氨基酸与核苷酸代谢
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• PRPP合成酶、PRPP酰胺转移酶受产物的抑制 • ATP、GTP的交叉调节
• 哺乳动物氨基甲酰合成酶II受UMP抑制，细菌主要是天门冬氨 酸转氨甲酰基酶（ATCase）
• 嘌呤与嘧啶的协调控制
– 核苷酸从头合成的抑制物
• 嘌呤类似物：6-巯基嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤等 • Gln、Asp类似物：重氮丝氨酸，羽田杀菌素 • 叶酸类似物：氨基蝶呤、氨甲基蝶呤 • 嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶、环胞苷
– PRPP的合成 – 乳清酸的合成 – 乳清酸与PRPP合成尿苷酸（UMP）
• 尿苷酸转化为CTP
– 核苷酸转化为核苷三磷酸
• 接受来自ATP的高能磷酸键
– 脱氧核苷酸的合成
• 核苷二磷酸还原酶催化还原，以硫氧还蛋白为辅酶 • dUMP合成dTMP：接受FH4的一碳单位，来自Ser
– 核苷酸从头合成的调节
– 嘧啶的分解
• 脱氨，胞嘧啶尿嘧啶 • 开环、水解生成：CO2、-丙氨酸、 -氨基丁酸等
• 核苷酸的生物合成
– 概述
• 从头合成：利用氨基酸、二氧化碳等简单原料合成核苷酸 • 补救途径：利用已有的碱基或核苷合成核苷酸
– 嘌呤核苷酸的从头合成
• 嘌呤环分子中各原子来源 • PRPP的合成 • 次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成
– 核苷酸合成的补救途径
• 嘌呤核苷酸的合成补救
– 核苷酸化酶催化碱基与核糖-1-P合成核苷，再在磷酸激酶催化 下合成核苷酸
– 核糖磷酸转移酶催化，利用嘌呤碱与PRPP合成核苷酸：APRT、 HGPRT
• 嘧啶核苷酸的合成补救
– 嘧啶核糖磷酸转移酶催化，利用嘧啶碱与PRPP合成核苷酸 – 尿嘧啶与核糖-1-P合成尿苷，再由尿苷激酶催化生成UMP – 胞嘧啶不能直接与PRPP合成CMP，但尿苷激酶可催化胞苷磷酸化
别构激活剂
• 鸟氨酸循环：
– 鸟氨酸合成瓜氨酸 – 瓜氨酸合成精氨酸 – 精氨酸水解产生尿素和鸟氨酸
– 氨基的其他去向
• 生成酰胺 • 合成嘧啶环，氨基甲酰磷酸合成酶II 催化产生氨基甲酰磷酸，
在细胞质进行，不受N-乙酰谷氨酸的调控
• -酮酸的去向
– 再合成氨基酸 – 转变为糖和脂肪
• 生糖氨基酸和生酮氨基酸 • Leu、Lys是严格的生酮氨基酸 • Ile、Tyr、Phe、Trp是生酮兼生糖氨基酸
• Tyr、Phe、Trp
– 组氨酸
核苷酸的代谢
• 核苷酸的分解代谢
– 核酸的降解
• 核酸酶催化核酸降解成小片断 • 进一步分解成单核苷酸
– 核苷酸分解成核糖和碱基
• 核糖进入糖代谢 • 脱氧核糖分解成乙醛和甘油醛-3-P
– 嘌呤的分解
• 脱氨酶催化脱氨：腺嘌呤黄嘌呤，鸟嘌呤次黄嘌呤 • 次黄嘌呤、黄嘌呤可在黄嘌呤氧化酶作用下生成尿酸 • 可进一步分解成尿囊素、尿囊酸、尿素
氨基酸与核苷酸代谢
氨基酸的分解代谢
• 体内氨基酸的来源与去向
– 氨基酸的来源
• 食物中的蛋白质、氨基酸 • 体内组织蛋白质和氨基酸激素的分解 • 利用糖代谢中间物合成
– 氨基酸的主要代谢去向
• 脱氨、转氨生成相应的酮酸进入糖代谢 • 脱下的氨基可以转变为尿素、尿酸 • 脱羧生成对应的胺类 • 合成组织蛋白质 • 合成其他含氮化合物：嘌呤、嘧啶、胆碱、肌酸、甲状腺素 • 过剩氨基酸直接排泄（微生物）
• 氨基酸合成的分类
– -酮戊二酸衍生型
• Glu、Gln的合成 • Pro的合成 • Arg的合成
– 草酰乙酸衍生型
• Asp、Asn • Thr、 Met、 Ile la • Val、Leu
– 甘油-3-P衍生类型
• Ser 、 Gly • Cys
– 赤藓糖-4-P和烯醇式丙酮酸衍生类型
• 脱氨、转胺作用
– 氧化脱氨作用
• 由L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、L-谷氨酸脱氢酶催化 • L-氨基酸氧化酶以FMN或FAD为辅酶， D-氨基酸氧化酶以FAD
为辅酶
• L-谷氨酸脱氢酶以NAD或NADP为辅酶
– 转氨作用
• -氨基酸的氨基转移到另一种-酮酸上生成相应的一分子酮酸和-氨基酸
– 彻底氧化生成二氧化碳、水
• 氨基酸进入糖代谢的不同位置
– 丙酮酸 – 乙酰CoA – TCA其他部位
• 氨基酸与一碳单位
– 一碳单位的定义
• 具有一个碳原子的基团 • 一碳单位的形式 • 一碳单位的转移：四氢叶酸
– 一碳单位的生成：
• 来源：Gly、Thr、Ser、His、Met • Gly生成次甲基-FH4 • Ser生成亚甲基-FH4 • His生成亚氨甲酰-FH4 • Met生成甲基-FH4
• 谷丙转氨酶（GPT）、谷草转氨酶（GOT）是最主要的转氨酶 • 以磷酸吡哆醛（PLP）为辅酶
– 联合脱氨作用
• 通过转氨作用和脱氨作用的联合来实现对氨基酸的脱氨 • 与L-谷氨酸脱氢酶为核心的联合脱氨 • 嘌呤循环：氨基酸通过连续的转氨作用，将氨基传递给草酰乙
酸生成Asp，Asp与次黄嘌呤合成腺苷酰琥珀酸，后者裂解生 成延胡索酸和腺苷酸，腺苷酸脱氨生成次黄嘌呤，形成循环
• 氨基的代谢去向
– 不同生物氨的排泄
• 直接排出，水生低等生物、鱼类 • 产尿酸，鸟类、爬行类 • 产尿素，哺乳类、人类
– 尿素的产生
• 合成部位：肝脏是尿素合成的主要部位，分别在线粒体和胞质 进行
• 氨基甲酰磷酸的合成：
– NH3、CO2、ATP作为原料 – 氨基甲酰磷酸合成酶I 催化，为别构调节酶，N-乙酰谷氨酸是
– 五元环的合成开始和酰胺的生成 – 一碳单位的转移（C8） – 由Gln提供3-位N原子 – 脱水闭环 – 六元环的合成开始 – 1-位N原子的固定，Asp、ATP参与 – 脱去延胡索酸 – 一碳单位的转移（C2） – 脱水环化
• AMP和GMP的合成
– 嘧啶核苷酸的合成
• 嘧啶环的合成前体 • 尿苷酸的合成
（P244有错）
感谢下 载
– 一碳单位的利用
• 合成嘌呤、嘧啶 • 合成肾上腺素、肌酸、卵磷脂
• 氨基酸的其他重要物质
– 胺类物质
• 精胺、色胺、组胺 • 多巴胺
– 酪氨酸生成黑色素 – 酪氨酸生成肾上腺素等 – Trp生成5-羟色胺、吲哚乙酸等
氨基酸的合成代谢概述
• 氨基的来源
– 外源性氨基化合物：氨基酸、胺类，酰胺化合物 – 生物固氮作用：固氮菌将N2还原成NH3 – 植物、微生物还原硝酸盐、亚硝酸盐
• 哺乳动物氨基甲酰合成酶II受UMP抑制，细菌主要是天门冬氨 酸转氨甲酰基酶（ATCase）
• 嘌呤与嘧啶的协调控制
– 核苷酸从头合成的抑制物
• 嘌呤类似物：6-巯基嘌呤、8-氮杂鸟嘌呤等 • Gln、Asp类似物：重氮丝氨酸，羽田杀菌素 • 叶酸类似物：氨基蝶呤、氨甲基蝶呤 • 嘧啶类似物：5-氟尿嘧啶、环胞苷
– PRPP的合成 – 乳清酸的合成 – 乳清酸与PRPP合成尿苷酸（UMP）
• 尿苷酸转化为CTP
– 核苷酸转化为核苷三磷酸
• 接受来自ATP的高能磷酸键
– 脱氧核苷酸的合成
• 核苷二磷酸还原酶催化还原，以硫氧还蛋白为辅酶 • dUMP合成dTMP：接受FH4的一碳单位，来自Ser
– 核苷酸从头合成的调节
– 嘧啶的分解
• 脱氨，胞嘧啶尿嘧啶 • 开环、水解生成：CO2、-丙氨酸、 -氨基丁酸等
• 核苷酸的生物合成
– 概述
• 从头合成：利用氨基酸、二氧化碳等简单原料合成核苷酸 • 补救途径：利用已有的碱基或核苷合成核苷酸
– 嘌呤核苷酸的从头合成
• 嘌呤环分子中各原子来源 • PRPP的合成 • 次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成
– 核苷酸合成的补救途径
• 嘌呤核苷酸的合成补救
– 核苷酸化酶催化碱基与核糖-1-P合成核苷，再在磷酸激酶催化 下合成核苷酸
– 核糖磷酸转移酶催化，利用嘌呤碱与PRPP合成核苷酸：APRT、 HGPRT
• 嘧啶核苷酸的合成补救
– 嘧啶核糖磷酸转移酶催化，利用嘧啶碱与PRPP合成核苷酸 – 尿嘧啶与核糖-1-P合成尿苷，再由尿苷激酶催化生成UMP – 胞嘧啶不能直接与PRPP合成CMP，但尿苷激酶可催化胞苷磷酸化
别构激活剂
• 鸟氨酸循环：
– 鸟氨酸合成瓜氨酸 – 瓜氨酸合成精氨酸 – 精氨酸水解产生尿素和鸟氨酸
– 氨基的其他去向
• 生成酰胺 • 合成嘧啶环，氨基甲酰磷酸合成酶II 催化产生氨基甲酰磷酸，
在细胞质进行，不受N-乙酰谷氨酸的调控
• -酮酸的去向
– 再合成氨基酸 – 转变为糖和脂肪
• 生糖氨基酸和生酮氨基酸 • Leu、Lys是严格的生酮氨基酸 • Ile、Tyr、Phe、Trp是生酮兼生糖氨基酸
• Tyr、Phe、Trp
– 组氨酸
核苷酸的代谢
• 核苷酸的分解代谢
– 核酸的降解
• 核酸酶催化核酸降解成小片断 • 进一步分解成单核苷酸
– 核苷酸分解成核糖和碱基
• 核糖进入糖代谢 • 脱氧核糖分解成乙醛和甘油醛-3-P
– 嘌呤的分解
• 脱氨酶催化脱氨：腺嘌呤黄嘌呤，鸟嘌呤次黄嘌呤 • 次黄嘌呤、黄嘌呤可在黄嘌呤氧化酶作用下生成尿酸 • 可进一步分解成尿囊素、尿囊酸、尿素
氨基酸与核苷酸代谢
氨基酸的分解代谢
• 体内氨基酸的来源与去向
– 氨基酸的来源
• 食物中的蛋白质、氨基酸 • 体内组织蛋白质和氨基酸激素的分解 • 利用糖代谢中间物合成
– 氨基酸的主要代谢去向
• 脱氨、转氨生成相应的酮酸进入糖代谢 • 脱下的氨基可以转变为尿素、尿酸 • 脱羧生成对应的胺类 • 合成组织蛋白质 • 合成其他含氮化合物：嘌呤、嘧啶、胆碱、肌酸、甲状腺素 • 过剩氨基酸直接排泄（微生物）
• 氨基酸合成的分类
– -酮戊二酸衍生型
• Glu、Gln的合成 • Pro的合成 • Arg的合成
– 草酰乙酸衍生型
• Asp、Asn • Thr、 Met、 Ile la • Val、Leu
– 甘油-3-P衍生类型
• Ser 、 Gly • Cys
– 赤藓糖-4-P和烯醇式丙酮酸衍生类型
• 脱氨、转胺作用
– 氧化脱氨作用
• 由L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、L-谷氨酸脱氢酶催化 • L-氨基酸氧化酶以FMN或FAD为辅酶， D-氨基酸氧化酶以FAD
为辅酶
• L-谷氨酸脱氢酶以NAD或NADP为辅酶
– 转氨作用
• -氨基酸的氨基转移到另一种-酮酸上生成相应的一分子酮酸和-氨基酸
– 彻底氧化生成二氧化碳、水
• 氨基酸进入糖代谢的不同位置
– 丙酮酸 – 乙酰CoA – TCA其他部位
• 氨基酸与一碳单位
– 一碳单位的定义
• 具有一个碳原子的基团 • 一碳单位的形式 • 一碳单位的转移：四氢叶酸
– 一碳单位的生成：
• 来源：Gly、Thr、Ser、His、Met • Gly生成次甲基-FH4 • Ser生成亚甲基-FH4 • His生成亚氨甲酰-FH4 • Met生成甲基-FH4
• 谷丙转氨酶（GPT）、谷草转氨酶（GOT）是最主要的转氨酶 • 以磷酸吡哆醛（PLP）为辅酶
– 联合脱氨作用
• 通过转氨作用和脱氨作用的联合来实现对氨基酸的脱氨 • 与L-谷氨酸脱氢酶为核心的联合脱氨 • 嘌呤循环：氨基酸通过连续的转氨作用，将氨基传递给草酰乙
酸生成Asp，Asp与次黄嘌呤合成腺苷酰琥珀酸，后者裂解生 成延胡索酸和腺苷酸，腺苷酸脱氨生成次黄嘌呤，形成循环
• 氨基的代谢去向
– 不同生物氨的排泄
• 直接排出，水生低等生物、鱼类 • 产尿酸，鸟类、爬行类 • 产尿素，哺乳类、人类
– 尿素的产生
• 合成部位：肝脏是尿素合成的主要部位，分别在线粒体和胞质 进行
• 氨基甲酰磷酸的合成：
– NH3、CO2、ATP作为原料 – 氨基甲酰磷酸合成酶I 催化，为别构调节酶，N-乙酰谷氨酸是
– 五元环的合成开始和酰胺的生成 – 一碳单位的转移（C8） – 由Gln提供3-位N原子 – 脱水闭环 – 六元环的合成开始 – 1-位N原子的固定，Asp、ATP参与 – 脱去延胡索酸 – 一碳单位的转移（C2） – 脱水环化
• AMP和GMP的合成
– 嘧啶核苷酸的合成
• 嘧啶环的合成前体 • 尿苷酸的合成
（P244有错）
感谢下 载
– 一碳单位的利用
• 合成嘌呤、嘧啶 • 合成肾上腺素、肌酸、卵磷脂
• 氨基酸的其他重要物质
– 胺类物质
• 精胺、色胺、组胺 • 多巴胺
– 酪氨酸生成黑色素 – 酪氨酸生成肾上腺素等 – Trp生成5-羟色胺、吲哚乙酸等
氨基酸的合成代谢概述
• 氨基的来源
– 外源性氨基化合物：氨基酸、胺类，酰胺化合物 – 生物固氮作用：固氮菌将N2还原成NH3 – 植物、微生物还原硝酸盐、亚硝酸盐