生物化学 课件 第二节 氨基酸的一般代谢

氨基酸的一般代谢

第二节一、氨基酸代谢概况（外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库）食物蛋白质经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸及体内合成的非必需氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库(metabolicpool)。合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代谢转变胺类+CO2脱羧基作用脱氨基作用消化吸收其它含氮物质非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类α-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白质组织蛋白质血液氨基酸组织氨基酸氨基酸代谢库氨基酸代谢概况：二、氨基酸的脱氨基作用定义指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。脱氨基方式氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联（一）氨基酸通过转氨基作用脱去氨基转氨基作用(transamination)1、转氨基作用由转氨酶催化完成在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉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。

反应式大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。+

转氨酶（磷酸吡哆醛）1+*没有氨的生成*催化的反应可逆*其辅酶都是磷酸吡哆醛特点：（1）丙氨酸氨基转移酶（ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸与

-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。重要的转氨酶丙氨酸+

-酮戊二酸ALT丙酮酸+谷氨酸

ALT在肝细胞中活性较高，肝的疾病时，肝细胞大量破损，ALT释放入血，可引起血清中ALT活性明显升高。ALT高过于劳累伤肝药物油腻食物睡眠不好红霉素、四环素、安眠药、解热镇痛药（2）

天冬氨酸氨基转移酶（AST），又称为谷草转氨酶（GOT）：

AST催化天冬氨酸与

-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。天冬氨酸+

-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸AST

AST在心肌细胞中中活性较高，在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。

血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。正常人各组织中ALT及AST活性(单位/克湿组织)组织ALTAST组织ALTAST

肝44000142000胰腺200028000

肾1900091000脾120014000

心7100156000肺70010000

骨骼肌480099000血清1620转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。

通过此种方式并未产生游离的氨。转氨基作用的生理意义

存在于肝、脑、肾中辅酶为NAD+或NADP+GTP、ATP为其抑制剂

GDP、ADP为其激活剂催化酶：

L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O2、氧化脱氨基作用（特点：有氨生成）3、联合脱氨基作用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。由于转氨基作用不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，转氨基作用与氧化脱氨基作用联合在一起才能迅速脱氨。（1）转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸

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、肾和脑组织进行。（2）嘌呤核苷酸循环脱氨基作用

嘌呤核苷酸循环（PNC）是存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式，在骨骼肌和心肌中腺苷酸脱氨酶的活性较高。次黄嘌呤核苷酸IMP腺苷酸代琥珀酸氨基酸

-酮酸NH3H2O

-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸腺嘌呤核苷酸AMP延胡索酸苹果酸三、氨的代谢1.从哪里来?3.最后变成了什么?2.到哪里去?

氨具有毒性，血氨过高，可引起脑功能紊乱，与肝性脑病的发病有关。正常人血液中氨的浓度很低，一般不超过60

mol/L。

体内代谢产氨或经肠道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒。（一）血氨的来源氨基酸脱氨肠道吸收肾脏产生含氮物分解血氨<0.06mM合成尿素合成氨基酸合成酰胺其他含氮物直接排出***血氨的来源（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

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶（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（二）氨的转运1.丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)生理意义（1）肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。（2）肝为肌肉提供葡萄糖。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2.谷氨酰胺的运氨作用反应过程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。临床上用谷氨酸盐降低血氨天冬酰胺酶治疗白血病机理：减少血中天冬酰胺GlnAspAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病细胞不能COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHGluProtein在肝内合成尿素，这是最主要的去路；

谷氨酸

+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi肾小管泌氨分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物；合成谷氨酰胺。（三）氨的去路尿素生成的主要器官（2）临床观察：

急性肝坏死患者----血液及尿中几乎不含尿素

氨基酸含量升高肝脏（1）实验证明：

只切除犬的肝----血液及尿中尿素含量明显降低只切除犬的肾而保留肝----血中尿素浓度显著升高

同时切除犬的肝和肾----血氨浓度显著升高?尿素的合成尿素合成的主要器官：肝脏主要在肝细胞的线粒体及胞液中。NH3在肝中合成尿素；占排氮总量80~90%；肝在NH3解毒上非常重要，体内NH3来源与去路保持平衡，血NH3浓度低、稳定。早在1932年，德国学者Krebs首次提出了鸟氨酸循环学说。Krebs一生提出两个循环学说。1953年因发现三羧酸循环而获得诺贝尔医学奖！

鸟氨酸循环学说背景资料克雷布斯（德国）生成过程尿素生成的过程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，称为鸟氨酸循环(orinithinecycle)，又称尿素循环(ureacycle)或Krebs-Henseleit循环。通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2结合生成1分子尿素及1分子水。尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排出。

氨基甲酰磷酸的合成

瓜氨酸的合成

精氨酸的合成

精氨酸水解生成尿素三二一四鸟氨酸循环合成尿素的过程（1）氨基甲酰磷酸的合成

Mg2+，N-乙酰谷氨酸CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶ⅠHN2-COO～PO3H2+2ADP+Pi

（2）瓜氨酸的合成

鸟氨酸氨基甲酰转移酶+氨基甲酰磷酸+PiNH2（CH）23CHCOOHNH2鸟氨酸NH2COO~PO32-NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸（CH）23

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2O+天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸（CH）23COOHCH2HNCH2COOHNH（CH）23CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH（3）精氨酸代琥珀酸的合成（4）精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸与延胡索酸精氨酸精氨酸酶+NH（CH）23CHCOOHNH2NH2CNH（5）精氨酸水解生成尿素NH2CNH2ONH（CH）23CHCOOHNH22尿素鸟氨酸尿素生成的总反应式

2NH3+CO2+3ATP+3H2OCO[NH2]2+2ADP+AMP+2Pi+PPi2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi氨基酸α-酮酸鸟氨酸尿素线粒体胞液尿素合成小结主要器官：肝脏CO2

2NH3（其中1分子来自于天冬氨酸*）4ATP（耗能）生理意义：体内氨的主要去路,

解氨毒的重要途径。总反应方程式：尿素原料：合成1分子尿素需：2NH3+CO2+

4ATP+H2O限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶尿素合成的调节1.食物蛋白的影响高蛋白膳食时尿素合成速度加快，且排出的含氮物中尿素占90%2.精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶,可调节尿素的合成。（四）尿素合成障碍可引起高血氨与肝性昏迷

血氨浓度升高称高血氨症常见于肝功能严重损伤或尿素合成相关酶的遗传缺陷。高血氨症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。*血氨正常参考值：5.54~65

mol/L*机制：

脑中氨升高，消耗

-酮戊二酸（转变为谷氨酸），使三羧酸循环减弱，ATP合成减少，引起大脑功能障碍，严重时昏迷。*引起高血氨症主要原因：

肝功能严重损伤，尿素合成障碍*降低血氨的措施：

限制蛋白进食量，给肠道抑菌药物，给谷氨酸使其与氨结合为谷氨酰胺TAC

↓

脑供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺