蛋白质降解与氨基酸代谢()

第十章蛋白质降解与氨基酸代谢蛋白质的降解：外源蛋白的消化内源性蛋白的选择性降解氨基酸的分解代谢：脱氨方式、血氨转运、尿素生成氨基酸的生物合成本文档共164页；当前第1页；编辑于星期三\18点16分第一节蛋白质消化、降解及氮平衡一、蛋白质消化吸收胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶A、B、氨肽酶、弹性蛋白酶。本文档共164页；当前第2页；编辑于星期三\18点16分二、蛋白质的降解是有选择性的选择性：（1）异常蛋白、（2）正常的调节蛋白和酶意义：（1）清除异常蛋白；（2）细胞对代谢进行调控的一种方式蛋白质的周转：人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。周转的速度用半寿期表示。成人每天有总体蛋白的1%～2%被降解、更新。不同蛋白的半寿期差异很大，人血浆蛋白质的t1/2约10天，肝脏的t1/2约1～8天，结缔组织蛋白的t1/2约180天，许多关键性的调节酶的t1/2

均很短。本文档共164页；当前第3页；编辑于星期三\18点16分选择性降解的特点：（1）居于重要代谢调控位点的酶或调节蛋白，降解速度快（短寿蛋白多是调节蛋白或调节酶）（2）“持家蛋白”的降解速度慢（长寿蛋白多是持家蛋白）（3）蛋白质的降解速度受到细胞营养及激素状态的调节，营养缺乏，周转速度加快。本文档共164页；当前第4页；编辑于星期三\18点16分真核细胞中蛋白质的选择性降解有两条途径：（1）不依赖ATP的溶酶体途径，没有选择性，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。（2）依赖ATP的泛素途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。泛素是一种8.5KD（76a.a.残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，酵母与人只相差3个a.a残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。本文档共164页；当前第5页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第6页；编辑于星期三\18点16分肽酶的种类和专一性编号名称作用特征-氨酰肽水解酶(-aminoacylpeptidehydrolase)作用于多肽链的N-末端-羧肽水解酶(-carboxylpeptidehydrolase)作用于多肽链的C-末端二羧肽水解酶(depeptidehydrolase)水解二肽本文档共164页；当前第7页；编辑于星期三\18点16分蛋白酶的种类和专一性编号名称作用特征实例丝氨酸蛋白酶类(serinepritelnase)活性中心含Ser硫醇蛋白酶类(Thiolpritelnase)活性中心含Cys羧基（酸性）蛋白酶类[carboxyl(asid)pritelnase]活性中心含Asp,最适pH在5以下金属蛋白酶类(metallopritelnase)活性中心含有Zn2+、

Mg2+等金属胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶胃蛋白酶凝乳酶枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶本文档共164页；当前第8页；编辑于星期三\18点16分消化道内几种蛋白酶的专一性（）（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）本文档共164页；当前第9页；编辑于星期三\18点16分三、氨基酸代谢库食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基酸（外源性a.a）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性a.a）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。氨基酸代谢库以游离a.a总量计算。肌肉中a.a占代谢库的50％以上。肝脏中a.a占代谢库的10％。肾中a.a占代谢库的4％。血浆中a.a占代谢库的1～6％。肝、肾体积小，它们所含的a.a浓度很高，血浆a.a是体内各组织之间a.a转运的主要形式。本文档共164页；当前第10页；编辑于星期三\18点16分四、氮平衡氮平衡：机体摄入的氮量和排出量，在正常情况下处于平衡状态。即，摄入氮＝排出氮。氮正平衡：摄入氮＞排出氮，部分摄入的氮用于合成体内蛋白质，儿童、孕妇。氮负平衡：摄入氮＜排出氮。饥锇、疾病。本文档共164页；当前第11页；编辑于星期三\18点16分五、自然界的氮素循环植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮，合成各种氨基酸、蛋白质、含氮化合物。人和动物消化吸收动、植物蛋白质，得到氨基酸，合成蛋白质及含氮物质。有些微生物能把空气中的N2转变成氨态氮，合成氨基酸。本文档共164页；当前第12页；编辑于星期三\18点16分第二节氨基酸分解代谢氨基酸的去向：（1）重新合成蛋白质（蛋白质周转）（2）合成血红素、活性胺、GSH、核苷酸、辅酶等（3）彻底分解，提供能量（4）多余的氨基酸转化为葡萄糖、脂肪酸、酮体等本文档共164页；当前第13页；编辑于星期三\18点16分氨基酸代谢概况食物蛋白质氨基酸特殊途径-酮酸糖及其代谢中间产物脂肪及其代谢中间产物TCA鸟氨酸循环NH4+NH4+NH3CO2H2O体蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤生物固氮硝酸还原（次生物质代谢）CO2胺本文档共164页；当前第14页；编辑于星期三\18点16分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）尿素循环（3）脱氨后的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O，也可以转化为糖、脂肪酸本文档共164页；当前第15页；编辑于星期三\18点16分一、脱氨基作用（一）氧化脱氨基本文档共164页；当前第16页；编辑于星期三\18点16分第一步脱氢生成亚胺。第二步水解。本文档共164页；当前第17页；编辑于星期三\18点16分催化氧化脱氨基反应的酶（1）Ｌ—氨基酸氧化酶有两类辅酶：Ｅ-ＦＭＮ、Ｅ-ＦＡＤ（人和动物）对下列a.a不起作用：Gly、β-羟氨酸（Ser、Thr）、二羧a.a（Glu、Asp）、二氨a.a（Lys、Arg）本文档共164页；当前第18页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第19页；编辑于星期三\18点16分（2）D-氨基酸氧化酶E-FAD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-a.a脱氨。（3）Gly氧化酶E-FAD使Gly脱氨生成乙醛酸。（4）D-Asp氧化酶E-FADE-FAD兔肾中有D-Asp氧化酶，D-Asp脱氨，生成草酰乙酸。本文档共164页；当前第20页；编辑于星期三\18点16分（5）L-Glu脱氢酶E-NAD+E-NADP+本文档共164页；当前第21页；编辑于星期三\18点16分真核细胞的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。此酶是能使a.a直接脱去氨基的活力最强的酶，是一个结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。ADP、GDP及某些a.a可激活此酶活性。因此当ATP、GTP不足时，Glu的氧化脱氨会加速进行，有利于a.a分解供能（动物体内有10%的能量来自a.a氧化）。（5）L-Glu脱氢酶E-NAD+E-NADP+本文档共164页；当前第22页；编辑于星期三\18点16分（二）非氧化脱氨基作用①还原脱氨基（严格无氧条件下）②水解脱氨基③脱水脱氨基④脱巯基脱氨基⑤氧化-还原脱氨基两个氨基酸互相发生氧化还原反应，生成有机酸、酮酸、氨。⑥脱酰胺基作用谷胺酰胺酶：谷胺酰胺+H2O→谷氨酸+NH3天冬酰胺酶：天冬酰胺+H2O→天冬氨酸+NH3本文档共164页；当前第23页；编辑于星期三\18点16分（三）转氨基作用转氨作用是肝外组织中aa脱氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，aa都能参与转氨基作用。转氨酶辅酶是维生素B6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）本文档共164页；当前第24页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第25页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第26页；编辑于星期三\18点16分大多数转氨酶，优先利用α-酮戊二酸作为氨基的受体，生成Glu。如丙氨酸转氨酶（谷丙转氨酶，GPT），可生成Glu，肝细胞受损后，血中此酶含量大增，活性高。在大多数动物组织细胞中，Asp转氨酶(谷草转氨酶）的含量最高，活性最大，Asp是合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向。本文档共164页；当前第27页；编辑于星期三\18点16分（1）肝外：氨基酸+α-酮戊二酸α-酮酸+谷氨酸（2）肝脏：谷氨酸+草酰乙酸α-酮戊二酸+天冬氨酸谷氨酸+NAD(P)α-酮戊二酸+NH3+NAD(P)H天冬氨酸+NH3尿素本文档共164页；当前第28页；编辑于星期三\18点16分（四）联合脱氨基单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有Glu脱氢酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基本文档共164页；当前第29页；编辑于星期三\18点16分1、以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用本文档共164页；当前第30页；编辑于星期三\18点16分2、通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用

骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主本文档共164页；当前第31页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第32页；编辑于星期三\18点16分联合脱氨基本文档共164页；当前第33页；编辑于星期三\18点16分二、脱羧作用本文档共164页；当前第34页；编辑于星期三\18点16分生物体内大部分a.a可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。a.a脱羧酶专一性很强，每一种a.a都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。a.a脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中L-Glu脱羧生成r-氨基丁酸，是重要的神经介质。His脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。本文档共164页；当前第35页；编辑于星期三\18点16分三、氨的去向氨对生物机体有毒，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。氨中毒的机理：脑细胞的线粒体可将氨与α-酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗α-酮戊二酸，影响TCA，同时大量消耗NADPH，产生肝昏迷。本文档共164页；当前第36页；编辑于星期三\18点16分氨的去向：（1）重新利用合成aa、核酸。（2）贮存

Gln，Asn高等植物将氨基氮以Gln，Asn的形式储存在体内。（3）排出体外排氨动物：水生动物，排泄时需少量水排尿素动物：陆生脊椎动物排尿酸动物：鸟类、爬虫类本文档共164页；当前第37页；编辑于星期三\18点16分四、血氨的转运（肝外→肝脏）1、Gln转运

：Gln合成酶、Gln酶Gln合成酶，催化Glu与氨结合，生成Gln。Gln中性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式。Gln经血液进入肝中，经Gln酶分解，生成Glu和NH3。谷氨酸+NH4++ATP谷氨酰胺+ADP+H+Gln合成酶肝外谷氨酰胺+H2O谷氨酸+NH4+谷胺酰胺酶肝脏本文档共164页；当前第38页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第39页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第40页；编辑于星期三\18点16分Glc-Ala循环的生物学意义：在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成Glc。肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸，两者都要运回肝脏进一步转化，而以Ala的形式运送，一举两得。本文档共164页；当前第41页；编辑于星期三\18点16分五、氨的排泄（一）直接排氨排氨动物将氨以Gln形式运至排泄部位，经Gln酶分解，直接释放NH3。游离的NH3借助扩散作用直接排除体外。本文档共164页；当前第42页；编辑于星期三\18点16分（二）生成尿素（尿素循环）排尿素动物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环。1932年，Krebs发现，向悬浮有肝切片的缓冲液中，加入鸟氨酸、瓜氨酸、Arg中的任一种，都可促使尿素的合成。本文档共164页；当前第43页；编辑于星期三\18点16分尿素循环途径（鸟氨酸循环）本文档共164页；当前第44页；编辑于星期三\18点16分1、氨甲酰磷酸的生成(限速步骤）肝细胞液中的a.a经转氨作用，与α-酮戊二酸生成Glu，Glu进入线粒体基质，经Glu脱氢酶作用脱下氨基，游离的氨（NH4+）与TCA循环产生的CO2反应生成氨甲酰磷酸本文档共164页；当前第45页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第46页；编辑于星期三\18点16分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：存在于线粒体中，参与尿素的合成。氨甲酰磷酸合酶II：存在于胞质中，参与尿嘧啶的合成。N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶I、II本文档共164页；当前第47页；编辑于星期三\18点16分2、合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中，需要Mg2+作为辅因子瓜氨酸形成后就离开线粒体，进入细胞液。本文档共164页；当前第48页；编辑于星期三\18点16分3、合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合成酶）本文档共164页；当前第49页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第50页；编辑于星期三\18点16分4、

精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸此时Asp的氨基转移到Arg上。来自Asp的碳架被保留下来，生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸。本文档共164页；当前第51页；编辑于星期三\18点16分5、精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。本文档共164页；当前第52页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第53页；编辑于星期三\18点16分尿素循环小结NH4++HCO3-+3ATP+Asp+2H2O→

尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi+延胡索酸（1）形成一分子尿素消耗4个高能磷酸键（2）两个氨基分别来自游离氨和Asp，一个CO2来自TCA循环，（3）2个氨基酸通过尿素循环形成1分子尿素，可以净生成1个ATP：脱氨：1个NADH延胡索酸经草酰乙酸转化为Asp：1个NADH

本文档共164页；当前第54页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第55页；编辑于星期三\18点16分尿素循环与TCA的关系：延胡索酸→苹果酸→草酰乙酸→Asp→

精氨琥珀酸肝昏迷（血氨升高，使α-酮戊二酸下降，TCA受阻）可加Asp或Arg缓解。本文档共164页；当前第56页；编辑于星期三\18点16分6、尿素循环的调节N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合成酶I氨基酸降解[N-乙酰Glu]↑[Glu]↑N-乙酰Glu合酶乙酰-CoA转氨基↑CPSI★[尿素]↑本文档共164页；当前第57页；编辑于星期三\18点16分（三）生成尿酸尿酸（包括尿素）也是嘌呤代谢的终产物。见核苷酸代谢本文档共164页；当前第58页；编辑于星期三\18点16分六、氨基酸碳架的去向20种aa有三种去路（1）重新氨基化生成氨基酸。（2）氧化成CO2和水（TCA）。（3）生糖、生脂。本文档共164页；当前第59页；编辑于星期三\18点16分20种aa的碳架可转化成7种物质：丙酮酸、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。

本文档共164页；当前第60页；编辑于星期三\18点16分氨基酸碳骨架进入TCA的途径本文档共164页；当前第61页；编辑于星期三\18点16分氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径草酰乙酸磷酸烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰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Trp谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苏氨酸葡萄糖柠檬酸本文档共164页；当前第62页；编辑于星期三\18点16分(一）形成乙酰-CoA的途径通过丙酮酸到乙酰-CoA的途径通过乙酰乙酰-CoA到乙酰-CoA氨基酸直接形成乙酰-CoA本文档共164页；当前第63页；编辑于星期三\18点16分1、通过丙酮酸到乙酰-CoA的途径Ala、Gly、Ser、Thr、Cys（1）AlaL-Ala+α-酮戊二酸谷丙转氨酶丙酮酸+谷氨酸本文档共164页；当前第64页；编辑于星期三\18点16分（2）Gly①

先转变成Ser，再由Ser转变成丙酮酸。Gly+N5.N10-甲烯基四氢叶酸丝氨酸转羟甲基酶L-Ser+四氢叶酸Mn2+Gly与Ser的互变是极为灵活的，该反应也是Ser生物合成的重要途径。磷酸吡哆醛为辅基，甲烯基四氢叶酸为供体，需Mn本文档共164页；当前第65页；编辑于星期三\18点16分②

Gly的分解代谢不是以形成乙酰CoA为主要途径，Gly的重要作用是一碳单位的提供者。Gly+FH4+NAD+

→

N5,N10-甲烯基FH4+CO2+NH4++NADH③次要途径是氧化脱氨生成乙醛酸，再氧化成甲酸或草酸。④甘氨酸与谷胱甘肽、肌酸、胆碱、嘌呤、卟啉的合成都有关系。

本文档共164页；当前第66页；编辑于星期三\18点16分（3）Ser：脱水、脱氨，生成丙酮酸由丝氨酸脱水酶催化含磷酸吡哆醛(PLP)

本文档共164页；当前第67页；编辑于星期三\18点16分（4）Thr有3条途径①由Thr醛缩酶催化裂解成Gly和乙醛，后者氧化成乙酸→乙酰CoA。氧化为乙酸后本文档共164页；当前第68页；编辑于星期三\18点16分（4）Thr有3条途径脱氢脱羧形成丙酰CoA最后形成丙酮酸本文档共164页；当前第69页；编辑于星期三\18点16分（5）Cys有3条途径①转氨，生成β-巯基丙酮酸，再脱巯基，生成丙酮酸。产生的硫化氢要氧化成亚硫酸，再氧化成硫酸，由尿排出。

②加水分解成丙酮酸③氧化成丙酮酸

本文档共164页；当前第70页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第71页；编辑于星期三\18点16分Phe,Tyr,Leu,Lys,Trp①苯丙氨酸：由苯丙氨酸-4-单加氧酶催化生成酪氨酸，消耗一个NADPH。2、通过乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途径本文档共164页；当前第72页；编辑于星期三\18点16分②酪氨酸2、通过乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途径本文档共164页；当前第73页；编辑于星期三\18点16分③亮氨酸2、通过乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途径本文档共164页；当前第74页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第75页；编辑于星期三\18点16分④赖氨酸：先由两条途径生成L-a-氨基己二酸半醛2、通过乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途径本文档共164页；当前第76页；编辑于星期三\18点16分⑤色氨酸：较复杂，先氧化，依次脱去甲醛、丙氨酸，最后形成a-酮己二酸，生成乙酰乙酰辅酶A。其11个碳原子共生成一个乙酰乙酰辅酶A，一个，4个二氧化碳和一个甲酸。2、通过乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途径本文档共164页；当前第77页；编辑于星期三\18点16分2、通过乙酰乙酰CoA到乙酰-CoA的途径（1）

Phe

→Tyr（2）

Tyr

产物：1个乙酰乙酰CoA,1个延胡索酸，1个CO2（3）Leu

产物：1个乙酰CoA，1个乙酰乙酰CoA，相当于3个乙酰CoA；反应中先脱1个CO2，后又加1个CO2，C原子不变。（4）Lys

产物：1个乙酰乙酰CoA，2个CO2；在反应途中转氨：a.氧化脱氨，b.转氨（5）Trp

产物：1个乙酰乙酰CoA，1个Ala，3个CO2，1个甲酸本文档共164页；当前第78页；编辑于星期三\18点16分（二）α-酮戊二酸途径Arg、His、Gln、Pro、Glu形成α-酮戊二酸的途径本文档共164页；当前第79页；编辑于星期三\18点16分1.精氨酸：由精氨酸酶水解成鸟氨酸和尿素，再转氨生成谷氨酸γ半醛，由脱氢酶氧化成谷氨酸，转氨或脱氨形成。a-酮戊二酸。本文档共164页；当前第80页；编辑于星期三\18点16分2.组氨酸：组氨酸分解酶脱去氨基形成尿刊酸，再水合、开环生成N-甲亚氨基谷氨酸，谷氨酸转甲亚氨酶催化转给四氢叶酸，形成谷氨酸。本文档共164页；当前第81页；编辑于星期三\18点16分3.谷氨酰胺：a.可由谷氨酰胺酶水解；b.可将酰胺转给α-酮戊二酸，生成两个谷氨酸；c.也可转到α-酮戊二酸的γ-羧基上，形成的γ-酮谷酰胺酸可水解生成α-酮戊二酸。本文档共164页；当前第82页；编辑于星期三\18点16分4.脯氨酸：先由脯氨酸氧化酶形成双键，再加水开环形成谷氨酸γ半醛，用NAD氧化成谷氨酸。

羟脯氨酸分解代谢与脯氨酸的异同本文档共164页；当前第83页；编辑于星期三\18点16分（1）Arg产物：1分子Glu，1分子尿素（2）His产物：1分子Glu，1分子NH3,1分子甲亚氨基（3）Gln三条途径①Gln酶：Gln+H2O→Glu+NH3②Glu合成酶：Gln+α-酮戊二酸+NADPH→2Glu+NADP+③转酰胺酶：Gln+α-酮戊二酸→Glu+r-酮谷酰氨酸后者→α-酮戊二酸+NH4+（4）Pro产物：Pro→GluHpro→丙酮酸+乙醛酸本文档共164页；当前第84页；编辑于星期三\18点16分（三）形成琥珀酰CoA途径有苏氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。脱氢脱羧形成丙酰CoA本文档共164页；当前第85页；编辑于星期三\18点16分（三）形成琥珀酰CoA途径2.甲硫氨酸：与ATP生成S-腺苷甲硫氨酸，转甲基后水解，生成高半胱氨酸，在胱硫醚-β-合成酶催化下与丝氨酸合成胱硫醚，胱硫醚-γ-分解酶催化脱去半胱氨酸和氨基，生成α-酮丁酸，脱羧成丙酰辅酶A，丙酰辅酶A羧化酶催化生成D-甲基丙二酰辅酶A，消旋酶生成L-型，变位生成琥珀酰辅酶A。本文档共164页；当前第86页；编辑于星期三\18点16分（三）形成琥珀酰CoA途径3.异亮氨酸：转氨，脱羧生成α-甲基丁酰辅酶A，经β-氧化生成乙酰辅酶A和丙酰辅酶A，最后生成琥珀酰辅酶A。本文档共164页；当前第87页；编辑于星期三\18点16分（三）形成琥珀酰CoA途径4.缬氨酸：转氨，脱羧形成异丁酰辅酶A，脱氢、水化后再水解，生成β-羟异丁酸，脱氢生成甲基丙二酸半醛，氧化为甲基丙二酰辅酶A，再变位生成琥珀酰辅酶A。本文档共164页；当前第88页；编辑于星期三\18点16分（三）形成琥珀酰CoA途径Met、Ile、Val转变成琥珀酰CoA（1）Met

给出1个甲基，将-SH转给Ser（生成Cys），产生一个琥珀酰CoA（2）Ile产生一个乙酰CoA和一个琥珀酰CoA苏氨酸本文档共164页；当前第89页；编辑于星期三\18点16分（四）延胡索酸途径Phe、Tyr可生成延胡索酸。部分碳链形成延胡索酸，另一部分为乙酰乙酸

本文档共164页；当前第90页；编辑于星期三\18点16分（五）形成草酰乙酸途径Asp和Asn可转变成草酰乙酸进入TCA，Asn先转变成Asp（Asn酶），Asp经转氨作用生成草酰乙酸。天冬酰胺酶可控制某些白血病，影响快速增殖的细胞对天冬酰胺的利用。

本文档共164页；当前第91页；编辑于星期三\18点16分氨基酸氧化途径

半块酥饼干，四个旧铜板；弹尽粮绝来，容色本已老；老本胡吃掉，天天嚼青草；腹中早无谷，无脸惊先祖；留下一双鞋，输掉喂老虎。解释

半苏丙甘丝->丙酮酸亮赖色苯酪->乙酰乙酰辅酶A酪苯->延胡索酸;天(Asp)天(Asn)->草酰乙酸

脯谷精酰(Gln)组->α酮戊二酸

硫异缬苏->琥珀酰辅酶A.本文档共164页；当前第92页；编辑于星期三\18点16分七、生糖氨基酸与生酮氨基酸生酮氨基酸：Phe、Tyr、Trp、Leu、Lys。在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和β-羟丁酸。生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的a.a.都称为生糖a.a，它们都能生成Glc。Phe、Tyr是典型的生酮兼生糖aa。Trp也可以算一个本文档共164页；当前第93页；编辑于星期三\18点16分八、由氨基酸衍生的其它重物质1、由氨基酸产生一碳单位一碳单位：具有一个碳原子的基团，甲烷和二氧化碳例外

包括：亚氨甲基（-CH=NH），甲酰基（-CH=O），羟甲基（-CH2OH），亚甲基（又称甲叉基，-CH2-），次甲基（又称甲川基，-CH=），甲基（-CH3）本文档共164页；当前第94页；编辑于星期三\18点16分Gly、Ser、Thr、His、Met等aa可以提供一碳单位。一碳单位的转移靠四氢叶酸（5，6，7，8-四氢叶酸），携带甲基的部位是N5、N10本文档共164页；当前第95页；编辑于星期三\18点16分叶酸和四氢叶酸（FH4或THFA）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4CH2CHO本文档共164页；当前第96页；编辑于星期三\18点16分①甘氨酸裂解酶裂解甘氨酸，生成甲烯基四氢叶酸和二氧化碳及氨。甘氨酸脱氨生成的乙醛酸可产生次甲基四氢叶酸，乙醛酸氧化生成的甲酸可生成甲酰基四氢叶酸。②苏氨酸可分解产生甘氨酸，形成一碳单位。③丝氨酸的β-碳可转移到四氢叶酸上，生成亚甲基四氢叶酸和甘氨酸。④组氨酸分解时产生亚氨甲酰谷氨酸，生成亚氨甲酰四氢叶酸。脱氨后产生次甲基四氢叶酸。⑤甲硫氨酸生成的S-腺苷甲硫氨酸可提供甲基，产生的高半胱氨酸可从四氢叶酸接受甲基形成甲硫氨酸。可供给50种受体。本文档共164页；当前第97页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第98页；编辑于星期三\18点16分一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH3-FH4N5，N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4还原酶N5，

N10-CH2-FH4脱氢酶环水化酶

丝氨酸

组氨酸甘氨酸参与

甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参与嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参与嘌呤合成本文档共164页；当前第99页；编辑于星期三\18点16分（2）Tyr与儿茶酚胺类

可生成多巴、多巴胺（神经递质）、去甲肾上腺素、肾上腺素（激素），这四种统称儿茶酚胺类。后三种称为儿茶酚胺类激素，对心血管和神经系统有重要作用。

（1）Tyr与黑色素酪氨酸酶先催化羟化，形成二羟苯丙氨酸，即多巴，再将多巴氧化成多巴醌，多巴醌可自发聚合形成黑色素。缺乏酪氨酸酶引起白化病。

2、氨基酸与生物活性物质本文档共164页；当前第100页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第101页；编辑于星期三\18点16分（3）Trp与5-羟色胺及吲哚乙酸羟化、脱羧形成5-羟色胺，是神经递质，与神经兴奋、小动脉和支气管平滑肌收缩、胃肠道肽类激素的释放有关。色氨酸脱氨脱羧可形成吲哚乙酸，是植物生长激素。色氨酸分解的中间物可转变为尼克酸，但合成率很低。

本文档共164页；当前第102页；编辑于星期三\18点16分（4）肌酸和磷酸肌酸（Arg、Gly、Met）先由精氨酸和甘氨酸合成胍基乙酸，再由S-腺苷甲硫氨酸转甲基，生成肌酸。可磷酸化，作为储备能源，称为磷酸原。肌酸和磷酸肌酸，在贮存和转移磷酸键能中起重要作用。它们存在于动物的肌肉、脑、血液中。

本文档共164页；当前第103页；编辑于星期三\18点16分（5）His与组胺

His脱羧生成组胺，可使平滑肌舒张、微血管扩张、胃酸分泌，引起支气管哮喘、丘疹等过敏反应。临床用抗组胺药物治疗过敏。组胺还是感觉神经递质。

（6）多胺合成：是碱性小分子，含多个氨基的长链脂肪族化合物，如精胺、亚精胺、尸胺、腐胺等。Arg脱羧形成腐胺，再与S-腺苷甲硫氨酸生成亚精胺，再反应则生成精胺。精胺有退热降压作用。多胺常与核酸并存，可能在转录和细胞分裂的调节中起作用。本文档共164页；当前第104页；编辑于星期三\18点16分Arg→水解→鸟氨酸→脱羧→腐胺→亚精胺→精胺（7）Glu与r-氨基丁酸

Glu本身就是一种兴奋性神经递质（还有Asp），在脑、脊髓中广泛存在。Glu脱羧形成的r-氨基丁酸是一种抑制性神经递质，在生物体中广泛存在。

（8）牛磺酸和Cys

Cys的SH氧化成-SO3-，并脱去-COO-就形成了牛磺酸，牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。本文档共164页；当前第105页；编辑于星期三\18点16分氨基酸来源的部分生物活性物质本文档共164页；当前第106页；编辑于星期三\18点16分九、氨基酸代谢缺陷症苯丙酮尿症本文档共164页；当前第107页；编辑于星期三\18点16分九、氨基酸代谢缺陷症尿黑酸症本文档共164页；当前第108页；编辑于星期三\18点16分九、氨基酸代谢缺陷症白化病本文档共164页；当前第109页；编辑于星期三\18点16分九、氨基酸代谢缺陷症在儿童时期限制摄入苯丙氨酸可防止智力迟钝本文档共164页；当前第110页；编辑于星期三\18点16分一、氨基酸合成概论1、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）第三节氨基酸的生物合成本文档共164页；当前第111页；编辑于星期三\18点16分自然界的氮素循环硝酸盐亚硝酸NH3生物固氮工业固氮固氮生物动植物硝酸盐还原大气固氮大气氮素岩浆源的固定氮火成岩反硝化作用氧化亚氮蛋白质入地下水动植物废物死的有机体本文档共164页；当前第112页；编辑于星期三\18点16分氨的固定方式：（1）通过氨甲酰磷酸合成酶（2）通过谷氨酸脱氢酶（3）通过谷氨酰胺合成酶本文档共164页；当前第113页；编辑于星期三\18点16分2、碳源直接碳源是相应的α-酮酸。植物能合成20种aa相应的全部碳架或前体。人和动物只能直接合成部分aa相应的α-酮酸。主要来源：糖酵解、TCA、磷酸戊糖支路。必需氨基酸：Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、（Arg、His）

本文档共164页；当前第114页；编辑于星期三\18点16分植物能合成20种aa相应的全部碳架或前体异亮氨酸本文档共164页；当前第115页；编辑于星期三\18点16分植物能合成20种aa相应的全部碳架或前体异亮氨酸合成柠檬酸，普京哭，天一来家书；His戊糖I饼酥。糖酵解，拌干丝，冰凉血；芳香气味绝。本文档共164页；当前第116页；编辑于星期三\18点16分①α-酮戊二酸衍生类型Glu、Gln、Pro、Arg、Lys（蕈类、眼虫）

与a.a.分解进入α-酮酸的途径比较，少了一种a.a.，即His。

②草酰乙酸衍生类型Asp、Asn、Met、Thr、Ile（也可归入丙酮类）、Lys（植物、细菌）

经TCA中间产物（α-酮戊二酸、草酰乙酸）可合成10种a.a.，即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。3、aa生物合成的概貌本文档共164页；当前第117页；编辑于星期三\18点16分③丙酮酸衍生类型Ala、Val、Leu、（Ile）

④3-磷酸甘油酸衍生类型Ser、Gly、Cys

经酵解中间产物（3-磷酸甘油酸、丙酮酸），可合成Ser、Cys、Gly、Ala、Val、Leu等6种a.a。

⑤经酵解及磷酸戊糖中间产物（磷酸烯醇丙酮酸、4-磷酸赤藓糖），可合成Phe、Tyr、Trp等3种芳香族a.a。

⑥His有自己独特的合成途径，与其它氨基酸之间没有关系本文档共164页；当前第118页；编辑于星期三\18点16分二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙酮酸族丝氨酸族His和芳香族本文档共164页；当前第119页；编辑于星期三\18点16分His和芳香族返回本文档共164页；当前第120页；编辑于星期三\18点16分丝氨酸族返回本文档共164页；当前第121页；编辑于星期三\18点16分丙氨酸族天冬氨酸族返回本文档共164页；当前第122页；编辑于星期三\18点16分谷氨酸族TCA返回本文档共164页；当前第123页；编辑于星期三\18点16分（一）丝氨酸类型（丝氨酸，甘氨酸，半胱氨酸）1、丝氨酸：3-磷酸甘油酸脱氢生成3-磷酸羟基丙酮酸，转氨生成3-磷酸丝氨酸，水解形成丝氨酸。本文档共164页；当前第124页；编辑于星期三\18点16分（一）丝氨酸类型2、甘氨酸：丝氨酸经丝氨酸转羟甲基酶催化，形成甲叉FH4和甘氨酸。本文档共164页；当前第125页；编辑于星期三\18点16分（一）丝氨酸类型3、半胱氨酸：某些植物和微生物由O-乙酰丝氨酸和H2S反应生成，其H2S由硫酸还原而来。本文档共164页；当前第126页；编辑于星期三\18点16分（一）丝氨酸类型3、半胱氨酸：动物则由高半胱氨酸与丝氨酸合成胱硫醚，再分解成半胱氨酸和α-酮丁酸，与甲硫氨酸的分解相同。本文档共164页；当前第127页；编辑于星期三\18点16分（二）丙酮酸衍生物类型

（丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸）1.丙氨酸：由谷丙转氨酶合成，反应可逆，无反馈抑制。本文档共164页；当前第128页；编辑于星期三\18点16分（二）丙酮酸衍生物类型2.缬氨酸：丙酮酸脱羧、氧化成乙酰TPP，与另一个丙酮酸缩合，形成α-乙酰乳酸，然后甲基移位，脱水形成α-酮异戊酸，转氨生成缬氨酸。本文档共164页；当前第129页；编辑于星期三\18点16分（二）丙酮酸衍生物类型3.异亮氨酸：苏氨酸脱水脱氨生成α-酮丁酸，然后与缬氨酸相同，与活性乙醛缩合，移位、脱水、转氨，生成异亮氨酸。本文档共164页；当前第130页；编辑于星期三\18点16分（二）丙酮酸衍生物类型4.亮氨酸：开始与缬氨酸相同，形成α-酮异戊酸后与乙酰辅酶A合成α-异丙基苹果酸，异构、脱氢、脱羧，形成α-酮异己酸，转氨生成亮氨酸。本文档共164页；当前第131页；编辑于星期三\18点16分（三）天冬氨酸类型1、天冬氨酸：由谷草转氨酶催化合成。天冬氨酸，天冬酰胺，赖氨酸，甲硫氨酸，苏氨酸，异亮氨酸本文档共164页；当前第132页；编辑于星期三\18点16分（三）天冬氨酸类型2、天冬酰胺：由天冬酰胺合成酶催化，谷氨酰胺提供氨基，消耗一个ATP的两个高能键。细菌可利用游离氨。也消耗ATP两个高能键。本文档共164页；当前第133页；编辑于星期三\18点16分（三）天冬氨酸类型3、赖氨酸：细菌和植物先将天冬氨酸还原成半醛，再与丙酮酸缩合成环，还原后开环并N-琥珀酰化，末端羧基转氨后脱去琥珀酸，异构，脱羧，形成赖氨酸。本文档共164页；当前第134页；编辑于星期三\18点16分（三）天冬氨酸类型3、赖氨酸本文档共164页；当前第135页；编辑于星期三\18点16分（三）天冬氨酸类型4、甲硫氨酸：先合成半醛，还原成高丝氨酸，再将羟基酰化。然后可由两个途径生成高半胱氨酸，一是在硫解酶催化下与硫化氢生成高半胱氨酸，二是与半胱氨酸合成胱硫醚，再裂解放出高半胱氨酸和丙酮酸。最后由5甲基四氢叶酸提供甲基，生成甲硫氨酸。本文档共164页；当前第136页；编辑于星期三\18点16分胱硫醚途径与分解时不同，合成时有琥珀酰基，分解时放出丙酮酸。本文档共164页；当前第137页；编辑于星期三\18点16分（三）天冬氨酸类型5、苏氨酸：天冬氨酸依次还原成半醛和高丝氨酸，被ATP磷酸化后由苏氨酸合成酶水解生成苏氨酸。本文档共164页；当前第138页；编辑于星期三\18点16分（三）天冬氨酸类型6、异亮氨酸：有4个碳来自天冬氨酸，2个来自丙酮酸，一般列入天冬氨酸类型，但其合成与缬氨酸类似。本文档共164页；当前第139页；编辑于星期三\18点16分1、谷氨酸：

由α-酮戊二酸与游离氨，经L-Glu脱氢酸催化。对于植物和微生物，氨的来源是Gln的酰胺基。

NH3+α-酮戊二酸Glu脱氢酶／NADPHGlu+H2OGln+α-酮戊二酸Glu合酶／NADPH2Glu

（四）谷氨酸类型：谷氨酸，谷氨酰胺，脯氨酸，精氨酸，赖氨酸本文档共164页；当前第140页；编辑于星期三\18点16分2、谷氨酰胺：由α-酮戊二酸形成Glu，由Glu可以进一步形成GlnGln合酶是催化氨转变为有机含氮物的主要酶，活性受9种含氮物反馈调控：氨基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。除Gly、Ala，其余含氮物的氮都来自Gln。Glu+NH4++ATP谷胺酰胺合酶Gln+ADP+Pi+H+（四）谷氨酸类型本文档共164页；当前第141页；编辑于星期三\18点16分本文档共164页；当前第142页；编辑于星期三\18点16分（四）谷氨酸类型3、脯氨酸：谷氨酸先还原成谷氨酸γ-半醛，自发环化，再还原生成脯氨酸。可看作分解的逆转，但酶不同，如生成半醛时需ATP活化。本文档共164页；当前第143页；编辑于星期三\18点16分（四）谷氨酸类型4、精氨酸：谷氨酸先N-乙酰化，在还原成半醛，以防止环化。半醛转氨后将乙酰基转给另一个谷氨酸，生成鸟氨酸，然后与尿素循环相同，生成精氨酸。本文档共164页；当前第144页；编辑于星期三\18点16分（四）谷氨酸类型5、赖氨酸：蕈类和眼虫以a-酮戊二酸合成赖氨酸，先与乙酰辅酶A缩合成高柠檬酸，异构、脱氢、脱羧生成a-酮己二酸，转氨，末端羧基还原成半醛，经酵母氨酸转氨生成赖氨酸。本文档共164页；当前第145页；编辑于星期三\18点16分（五）芳香族氨基酸的合成形成分枝酸：芳香族氨基酸由植物和微生物合成，分枝酸是其共同前体。赤藓糖-4-磷酸与磷酸烯醇式丙酮酸缩合，生成莽草酸后与另一个PEP形成分枝酸，称为莽草酸途径。1、苯丙氨酸2、酪氨酸3、色氨酸本文档共164页；当前第146页；编辑于星期三\18点16分（五）芳香族氨基酸的合成1、苯丙氨酸：分枝酸变位生成预苯酸，脱水脱羧形成苯丙酮酸，再转氨生成苯丙氨酸。2、酪氨酸：分枝酸变位，氧化脱羧形成对羟苯丙酮酸，转氨生成酪氨酸。也可由苯丙氨酸羟化形成。苯丙氨酸和酪氨酸的合成称为预苯酸