生物化学氨基酸代谢

第八章

氨基酸代谢MetabolismofAminoAcids一、蛋白质的营养作用二、氨基酸的一般代谢三、氨的代谢四、氨基酸的生物合成（自学）本章主要内容：第一节、蛋白质的营养作用NutritionalFunctionofProtein一、蛋白质的营养作用

1、氮平衡(nitrogenbalance)氮总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：摄入氮>排出氮（儿童、孕妇等）氮负平衡：摄入氮<排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。2、生理需要量3、蛋白质的营养价值

*必需氨基酸(essentialaminoacid)指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。80克/日二、蛋白质的消化▪蛋白质消化的生理意义：（1）由大分子转变为小分子，便于吸收。（2）消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）三、细胞内蛋白质的降解▪溶酶体途径:

—无选择地降解蛋白质

▪泛肽途径：

—给选择降解的蛋白质加以标记不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白1、溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白2、依赖泛素(ubiquitin)的降解过程泛素？*76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)；*普遍存在于真核生物而得名；*一级结构高度保守。泛素介导的蛋白质降解过程E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶体20S蛋白酶体ATP19S调节亚基去折叠水解E1：泛肽激活酶E2：泛肽载体蛋白

E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）GeneralMetabolismofAminoAcids第二节、氨基酸的一般代谢

氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收

组织蛋白质分解

体内合成氨基酸(非必需氨基酸)

α-酮酸

脱氨基作用酮体氧化供能

糖胺类脱羧基作用氨

尿素代谢转变其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

氨基酸代谢概况一、氨基酸的脱氨基作用脱氨基方式：▪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（一）、氧化脱氨基作用

L-谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH*L-谷氨酸脱氢酶：活性强，分布于肝、肾及脑组织

辅酶为NAD+或NADP+

专一性强，只作用于谷氨酸

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2*L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）*D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD）（二）、转氨基作用(transamination)

特点：

*没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。

*大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。1、转氨基作用的机制*转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸

磷酸吡哆醛

α-酮酸

磷酸吡哆胺

谷氨酸

α-酮戊二酸转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT）*通过此种方式并未产生游离的氨。2、转氨基作用的生理意义

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。（三）、联合脱氨基作用

1、转氨基和氧化脱氨基偶联2、转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联：主要在肌肉组织中氨基酸

谷氨酸α-酮酸

α-酮戊二酸

H2O+NAD+转氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脱氢酶

*此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也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。1、

转氨基偶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α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸转氨酶1草酰乙酸天冬氨酸转氨酶

2腺苷酸脱氢酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)2、转氨基偶联嘌呤核苷酸循环二、氨基酸的脱羧基作用

氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛脱羧基作用(decarboxylation)（一）、γ-氨基丁酸，(γ-aminobutyricacid,GABA)

L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱酶

*GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。（二）、组胺(histamine)L-组氨酸组胺组氨酸脱羧酶CO2*组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。（三）、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸5-羟色氨酸5-HT色氨酸羟化酶5-羟色氨酸脱羧酶CO2*

5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。MetabolismofAmmonia第三节、氨的代谢一、α-酮酸的代谢去向1、经氨基化生成非必需氨基酸；2、转变成糖及脂类；3、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。二、氨的代谢▪氨是机体正常代谢产物，具有毒性；▪体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒；▪正常人血氨浓度一般不超过0.6μmol/L。（一）、血氨的来源▪氨基酸脱氨基作用▪肠道吸收的氨▪肾小管上皮细胞分泌的氨

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶（二）、血氨的去路▪在肝内合成尿素▪合成非必需氨基酸及其它含氮化合物▪合成谷氨酰胺▪肾小管泌氨：分泌的NH3酸性条件下生成NH4+，随尿排出。

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi（三）、氨的转运1、丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)*生理意义：▪肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝；。▪肝为肌肉提供葡萄糖。*反应过程：丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白质氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途径丙氨酸丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖肌肉血液肝2、谷氨酰胺的运氨作用*反应过程：谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。*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。（四）、尿素的生成1、生成部位：主要在肝细胞的线粒体及胞液中。尿素的生成过程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)，又称尿素循环(ureacycle)或Krebs-Henseleit循环。2、生成过程鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞液*原料：2分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自Asp；*过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行；*耗能：3个ATP，4个高能磷酸键。3、反应小结（五）、高氨血症和氨中毒

*血氨浓度升高称高氨血症(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。*高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammoniapoisoning)，也称肝昏迷。TCA↓

脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

脑内α-酮戊二酸↓氨中毒的可能机制（肝昏迷）三、一碳单位的代谢

*定义：

某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团，称为一碳单位(onecarbonunit)。*种类：

-CH=NH

亚氨甲基H-CO-