12第11章 蛋白质降解和氨基酸

糖代谢和氨基酸合成的联系
氨基酸合成概貌
二、脂肪族氨基酸的生物合成
（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成L一Glu、L一 谷氨酸族氨基酸的生物合成L Glu、 Gln、 Gln、 L一Pro 天冬氨酸族的生物合成L Asp、 Asn、 （二）天冬氨酸族的生物合成L－Asp、L－Asn、 Met、 L 一 Met、 L一Thr 丙酮酸族的生物合成L Ala、 Val、 （三）丙酮酸族的生物合成L一Ala、 L－Val、 L一Leu 丝氨酸族的生物合成L Ser、 Gly、 （四）丝氨酸族的生物合成L一Ser、 L－Gly、 Cys生物合成及固硫作用 L一 Cys生物合成及固硫作用
（GPT）谷丙转氨酶
a－Keto － Glu 正常情况下转氨 酶在细胞内， 酶在细胞内，血 清中活性很低， 清中活性很低， 当某种因素是细 胞通透性增加， 胞通透性增加， 转氨酶进入血液 血清中转氨酶水 平提高。 平提高。如急性 肝炎血清中GPT 肝炎血清中 增高，心肌梗塞， 增高，心肌梗塞， GOT增高 增高。 增高
循环途径可分为三个阶段 1、鸟氨酸与CO2、NH3结合生成瓜氨酸 2、瓜氨酸在于1分子NH3结合生成Arg 3、Arg裂解成尿素和鸟氨酸。
（二）尿素 循环
1、形成瓜氨酸：在氨甲酰磷酸合成酶催化下 2ATP＋CO2＋NH3＋ H2O－－－氨甲酰磷酸 氨甲酰磷酸＋Orni在鸟氨酸转氨甲酰酶作用下形成瓜氨酸。 以上是在线粒体中进行的。以下步骤均在胞质中。 2、瓜氨酸与Asp的反应，在精氨琥珀酸合成酶的作用下生 成精氨琥珀酸。然后在精氨酸裂合酶催化下生成延胡索 酸和精氨酸。 3、精氨酸在精氨酸水解酶催化下生成1分子尿素和鸟氨酸。
六、由氨基酸衍生的其他重要物质 （一）氨基酸与一碳单位 （二）氨基酸与生物活性物质
• Gly、Ser、Thr、His等都可产生一碳单位。 Gly、Ser、Thr、His等都可产生一碳单位。 等都可产生一碳单位
Gly
FH4
甲酸 N5N10＝CH-FH4
其他来源ຫໍສະໝຸດ Baidu
FH4和一碳单位转移 FH4和一碳单位转移 四氢叶酸（ 1）四氢叶酸（FH4） Gly－－－ CH2）FH4＋ Gly－－－ N5N10＝CH-FH4＋HCOOH CH同型半胱氨酸－－－ －－－FH 3） N5N10＝CH-FH4＋同型半胱氨酸－－－FH4＋ Met －－－S 4）Met＋ ATP－－－S-腺苷蛋氨酸＋PPi Met＋ ATP－－－ 腺苷蛋氨酸＋
14C标记的NH 14CO 喂狗，尿中的尿素分子上有 标记的NH4 3喂狗， 14C。说明尿素的形成可能与NH 和CO 有关。 说明尿素的形成可能与NH3 2有关。
1932年Hans.A.Krebs和他的学生Henseleit以他们 1932年Hans.A.Krebs和他的学生Henseleit以他们 和他的学生Henseleit 的实验发现了尿素循环途径。 的实验发现了尿素循环途径。
不同的生物排氨的方式不同： 1、陆生脊椎动物：以尿素排出 2、鸟类和爬行类：固体尿酸 3、鱼类：直接排氨 4、两栖类：排尿素或排氨。 从排氨可以看出生物的进化水平，越高等代谢越 复杂。
（一）尿素循环的发现
发现： 发现： 在研究含氮化合物代谢时发现， 在研究含氮化合物代谢时发现，用15N标记的 CI喂狗在狗尿中检测到尿素上含有 NH4CI喂狗在狗尿中检测到尿素上含有15N，用
嘌呤核苷酸循环脱氨
具体脱氨反应
（六）氨的去路
氨基酸代谢产生的大量的氨必须有去路，否则 会在血液中积累，抑制中枢神经系统，造成血 氨中毒。 去路： 去路： 1、 1、高等动植物中重新利用 2、通过胺化酶贮存在Gln和Asn中 、通过胺化酶贮存在 和 中 3、形成尿素排出体外 、
• • • • • •
• α一酮戊 二酸途 径
（三）形成琥珀酰CoA的途径 • 有3中氨基酸进入；Ile、Met、Val
Ile
Met
Val
琥珀酰CoA 琥珀酰
TCA
（四）形成延胡索酸途径
• 有2种进入： Phe、Tyr
（五）形成草酰乙酸途径
• 有两种氨基酸进入：Asp、Asn
五、生糖氨基酸和生酮氨基酸
• 有些氨基酸如苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、色氨酸，在分 解过程中转变为乙酰乙酰CoA，而乙酰乙酸CoA在动物的 肝脏中可转变为乙酸乙酸和ß－羟丁酸，因此这5种氨基酸 称为生酮氨基酸。 • 凡能形成丙酮酸、a一酮戊二酸、琥珀酸和草酸乙酸的 氨基酸都称为生糖氨基酸。因为这些物质都能导致生成葡 萄糖和糖原。 • 有的氨基酸如苯丙氨酸和酪氨酸，既可生成酮体又可生 成糖，因此，称为生酮和生糖氨基酸。 • 还有些氨基酸如丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸，也可通过 形成乙酰CoA后进而形成乙酰乙酸，因此，生酮氨基酸和 生糖氨基酸的界限并不是非常严格的。
Arg
5、Lys的合成： Lys的合成： 的合成 α－酮戊二酸 －
高柠檬酸
高异柠檬酸
草酰戊二酸
Lys
（二）天冬氨酸族的生物合成 L－Asp、L－Asn、L 一Met、 L一Thr
• 1、Asp的合成：Oxal－－－－Asp
Glu α－酮戊二酸
• 2、Asn的合成： Asp－－－－－Asn
Gln Glu
（二）氨基酸与生物活性物质
氨基酸处合成蛋白质外，它的衍生物是很多生 物活性物质的前体。
1、Tyr形成黑色素： Tyr 二羟苯丙氨酸（多巴） 多巴醌 黑色素
2、Tyr形成肾上腺素： 多巴胺 3、 Tyr形成甲状腺素 Tyr＋I 二碘酪氨酸
＋
去甲肾上腺素
肾上腺素 二碘酪氨酸 甲状腺素
• • • •
4、Trp与5－ 羟色胺，吲哚乙酸 5、Arg以7磷酸肌酸，磷酸精氨酸 6、Glu与γ－氨基丁酸（神经递质） 7、Cys与牛磺酸
• 症状比较严重的是1、苯丙酮尿症，缺乏苯丙 氨酸羟化酶，智力受影响，发育不良，不加治 疗，常在幼年死亡。2、尿黑酸症，缺乏尿黑 酸氧化酶。3、槭糖尿症，缺乏酮体代谢的酶 类，常在周岁内死亡。
第27章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成
第27章 27章
氨基酸及其重要衍生物的生物合成
一 概论 二、脂肪族氨基酸的生物合成 三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物合成 四、氨基酸生物合成的调节 五、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢物 提要
Hans Krebs的实验：
加入NH4CI 加入 大鼠肝脏切 成薄片置培 养液中37度 养液中 度 孵育 NH3减少， 减少， 减少 尿素增加 加入Arg 加入
尿素增加加速
不加NH4CI，只加 ， 不加 Arg或Orni 或 尿素不增加
实验表明：尿素形成与Arg和Ornithin也有极为密 切的联系。Krebs提出尿素循环假说后Rather等 进行了完善。
3、Met的合成： Met的合成： 的合成
Asp 天冬酰磷酸
Asp-半醛 半醛 O-琥珀酰高丝氨酸 琥珀酰高丝氨酸 Met
4、Thr的合成：
Asp
L-高丝氨酸
Thr
（三）丙酮酸族的生物合成L一Ala、 L －Val、L-Ile、L一Leu
• 1、Ala的合成：丙酮酸－－－－丙氨酸 • 2、Val和Ile的合成：两种氨基酸合成的路线 基本相同。先由丙酮酸和酮丁酸缩合，然 后经多个步骤合成。 • 3、Leu的合成：a－异戊酸－－异丙基苹果 酸－－酮异己酸－－－Leu。
Phe和Tyr合成 和 合成
Trp的合成 的合成
• 2、不同终端产物对共经过途径的协同抑制
（－） （－）
E A B C
• 3、 Pro的合成： α－酮戊二酸－－Glu－－L酮戊二酸－－Glu－－ －－Glu－－L Glu半醛－－－二氢吡咯 半醛－－－二氢吡咯－ 羟酸－－－－－ Glu半醛－－－二氢吡咯－5－羟酸－－－－－ －－L －－L－Pro
4、Arg的合成： Arg的合成： 的合成
α－酮戊二酸 －
Glu
Orni
（四）丝氨酸族的生物合成L-Ser、 L-Gly、 L- Cys生物合成及固硫作用
1、Ser和Gly的合成：
3-P-甘油 3-P-羟基丙酮酸 3-P-Ser 2、Cys的合成： L-Ser O-乙酰-L-Ser H2S L-Cys L-Ser Gly
乙酸
三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物合成
（一）苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生 物合成 （二）组氨酸的生物合成
总反应方程式 2NH3＋CO2＋3ATP—— CO(NH2)2＋ 2ADP＋AMP＋ 4Pi ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
（三）尿素循环与TCA的关系
（一）形成乙酰CoA的途径
氨基酸脱氨基后的碳骨架如果合成其他物质就会进入到 其他的代谢途径中；如果作为能源最终被氧化成CO2 和水，就从5个中间产物进入到TCA循环中。有5中氨 基酸进入该途径：
（一）由α－酮戊二酸合成的氨基酸途径
1、L一Glu的合成：由α－酮戊二酸合成。 酮戊二酸＋ －－Glu NAD＋ Glu＋ α－酮戊二酸＋NH4＋NADH2－－Glu＋NAD＋H2O Gln生成 生成： 2、Gln生成： Glu＋ATP＋ NH3－－－－Gln＋ADP＋ Pi Glu＋ATP＋ NH3－－－－Gln＋ADP＋ －－－－Gln
FH4
5、一碳单位转移的生物学意义 、
1）为其他需要一碳单位的反应提供一碳原子 2）参与核酸代谢，合成嘌呤和嘧啶碱基 参与核酸代谢， 3）是联系氨基酸代谢和核酸代谢的结合点 4）S-腺苷蛋氨酸和FH4为体内大约50多种甲基受体提供甲基。 腺苷蛋氨酸和FH4为体内大约50多种甲基受体提供甲基。 FH4为体内大约50多种甲基受体提供甲基
第11章 11章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
转氨通式
氨基酸－ 氨基酸－NH2 a－酮 酸
a－酮 酸 －
氨基酸－NH2 氨基酸－
转氨酶－磷酸吡哆醛
转 氨 机 理
转氨酶的一般特性
1、一般转氨酶催化都需a－酮戊二酸作为受氨体，所以对 一般转氨酶催化都需a 酮戊二酸作为受氨体， 酮戊二酸或谷氨酸有要求， a－酮戊二酸或谷氨酸有要求，对其它氨基酸无严格专 一性。 一性。 2、转氨酶对多种氨基酸都有转氨作用，但速度快慢不同， 转氨酶对多种氨基酸都有转氨作用，但速度快慢不同， 催化最快的就是它的天然底物。 催化最快的就是它的天然底物。 3、转氨一般是可逆的，平衡常数接近1.0。 转氨一般是可逆的，平衡常数接近1.0。 1.0 4、有些氨基酸不能转氨有些非蛋白质氨基酸也能转氨。 有些氨基酸不能转氨有些非蛋白质氨基酸也能转氨。 如鸟氨酸。 如鸟氨酸。 5、体内重要的转氨酶有谷丙转氨酶和谷草转氨酶。 体内重要的转氨酶有谷丙转氨酶和谷草转氨酶。
（三）其他的脱氨基作用
非氧化脱氨作用： 非氧化脱氨作用： 在某些微生物中还有些脱氨的形式 1、还原脱氨作用：在氢化酶催化下，脱氨生成脂肪 酸
• 2、水解脱氨作用，在水解酶催化下脱氨生成烃 酸
3、脱水脱氨基作用，
嘌呤核苷酸循环脱氨
• 次黄嘌呤核苷酸与天冬氨酸作用形成中间产物 腺苷酸代琥珀酸（adenylsuccinate），后者在裂 腺苷酸代琥珀酸（adenylsuccinate），后者在裂 ）， 合酶的作用下， 合酶的作用下，分裂成腺膘吟核苷酸和延胡索 酸，腺瞟吟核苷酸（腺苷酸）水解后即产生游 腺瞟吟核苷酸（腺苷酸） 离酸和次黄嘌呤核苷酸
Ala
Pyruvate
（GOT）谷草转氨酶
a－Keto － Glu
Asp
Oaxl
二）氧化脱氨基作用：谷氨酸脱氢酶
• L-谷氨酸脱氢酶是研究的比较清楚的酶，Mt大约在 谷氨酸脱氢酶是研究的比较清楚的酶，Mt大约在 336000，。有6个相同的亚基，是别构调节酶。活性较强 336000，。有 个相同的亚基，是别构调节酶。 ，。 可引起氨基酸直接脱氨，催化反应平衡常数为1.0，可逆。 可引起氨基酸直接脱氨，催化反应平衡常数为1.0，可逆。 1.0 利用这一特性可催化生产味精。 利用这一特性可催化生产味精。
Ala、Gly、Ser、Thr、Cys。 Ala、Gly、Ser、Thr、Cys。
通过乙酰乙酰CoA进入到乙酰CoA在进入TCA的 有：
Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。 Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。
• 乙酰 CoA 途径
（二）α一酮戊二酸途径
• 有5种氨基酸进入该途径：
• Arg、His、Gln、Pro、Glu。