生物化学第八章氨基酸代谢教材课程

的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、 Phe、Trp。
二、蛋白质的消化 ▪蛋白质消化的生理意义：
（1）由大分子转变为小分子，便于吸收。 （2）消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。
消化道内几种蛋白酶的专一性
氨肽酶
（Phe.Tyr.Trp）
（s）
羧羧肽肽酶酶
（四）、尿素的生成 1、生成部位： 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。
2、生成过程
尿素的生成过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素 循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。
CO2 + NH3 + H2O
5
* FH4携带一碳单位的形式： 如：
N5—CH3—FH4
N5、N10=CH—FH4
（二）一碳单位的生理功能
*作为合成嘌呤和嘧啶的原料 *把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来
本章内容结束，谢谢！
2、转氨基偶联嘌呤核苷酸循环
腺苷酸代琥
氨
α-酮戊
珀酸合成酶
基
二酸 天冬氨酸
酸
转
氨 酶
转
氨 酶
1
2
腺苷酸 代琥珀酸
谷氨酸 α-酮酸
草酰乙酸 苹果酸
延胡索酸
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)
NH3 腺苷酸 脱氢酶
H2O
腺嘌呤 核苷酸 (AMP)
二、氨基酸的脱羧基作用
脱羧基作用(decarboxylation)
• 依赖ATP • 降解异常蛋白和短寿命蛋白
泛素？
*76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)； *普遍存在于真核生物而得名； *一级结构高度保守。
泛素介导的蛋白质降解过程
ATP AMP+PPi
（ubiquitin） E1-SH
E1-S-
E2-SH E1-SH
E2-S-
E3 E2-SH
E1：泛肽激活酶 E2：泛肽载体蛋白 E3：泛肽-蛋白质连接酶
*D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为 FAD）
（二）、转氨基作用(transamination)
特点： *没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基
酸的比例。 *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。
1、转氨基作用的机制
*转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛
氨基酸 α-酮酸
R
H C NH2 COOH
氨基酸
氨基酸脱羧酶 磷酸吡哆醛
RCH2NH2
胺类
+ CO2
（一）、γ-氨基丁酸，(γ-aminobutyric acid, GABA)
L-谷氨酸
L- 谷氨酸脱酶
GABA
CO2
*GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。
（二）、组胺 (histamine)
L-组氨酸 组氨酸脱羧酶 组胺
19S调节亚基
20S蛋白酶体
ATP
多泛肽化蛋白 ATP
去折叠 水解
26S蛋白酶体
第二节、氨基酸的一般代谢
General Metabolism of Amino Acids
氨基酸代谢概况
食物蛋白质
尿素
氨 α-酮酸
酮体 氧化供能
组织
分解
蛋白质
合成
氨基酸 代谢库
代谢转变
糖 胺类
体内合成氨基酸 (非必需氨基酸)
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。
（三）、5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)
色氨酸羟化酶
色氨酸
5-羟色氨酸脱羧酶
5-羟色氨酸
5-HT
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。
第三节、氨 的 代 谢
1、转氨基和氧化脱氨基偶联 2、转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联：主要在肌肉组织中
1、 转氨基偶联氧化脱氨基作用
氨基酸
转氨酶
α-酮酸
α-酮戊二酸 谷氨酸
NH3+NADH+H+
L-谷氨酸脱氢酶
H2O+NAD+
*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。
Metabolism of Amino Acids
本章主要内容：
一、蛋白质的营养作用 二、氨基酸的一般代谢 三、氨的代谢 四、氨基酸的生物合成（自学）
第一节、蛋白质的营养作用
Nutritional Function of Protein
2、生理需要量
80克/日
3、蛋白质的营养价值
*必需氨基酸(essential amino acid) 指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给
鸟
2ATP
N-乙酰谷氨酸
2ADP+Pi
氨基甲酰磷酸 Pi
线粒体
氨 酸 循
环
鸟氨酸
瓜氨酸
鸟氨酸
尿素
胞液
瓜氨酸 ATP
AMP + PPi
天冬氨酸
精氨酸
精氨酸代 琥珀酸
草酰乙酸
延胡索酸
苹果酸
α-酮戊 二酸
谷氨酸
氨基酸 α-酮酸
3、反应小结
*原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自Asp； *过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行； *耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键。
谷氨酰胺
脑内 α-酮戊二酸↓
脑
TCA↓
供 能
不
足
三、一碳单位的代谢 *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(one carbon unit)。
*种类：
-CH=NH H-CO-CH2OH -CH= -CH2-CH3
亚氨甲基 甲酰基 甲醇基
次甲基 亚甲基 甲基
（一）、四氢叶酸是一碳单位的载体
糖 异 生
丙酮酸
尿素
尿素循环
NH3 谷氨酸
丙氨酸
α-酮戊二酸
丙氨酸-葡萄糖循环
2、谷氨酰胺的运氨作用 *反应过程：
谷氨酸 +
ATP
NH3
谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺酶
ADP+Pi
谷氨酰胺
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。
磷酸吡哆醛 转氨酶
磷酸吡哆胺
谷氨酸 α-酮戊二酸
谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT）
谷丙转氨酶 （GPT）
谷草转氨酶 (GOT)
2、转氨基作用的生理意义
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。
（三）、联合脱氨基作用
（Phe. Trp）
（脂肪族）
胃蛋白酶 胰凝乳 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 蛋白酶
三、细胞内蛋白质的降解
▪溶酶体途径:
—无选择地降解蛋白质
▪泛肽途径：
—给选择降解的蛋白质加以标记
1、溶酶体内降解过程
• 不依赖ATP • 利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和
长寿命的细胞内蛋白
2、依赖泛素(ubiquitin)的降解过程
Metabolism of Ammonia
一、α-酮酸的代谢去向
1、经氨基化生成非必需氨基酸；
2、转变成糖及脂类；
氨基酸生糖及生酮性质的分类
类别
氨基酸
生糖氨基酸
甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 羟脯氨酸、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
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
3、氧化供能；
α-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化 为H2O和CO2，同时生成ATP。
二、氨的代谢
▪氨是机体正常代谢产物，具有毒性； ▪体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒； ▪正常人血氨浓度一般不超过 0.6μmol/L。
（五）、高氨血症和氨中毒
*血氨浓度升高称高氨血症( hyperammonemia)，常见于 肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高 氨血症。
*高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒 (ammonia
poisoning)，也称肝昏迷。
氨中毒的可能机制（肝昏迷）
α-酮戊二酸
NH3
NH3
谷氨酸
其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)
一、氨基酸的脱氨基作用
脱氨基方式：
▪氧化脱氨基 ▪转氨基作用 转氨基和氧化脱氨基偶联 ▪联合脱氨基 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联 ▪非氧化脱氨基
（一）、氧化脱氨基作用
COOH
COOH
CH2 CH2 + CH NH2 COOH
H2O
L-谷氨酸脱氢酶 NAD(P)+ NAD(P)H+H+
（一）、血氨的来源
▪氨基酸脱氨基作用
RCH2NH2
胺氧化酶
▪肠道吸收的氨
RCHO + NH3
▪肾小管上皮细胞分泌的氨
谷氨酰胺酶
谷氨酰胺
谷氨酸 + NH3
（二）、血氨的去路
▪在肝内合成尿素
▪合成非必需氨基酸及其它含氮化合物
▪合成谷氨酰胺
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺
ATP
ADP+Pi
▪肾小管泌氨：分泌的NH3酸性条件下生成NH4+，随尿排出。
CH2 CH2 + C=O
COOH
NH3
*L-谷氨酸脱氢酶：
•活性强，分布于肝、肾及脑组织 •辅酶为NAD+或NADP+ •专一性强，只作用于谷氨酸
R-CH-COO-氨基酸氧化酶（FAD、FMN） |
R-|C| -COO-+NH3
NH+3
α-氨基酸
H2O+O2
H2O2
O
α-酮酸
*L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）
（三）、氨的转运
1、丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle) *生理意义：
▪肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝；。 ▪肝为肌肉提供葡萄糖。
*反应过程：
肌肉
肌肉 葡
蛋白质 萄 糖
氨基酸 NH3 谷氨酸
糖 酵 解 途 径 丙酮酸
丙
氨
α-酮戊
酸
二酸
血液 葡 萄 糖
丙 氨 酸
肝
葡萄糖