氨基酸代谢医学宣教专家讲座

第八章氨基酸代谢氨基酸代谢医学宣教专家讲座第1页必需氨基酸:

人体本身不能合成或合成量不足,必须经过食物供给氨基酸.口诀：1.“一两色素原来淡些”（异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、缬氨酸）。

2.携苏丹来奔以色列

缬苏蛋赖苯丙异亮色亮有些人将组氨酸和精氨酸称作半必需氨基酸氨基酸代谢医学宣教专家讲座第2页◆经酪氨酸转化形成黑色素，成为机体防御紫外线照射天然屏障科普之窗酪氨酸－－机体应激和防卫物质前体氨基酸代谢医学宣教专家讲座第3页◆由酪氨酸参加合成甲状腺素使基础代谢率增高，增强机体兴奋性，从而提升机体应激和防御机能氨基酸代谢医学宣教专家讲座第4页◆以酪氨酸为前体合成儿茶酚胺激素在维持正常神经传递、皮层觉醒状态和睡眠节律、机体应激总动员等方面发挥主要作用。氨基酸代谢医学宣教专家讲座第5页◆酪氨酸可作为含有特殊功效食品添加物质。氨基酸代谢医学宣教专家讲座第6页◆酪氨酸在医学研究及疾病治疗方面含有辽阔前景氨基酸代谢医学宣教专家讲座第7页一、蛋白质酶促降解蛋白质降解作用预防了异常或不需要蛋白质积累，有利于氨基酸循环利用。真核细胞内蛋白质降解有2条路径：

①溶酶体（lysosome）降解路径－－不依赖ATP，无选择性地降解蛋白质；

②泛素（ubiguitin）路径（泛素/26S蛋白酶体路径）－－以细胞溶胶为基础，依赖ATP，有选择性地降解蛋白质，所以又称泛素标识选择性蛋白质降解。

氨基酸代谢医学宣教专家讲座第8页肽酶从较小肽链末端水解

羧基末端－羧肽酶氨基末端－氨肽酶蛋白质小片段AA＋二肽AA蛋白酶肽酶二肽酶

外源蛋白进入体内，总是先经水解作用变为小分子氨基酸，然后才被吸收。蛋白酶

肽链内部水解二肽酶

水解二肽为AA高等动物氨基酸代谢概况－氨基酸代谢库(P.208图10-1)氨基酸代谢医学宣教专家讲座第9页蛋白质腐败作用在人体内食物蛋白消化过程中，有一小部分蛋白质不被消化，也有一小部分消化产物不被吸收。肠道细菌对这部分蛋白质及其消化产物所起作用，称为腐败作用（putrefaction）。实际上，腐败作用是细菌本身代谢过程,以无氧分解为主。产物包含：胺类、氨及其它有害物质(如苯酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氢等)。

腐败作用大多数产物对人体有害，但也可产生少许脂肪酸及维生素等可被机体利用物质.氨基酸代谢医学宣教专家讲座第10页二、氨基酸普通代谢脱氨基作用脱羧基作用氨基酸分解产物代谢氨基酸代谢医学宣教专家讲座第11页（一）脱氨基作用定义：氨基酸失去氨基作用方式：氧化脱氨基作用转氨基作用

联合脱氨基作用非氧化脱氨基作用氨基酸代谢医学宣教专家讲座第12页1、氧化脱氨基作用定义：-AA在酶作用下，氧化生成-酮酸并产生氨过程。反应通式：HNH2R-C-COOH--+O2+H2OR-C-COOH+H2O2+NH3AA氧化酶OHNH2R-C-COOH--AA氧化酶R-C-COO-NHH2OR-C-COOHO+NH3FPFPH2FPH2+O2FP+H2O2氨基酸代谢医学宣教专家讲座第13页AA氧化酶种类

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛,最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。

D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。

L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脱氢酶ATPGTPNADH变构抑制ADPGDP变构激活CH2-COOHC=O-CH2COOH--谷氨酸脱氢酶：体内（正）体外（反）氨基酸代谢医学宣教专家讲座第14页2、转氨基作用指α-AA和酮酸之间氨基转移作用，α-AAα-氨基借助转氨酶催化作用转移到酮酸酮基上，结果原来AA生成对应酮酸，而原来酮酸则形成对应氨基酸。

OR2-C-COOH=R1-C-COOH+NH2

OR1-C-COOH=R2-C-COOH--+HNH2H迄今发觉转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基，它与酶蛋白以牢靠共价键形式结合。试验证实，除Lys、Thr外，其余氨基酸均可参加转氨基作用，并各有其特异转氨酶。氨基酸代谢医学宣教专家讲座第15页AAR1α-酮酸R2P-吡哆醛醛亚胺-酮亚胺AAR2α-酮酸R1比如谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸天冬氨酸+α-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸CH2-COO-CHNH+3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CHNH+3COO---++谷丙转氨酶（GPT）——肝脏中谷草转氨酶（GOT）——心脏中转氨作用沟通了糖与蛋白质代谢。氨基酸代谢医学宣教专家讲座第16页3、联合脱氨基作用（动物组织主要采取方式）转氨基并不能最终脱掉氨,氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高,转氨基和氧化脱氨基联合在一起才能快速脱氨。（1）转氨基和氧化脱氨基联合脱氨氨基酸代谢医学宣教专家讲座第17页（2）嘌呤核苷酸循环联合脱氨肌肉组织中(谷氨酸脱氢酶活性弱)另一个氨基酸脱氨基作用，肝中氨基酸有90%经嘌呤核苷酸循环联合脱氨氨基酸

α-酮戊二酸天冬氨酸IMP

NH3α-酮酸谷氨酸草酰乙酸延胡索酸AMPH2O苹果酸腺苷酸代琥珀酸腺苷酸脱氨酶氨基酸代谢医学宣教专家讲座第18页α-氨基酸α-酮戊二酸α-酮酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸延胡索酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸NH3腺苷酸脱氨酶

H2O苹果酸氨基酸代谢医学宣教专家讲座第19页+腺苷酸代琥珀酸合成酶GTP天冬氨酸次黄嘌呤核苷酸腺苷酸代琥珀酸GDP+Pi氨基酸代谢医学宣教专家讲座第20页+腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺嘌呤核苷酸延胡索酸腺苷酸代琥珀酸氨基酸代谢医学宣教专家讲座第21页腺苷酸脱氨酶+NH3腺嘌呤核苷酸（AMP）次黄嘌呤核苷酸（IMP）+H2O氨基酸代谢医学宣教专家讲座第22页还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。（在微生物中个别AA进行,但不普遍）4、非氧化脱氨L-丝氨酸

CH2

COO-

C-NH3+=-

CH3

COO-

C=NH2+--

COOH

CH2OHNH2-C-H--

COOH

CH3

C=O--丝氨酸脱水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亚氨基丙酸氨基酸代谢医学宣教专家讲座第23页由解氨酶催化

CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸(酪氨酸)反式肉桂酸(反式香豆酸)单宁等次生物辅酶QPAL氨基酸代谢医学宣教专家讲座第24页脱氨基作用氧化脱氨作用转氨基作用联合脱氨基作用（2个内容）非氧化脱氨小结氨基酸代谢医学宣教专家讲座第25页（二）脱羧基作用

R1

COOH

H-C-NH2--

H

R2O=C--+AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛

R1

COOH

H-C-N=C---H-

R2醛亚胺+H2O

R1

H

H-C-N=C---H-

R2CO2H2O

H

R2O=C--+

R1

H

H-C-NH2--专一性强仅His不需磷酸吡哆醛作辅酶氨基酸代谢医学宣教专家讲座第26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)鸟AA腐胺+CO2(促进细胞增殖)丝氨酸乙醇胺胆碱卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸氨基酸代谢医学宣教专家讲座第27页

胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多出胺氧化成醛，深入氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素氨基酸代谢医学宣教专家讲座第28页（三）氨基酸分解产物代谢氨去路◆排氨生物：以NH3形式随水直接排出体外。(原生动物、线虫和鱼类——水生动物)◆以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小尿酸排出。经过消耗大量能量而保留体内水分。（陆生爬虫及鸟类）◆以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）◆重新利用合成AA◆合成酰胺（高等植物中）◆嘧啶环合成（核酸代谢）大量氨入脑,与α-酮戊二酸合成谷氨酸,或与脑中谷氨酸合成谷氨酰胺,造成脑中α-酮戊二酸降低,TAC减弱,ATP生成降低,引发大脑功效障碍现象.严重时可造成肝昏迷.氨基酸代谢医学宣教专家讲座第29页1、氨代谢转变（1）尿素合成——鸟氨酸循环或尿素循环①尿素合成部位肝脏是生成尿素主要器官（证据P.216）②尿素生成机制和鸟氨酸循环小鼠肝切片＋铵盐铵盐、尿素O2鸟氨酸或瓜氨酸促进尿素生成肝中含精氨酸酶，催化精氨酸水解为尿素和鸟氨酸NH3

NH2CONH2尿素？肝氨基酸代谢医学宣教专家讲座第30页1932年德国学者克雷布斯（Krebs）等首先提出尿素生成鸟氨酸循环学说。氨基酸代谢医学宣教专家讲座第31页

NH2

（CH2）3H2N-CHCOOHNH2CONH

（CH2）3H2N-CHCOOH

（CH2）3H2N-CHCOOHNH2CNHNHNH3CO2H2OH2ONH3H2O鸟氨酸循环尿素鸟氨酸瓜氨酸精氨酸NH2CONH2氨基酸代谢医学宣教专家讲座第32页氨基酸代谢医学宣教专家讲座第33页NH3+CO2+H2O2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi精氨琥珀酸精氨酸延胡索酸+H2O尿素鸟氨酸Pi鸟氨酸循环线粒体

①②③④③鸟氨酸循环中间步骤氨基酸代谢医学宣教专家讲座第34页1）氨基甲酰磷酸合成CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(肝mito）N-乙酰谷氨酸(+)，Mg2+NH2-C-O-P=O+2ADP+PiOOHOH（CPS-I）氨基甲酰磷酸（调整酶）尿素合成限速酶(活性最低)氨基酸代谢医学宣教专家讲座第35页说明：关于氨基甲酰磷酸中NH3起源－－此NH3是在细胞质中由谷氨酸脱氢酶产生氨基酸代谢医学宣教专家讲座第36页2）瓜氨酸合成NH2CO～

PO

NH2（CH2）3CHNH2COOHOCT

NH2C=ONH（CH2）3CH-NH2COOH++H3PO4氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸

OCT：鸟氨酸氨甲酰转移酶（线粒体）氨基酸代谢医学宣教专家讲座第37页3）精氨酸合成

NH2C=ONH（CH2）3CH-NH2COOHCOOHCH-NH2CH2COOH精氨琥珀酸合成酶（胞液）ATPAMP+PPiH2O+

NH2COOHC=NC-HNHCH2（CH2）3COOHCH-NH2COOH瓜氨酸天冬氨酸精氨琥珀酸天冬氨酸↑草酰乙酸↑谷氨酸↑各种氨基酸第二个氨起源氨基酸代谢医学宣教专家讲座第38页精氨琥珀酸裂合酶

NH2C=NHNH（CH2）3CH-NH2COOH+COOHCHCHCOOH精氨酸延胡索酸联络尿素与三羧酸循环氨基酸代谢医学宣教专家讲座第39页4）精氨酸水解生成尿素

NH2C=NHNH（CH2）3CH-NH2COOH精氨酸酶(胞液)+H2ONH2C=ONH2

NH2（CH2）3CHNH2COOH精氨酸尿素鸟氨酸+线粒体氨基酸代谢医学宣教专家讲座第40页尿素生成总反应式2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi氨基酸代谢医学宣教专家讲座第41页图TCA循环和尿素循环之间联接顶端相互联接路径被趣称为“Krebs自行车（Krebsbicycle）”。氨基酸代谢医学宣教专家讲座第42页尿素合成小结1.原料:2NH3(Glu--NH3，Asp--NH3)、CO22.产物:1尿素3.部位:肝4.过程:鸟氨酸循环5.排泄:肾

6.意义:解除氨毒,并消耗部分CO27.耗能：4个高能键2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO(NH2)2+2ADP+AMP+2Pi+PPi8.总反应式:氨基酸代谢医学宣教专家讲座第43页（2）酰胺生成GlnGlu+NH3谷酰胺合成酶ATPGlnGlu+NH3谷氨酰胺酶H2O扩散排出体外(尿氨)在肾内：◆在脑、肝、肌肉等组织：◆在植物体内：Asp+NH3ADP+PiAln天冬酰胺合成酶ATPADP+PiAlnAsp+NH3H2O天冬氨酰胺酶氨基酸合成氨基酸代谢医学宣教专家讲座第44页（3）嘧啶环合成（详见核苷酸代谢一章）氨基酸代谢医学宣教专家讲座第45页2、

-酮酸代谢转变（1）再合成AA（2）转变成糖和脂肪♦生糖AA:凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和

-酮戊二酸AA。(Asp,Asn,Ser,Gly,Thr,Ala,Cys,Glu,Gln,His,Arg,Pro,Val,Met,Ile,Tyr,Phe,Trp

－－18种)

♦生酮AA:凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸AA。(Leu,Lys

－－2种,在动物肝脏中转变成酮体)

♦生糖兼生酮AA：二者兼有AA。(Ile,Tyr,Phe,Trp－－4种)氨基酸代谢医学宣教专家讲座第46页图生糖氨基酸和生酮氨基酸概括乙酰乙酰CoA乙酰CoA丙酮酸葡萄糖延胡索酸苹果酸草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸酮体琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸谷氨酸三羧酸循环氨基酸代谢医学宣教专家讲座第47页（3）氧化成CO2和H2O(注意阅读P.221)例题：写出由草酰乙酸彻底氧化生成CO2和H2O总反应式。解：

草酰乙酸草酰乙酸脱羧酶丙酮酸＋CO2

丙酮酸＋NAD＋CoASH丙酮酸脱氢酶

乙酰CoA＋NADH2

＋CO2乙酰CoA＋3NAD＋FAD＋ADP＋Pi＋2H2OTAC循环

2CO2＋CoASH＋ATP＋3NADH2

＋FADH2

总：草酰乙酸＋4NAD＋FAD＋ADP＋Pi＋2H2O

→4CO2＋4NADH2

＋FADH2

＋ATP氨基酸代谢医学宣教专家讲座第48页AA生物合成主要经过转氨基作用AA-R1α-酮酸R1转氨酶AA-R2α-酮酸R2

许多氨基酸能够作为氨基供体，其中最主要是谷氨酸，其被称为氨基“转换站”，先生成

Glu

其它AA。氨基酸合成｛有C架（α-酮酸）有AA提供氨基(最主要为Glu，领头AA)三、氨基酸合成代谢概况氨基酸代谢医学宣教专家讲座第49页1、α-酮戊二酸衍生类型(谷氨酸族氨基酸合成)包含：Glu、Gln、Pro、Arg共同碳架：TCA中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+（一）氨基酸合成路径类型氨基酸代谢医学宣教专家讲座第50页几个氨基酸关系α-酮戊二酸谷AA谷氨酰胺脯AA羟脯AA鸟AA瓜AA精AA氨基酸代谢医学宣教专家讲座第51页2、草酰乙酸衍生类型(天冬氨酸族氨基酸合成)包含：Asp、Asn、Lys、Thr、Met、Ile共同碳架：TCA中草酰乙酸CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CH+NH3COO---CH2-COO-CH+NH3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---++转氨天冬AA氨基酸代谢医学宣教专家讲座第52页天冬酰胺合酶Mg2+Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O

+AMP+PPiAsp+Gln+ATPAsn+Glu+AMP+PPi（植物，细菌）（动物）氨基酸代谢医学宣教专家讲座第53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-天冬氨酸半醛几个氨基酸关系氨基酸代谢医学宣教专家讲座第54页包含：Ala、Val、Leu3、丙酮酸衍生类型(丙氨酸族氨基酸合成)共同碳架：EMP中丙酮酸

COOH

CH3

C=O--CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--

COOH

CH3

CHNH2--CH2-COOHCH2-C=OCOOH--谷丙转氨酶++丙酮酸谷AA

丙AA

α-酮戊二酸

谷丙转氨酶：GPT氨基酸代谢医学宣教专家讲座第55页

丙氨酸族其它氨基酸合成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

氨基酸代谢医学宣教专家讲座第56页4、甘油-α-磷酸衍生类型(丝氨酸族氨基酸合成)包含：Ser、Gly、Cys甘AA碳架：光呼吸乙醇酸路径中乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH--

COOH

CHO-+

COOH

CH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH--+α-酮戊二酸

甘AA

谷AA

乙醛酸

氨基酸代谢医学宣教专家讲座第57页

COOH

CH2NH2-

COOH

CH2OH

CHNH2-+NH3+CO2+2H++

2e-2H2O

丝AA

甘AA

碳架:EMP中3-磷酸甘油酸丝AA还有其它合成路径氨基酸代谢医学宣教专家讲座第58页COOH

HO-CHCH2O-P--COOH

C=OCH2O-P--COOH

CHNH2CH2O-P--

COOH

CH2OH

CHNH2-COOH

C=OCH2O-P--COOH

HO-CHCH2OH--COOH

C=OCH2OH--H2O

Pi磷酸酶转氨基氧化H2O

Pi转氨磷酸化路径非磷酸化路径3-磷酸甘油酸3-磷酸羟基丙酮酸3-磷酸丝氨酸甘油酸3-羟基丙酮酸丝氨酸氨基酸代谢医学宣教专家讲座第59页

半胱氨酸合成路径（植物或微生物中）丝AA+乙酰-COAO-乙酰丝AA+COA

O-乙酰丝AA+硫化物半胱氨酸+乙酸三种氨基酸关系乙醛酸甘AA丝AA半胱AA3-磷酸甘油酸转乙酰基酶提供硫氢基团（P273）氨基酸代谢医学宣教专家讲座第60页5、4-磷酸-赤藓糖和烯醇式丙酮酸磷酸衍生类型

(芳香族氨基酸合成)包含酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe)、色AA(Trp)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酰胺基从谷氨酸经转氨作用而来来自ATP氨基酸代谢医学宣教专家讲座第61页芳香族氨基酸关系色氨酸

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前体，所以芳香族氨基酸合成时相同一段过程叫莽草酸路径氨基酸代谢医学宣教专家讲座第62页6、组氨酸生物合成

His合成路径在一些方面不一样于其它氨基酸生物合成路径。

核糖-5-磷酸↓

His氨基酸代谢医学宣教专家讲座第63页（二）氨基酸与一碳单位定义：含有一个碳原子基团，又称一碳基团。种类：甲基-CH3

亚甲基-CH2-

次甲基-CH=甲酰基-HC=O

亚氨甲基-CH=NH羟甲基-CH2OH载体：一碳单位转移酶辅酶－－四氢叶酸(FH4)

一碳单位不能游离存在结合部位：FH4

N5，N10位主要起源：Gly,Ser,His,Thr等氨基酸代谢医学宣教专家讲座第64页一碳单位产生1.亚甲基来自丝氨酸和甘氨酸代谢CH2OHCHNH2COOH+FH4丝氨酸羟甲基转移酶-H2ON5，N10-CH2-FH4CH2NH2COOH+丝氨酸甘氨酸一碳单位主要起源CH2NH2COOH+FH4甘氨酸氨解酶NAD+NADH+H+

CO2、NH3、N5，N10-CH2-FH4甘氨酸氨基酸代谢医学宣教专家讲座第65页2.甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生甲酸色氨酸犬尿氨酸+HCOOH甘氨酸乙醛酸甲酸

氧化脱氨基氧化HCOOHN10-CHO-FH4FH4甲酰化酶FH4ATPADP+Pi氨基酸代谢医学宣教专家讲座第66页3.亚氨甲基来自组氨酸分解代谢HC=C-CH2CH-COOHHNN