第七章含氮化合物的代谢

第七章含氮化合物的代谢学习要点：1.掌握氨基酸脱氨基作用的基本类型2.熟悉血氨的来源、去路与尿素的生成3.熟悉蛋白质的生理功能、氨基酸代谢异常与疾病的关系

氨基酸代谢第一节一、氨基酸的来源和去路氧化供能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糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其他含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成二、一般氨基酸的代谢-脱氨基作用氧化脱氨基转氨基作用：没有真正脱下氨基联合脱氨基：主要脱氨基方式嘌呤核苷酸循环

方式

脱氨基作用

是指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。转氨基作用1.定义在转氨酶的作用下，某一氨基酸脱掉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。3.反应式2.除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸、脯氨酸外，绝大多数氨基酸均可参与转氨基作用。转氨基作用并未产生游离的氨。COOHCOOHNH2CCOOHR1HNH2+CCOOHR2OCR1O+CHR2转氨酶4.转氨基作用的机制氨基酸

磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶(1)转氨基作用的过程是转氨酶的辅酶磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺的互变传递氨基。

(2)转氨酶的种类多，专一性强，分布广。如肝细胞含量最高的丙氨酸氨基转移酶(ALT)，以及心肌细胞含量较高的天冬氨酸氨基转移酶(AST)。

5.转氨酶

正常人各组织ALT及AST活性(单位/克湿组织)测定血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和判断预后的主要指标之一。组织(GOT)(GPT)心1560007100骼肌990004800肾9100019000胰腺脾肺血清280002000140001200100007002016ALTAST组织(GOT)(GPT)ALTAST

氧化脱氨基作用2.其辅酶为

NAD+或NADP+。3.GTP、ATP为其抑制剂；GDP、ADP为其激活剂。1.L-谷氨酸脱氢酶广泛存在于肝、脑、肾等组织中。L-谷氨酸α-酮戊二酸亚谷氨酸NH3H2O2CHCOOHNHCHNHCCOOHCCOOHOCCOOHCCOOH+NAD(P)+NAD(P)H+H+CH2COOHCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH2联合脱氨基作用2.联合脱氨基作用1.

定义两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。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

3.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。苹果酸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腺苷酸脱氨酶H2ONH3延胡索酸嘌呤核苷酸循环此种方式主要在肌肉组织进行。R-5’-P次黄嘌呤核苷酸(IMP)NNNHNONNNNR-5’-PHNHCCH2COOHHOOC腺苷酸代琥珀酸NNNNR-5’PHN2腺嘌呤核苷酸(AMP)腺苷酸代琥珀酸裂解酶体内氨的来源1.氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,胺类的分解也可以产生氨。2.

肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨。尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨。3.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺。

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶正常人血氨浓度一般不超过60μmol/L。（三）氨的代谢(二)α-酮酸代谢1α-酮酸经氨基化生成非必需氨基酸。3α-酮酸转变成糖及脂类。2α-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生糖及生酮氨基酸（三）、氨的转运2丙氨酸-葡萄糖循环

肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝，脱氨后生成丙酮酸异生为糖，为肌肉提供葡萄糖。1谷氨酰胺的运氨作用谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶1.氨和谷氨酸在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解，从而进行解毒。2.谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。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3、血氨的去路在肝内合成尿素，这是最主要的去路。合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。合成谷氨酰胺。去路

鸟氨酸循环--尿素的生成生成部位

(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，又称尿素循环。(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催化的反应为不可逆反应。生成过程③N-乙酰谷氨酸(AGA)为其激活剂，反应消耗2分子ATP。(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催化，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-(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)3④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(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鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPCPS-I(N-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精氨酸代琥珀酸合成酶H2O4高氨血症和氨中毒

血氨浓度升高称高氨血症，此时可引起脑功能障碍，称氨中毒。常见于肝功能严重损伤、尿素合成酶系的遗传缺陷。氨中毒的可能机制TCA循环↓脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3

脑内α-酮戊二酸↓NH3NADH+H+ATPNAD+NADH+H+NAD+ATPADPADP

三、个别氨基酸的代谢氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR（一）氨基酸脱羧基作用1.γ-氨基丁酸GABA来自谷氨酸L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脱羧酶GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。2.组胺来自组氨酸脱羧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。3.5-羟色胺(5-HT)来自色氨酸代谢色氨酸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。4.牛磺酸来自半胱氨酸的代谢牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。L-半胱氨酸磺酸丙氨酸牛磺酸

磺酸丙氨酸脱羧酶CO25.多胺来自鸟氨酸代谢

鸟氨酸腐胺S-腺苷蛋氨酸

(SAM)脱羧基SAM鸟氨酸脱羧酶CO2SAM脱羧酶CO2精脒5'-甲基-硫-腺苷丙胺转移酶

精胺

多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。丙胺转移酶（二）一碳单位的代谢1.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。

CO2不是一碳单位2.种类甲基

(methyl)-CH3甲烯基

(methylene)-CH2-甲炔基

(methenyl)-CH=甲酰基

(formyl)-CHO亚胺甲基

(formimino)-CH=NH3.四氢叶酸是一碳单位的载体5,6,7,8-四氢叶酸(FH4)CNCNCOHH2N-CCH2NCH-CH2-NH-HNH-C-NH-CH-CH2-CH2-COOHOCOOH10987635

一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上。N5—CH=NH—FH4N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4一碳单位主要来源于氨基酸代谢。丝氨酸N5,N10—CH2—FH4甘氨酸N5,N10—CH2—FH4组氨酸N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH44.一碳单位与氨基酸代谢5.一碳单位的功能1.作为合成嘌呤和嘧啶的原料，与细胞增殖、组织生长和机体发育等过程密切相关。2.把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来。

（三）含硫氨基酸的代谢

含硫氨基酸胱氨酸蛋氨酸半胱氨酸CH2SHCHNH2COOHCHCHNHCOOHCH2CHNH2COOH2CHNH2COOHSSCHCHNHCOOHCHCHNHCOOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCHCHCHNHCOOHCH

蛋氨酸的代谢1.蛋氨酸与转甲基作用腺苷转移酶PPi+Pi蛋氨酸ATPS—腺苷蛋氨酸(SAM)+S-CH3CH2CH2COOHCHNH2CH2OH~PP~POOH腺嘌呤CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH22.SAM为体内甲基的直接供体甲基转移酶R—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸RHH+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH2CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH2SHCH2CH2COOHCHNH23.蛋氨酸循环蛋氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷蛋氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

转甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3

半胱氨酸与胱氨酸的代谢1.半胱氨酸与胱氨酸的互变-2H+2HCH2SHCOOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2×半胱氨酸胱氨酸CHNH22.硫酸根的代谢CH2HOOOPO3H2腺嘌呤OPOSO3-OOH含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。

PAPS为活性硫酸，是体内硫酸基的供体。PAPSSO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5´-磷酸硫酸)3´-PO3H2-AMP-SO3-(3´-磷酸腺苷-5´-磷酸硫酸，PAPS)

（四)芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸(一)色氨酸代谢5-羟色胺一碳单位丙酮酸+乙酰乙酰CoA维生素PP色氨酸CHNH2COOHCH2OHCHNH2COOHCH2HCHNH2COOHCH2N(二)苯丙氨酸和酪氨酸的代谢(1)苯丙酮酸尿症(PKU)苯丙氨酸羟化酶缺陷时，苯丙氨酸不能转变为酪氨酸，生成苯丙酮酸、苯乙酸等从尿排出的一种遗传代谢病。1.苯丙氨酸的代谢苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羟化酶2H+CHNH2COOHCH2苯丙氨酸转氨酶(正常时很少)CCOOHCH2OCOOHCH2苯丙氨酸苯丙酮酸苯乙酸2.儿茶酚胺的合成多巴胺生成减少可导致帕金森病。OHCHNH2COOHCH2酪氨酸酪氨酸羟化酶OHCHNH2COOHCH2HOCO2OHCH2HOCH2NH2OHCHHOCH2NH2OHOHCH-OHHOCH2NHCH3多巴多巴胺去甲肾上腺素肾上腺素3.黑色素的合成黑色素OHCOOHCHNH2CH2酪氨酸酪氨酸酶COOHCHNH2CH2

多巴OHOHOOCOOHCHNH2CH2

多巴醌O

吲哚-5,6-醌ONH聚合(1)在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。(2)人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。4.酪氨酸的分解代谢

体内尿黑酸氧化酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症，表现为骨及组织有广泛的黑色物沉积。尿黑酸氧化酶OHCOOHCHNH2CH2酪氨酸酪氨酸转氨酶OHCOOHC＝OCH2羟苯丙酮酸OHOHCH2COOH尿黑酸COOHCHCHCOOHCH2C＝OCH2COOH+延胡索酸草酰乙酸

核苷酸的代谢第二节核苷酸功能组成核酸及储存能量。组成辅酶(辅基)，参与代谢及调节。食物核蛋白蛋白质核酸胃酸核苷酸核酸酶核苷磷酸核苷酸酶碱基戊糖核苷酶一、核苷酸的生理功能（一）嘌呤核苷酸的合成代谢1、从头合成途径1.定义

从头合成途径是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等为原料，合成嘌呤核苷酸的途径。

2.部位

肝是主要合成器官，其次是小肠和胸腺；而脑、骨髓则很难进行此途径。二、核苷酸的合成代谢3.合成原料CO2天冬氨酸甲酰基(一碳单位)甘氨酸甲酰基(一碳单位)谷氨酰胺(酰胺基)C6C5C4C2N1N3N7C8N9口诀：一天二碳三谷氨，

四五七是甘氨酸，

第六位是二氧化碳，

八九位上同二三。4.合成过程R-5-P(5-磷酸核糖)ATPAMPPRPP合成酶PP-1-R-5-P(磷酸核糖焦磷酸)

在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳单位、二氧化碳及天冬氨酸的逐步参与下IMP

AMP

GMPH2N-1-R-5´-P(5´-磷酸核糖胺)谷氨酰胺谷氨酸酰胺转移酶PRPP合成酶和酰胺转移酶是关键酶。

2.补救合成途径（1）定义

利用游离的嘌呤或嘌呤核苷，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成(或重新利用)途径。腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)腺苷激酶(adenosinekinase)（2）参与补救合成的酶（3）合成过程腺嘌呤+

PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+

PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤核苷腺苷激酶ATPADPAMP(4)补救合成的生物学意义(1)节省从头合成时的能量和氨基酸。(2)某些组织器官如脑、骨髓等主要是进行补救合成。（二）嘧啶核苷酸的合成代谢1、从头合成途径（1）定义是指利用磷酸核糖、氨基酸及二氧化碳等为原料，合成嘧啶核苷酸的途径。

（2）合成部位主要是肝等。3.嘧啶合成的元素来源4.合成过程(1)尿嘧啶核苷酸的合成

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ(CPS-Ⅱ)是尿嘧啶核苷酸的合成的主要调节酶。NNCCCC天冬氨酸CO2谷氨酰胺口诀：天冬氨酸左边站，

谷酰直往左上窜，

剩余废物二氧化碳。嘧啶+

PRPP磷酸嘧啶核苷+PPi嘧啶磷酸核糖转移酶尿嘧啶核苷+ATP尿苷激酶UMP+ADP胸腺嘧啶核苷+ATP胸苷激酶TMP+ADP2.补救合成的过程dNDP

+

ATP

激酶dNTP

+ADPNDP（ADPGDPCDPUDP)dNDP(dADPdGDP