中国药科大学生物化学课件-09-氨基酸代谢

第九章蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢一、白质的酶促降解(消化、吸收)

1、蛋白质在胃中的酶促水解2、肠中蛋白质的水解

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）

一、白质的酶促降解（消化、吸收）3、氨基酸的吸收4、组织蛋白的降解

二、氨基酸的中间代谢

（一）、概述组成蛋白质的20中氨基酸都含有氨基和羧基，因此其代谢有许多相似之处：

⑴、能脱去-NH2，生成NH3和α-酮酸，NH3可以与CO2经一系列的反应生成尿素，少部分可以存在于机体或合成其它含氮化合物。⑵、氨基酸脱氨后剩下的α-酮酸部分都可以通过糖的氧化分解途径放出CO2和H2O，还有一部分可以转化为糖、脂肪。⑶、少数氨基酸可以脱去-COOH，生成胺类再进行代谢。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胺氨基酸脱氨脱羧（二）、氨基酸的分解代谢——介绍共同的分解途径

Ⅰ、脱氨基作用（重点）定义：指氨基酸失去氨基的作用，它是机体氨基酸分解代谢的第一个步骤。

方式：脱氨基作用有以下几种方式：A、氧化脱氨基作用。B、转氨基作用。C、联合脱氨基作用。D、脱酰氨基作用和非氧化脱氨。

㈠氧化脱氨基作用1.定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。2.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-NH2H2OR-C-COOHO+NH3FPFPH2FPH2+O2FP+H2O23.AA氧化酶的种类

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，反应为可逆反应。+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）（二）转氨基作用（氨基移换作用）1.定义：一种α-氨基酸的氨基在转氨酶的催化下转移到α-酮酸的酮基位置上，从而生成一种新的氨基酸和一种新的α-酮酸的作用，又叫氨基移换作用。2.一般反应：

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

OR1-C-COOH=R2-C-COOH--+HNH2H迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。AAR1α-酮酸R2P-吡哆醛醛亚胺——酮亚胺AAR2α-酮酸R1例如谷氨酸+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-CH+NH3COO---CH2-COO-CH2-C=OCOO---CH2-COO-C=OCOO---CH2-COO-CH2-CH+NH3COO---++3.转氨酶

定义：催化转氨基反应的酶称为转氨酶或叫氨基移换酶。

特点：A、种类多；B、分布极广。C、转氨酶催化的反应都是可逆的。D、所有转氨酶的辅酶都是磷酸吡哆醛，而且催化的机理相同。E、转氨作用以谷氨酸为中心

A、能沟通蛋白质与糖的代谢B、是氨基酸脱氨的常见方式之一，酶分为广，活性强，种类多。C、在氨基酸、蛋白质的生物合成中起重要作用D、测定转氨酶活力，有助于肝脏疾病的诊断4.转氨作用的意义1.概念2.类型a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。(三).联合脱氨基作用（移换脱氨基作用）转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸AA的α-NH3借助转氨转移到α-酮戊二酸上，生成相应的α-酮酸和谷AA。谷AA在谷AA脱氢酶下脱NH3，生成α-酮戊二酸和NH3转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸(四)氨基酸的脱酰胺作用

CH2-CONH2CH2-CHNH3+COO---+H2OCH2-COO-CH2-CHNH3+COO---+NH3谷氨酰胺酶CH2-CONH2CHNH3+COO---+H2O天冬酰胺酶CH2-COO-CHNH3+COO---+NH3上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。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）(五)非氧化脱氨还原脱氨基(五)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脱水脱氨基(五)非氧化脱氨水解脱氨基(五)非氧化脱氨脱硫氢基脱氨基(五)非氧化脱氨脱硫氢基脱氨基概念

脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）

氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧胺羟化脱羧羟胺

类型:Ⅱ．脱羧基作用

一般反应式AA胺类化合物脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛）

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--专一性强谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2赖AA尸胺+CO2鸟AA腐胺+CO2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

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余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素1、氨的去路：排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（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）嘧啶环的合成（核酸代谢）Ⅲ．氨的代谢去路（难点）2、尿素的生成——鸟氨酸循环（1）概念

在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环。2、尿素的生成——鸟氨酸循环（2）总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2+

AMP+PPi+延胡索酸第一阶段：CO2、NH3与鸟氨酸作用合成瓜氨酸第二阶段：瓜氨酸与天冬氨酸作用产生精氨酸第三阶段：生成尿素

尿素循环氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1细胞溶液线粒体NH2-C-NH2O尿素

-酮戊二酸

-酮戊二酸H2N-C-PO2345Ⅲ．氨的代谢去路（难点）3、酰胺的生成4、其它含氮化合物的生成1、再氨基化生成氨基酸2、转变成糖或脂肪

生糖氨基酸

生酮氨基酸3、氧化供能生成CO2和H2O作业：分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成CO2、H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的ATP数。Ⅳ、氨基酸的碳链代谢（α-酮酸

的代谢去路）

2、转变成糖及脂肪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谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸氨基酸分解代谢(脱氨作用)小结：三、氨基酸的合成代谢

（一）、氮的参入生物体N的来源食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的N源。植物中的氮源主要来自于氨、铵盐和硝酸盐。必需氨基酸的概念凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。人的必需氨基酸：Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp(His、Arg)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三、氨基酸的合成代谢

（二）、氨基酸的合成1、还原氨基化：2、转氨作用3、氨基酸之间的转化四、个别氨基酸代谢

（二）、氨基酸的合成二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族几种氨基酸的关系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一碳基团

在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。

一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶为FH4

一碳基团和氨基酸代谢-CH=NH亚氨甲基H-CO-甲酰基-CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亚甲基-CH3甲基叶酸和四氢叶酸（FH4或THFA）叶酸四氢叶酸HH105N5，N10-CH2-FH4N5-CHO-FH4