第11章_含氮小分子的代谢
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考研科目,动物生物化学 第11章 含氮小分子
意义
此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，
体内有活泼的转氨酶和L-谷氨酸脱氢酶，
反应可逆，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。
4 嘌呤核苷酸循环
氨 基 酸 转 氨 酶 1 α-酮戊 二酸 转 氨 酶 2 谷氨酸 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 天冬氨酸
NH3
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)
第11章 含氮小分子代谢
Metabolism of Small Molecules Containing N
重点：联合脱氨基、尿素合成、嘌呤 核苷酸体内分解代谢； 难点：核苷酸从头合成途径、脱氧核 苷酸合成。
本章主要内容
1 2 3 4 5 6 蛋白质的营养作用 氨基酸的一般分解代谢 氨的代谢 α -酮酸的代谢和非必需氨基酸的合成 个别氨基酸的代谢 核苷酸的合成与分解代谢
在转氨酶的催化下,α -氨基酸的氨基转移 到α -酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α -氨 基酸生成相应的α -酮酸，而原来的α -酮酸则 形成了相应的α -氨基酸，这种作用称为转氨 基作用或氨基移换作用。
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。 催化的反应可逆。 其辅酶都是磷酸吡哆醛。
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。
谷丙转氨酶和谷草转氨酶
谷丙转氨酶 （GPT）
谷草转氨 酶(GOT)
(肝脏)
(心肌 肝脏)
3 联合脱氨基作用 (1) 定义
是指氨基酸与α -酮戊二酸经转氨作用 生成α -酮酸和谷氨酸，谷氨酸经L-谷氨酸 脱氢酶作用生成游离氨和α -酮戊二酸的过 程。
生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸
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。
动物生化---含氮小分子的代谢
尿素合成及意义1.过程：a.关键酶：氨甲酰磷酸合成酶.b.过程：CO2+NH3→氨甲酸磷酸氨甲酸磷酸+鸟氨酸→瓜氨酸瓜氨酸+天冬氨酸→精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸→精氨酸+延胡索酸精氨酸→尿素+鸟氨酸c.耗能：每生成1mol尿素，需水解3molATP中的4个高能磷酸键。
2.意义：形成1mol尿素，可以清除2mol氨和1molCO2。
这样不仅解除了氨对动物机体的毒性，也降低了动物体内由于CO2溶于血液所形成的酸性。
尿酸禽类不能合成尿素，而是把体内大部分的氨合成尿酸排出体外。
α-酮酸的代谢与非必需氨基酸的形成α-酮酸的代谢1.氨基化：所有的α-酮酸也都可以通过脱氨基作用的逆反应而氨基化，生成其相应的氨基酸。
2.转化为糖和脂。
3.氧化供能。
非必需氨基酸的生成只要有氨基供应，由糖的分解代谢生成的α-酮酸可以作为“碳骨架”，通过氨基化反应合成非必需氨基酸。
有时必需氨基酸也参与非必需氨基酸的合成。
个别氨基酸的代谢1.形成激素和神经递质。
2.提供甲基，合成其他含氮化合物。
核苷酸代谢合成1.嘌呤核苷酸的合成：a.从头合成：在磷酸核糖的基础上合成核苷酸。
b.体内游离的嘌呤或嘌呤核苷合成。
1.动物氨基酸代谢中产生游离氨基的反应是A.脱羧B.异构C.缩合D.转氨E.脱氨[答案]E[考点]氨基酸脱氨。
[解题分析]氨基酸的分解代谢分为脱氨和脱羧。
脱氨可将氨基酸分解为α酮酸和游离的氨基。
故选答案E。
B1型题(2~4题共用备选答案)A.琥珀酸B.丙酮酸C.苹果酸D.草酰乙酸E.α酮戊二酸2.接受氨基可直接转化为谷氨酸的是[答案]E[考点]α酮酸的代谢与非必需氨基酸的生成,葡萄糖分解代谢。
[解题分析]非必需氨基酸的生成:只要有氨基供应,由糖的分解代谢生成的α酮酸可以作为“碳骨架”,通过氨基化反应合成非必需氨基酸。
有时必需氨基酸也参与非必需氨基酸的合成。
有氧代谢途径及生理意义:三羧酸循环是糖、脂肪、氨基酸及其他有机物质代谢的联系枢纽。
动物生物化学含氮小分子的代谢-精PPT文档67页
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
动物生物化学含氮小分子的代谢-精 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
动物生物化学含氮小分子的代谢-精 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
《含氮小分子》PPT课件
B.可以在动物体内形成无毒的谷氨酰胺；
C.形成血氨；
D. 通过转变成尿酸（禽类）、尿素（哺 乳动物）排出体外。
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25
血
氨
机体代谢产生的氨和消化道中吸收来的
氨进入血液后，即为血氨。 正常人血浆中 氨的浓度一般不超过 0.1mg/100ml。
低水平血氨对动物是有用的物质，它可 与α-酮酸再形成氨基酸，并参与嘌呤、嘧 啶等重要含氮化合物的合成。而高浓度血 氨，可引起脑功能紊乱。
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37
（4）α-酮酸的代谢去路
① 彻底生成 H2O 和 CO2 氧化供能 ② 转变成糖和酮体 ③ 再氨基化
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38
生糖氨基酸 在动物体内经代谢可以转 变成葡萄糖的氨基酸称为生糖氨基酸，除亮 氨酸外均属于பைடு நூலகம்。
生酮氨基酸 在动物体内只能转变成酮 体的氨基酸称为生酮氨基酸，主要是亮氨酸。
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3
2. 蛋白质的需要量
蛋白质的最低需要量 对于成年动物来说，在糖和脂肪充分供应的 条件下，为了维持其氮的总平衡，至少必须摄 入的蛋白质量，称为蛋白质的最低需要量。 根据氮的摄入和排出情况 （1）氮的总平衡 （2）氮的正平衡 （3）氮的负平衡
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4
（1）氮的总平衡
生物从外界摄入的氮与排出的氮，总量 相等时的状态称为氮的总平衡（nitrogen general balance）。
L- 谷氨酸脱氢酶 广泛存在于肝、肾、脑等组织 中，其催化 L-谷氨酸氧化脱氨生成α-酮戊二酸，辅 酶是 NAD＋ 。
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19
② 转氨基作用
即在转氨酶的催化下，将某一氨基酸的α-氨基 转移到另一种α-酮酸的酮基上，生成相应的α-酮 酸和另一种氨基酸的作用。
C.形成血氨；
D. 通过转变成尿酸（禽类）、尿素（哺 乳动物）排出体外。
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25
血
氨
机体代谢产生的氨和消化道中吸收来的
氨进入血液后，即为血氨。 正常人血浆中 氨的浓度一般不超过 0.1mg/100ml。
低水平血氨对动物是有用的物质，它可 与α-酮酸再形成氨基酸，并参与嘌呤、嘧 啶等重要含氮化合物的合成。而高浓度血 氨，可引起脑功能紊乱。
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37
（4）α-酮酸的代谢去路
① 彻底生成 H2O 和 CO2 氧化供能 ② 转变成糖和酮体 ③ 再氨基化
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38
生糖氨基酸 在动物体内经代谢可以转 变成葡萄糖的氨基酸称为生糖氨基酸，除亮 氨酸外均属于பைடு நூலகம்。
生酮氨基酸 在动物体内只能转变成酮 体的氨基酸称为生酮氨基酸，主要是亮氨酸。
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3
2. 蛋白质的需要量
蛋白质的最低需要量 对于成年动物来说，在糖和脂肪充分供应的 条件下，为了维持其氮的总平衡，至少必须摄 入的蛋白质量，称为蛋白质的最低需要量。 根据氮的摄入和排出情况 （1）氮的总平衡 （2）氮的正平衡 （3）氮的负平衡
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4
（1）氮的总平衡
生物从外界摄入的氮与排出的氮，总量 相等时的状态称为氮的总平衡（nitrogen general balance）。
L- 谷氨酸脱氢酶 广泛存在于肝、肾、脑等组织 中，其催化 L-谷氨酸氧化脱氨生成α-酮戊二酸，辅 酶是 NAD＋ 。
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19
② 转氨基作用
即在转氨酶的催化下，将某一氨基酸的α-氨基 转移到另一种α-酮酸的酮基上，生成相应的α-酮 酸和另一种氨基酸的作用。
动物生物化学课件-含氮小分子代谢
甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺等作为原料参加嘌呤环和嘧啶环 的合成。
Α-酮酸的代谢与非必需氨基酸的生成
α-酮酸都有以下3条去路 一是氨基化 二是转变成糖和脂类
生糖氨基酸，有丙氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏 氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸、精氨酸、谷 氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和组氨酸；
生酮氨基酸，有亮氨酸和赖氨酸； 兼生氨基酸,包括色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和异亮氨酸
三是通过三羧酸循环彻底氧化分解成CO2和水，同时 释放能量供生理活动需要
个别氨基酸的代谢转变
苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸是甲状腺激素、肾 上腺素和去甲肾上腺素等激素的前体。
甘氨酸，精氨酸和甲硫氨酸参与肌酸、肌酐等的生物 合成。
丝氨酸，色氨酸、甘氨酸、组氨酸和甲硫氨酸是甲基 的供体。
半胱氨酸，甘氨酸和谷氨酸通过“γ-谷氨酰基循环”合成 谷胱甘肽。
糖代谢的分解产物，可以转变成组成蛋白质的非必需氨基酸。 大部分的氨基酸可转变成糖异生途径中的某种中间产物，再沿异生 途径合成糖和糖原。 脂代谢与氨基酸代谢的联系
所有的氨基酸，无论是生糖的、生酮的、还是生糖和生酮兼生 的都可以在动物体内转变成脂肪。在动物体内难以由脂肪酸合成氨 基酸 核苷酸在物质代谢中的作用
色氨酸还是动物体内合成少量维生素B5的原料。
核苷酸的代谢
嘌呤核苷酸的合成代谢 两条途径：
从头合成途径:在磷酸核糖的基础上,以天冬氨酸，甘氨酸，一碳单位 及CO2等小分子物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸
二是补救合成途径: 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反 应过程合成。一般情况下前者是合成的主要途径。
转氨基作用和氧化脱氨基作用两种方式联合起来
脱羧基作用：是氨基酸分解代谢的次要途径
Α-酮酸的代谢与非必需氨基酸的生成
α-酮酸都有以下3条去路 一是氨基化 二是转变成糖和脂类
生糖氨基酸，有丙氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏 氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、缬氨酸、精氨酸、谷 氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和组氨酸；
生酮氨基酸，有亮氨酸和赖氨酸； 兼生氨基酸,包括色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和异亮氨酸
三是通过三羧酸循环彻底氧化分解成CO2和水，同时 释放能量供生理活动需要
个别氨基酸的代谢转变
苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸是甲状腺激素、肾 上腺素和去甲肾上腺素等激素的前体。
甘氨酸，精氨酸和甲硫氨酸参与肌酸、肌酐等的生物 合成。
丝氨酸，色氨酸、甘氨酸、组氨酸和甲硫氨酸是甲基 的供体。
半胱氨酸，甘氨酸和谷氨酸通过“γ-谷氨酰基循环”合成 谷胱甘肽。
糖代谢的分解产物，可以转变成组成蛋白质的非必需氨基酸。 大部分的氨基酸可转变成糖异生途径中的某种中间产物，再沿异生 途径合成糖和糖原。 脂代谢与氨基酸代谢的联系
所有的氨基酸，无论是生糖的、生酮的、还是生糖和生酮兼生 的都可以在动物体内转变成脂肪。在动物体内难以由脂肪酸合成氨 基酸 核苷酸在物质代谢中的作用
色氨酸还是动物体内合成少量维生素B5的原料。
核苷酸的代谢
嘌呤核苷酸的合成代谢 两条途径：
从头合成途径:在磷酸核糖的基础上,以天冬氨酸，甘氨酸，一碳单位 及CO2等小分子物质为原料，经过一系列酶促反应，合成嘌呤核苷酸
二是补救合成途径: 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反 应过程合成。一般情况下前者是合成的主要途径。
转氨基作用和氧化脱氨基作用两种方式联合起来
脱羧基作用：是氨基酸分解代谢的次要途径
第十一章含氮化合物代谢Ⅱ核苷酸代谢
甘油醛-3-磷酸
二、碱基的分解
1、嘌呤的分解
2、嘧啶的分解*
第二节 核苷酸的合成
一、核苷酸的从头合成途径
(一)嘌呤核苷酸的从头合成
1、次黄苷酸的合成 （1）合成5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）
催化反应的酶是磷酸核糖焦磷酸合成酶。
（2）PRPP与Glu反应，生成5-磷酸核糖胺、谷氨酸、无机焦磷酸
第十一章 含氮化合物代谢Ⅱ ——核苷酸代谢
第一节 核苷酸的分解代谢* 第二节 核苷酸的合成*
第一节 核苷酸的分解代谢
一、核酸的酶促降解
核酸酶
核酸磷酸单脂酶单核 Nhomakorabea酸核苷
核苷磷酸化酶
核苷酶
嘧啶（嘌呤） 嘧啶（嘌呤） 核糖（脱氧核糖）
核糖-1-磷酸
脱氧核糖-1-磷酸
醛缩酶
核糖-5-磷酸 乙醛
磷酸戊糖途径
催化反应的酶是磷酸核糖焦磷酸酰胺吉转移酶。
（3）五元环合成的开始和酰胺的生成
催化反应的酶是甘氨酰胺核苷酸合成酶。
（4）一碳单位的转移和甲酰基酰胺的生成
催化反应的酶是甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶。
（5）闭环前在第3位加上N原子 催化反应的酶是甲酰氨基脒核苷酸合成酶。
（6）闭环 催化反应的酶是氨基咪唑核苷酸合成酶。
腺苷酸焦磷酸化酶
腺嘌呤+PRPP
腺苷酸+PPi
鸟嘌呤+PRPP 鸟苷酸焦磷酸化酶 （2）核苷磷酸化酶催化
鸟苷酸+PPi
嘌呤+1-磷酸核糖 核苷磷酸化酶 嘌呤核苷+PPi
嘌呤核苷+ATP
核苷磷酸激酶 嘌呤核苷酸+ADP
2、嘧啶核苷酸的合成
（1）核苷酸焦磷酸化酶催化
含氮小分子的代谢
▪ 非必需氨基酸 ▪ 半必需氨基酸 Arg His
合成氨基酸的主要途径
还原氨基化 联合脱氨基
转氨基作用 氨基酸的相互转化
-------
还原氨基化
L-谷氨酸脱氢酶
COOH CH=O
CH2 +NAD(P) H+H++NH3
CH2 COOH
COOH
CHNH2
CH2 +NAD(P) ++H2O
CH2 COOH
谷氨酸形成途径
包括
氨甲酰磷酸形成途径
1.谷氨酸形成途径
（1）L-Glu脱氢酶
-------
COOH
C=O
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
CH2 + NH3 CH2 COOH
L-Glu脱氢酶
COOH
CHNH2 CH2 + H2O CH2 COOH
（2）Gln合成酶（为主）
Glu+NH3+ATP
Gln 合成酶
Gln+酮戊二酸+NADPH+H+
Gln+ADP+Pi
谷氨酸合酶
2Glu+NADP+
2.氨甲酰磷酸形成途径
O OH NH2 –C-O~P=O
OH
氨甲酰激酶：NH3+CO2+ATP
氨甲酰磷酸合成酶II：NH3+CO2+2ATP
（二）氨基酸的生物合成
▪ 必需氨基酸
——人体自身不能合成或合成量不足必须通过食物供 给的氨基酸（Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、 Lys）。
转氨基作用
概念 ——在转氨酶的作用下，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。
合成氨基酸的主要途径
还原氨基化 联合脱氨基
转氨基作用 氨基酸的相互转化
-------
还原氨基化
L-谷氨酸脱氢酶
COOH CH=O
CH2 +NAD(P) H+H++NH3
CH2 COOH
COOH
CHNH2
CH2 +NAD(P) ++H2O
CH2 COOH
谷氨酸形成途径
包括
氨甲酰磷酸形成途径
1.谷氨酸形成途径
（1）L-Glu脱氢酶
-------
COOH
C=O
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
CH2 + NH3 CH2 COOH
L-Glu脱氢酶
COOH
CHNH2 CH2 + H2O CH2 COOH
（2）Gln合成酶（为主）
Glu+NH3+ATP
Gln 合成酶
Gln+酮戊二酸+NADPH+H+
Gln+ADP+Pi
谷氨酸合酶
2Glu+NADP+
2.氨甲酰磷酸形成途径
O OH NH2 –C-O~P=O
OH
氨甲酰激酶：NH3+CO2+ATP
氨甲酰磷酸合成酶II：NH3+CO2+2ATP
（二）氨基酸的生物合成
▪ 必需氨基酸
——人体自身不能合成或合成量不足必须通过食物供 给的氨基酸（Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、 Lys）。
转氨基作用
概念 ——在转氨酶的作用下，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。
生物化学 含氮化合物代谢
谷氨酸合成酶
α-酮戊二酸
NH4＋＋NADPH+H+
谷氨酸脱氢酶
谷氨酸＋NADP+
L-谷氨酸
NADP++H2O
第四节 核酸的分解代谢
核 酸 酶
核酸酶的分类：
根据对底物的 专一性分为 核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase) 非特异性核酸酶（S1）
（水解单链DNA或RNA）
核酸内切酶 根据切割位点分为 核酸外切酶
（磷酸核糖焦磷酸）
AMP ATP
R-5-P
（5-磷酸核糖）
酰胺转移酶
谷氨酰胺 谷氨酸
磷酸核糖 焦磷酸激酶
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
AMP
IMP GMP
1.
OH
OH
N
腺嘌呤
A脱氨酶
N N
黄嘌呤氧化酶
N HO N
N N H
G脱氨酶
鸟嘌呤
N H
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
OH N HO N N OH N H
黄嘌呤
嘌呤分解途径
O OH C N NH2 N C O
尿酸
尿酸氧化酶
O H2N
尿囊酸
尿囊素酶
H2N
C N C N
N
尿囊素
HO
C
C
HO
C
C OH
尿囊酸酶
乙醛酸＋尿素
二、蛋白酶
催化蛋白质多肽链中肽键水解的酶统称为蛋白酶。 蛋白酶可以根据其分泌特性、来源、性质进行分类 命名。 1.按细胞分泌特性分类：胞内蛋白酶、胞外蛋白酶 ； 2.按酶的来源分类：胃蛋白酶、蛇毒磷酸酶，木瓜蛋 白酶； 3.按其作用的pH分类：酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中 性蛋白酶；等等
α-酮戊二酸
NH4＋＋NADPH+H+
谷氨酸脱氢酶
谷氨酸＋NADP+
L-谷氨酸
NADP++H2O
第四节 核酸的分解代谢
核 酸 酶
核酸酶的分类：
根据对底物的 专一性分为 核糖核酸酶(RNase) 脱氧核糖核酸酶(DNase) 非特异性核酸酶（S1）
（水解单链DNA或RNA）
核酸内切酶 根据切割位点分为 核酸外切酶
（磷酸核糖焦磷酸）
AMP ATP
R-5-P
（5-磷酸核糖）
酰胺转移酶
谷氨酰胺 谷氨酸
磷酸核糖 焦磷酸激酶
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
在谷氨酰胺、甘氨酸、一 碳单位、二氧化碳及天冬 氨酸的逐步参与下
AMP
IMP GMP
1.
OH
OH
N
腺嘌呤
A脱氨酶
N N
黄嘌呤氧化酶
N HO N
N N H
G脱氨酶
鸟嘌呤
N H
次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶
OH N HO N N OH N H
黄嘌呤
嘌呤分解途径
O OH C N NH2 N C O
尿酸
尿酸氧化酶
O H2N
尿囊酸
尿囊素酶
H2N
C N C N
N
尿囊素
HO
C
C
HO
C
C OH
尿囊酸酶
乙醛酸＋尿素
二、蛋白酶
催化蛋白质多肽链中肽键水解的酶统称为蛋白酶。 蛋白酶可以根据其分泌特性、来源、性质进行分类 命名。 1.按细胞分泌特性分类：胞内蛋白酶、胞外蛋白酶 ； 2.按酶的来源分类：胃蛋白酶、蛇毒磷酸酶，木瓜蛋 白酶； 3.按其作用的pH分类：酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中 性蛋白酶；等等
执业兽医资格考试生物化学含氮小分子代谢ppt课件
RC H 2 + CO 2NH 2
2 氨的代谢
氨的来源与去路
（一）来源
主要来源是氨基酸的脱氨基作用。胺类、嘌呤和嘧啶的分解 也能产生少量氨。另外还有从消化道吸收的氨
（二）去路
1）通过脱氨基过程的逆反应与α -酮酸再形成氨基酸 2）参与嘌呤、嘧啶等重要含氮化合物的合成 3）排出体外：许多水生动物借助于水直接排氨；绝大多数 陆生脊椎动物以排尿素的方式排氨；鸟类和陆生爬行动物则排 尿酸。 禽类排除氨的主要形式是 形成（尿酸，2010）
第七单元
含氮小分子的代谢
蛋白质 核 酸 氨基酸 核苷酸
含氮生物大分子
含氮生物小分子
1 氨基酸的一般代谢
氨基酸的来源与去路
两个来源
一是饲料蛋白质在消化道中被蛋白酶水解后吸收的， 称外源氨基酸 二是体蛋白被组织蛋白酶水解产生或由其他物质在体 内合成的，称内源氨基酸
主要去向
1） 合成蛋白质和多肽 2） 转变成嘌呤、嘧啶、卟啉和儿茶酚胺类激素等多 种含氮生理活性物质。 3）分解供能。
3
核苷酸的代谢
嘌呤核苷酸的合成代谢
两条途径
从头合成途径: 在磷酸核糖的基础上,以天冬氨酸，甘氨酸，一碳单位 及CO2等小分子物质为原料，经过一系列酶促反应合成
二是补救合成途径: 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反 应过程合成。一般情况下前者是合成的主要途径。
嘌呤核苷酸的分解代谢
**苯丙氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸是甲状腺激素、 肾上腺素和去甲肾上腺素等激素的前体。 甘氨酸，精氨酸和甲硫氨酸参与肌酸、肌酐等的生物 合成。 丝氨酸，色氨酸、甘氨酸、组氨酸和甲硫氨酸是甲基 的供体。 半胱氨酸，甘氨酸和谷氨酸通过“γ -谷氨酰基循环” 合成谷胱甘肽。 色氨酸还是动物体内合成少量维生素B5的原料。
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L-谷氨酸脱氢酶
(CH2)2
C O
+ NH3
COO
α-酮戊二酸
谷氨酸氧化脱氨
血氨过高可引起中枢神经系统中毒！
氨中毒的可能机制
若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累
丙酮酸
三羧酸 循环
α酮戊二酸
• NAD +H O NADH+H +NH COO α酮戊二酸大量转化 (CH ) (CH2)2 • + NADPH大量消耗 HC NH3 L-谷氨酸脱氢酶 C O COO COO • TCA循环中断，能量 α-酮戊二酸 α-谷氨酸 供应受阻，某些敏感器 官（如神经、大脑）功 能障碍 • 表现：语言障碍、视力 模糊、昏迷、死亡
NH2 C NH2 (CH2)3 NH2 C O NH2 HC NH2 HC NH2 COOH HC NH2 NH (CH2)3 O NH2 C NH NH (CH2)3
尿素
鸟氨酸
NH3 + CO2 H2O
H2O 精氨酸
瓜氨酸 NH3 H2 O
COOH
COOH
尿素
鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸
11.3.3.1氨基甲酰磷酸的合成
R
α -酮 酸
C O COOH
H2O + NAD +
11.2.2.4 肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环
OH
嘌呤核苷酸循环
反应物
天冬氨酸
COOH CHNH3
+
N N
N N R
5`
次黄嘌呤
核苷酸
P
α-氨基 α-酮戊二酸 酸 NH3 NH3 α谷氨酸 酮酸 转氨酶 谷-草转 产物 氨酶
NADH+H+ NAD+
GPT
-酮戊二酸
氨的排泄
各种生物根据安全、价廉的原则排氨
直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能
水生生物直接扩散脱氨（NH3）
？
哺乳、两栖动物排尿素
H2N
C
H2 N
体内水循环迅速，NH3 浓度低，扩散流失快， 毒性小。 体内水循环较慢，NH3 浓度较高，需要消耗 能量使其转化为较简 单，低毒的尿素形式。
必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取： 赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、色、苏氨酸 非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸 半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要 组氨酸和精氨酸
蛋白质的互补作用
指营养价值较低的蛋白质若其必需氨基酸 互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。
混合食物蛋白质的互补作用
11.2.1 动物体内氨基酸的代谢概况
胞外酶
水解
氨基酸 吸收入
外源蛋白质 蛋白质不能储备
作为氮源和能源进行代谢
11.2.1.1蛋白质的消化
主要的酶类：
据水解肽键部位的不同分为两类： 内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、 糜蛋白酶、 弹性蛋白酶 （水解蛋白质内部肽键） 外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶 （从肽链两端开始水解肽键）
1、直接脱羧基
PLP
2、羟化脱羧基
11.3 氨的代谢
11.3.1 动物体内氨的来源与去路
* Amino Acid、碱基 脱氨基(Deamination)
* 肠道细菌的腐败作用与尿素(Urea)的分解 *肾小管上皮分泌—Gln的分解
有毒！
COO (CH2)2 HC COO
α-谷氨酸
COO
NAD++H2O NADH+H++NH4+
蛋白来源 重量% 单食时BV 混食时BV —————————————————————— 豆腐干 42 65 77 面筋 58 67 —————————————————————— 小麦 39 67 小米 13 57 89 牛肉 26 69 大豆 22 64
—————————————————
11.2 氨基酸的一般 分解代谢
转氨基作用的机制
CH2OPO 3H2
R1 CH NH2
COOH
H
+
O C
N
OH CH3
–H2O +H2O
氨基酸
磷酸吡哆醛
Schiff’s碱 （醛亚胺）
分子重排
Schiff’s碱异构体
CH2OPO 3H2
+H2O
–H2O
H2N CH2
N
OH CH3
R1 CH
COOH
+
O
磷酸吡哆胺
-酮酸
转氨基作用 •转氨酶 •种类多、分布广、活性高 •但氨基酸没有真正脱掉氨基 氧化脱氨基作用 •氨基酸氧化酶 •只有Glu脱氢酶分布广、活性高，但肌肉缺乏 ——不是体内主要的脱氨基方式
HO CH
CH2 COO -
COO
CO
H2O
N
CH2COO HN C COO H N
N N
5`
NH3
CH2 COO -
腺苷酸琥珀酸 R
P
草酰乙酸 延胡索酸
CH CH
COO
H2 O
NH2
N N N N
5`
COO COO
H 苹果酸 H CH2 COO
H2 O
腺苷酸 R
P
11.2.3 氨基酸的脱羧基作用
General Metabolism of Amino Acid
食物蛋白质
消化吸收
组织蛋白质
合成
分解 转变
氨基酸代谢库
脱羧基作用 (metabolic pool)
合成 脱氨基作用
胺类
CO2
其他含氮化合物 (purine,pyrimide)
NH3
α- 酮酸
尿素
糖
氧化供能
酮体
11.2.2 氨基酸的脱氨基作用
？
O
鸟类、爬虫排尿酸
O
均来自转氨
不溶于水
N
-毒性很小 O
N
O
N
N
需更多能量
为什么这类生物如此排氨？
水循环太慢，保留水分同时不中毒，付出高能量代价。
高等植物，以Gln/Asn形式储存氨，不排氨。
11.3.3 尿素(urea)的生成
• 1932年Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle) • 鸟氨酸循环(ornithine cycle)
COO
+ 2 + 4 +
2 2
血氨正常参考值：5.54～65mol/L 降低血氨的措施： 限制蛋白进食量 给于肠道抑菌药物 给予Glu使其与氨结合为Gln
11.3.2.1 谷氨酰胺的运氨作用
NH3 + ATP
(脑、肌肉)
ADP + Pi
COOH (CH2)2 CHNH 2 COOH
L-谷氨酸
•外切酶—氨肽酶
NH3+ NH — 3+—
限制性内切酶
特定氨基酸间
随机
内切酶
COO-COO —
•外切酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸
11.2.1.2 消化过程
11.2.1.2.1 胃中消化
酶原的激活 H+
胃蛋白酶原 水解
蛋白质
胃蛋白酶
胃蛋白酶
多肽（主）
11.2.1.2.2
小肠内消化（主要部位）
酶原的激活 胰蛋白酶原
11.3.2.2 丙氨酸-葡 萄糖循环
丙酮酸 转氨 丙氨酸
葡萄糖
丙酮酸
葡萄糖
肌 肉
葡萄糖
血液
| 葡萄糖 | | | | | 丙酮酸 | | | 丙氨酸 |
肝
尿素 NH3
肌 肉 蛋白质
分解 其它氨基酸
—酮 酸
| 葡萄糖 | | 糖分解 | | 丙酮酸 | | 转氨酶 | 丙氨酸 | 丙氨酸 |
谷氨酸
第11章 含氮小分子的代谢
11.1 蛋白质的营养作用
11.1.1 饲料蛋白质的生理功能
组织细胞重要的组成成分，维持组织、 细胞的生长，更新和修补组织
参与多种重要的生理活动(如酶、激素)
氧化供能（17.9KJ/g 蛋白质） 氨基酸为含氮化合物合成的提供氮源
可转化为糖和脂肪等
11.1.2 蛋白质的 需要量和营养价值
肠激酶
胰蛋白酶
（+）
糜蛋白酶
弹性蛋白酶
水解
羧基肽酶 内肽酶
蛋白质
肽
外肽酶
氨基酸
11.1.2.3 氨基酸的吸收
（1） 主要部位：小肠 （2） 吸收机制 A 氨基酸运载蛋白 中性氨基酸运载蛋白 碱性氨基酸运载蛋白 酸性氨基酸运载蛋白 亚氨基酸运载蛋白 B -谷氨酸循环
每天都有一定量的细胞内蛋白被降解： —被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白 —需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶） —饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料
11.1.2.1 氮平衡
食物摄入氮-(尿氮+粪氮)
可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系
*总氮平衡：摄入氮=排出氮 即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人 *正氮平衡：摄入氮>排出氮 即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇 *负氮平衡：摄入氮<排出氮 即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病
蛋白质的需要量
NH3
谷氨酰胺 合成酶 谷氨酰酶 (肝、肾) H2O
CHNH2 (CH2)2 CHNH2 COOH
谷氨酰胺
尿素、铵盐等
临床上用谷氨酸盐 降低血氨
COOH
谷氨酰胺
CH2 CHNH 2 COOH Asp
CONH 2
临床上用此酶分解血 的Asn治疗白血病 NH3
白血病细胞不能
天冬酰胺酶 H2O
谷氨酸
(CH2)2
C O
+ NH3
COO
α-酮戊二酸
谷氨酸氧化脱氨
血氨过高可引起中枢神经系统中毒！
氨中毒的可能机制
若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累
丙酮酸
三羧酸 循环
α酮戊二酸
• NAD +H O NADH+H +NH COO α酮戊二酸大量转化 (CH ) (CH2)2 • + NADPH大量消耗 HC NH3 L-谷氨酸脱氢酶 C O COO COO • TCA循环中断，能量 α-酮戊二酸 α-谷氨酸 供应受阻，某些敏感器 官（如神经、大脑）功 能障碍 • 表现：语言障碍、视力 模糊、昏迷、死亡
NH2 C NH2 (CH2)3 NH2 C O NH2 HC NH2 HC NH2 COOH HC NH2 NH (CH2)3 O NH2 C NH NH (CH2)3
尿素
鸟氨酸
NH3 + CO2 H2O
H2O 精氨酸
瓜氨酸 NH3 H2 O
COOH
COOH
尿素
鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸
11.3.3.1氨基甲酰磷酸的合成
R
α -酮 酸
C O COOH
H2O + NAD +
11.2.2.4 肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环
OH
嘌呤核苷酸循环
反应物
天冬氨酸
COOH CHNH3
+
N N
N N R
5`
次黄嘌呤
核苷酸
P
α-氨基 α-酮戊二酸 酸 NH3 NH3 α谷氨酸 酮酸 转氨酶 谷-草转 产物 氨酶
NADH+H+ NAD+
GPT
-酮戊二酸
氨的排泄
各种生物根据安全、价廉的原则排氨
直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能
水生生物直接扩散脱氨（NH3）
？
哺乳、两栖动物排尿素
H2N
C
H2 N
体内水循环迅速，NH3 浓度低，扩散流失快， 毒性小。 体内水循环较慢，NH3 浓度较高，需要消耗 能量使其转化为较简 单，低毒的尿素形式。
必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取： 赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、色、苏氨酸 非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸 半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要 组氨酸和精氨酸
蛋白质的互补作用
指营养价值较低的蛋白质若其必需氨基酸 互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。
混合食物蛋白质的互补作用
11.2.1 动物体内氨基酸的代谢概况
胞外酶
水解
氨基酸 吸收入
外源蛋白质 蛋白质不能储备
作为氮源和能源进行代谢
11.2.1.1蛋白质的消化
主要的酶类：
据水解肽键部位的不同分为两类： 内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、 糜蛋白酶、 弹性蛋白酶 （水解蛋白质内部肽键） 外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶 （从肽链两端开始水解肽键）
1、直接脱羧基
PLP
2、羟化脱羧基
11.3 氨的代谢
11.3.1 动物体内氨的来源与去路
* Amino Acid、碱基 脱氨基(Deamination)
* 肠道细菌的腐败作用与尿素(Urea)的分解 *肾小管上皮分泌—Gln的分解
有毒！
COO (CH2)2 HC COO
α-谷氨酸
COO
NAD++H2O NADH+H++NH4+
蛋白来源 重量% 单食时BV 混食时BV —————————————————————— 豆腐干 42 65 77 面筋 58 67 —————————————————————— 小麦 39 67 小米 13 57 89 牛肉 26 69 大豆 22 64
—————————————————
11.2 氨基酸的一般 分解代谢
转氨基作用的机制
CH2OPO 3H2
R1 CH NH2
COOH
H
+
O C
N
OH CH3
–H2O +H2O
氨基酸
磷酸吡哆醛
Schiff’s碱 （醛亚胺）
分子重排
Schiff’s碱异构体
CH2OPO 3H2
+H2O
–H2O
H2N CH2
N
OH CH3
R1 CH
COOH
+
O
磷酸吡哆胺
-酮酸
转氨基作用 •转氨酶 •种类多、分布广、活性高 •但氨基酸没有真正脱掉氨基 氧化脱氨基作用 •氨基酸氧化酶 •只有Glu脱氢酶分布广、活性高，但肌肉缺乏 ——不是体内主要的脱氨基方式
HO CH
CH2 COO -
COO
CO
H2O
N
CH2COO HN C COO H N
N N
5`
NH3
CH2 COO -
腺苷酸琥珀酸 R
P
草酰乙酸 延胡索酸
CH CH
COO
H2 O
NH2
N N N N
5`
COO COO
H 苹果酸 H CH2 COO
H2 O
腺苷酸 R
P
11.2.3 氨基酸的脱羧基作用
General Metabolism of Amino Acid
食物蛋白质
消化吸收
组织蛋白质
合成
分解 转变
氨基酸代谢库
脱羧基作用 (metabolic pool)
合成 脱氨基作用
胺类
CO2
其他含氮化合物 (purine,pyrimide)
NH3
α- 酮酸
尿素
糖
氧化供能
酮体
11.2.2 氨基酸的脱氨基作用
？
O
鸟类、爬虫排尿酸
O
均来自转氨
不溶于水
N
-毒性很小 O
N
O
N
N
需更多能量
为什么这类生物如此排氨？
水循环太慢，保留水分同时不中毒，付出高能量代价。
高等植物，以Gln/Asn形式储存氨，不排氨。
11.3.3 尿素(urea)的生成
• 1932年Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle) • 鸟氨酸循环(ornithine cycle)
COO
+ 2 + 4 +
2 2
血氨正常参考值：5.54～65mol/L 降低血氨的措施： 限制蛋白进食量 给于肠道抑菌药物 给予Glu使其与氨结合为Gln
11.3.2.1 谷氨酰胺的运氨作用
NH3 + ATP
(脑、肌肉)
ADP + Pi
COOH (CH2)2 CHNH 2 COOH
L-谷氨酸
•外切酶—氨肽酶
NH3+ NH — 3+—
限制性内切酶
特定氨基酸间
随机
内切酶
COO-COO —
•外切酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸
11.2.1.2 消化过程
11.2.1.2.1 胃中消化
酶原的激活 H+
胃蛋白酶原 水解
蛋白质
胃蛋白酶
胃蛋白酶
多肽（主）
11.2.1.2.2
小肠内消化（主要部位）
酶原的激活 胰蛋白酶原
11.3.2.2 丙氨酸-葡 萄糖循环
丙酮酸 转氨 丙氨酸
葡萄糖
丙酮酸
葡萄糖
肌 肉
葡萄糖
血液
| 葡萄糖 | | | | | 丙酮酸 | | | 丙氨酸 |
肝
尿素 NH3
肌 肉 蛋白质
分解 其它氨基酸
—酮 酸
| 葡萄糖 | | 糖分解 | | 丙酮酸 | | 转氨酶 | 丙氨酸 | 丙氨酸 |
谷氨酸
第11章 含氮小分子的代谢
11.1 蛋白质的营养作用
11.1.1 饲料蛋白质的生理功能
组织细胞重要的组成成分，维持组织、 细胞的生长，更新和修补组织
参与多种重要的生理活动(如酶、激素)
氧化供能（17.9KJ/g 蛋白质） 氨基酸为含氮化合物合成的提供氮源
可转化为糖和脂肪等
11.1.2 蛋白质的 需要量和营养价值
肠激酶
胰蛋白酶
（+）
糜蛋白酶
弹性蛋白酶
水解
羧基肽酶 内肽酶
蛋白质
肽
外肽酶
氨基酸
11.1.2.3 氨基酸的吸收
（1） 主要部位：小肠 （2） 吸收机制 A 氨基酸运载蛋白 中性氨基酸运载蛋白 碱性氨基酸运载蛋白 酸性氨基酸运载蛋白 亚氨基酸运载蛋白 B -谷氨酸循环
每天都有一定量的细胞内蛋白被降解： —被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白 —需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶） —饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料
11.1.2.1 氮平衡
食物摄入氮-(尿氮+粪氮)
可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系
*总氮平衡：摄入氮=排出氮 即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人 *正氮平衡：摄入氮>排出氮 即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇 *负氮平衡：摄入氮<排出氮 即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病
蛋白质的需要量
NH3
谷氨酰胺 合成酶 谷氨酰酶 (肝、肾) H2O
CHNH2 (CH2)2 CHNH2 COOH
谷氨酰胺
尿素、铵盐等
临床上用谷氨酸盐 降低血氨
COOH
谷氨酰胺
CH2 CHNH 2 COOH Asp
CONH 2
临床上用此酶分解血 的Asn治疗白血病 NH3
白血病细胞不能
天冬酰胺酶 H2O
谷氨酸