茶树中的茶氨酸代谢

冬季茶树处于休眠期，茶氨酸和谷氨酰胺主 要贮存在根部，精氨酸则贮存于地上部，谷氨 酸在各器官中含量均较高。茶树根部贮存的养 分在翌年春茶萌发时往新梢中运输，对新梢的 生长发育起着较大的作用。
氨基酸的季节性变化规律明显，按氨基酸总 量和茶氨酸表现出春高、秋低、夏居中的趋势， 而精氨酸则相反。
总的来说，茶氨酸分布有以下特点：
一、氨基酸在茶树中的分布
游离氨基酸以第一叶最高、茎木质部最低。
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茶氨酸在各组织（果实除外）含量都十 分突出，以芽叶最高，第二、三及四五 叶依次下降。
不同等级茶叶中氨基酸含量也不相同。
茶树因施肥种类不同，氨基酸和酰胺的分配 和积累有明显的差异：施用铵态氮肥初期，茶 树体内谷氨酰胺的浓度急剧上升，茶树根部茶 氨酸、精氨酸和谷氨酰胺的浓度也呈直线上升， 但不久，除茶氨酸的浓度仍继续提高外，其它 氨基酸都有所下降。这时，地上部分以精氨酸 为主，根部主要是茶氨酸。
第三节 茶树中的茶氨酸代谢
一 氨基酸在茶树中的分布 二 茶氨酸的生物合成
1.茶氨酸合成酶 2.茶氨酸生物合成的先质（谷氨酸、乙胺）
三 茶氨酸的分解代谢 四 茶氨酸的规模化发酵生产
➢ 茶氨酸，一种非蛋白质氨基酸，是茶叶中的 特色成分之一，占茶叶干重的1-2%、占整个 游离氨基酸的70%。
➢ 除茶氨酸外，茶叶中还含有一定量的谷氨酸、 精氨酸、丝氨酸、天冬氨酸。
▪在谷氨酰胺合成酶/谷酰胺-α-酮戊二酸氨基转 移酶（GS/GOGAT）：催化合成谷氨酸
（1）茶根中，谷氨酸合成的途径及相关酶的性质
谷氨酸脱氢酶（GDH，glutamate dehydrogenase)催化还原氨基化反应合成谷氨酸
茶树利用铵态氮，形成茶氨酸等氨基酸和 酰胺，首先要通过这一途径。
茶树根部的GDH在氨基化反应过程中， 存在基质抑制现象，即当α-酮戊二酸浓度 超过10mM 、 NH4+浓度超过0.3M时，酶 活性受到抑制。
三 茶氨酸的分解代谢 四 茶氨酸的规模化发酵生产
二 茶氨酸的生物合成
1. 茶氨酸合成酶（theanine synthase)
•茶氨酸合成酶催化由L-谷氨酸和乙胺合成茶氨酸 的反应。该酶最适pH 为7.5左右，对Mg2+离子浓度 有依赖性。
•茶氨酸合成酶的底物特异性很强，同样反应条件 下，用D-谷氨酸、L-α-氨基己二酸或L-天冬氨酸替 代L-谷氨酸均不能与乙胺反应生成茶氨酸。
茶氨酸在茶树中芽叶含量最高，第二、三及 四五叶的含量依次下降。 茶氨酸以春茶中的含量最高，夏茶和秋茶依 次减少。 在冬季茶树休眠期间茶氨酸在根中积累，以 供来年春梢萌发之用。 施用铵态氮肥有利于茶氨酸的积累。
一 氨基酸在茶树中的分布 二 茶氨酸的生物合成
1.茶氨酸合成酶 2.茶氨酸生物合成的先质（谷氨酸、乙胺）
茶树是多年生的作物，又是一种喜铵性作物， 耐铵性比一般植物强，多量施用铵态氮亦未见铵 中毒的现象。特别引人注目的是茶树体内大量积 累着茶树特有的酰胺—茶氨酸，那么茶树通过 GS/GOGAT酶系对铵态氮的利用是肯定的。
2. 茶氨酸生物合成的先质
日本佐佐冈启等人的同位素实验结果表明， 谷氨酸和乙胺可能是形成茶氨酸的直接先质。 并且在生物合成中需要ATP的活化和镁离子的参 与。
此后，小西茂毅等研究表明茶氨酸是在茶树 根部由乙胺与L-谷氨酸生物合成的。
（1）茶根中，谷氨酸合成的途径及相关酶的性质
谷氨酸脱氢酶（GDH，glutamate dehydrogenase)催化还原氨基化反应合成谷氨酸
在0.1M的Tris-HCL（pH 8.0）中，该 酶的最适反应pH为8.0，pH7.0和pH8.6时 活性减半。说明该酶对pH敏感，阈值较窄。
GDH催化氨基化反应，用NADH + H+ 做 辅酶，比用NADPH + H+ 作辅酶，亲和性要 强9倍。
Zn2+、Ca2+ 、 Mg2+ 等金属离子影响 GDH的氨基化反应。添加适量的 Ca2+ 、 Mg2+能提高酶活性，当浓度超出一定范围 时则对酶活性有抑制作用。Zn2+对此酶则表 现明显的抑制作用。
茶树具有喜铵性和耐铵性，尽管茶园施用较多量的 铵态氮，但茶树根部存在高效率将铵态氮转变成谷 氨酸的能力。高浓度的谷氨酸虽有抑制此酶催化氨 基化的反应，但茶树能够很快地将体内的谷氨酸转 换成谷氨酰胺，茶氨酸之类的酰胺或其它氨基酸， 因而，消除了这种抑制。
这一研究结果，解释了在茶树吸收高浓度 的铵态氮时，而茶根部谷氨酸浓度并不太 高，而是大大地提高了茶氨酸和谷氨酰胺 浓度的现象。也就是说，茶树根部吸收了 铵态氮，但并不以L-谷氨酸的形态积累， 而是很快地将谷氨酸转换成茶氨酸等酰胺 类化合物。 茶树中谷氨酸脱氢酶仍然可以 继续催化氨基化反应。
硝态氮肥的用量与根部氨基酸类化合物的浓 度不呈现上述关系。
茶树氨基酸特别是茶氨酸的积累和分布也与 其转移速度和利用速度有关。茶树氨基酸中以 谷氨酸在茶树中利用最快，而茶氨酸贮存期长， 因为茶氨酸由根部转移到叶部的速度和叶部利 用的速度都比谷氨酰胺慢，新梢中的茶氨酸从 萌发开始就具有较高的含量，随着新梢的生长 一直保持较高的水平，这一点亦可看作茶氨酸 在新梢中含量高的理由。
一、氨基酸在茶树中的分布
发芽前后的种子中主要的氨基酸是茶氨酸 和精氨酸；发芽后，子叶中为茶氨酸和精 氨酸为主，根中主要是茶氨酸（80%）； 当幼根和茎叶开始生长时，所含氨基酸化 合物由子叶中蛋白质水解产物运输而来。 当幼苗开始分化时，则吸收无机氮合成氨 基酸。茶树氨基酸在各个组织都含有，但 含量差异较大。
▪在谷氨酰胺合成酶/谷酰胺-α-酮戊二酸氨基转 移酶（GS/GOGAT）系作用下的合成谷氨酸途 径
GS/GOGAT: glutamine synthase/glutamine:2-
oxoglutarate aminotransferase
谷酰胺-α-酮戊二酸氨基转移酶，即谷氨酸合 成酶
研究认为，在高等植物内，这一GS/GOGAT途 径可能是氮同化的主要途径。谷酰胺-α-酮戊二 酸氨基转移酶，它与转氨酶不同，既催化转氨作 用，又催化α-酮戊二酸的还原氨化，为了把它和 一般转氨酶区别开来， 又将它称为谷氨酸合成 酶。现在一般称为GS／GOGAT途径。