可生成（2.5

ATP）个ATP，（2）a-酮戊二酸经三 转变成草酰乙酸，伴随产生2mol NADH，1mol

FADH2和1mol

ATP；此过程产生（7.5

ATP）个ATP草酰乙酸沿梭化支路转为磷酸烯醇式 酸，后者再转变为 酸，这阶段消耗一个GTP，产生一个ATP，二者抵消。最后 酸彻底氧化可产生（12.5

ATP）个ATP

。因此。谷氨酸彻底氧化后工生成（22.5

ATP）个ATP

。思

考谷氨酸如何异生为糖(详细过程）（1）、谷氨酸脱氨基谷氨酸

α-酮戊二酸

+

NH3L-谷氨酸脱氢酶NAD+NADH+H+（2）、α-酮戊二酸沿TAC途径生成苹果酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸GDPGTP+CoAFADFADH2H2Oα-酮戊二酸脱氢酶复合体NAD+、CoANADH+H+、CO2（3）、苹果酸出线粒体思

考苹果酸草酰乙酸PEP苹果酸脱氢酶NAD+NADH+H+磷酸烯醇式酸羧激酶GTPGDP、CO2（4）、苹果酸转变为PEP（胞液）*当异生为糖时，PEP沿糖酵解途径逆途径异生为糖，还需绕过两个能障。5、1,6-DPF

转变为F-6-P6、G-6-P转变为葡萄糖两个能障思

考例4、丙氨酸、乳酸和酸具有相似的结构，通过计算说明在肝脏组织中，等摩尔的丙氨酸、乳酸和 酸完全氧化，哪种物质产能更高？（ 大学2002考研题）乳酸完全氧化时，首先转变成 酸，然后 酸转变成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入三

完全氧化。乳酸

+

NAD→

酸+NADH

+

H+

（细胞质中进行），酸+

NAD→乙酰辅酶A+

NADH

+

H+

（线粒体中进行），1摩尔乙酰辅酶A进入三 完全氧化生成2摩尔CO2、3摩尔NADH

+

H+、1摩尔FADH2

、1摩尔GTP。1摩尔乳酸完全氧化产生ATP数=2.5×5＋1.5×1＋1=15；思

考丙氨酸氧化时，首先1摩尔丙氨酸与1摩尔α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成1摩尔 酸、1摩尔谷氨酸。谷氨酸脱氢重新转变成α-酮戊二酸并生成1摩尔NH4+

和1摩尔NADH

+

H+。酸氧化过程同上述，1摩尔 酸完全氧化产能2.5×4

＋1.5×1＋1=12.5摩尔的ATP。另外从丙氨酸上脱下的氨对机体是害的，必须转化成尿素给予清除。

1摩尔尿素需要2摩尔的氨、1摩尔CO2、并且消耗4摩尔的ATP（实际消耗3摩尔

ATP，断裂4个高能磷酸键），这样清除1摩尔的氨，相当于消耗2摩尔ATP，所以1摩尔丙氨酸完全氧化可产生ATP数=12.5＋2.5-2=13摩尔；通过计算可知等摩尔的丙氨酸、乳酸和酸完全氧化时，乳酸产能高于丙氨酸，丙氨酸又高于 酸。思

考例5、

如果1分子乙酰CoA经过TCA循环氧化成和可产生10分子的ATP，则1分子丙氨酸在哺乳动物体内彻底氧化净产生多少分子的ATP？（13分子

）（ 大学，中南民族大学）丙氨酸酸乙酰CoA3NADH3NADH三12ATP1摩尔尿素需要2摩尔的氨、1摩尔CO2、并且消耗4摩尔的ATP（实际消耗3摩尔ATP，断裂4个高能磷酸键），这样清除1摩尔的氨，相当于消耗2摩尔ATP，10+2.5+2.5-2=13五 一碳基团注意：并非所有含一个C原子的物质均为一碳基团，CO、CO2等。3、特点：不能游离存在，由载体携带参与反应4、一碳单位的载体：四氢叶酸FH4是一碳单位代谢的辅酶。其结构如下：

一碳单位共价连接于FH4分子的N5、N10位或N5和N10上。一碳单位反应的重要辅助因子肾上腺素脂酰胆碱Gly甲基亚甲基甲炔基甲酰基Met5、来源与互变及利用：原核生物蛋白质主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸，蛋氨酸碱基氨基酸原核生物蛋白质翻译起始THFHisreversible

conversions

except

for

productionof N

5-methyl

H4

folate四氢叶酸（FH4

）的生成☞

磺胺药竞争性抑制叶酸

酶☞氨甲喋呤竞争性抑制FH2还原酶细菌叶酸

酶FH2还原酶FHFH2还原酶

FH对氨基苯甲酸叶酸24喋呤Glu磺胺药（磺胺嘧啶、双嘧啶、复方新诺明）一碳基团与抗菌和抗肿瘤6、一碳单位的生理功能（1）作为 嘌呤和嘧啶的原料（2）把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来

N10-CHO-FH4——提供嘌呤C2\C8N5，N10-CH2-FH4——提供dTMP的甲基（3）参与许多物质的甲基化过程。一碳单位代谢

引起巨幼红细胞性贫血。Biosynthesis

of

Glycine7

.甲硫氨酸循环S-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸蛋氨酸甲基转移酶蛋氨酸

酶（Vit

B12）Sulphur

containing

amino

acidsMethionine

(Met,

M)

–“start”

amino

acid,veryhydrophobicCysteine

(Cys,

C)

–

sulfurin

form

of

sulfhydryl,important

in

disulfidelinkages,

weak

acid,

canform

hydrogen

bonds.半胱氨酸 甲硫氨酸（蛋氨酸）蛋氨酸循环的意义为体内甲基化反应提供甲基使四氢叶酸得到再生同型半胱氨酸堆积，引起同型半胱氨酸血症同型半胱氨酸转变为甲硫氨酸，但体内不能同型半胱氨酸，只能由甲硫氨酸转变生成。所以甲硫氨酸是必需氨基酸。同型半胱氨酸导致神经管畸形巨幼红细胞性贫血(缺乏叶酸或B12)转甲基反应是体内唯一利用N5-CH3-FH4的反应，需维生素B12参加。

N5-CH3-FH4为甲硫氨酸提供甲基，同时四氢叶酸重新生成，与一碳单位结合参与嘌呤、嘧啶

。维生素B12缺乏影响甲硫氨酸和四氢叶酸的再生→巨幼红细胞性贫血。维生素B12缺乏其它形式FH4不能再生一碳单位转运碱基细胞巨幼红细胞性贫血维生素B12,又名钴胺素,是唯一含金属元素的维生素,活性形式有:钴胺素、羟钴胺素、甲基钴胺素和5′脱氧腺苷钴胺素,后两者分别为转甲基酶和变位酶的辅酶。变位酶的辅助因子：参与丙酸代谢。(5'-脱氧腺苷钴胺素)甲基丙二酰Co-A变位酶转甲基酶的辅酶：N5-甲基-FH4转甲基酶的辅酶,同型半胱氨酸

蛋氨酸Vit

B12N5-CH3-FH4

FH4维生素B12通过提高FH4的利用率,影响核酸,蛋白质的生物,而促进红细胞的发育成熟.8、辅酶-维生素B12(甲基钴胺素)六、氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质七、氨基酸代谢缺陷症帕金森病(Parkinson

disease)患者多巴胺生成减少酪氨酸在黑色素细胞中可经酪氨酸酶等的催化

黑色素缺乏酪氨酸酶，黑色素 ，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)营养不良为什么皮肤和头发颜色浅？苯丙氨酸羟化为酪氨酸苯丙氨酸羟化酶N)H

+

H+N)+四氢生物蝶呤(BH4)是苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸羟化酶的辅基槭糖尿症：支链氨基酸代谢病支链a-酮酸脱氢酶复合体支链a-酮酸脱氢酶复合体同 酸脱氢酶复合体或a-酮戊二酸脱氢酶复合体相似(

TPP,FAD,NAD,硫辛酸,和COA)支链氨基酸代谢病丙酰COA甲基丙二酸甲基丙二酸单酰COA变位酶VB12分解需要VB12的氨基酸常隐性遗传甲基丙二酸血症第二节 氨基酸和其重要衍生物的氨基酸的氮源（1）生物固氨（微生物）a.与豆科植物共生的根瘤菌b.自养固氮菌 兰藻在固氮酶系作用下，将空气中的N2固定，产生NH3（2）硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物)（3）各种脱氨基作用产生的NH3（所有生物）三. NH3

的同化NH3先掺入两种氨基酸再进入其他分子：谷氨酸和谷氨酰胺Nitrogen

assimilation

proceeds

in

oneof

two

ways.1.

,if

NH4+levels

in

the

soil

are

high,plantscanuse

the

glutamate

dehydrogenase

reaction

todirectlyincorporate

NH4+into

the

amino

acid

glutamate(谷氨酸)using

a-ketoglutarate

as

the

carbon

skeleton.Glutamateis

formed

by

reductive

amination

of

-ketoglutarateAssimilation

of

Ammonia1. Reductive

amination

of

a-ketoglutarate

by

glutamatedehydrogenase

occurs

in

plants,

animals

andmicro

anisms.2.

A

second,and

more

common

way

that

plants

andbacteria

incorporateNH4+into

Glutamine（谷氨酰胺）whenN

H4+concentrations

are

low(by

glutamine

synthetase（谷氨酰胺合酶）

uses

ATPAssimilation

of

AmmoniaAssimilation

of

AmmoniaAlternate

amino

acid

production

in

prokaryotes:Especially

used

if

[NH3]

is

low. Km

of

Gln

synthetaselower

than

Km

of

Glu

dehydrogenase.Assimilation

of

Ammonia植物和细菌中氨先形成Gln,再和a-酮戊二酸形成Glu(动物没有),动物多利用转氨酶维持Glu的水平Glutamate

synthase

transfers

a

nitrogen

to

a-ketoglutarateinProkaryotes

&plantsA

second,

and

more

common

way

that

plants

andbacteria

incorporate

NH4+

into

metabolites,

is

through

atwo

reaction

mechanism

that

functions

when

N

H4+concentrations

are

low.In

this

mechanism,the

enzyme

glutamine

synthetase（谷氨酰胺合酶）

uses

ATP

in

acoupled

reaction

to

form

glutamine（谷氨酰胺）

from

glutamate

using

N

H4

.+Next,

the

glutamineis

combined

witha-ketoglutarate

in

areaction

catalyzed

by

the

enzyme

glutamate

synthase

to

form

twomolecules

of

glutamate

(glutamine

contains

two

nitrogens).Assimilation

of

Ammonia谷氨酰胺酶是氮代谢的主要调控点谷氨酸谷氨酰胺合成酶氨甲酰磷酸变构调节共价修饰调节酪氨酸397上腺苷化失活谷氨酰胺

酶的The

Fate

ofAmmoniumThree

major

reactions

inall

cellsCarbamoyl-phosphate

synthetase

I(氨甲酰磷酸

酶I

)two

ATP

required

-

one

to

activate

bicarb,

onetophosphorylate

carbamateGlutamate

dehydrogenase(谷氨酰胺 酶)reductive

amination

of

alpha-ketoglutarate

to

formglutamateGlutamine

synthetase(谷氨酸脱氢酶)ATP-dependent

amidation

of

gamma-carboxyl

of

glutamate

toglutamineThe

Fate

ofAmmonium四、氨基酸的碳源直接碳源是相应的α-酮酸。植物能

20种a.a.相应的全部碳架或前体。人和动物只能直接 部分a.a.相应的α-酮酸。主要来源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。五.

氨基酸的 代谢主要通过转氨基作用

许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站”，先生成Glu→其它AA。氨基酸 途径的类型1、α-酮戊二酸衍生类型(谷氨酸族氨基酸的

)2、草酰乙酸衍生类型(天冬氨酸族氨基酸的

)3、

酸衍生类型(丙氨酸族氨基酸的

)4、3-磷酸甘油衍生类型(丝氨酸族氨基酸的

)5、4-磷酸-赤藓糖和烯醇式

酸磷酸衍生类型

(芳香族氨基酸的

)6.

核糖-5-磷酸(组氨酸生物

)Biosynthesis

of

Amino

Acids磷酸戊糖途径TCAPEPAlanineAsparagineAspartateCysteineGlutamateGlutamineGlycineProlineSerineTyrosineEssential

and

Nonessential

Amino

Acids

forHumans

Essential

NoAnregsisneinnet*ial

HistidineIsoleucineLeucineLysineMethioninePhenylalanineThreonineTryptophanValine*Arg

is

essential

in

infants

and

growingchildren

but

not

in

adults.Amino

acids

that

ananism

cannotsynthesize

inadequateamountsunder

a

given

setof

conditionsarecalled“essential.”Those

that

can

besynthesized

inadequateamountsare“Mnoosntebssaecntetiraila.”and

plants

cansynthesize

all20

amino

acids.23Essential

&

Non-essential

AAEssential

&Non-essential

AAConditionally

essentialArg:can

be

made,

but

not

enoughHis:

controversial

(essential

f rowth

in

children)Phe

essential,

Tyr

can

be

made

from

Phe

but

wh