第十章氨基酸和核苷酸代谢

蛋白质的消化胃蛋白酶胰液中的蛋白酶：对肽键有一定的专一性内肽酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶外肽酶：羧基肽酶A和羧基肽酶B小肠粘膜细胞中的氨基肽酶和二肽酶（寡肽酶）。当前1页，总共68页。氨基肽酶内肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图当前2页，总共68页。第一节氨基酸的分解代谢

合成组织蛋白氨基酸主要通过三种方式脱氨基，即氧化脱氨基，联合脱氨基和转氨基，其中以联合脱氨基作用最为重要。当前3页，总共68页。（一）、氨基酸的脱氨基作用1、转氨基作用：在转氨酶的作用下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的-碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成-酮酸。当前4页，总共68页。

特点：

①反应可逆。②体内除Lys、Pro和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。转氨基作用并未产生游离的氨。③转氨酶均以磷酸吡哆醛为辅酶。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物。反应中起传递氨基的作用。

当前5页，总共68页。体内重要的转氨酶①丙氨酸氨基转移酶（ALT或,GPT）：肝中活性最高。②天冬氨酸氨基转移酶（AST或GOT）：心肌中活性最高。

正常人各组织ALT及AST活性(单位/克湿组织)组织(GOT)(GPT)心1560007100骼肌990004800肾9100019000胰腺脾肺血清280002000140001200100007002016ALTAST组织(GOT)(GPT)ALTAST当前6页，总共68页。

当前7页，总共68页。2、氧化脱氨基作用

指在氨基酸氧化酶作用下，氨基酸脱氢并脱去氨基的过程。体内催化氧化脱氨基的酶中以L-谷氨酸脱氢酶最重要。当前8页，总共68页。3、联合脱氨基作用在转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。主要在肝、肾组织进行。当前9页，总共68页。当前10页，总共68页。（二）氨基酸的脱羧基作用当前11页，总共68页。Gluγ-氨基丁酸+CO2(抑制中枢神经传导)Aspβ-Ala+CO2(泛酸组分)His组胺＋CO2(降低血压)Tyr酪胺＋CO2(升高血压)Cys巯基乙胺＋CO2(CoA组分)Lys尸胺+CO2(促进细胞增殖)Org腐胺+CO2(促进细胞增殖)常见氨基酸脱羧基作用转换当前12页，总共68页。1、氨的来源去路（三）氨基酸分解产物的去路当前13页，总共68页。体内氨的来源（1）.氨基酸脱氨基作用：是主要来源。（2）.肠道吸收的氨：4g/日①蛋白质的腐败作用（氨基酸被肠道细菌分解产生氨） ②肠道尿素的水解（尿素经肠道细菌尿素酶水解产生氨）正常人血氨浓度一般不超过60μmol/L。当前14页，总共68页。肠道对氨的吸收与肠道pH有关：（3）.肾小管上皮细胞泌氨

当前15页，总共68页。

是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：既使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。丙氨酸-葡萄糖循环当前16页，总共68页。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肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖当前17页，总共68页。氨的排泄去路当前18页，总共68页。氨的去路：鸟氨酸循环--尿素的生成1.生成部位（1）主要是在肝细胞的线粒体及胞液中进行，肾和脑中也可合成极少量的尿素。切除动物肝，动物的血、尿中几乎检测不到尿素。（2）尿素生成的过程由Krebs和Henseleit于1932年提出，称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)，又称尿素循环或Krebs-Henseleit循环。鸟氨酸循环是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨的最主要去路。当前19页，总共68页。

当前20页，总共68页。Krebs-Henseleit实验：①大鼠肝切片与NH4+保温数小时，NH4+↓，尿素↑；②加入鸟氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素↑；③上述三种氨基酸结构上彼此相关；④早已证实肝中有精氨酸酶。当前21页，总共68页。(1)氨基甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸①反应在线粒体中进行。②氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化的反应为不可逆反应。③N-乙酰谷氨酸(AGA)为其激活剂，反应消耗2分子ATP。鸟氨酸循环的详细步骤当前22页，总共68页。(2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸②由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常与CPS-Ⅰ构成复合体，为不可逆反应。①反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3NH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2(CH2)3CHCOOHNH2鸟氨酸NH2COO~PO32-NH2COO~PO32-当前23页，总共68页。(3)精氨酸的合成①反应在胞液中进行。②精氨酸代琥珀酸合成酶是限速酶。③此反应消耗1分子ATP，2个高能键能量。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHCOOHCHH2NCH2COOHNHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3当前24页，总共68页。④此反应在胞液中进行，由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH当前25页，总共68页。(4)精氨酸水解生成尿素①反应在胞液中进行。②精氨酸酶为肝中特有的酶。尿素鸟氨酸精氨酸C(CH2)3COOHNH2CHNHNH2NH精氨酸酶CNH2NH2O+(CH2)3COOHNH2CHNH2H2O当前26页，总共68页。(1)α-酮酸经氨基化生成非必需氨基酸。(3)α-酮酸转变成糖及脂类。(2)α-酮酸可通过TCA循环和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，生成ATP。甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸生糖及生酮氨基酸2、-酮酸的代谢去路当前27页，总共68页。琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸蛋氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸酮体亮氨酸赖氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸缬氨酸CO2CO2二、氨基酸的合成TCA当前28页，总共68页。有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要为谷AA，领头AA)氨基酸合成的共性当前29页，总共68页。包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu)共同碳架：EMP中的丙酮酸COOHCH3C=O--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--COOHCH3CHNH2--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--谷丙转氨酶++丙酮酸谷AA

丙AA

α-酮戊二酸

1、丙氨酸族氨基酸的合成(GPT)当前30页，总共68页。2丙酮酸α-酮异戊酸缩合CO2转氨基缬氨酸α-酮异己酸亮氨酸转氨基-CH3C=OCOO---CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH--CH3-CHα-酮异戊酸丙氨酸族其它氨基酸的合成当前31页，总共68页。包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys)甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--COOHCHO-+COOHCH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+α-酮戊二酸甘AA

谷AA乙醛酸

2、丝氨酸族氨基酸的合成当前32页，总共68页。三种氨基酸的关系乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸丝氨酸半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中）COOHCH2NH2-COOHCH2OHCHNH2-+NH3+CO2+2H++

2e-2H2O

丝AA甘AA当前33页，总共68页。包括：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏(Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile)共同碳架：TCA中的草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CHNH2COO---CH2-COO-CHNH2COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---++转氨天冬AA3、天冬氨酸族氨基酸的合成当前34页，总共68页。（植，细)动物天冬酰胺合酶Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O

+AMP+PPiMg2+Asp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi当前35页，总共68页。CH2-COOHCHNH2COOH--ATPADP天冬氨酸激酶CH2-C-O-P=OCHNH2COOH--O=OHOHNADPH+H+NADP+天冬氨酸激酶天冬氨酰磷酸CH2-CHOCHNH2COOH--β-天冬氨酸半醛L-高丝氨酸甲硫氨酸苏氨酸异亮氨酸（4个C来自Asp,2个C来自丙酮酸）α,ε-二氨基庚二酸赖氨酸CO2天冬氨酸天冬氨酸族其它氨基酸的合成当前36页，总共68页。草酰乙酸赖氨酸苏氨酸甲硫氨酸异亮氨酸天冬酰胺天冬氨酸β-天冬氨酸半醛几种氨基酸的关系当前37页，总共68页。包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg)共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸

α-酮戊二酸Glu为还原同化作用+NH3+NADH+NAD++H2O谷AA脱H酶（动物和真菌，不普遍）谷氨酰胺+α-酮戊二酸2谷AA（普遍）α-酮戊二酸谷AA+NH3+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O合酶

Glu合酶NADPH+H+NADP+4、谷氨酸族氨基酸的合成当前38页，总共68页。由谷AA脯AA

CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--CH2-COOHCH2-CHNH2CHO--NAD(P)HNAD(P)+ATPADPMg2+H2CCH2HCNCHCOOHNADHNAD+H2CCH2H2CNHCHCOOH1/2O2CCH2H2CNHCHCOOHHHO(谷AA)(谷氨酰半醛)(△’-二氢吡咯-5-羧酸)(脯AA)(羟脯AA)当前39页，总共68页。α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羟脯AA鸟AA瓜AA精AA几种氨基酸的关系当前40页，总共68页。5、组氨酸族和芳香族氨基酸的合成包括：组AA(His)、色AA(Trp)、酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe)组AA族碳架：PPP中的磷酸核糖芳香族AA碳架：4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP)CH2HCCCH-NH2COOH--NHCHN来自核糖来自谷氨酰胺的酰胺基从谷氨酸经转氨作用而来来自ATP当前41页，总共68页。芳香族氨基酸的关系色氨酸PEP4-磷酸赤藓糖莽草酸分支酸预苯酸酪氨酸苯丙氨酸若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体，因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径当前42页，总共68页。儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成当前43页，总共68页。白化病脑细胞和肾上腺髓质细胞黑色素细胞3,4-二羟苯丙氨酸(多巴)多巴醌酪氨酸酶吲哚醌黑色素多巴脱羧酶CO23,4-二羟苯乙胺(多巴胺)

-羟化酶VitCO2H2O去甲肾上腺素SAMS-腺苷同型半胱氨酸转甲基酶肾上腺素儿茶酚胺当前44页，总共68页。第二节核苷酸代谢当前45页，总共68页。一、核酸的酶促降解2、核酸酶：（1）.按底物分：核糖核酸酶（RNase）：酶稳定、耐高温，RNA；脱氧核糖核酸酶（DNase）：种类多、工具酶，DNA；非特异性核糖核酸酶：有的酶可作用于DNA和RNA

1、降解方式核酸酶核酸+水核苷酸3′，5′-磷酸二酯键水解核酸水解：DNA稳定，耐酸碱；RNA易在碱中水解当前46页，总共68页。（2）.按作用方式分：①核酸外切酶：从核酸链的一端逐个水解下核苷酸的酶。（非特异性）

外切核酸酶对核酸的水解位点5´

p

p

p

pOHB

p

p

p

p3´BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶（5´端外切5得3）蛇毒磷酸二酯酶（3´端外切3得5）当前47页，总共68页。②核酸内切酶：水解DNA或RNA分子内的磷酸二酯键的酶（特异性强）。5´

p

p

p

pOHPyPuPyPy1´

p

p

pGACU

p

p

pGA3´RNAaseIRNAaseIRNAaseT1RNAaseT1Py嘧啶

Pu嘌呤RNAaseI作用于嘧啶与嘌呤、嘧啶与嘧啶间的二酯键RNAaseT1作用于嘌呤与嘌呤间的二酯键内切核酸酶对RNA的水解位点示意图当前48页，总共68页。（3）限制性核酸内切酶

能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列，并在特定位点切割DNA双链的核酸内切酶统称为限制性核酸内切酶。特性Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型功能限制、修饰限制限制、修饰蛋白质结构3种不同亚基单一成分2种不同亚基所需辅助因子ATP,Mg2+,SAMMg2+ATP,Mg2+,SAM识别序列EcoB:TGA(N)8TGCT4-8bp,旋转对称EcoPI:AGACC切割位点距识别位点至少1000kb处随机切割在识别序列内（或附近）距识别位点3’-端24~26bp处当前49页，总共68页。

磷酸解水解

核苷+H2O

核苷水解酶碱基+核糖核苷+Pi核苷磷酸化酶碱基+核糖-1-P1、核苷酸的分解二、核苷酸的分解代谢核苷酸核苷酸酶核苷+Pi2、核苷的分解当前50页，总共68页。腺嘌呤次黄苷脱氨酶次黄嘌呤核苷酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤氧化酶核苷酶脱氨酶核苷酸酶鸟苷鸟嘌呤3、嘌呤的分解代谢不同种类的生物分解嘌呤的能力不同，产物也不同。人、灵长类、鸟类、某些爬虫类将嘌呤分解成尿酸，其他生物还可将尿酸进一步分解成尿囊素、尿囊酸、尿素、甚至CO2、NH3。核酸中的嘌呤主要是Ade、Gua首先脱氨，分别生成次黄嘌呤和黄嘌呤，再进一步代谢生成尿酸。当前51页，总共68页。尿酸尿酸氧化酶尿囊素尿囊素酶尿囊酸尿囊酸酶尿素酶乙醛酸灵长类鸟类爬虫类昆虫硬骨鱼两栖类软骨鱼海洋瓣腮类甲壳类灵长类外的哺乳类当前52页，总共68页。尿酸过多导致痛风高尿酸血症是痛风的前奏曲，喜欢吃肉喝酒的患者，必须多加节制。否则，痛风发作时，拇趾、足背、足跟、踝、指、腕等小关节都有可能红肿剧痛，反复发作，关节畸形，形成‘痛风石’。血液中的尿酸浓度过高，形成尿酸结晶沉积在组织中。如沉积在关节就会引起关节炎，沉积在肾脏就会导致肾结石。痛风多发生于中老年人、肥胖者和脑力劳动者。当前53页，总共68页。结构与次黄嘌呤很相似的别嘌呤醇（allopurinol）对黄嘌呤氧化酶有很强的抑制作用（竞争性抑制），可用来治疗痛风。

别嘌呤醇次黄嘌呤痛风症----血中尿酸≥8mg％

当前54页，总共68页。RNA：Cyt、Ura4、嘧啶碱的分解代谢胞嘧啶尿嘧啶CO2当前55页，总共68页。DNA：Thy

胸腺嘧啶β-氨基异丁酸CO2当前56页，总共68页。

乙酰CoA丙酮酸3-磷酸甘油醛（e.g葡萄糖）脂肪酸单糖甘油核苷酸氨基酸糖类脂肪蛋白质核酸三羧酸循环NADH+H+,FADH2电子传递链氧化磷酸化NAD+,FADCO2H2OO2ADPATP分解合成……分解……合成糖类