第七章.氨基酸代谢

（2） 脱氨基作用： 氨基酸 氨 a-酮酸
（3）水解反应、还原反应：
产生酚类、吲哚和氨
以上腐败产物许多是有害物质，但大部分随粪便排出体外， 只有少部分被吸收入血，经肝脏解毒后随尿排出体外。故正常人 不发生中毒现象。 但疾病时，如肠梗阻时腐败产物增加；或肝脏功能损害而解 毒作用下降，吸收的腐败产物增多才可导致中毒。
L-谷氨酸脱氢酶催化的反应：
COOH CH 2 CH2 HC-NH2 COOH L-谷氨酸 GTP ATP ADP + GDP COOH CH2 CH2 C=NH NAD+ NADH+H+ COOH 亚谷氨酸 H 2O NH3 COOH a-酮戊二酸 自发地进行 COOH CH2 CH2 C=O
L-谷氨酸脱氢酶
第四节
氨的代谢
1、氨的来源和去路
氨基酸分解代谢产生的氨 肠道吸收的氨 肾脏中产生的氨
在肝脏合成尿素 合成谷氨酰胺储存
血 氨 ＜0.1mg%
使α –酮酸氨基化合成非必 需氨基酸 肾脏排氨：NH3+H+ NH4+ 排出
胺类的氧化分解
2、氨的转运 （1）葡萄糖—丙氨酸循环：将肌肉的氨向肝脏转运
肌肉
谷氨酰胺的作用 是氨的运输形式，也是氨的储存形式 是脑中解氨毒的有效方式 也是蛋白质合成的原料之一 其酰胺氮还参与嘌呤、嘧啶的合成
3、尿素的生成： 生成的部位：肝脏 动物实验发现：切肝保肾：血、尿中尿素 切肾保肝：血中尿素 肝、肾全切：血中尿素持续较低，血氨 尿素合成反应系统中需要： NH3 CO2 要消耗 ATP 还涉及到6种氨基酸及其衍生物，包括：天冬氨酸、精氨酸、 瓜氨酸、精氨酸代琥珀酸，N-乙酰谷氨酸（酶的激活剂） ， 血氨
授课教师: 张 蓉
副教授
四川大学华西基础医学与法医学院 生物化学与分子生物学教研室
CHANPTER 8 METABOLISM OF AMINO ACID
讲授内容
一 、蛋白质的营养作用 二、蛋白质的消化吸收与腐败作用 三、氨基酸的一般代谢 四、个别氨基酸的代谢
第一节 蛋白质的营养作用
一、蛋白质的需要量和营养价值
（3）GPT GOT 的分布及意义：
分布特点：广泛分布在血液及各组织细胞内 GPT：在肝细胞内活性最高：44000U 在血清中活性最低：16U GOT：在心肌细胞内活性最高：156000U 在血清中活性最低：20U 意义：测定血清GPT GOT活性可以作为疾病的诊断和 预后的指标之一。 （4）转氨酶的辅酶磷酸吡哆醛的作用： α –氨基酸 α –酮酸 磷酸吡哆醛 磷酸吡哆胺 谷氨酸 α –酮戊二酸
（一）氮平衡 摄入食物的含氮量与排泄物中氮含量之间的关 系。
摄入氮 = 排出氮 ………氮的总平衡 摄入氮＞排出氮 ………氮的正平衡 摄入氮＜ 排出氮 ………氮的负平衡
（二）蛋白质的需要量
根据测定： 体重60公斤的正常人在不摄入蛋白质的情况 下，每天排出的氮量约3.18克，相当于20克蛋白质。说明在不 进食的情况下，体内每天照样有20克蛋白质被分解。因此，成 人每天至少要摄 入30- 45克蛋白质才能保证其氮的总平衡。我 国营养学会推荐成人每天应摄入80克蛋白质。
二、蛋白质的营养价值
1、必需氨基酸与非必须氨基酸 必需氨基酸：体内需要但不能自身合成，必需 由食物提供的氨基酸。包括：Val、Leu、Thr、Ile、 Lys、Trp、Phe、Met
非必需氨基酸：机体可以自身合成的12种氨基酸。 2、蛋白质的营养价值的决定因素：
蛋白质营养价值的高低，决定于其中必需氨基酸的种类和 数量。若食物中必需氨基酸种类齐全，比例又与人体组织蛋白质 接近、利用率又高，其营养价值就高，否则相反。
鸟氨酸循环的反应过程： 分为四步： （1）氨基甲酰磷酸的合成：在线粒体进行
别构酶 O 氨基甲酰磷酸合成酶I CO2+NH3+H2O+2ATP N-乙酰谷氨酸，Mg2+ H2N-C-O~PO3-2+2ADP+Pi 氨基甲酰磷酸
(2)瓜氨酸的合成：在线粒体进行
NH2 (CH2)3 H-C-NH2 COOH 鸟氨酸 + NH2 C=O O~PO3-2 氨基甲酰磷酸 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 NH (CH2)3 H-C-NH2 COOH 瓜氨酸 + H2PO4 NH2 C=O
谷氨酸脱氢酶
（2）嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用： 存在于：骨骼肌、心肌、脑等组织
氨基酸
a-酮戊二酸
天冬氨酸 次黄嘌呤核苷酸
腺苷酸脱 氨酶
a-酮酸
L-谷氨酸 腺苷酸代琥珀酸 苹果酸 草酰乙酸 延胡索酸 腺嘌呤核苷酸
（二）α –酮酸的代谢
1、经氨基化生成非必需氨基酸： 2、转变成糖和脂： 经糖异生途径转变成葡萄糖 （生糖氨基酸） 氨基酸 α –酮酸 转变成乙酰CoA后再生成酮体或脂肪 （生酮氨基酸） NH2 既能转变成葡萄糖也能转变成酮体 （生糖兼生酮氨基酸） 3、 氧化供能 脱氨基作用产生的α –酮酸均可进入三羧酸循环彻底氧化 成CO2和H2O，同时释放出能量，可见，氨基酸也是一类能源 物质，但是，正常情况下蛋白质分解产生的氨基酸不是主要供 能物质。
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 以及结构 高度保守 泛素介导的蛋白质降解过程 ： 1、泛素化：泛素与选择性被降介蛋白以共价键连接，使其 激活。
2、蛋白酶体对蛋白质的降介： 蛋白酶体由多种蛋白水解酶组成，分子量大约1000kD。 由ATP供能的情况下，被降解的蛋白质与泛素结合后被其降 解。这种方式与酶的选择性降解有关。 体内蛋白质降介参与多种生理、病理调节作用： 如：基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进 抑癌蛋白P53基因的降介）。 （三）氨基酸代谢库（池）： 人体内有许多游离存在的氨基酸包括分布在血液中和 组织中的氨基酸，如果人为地将这些氨基酸视为一个整体， 亦称之为氨基酸代谢库（池）。
（5）尿素循环全过程不是孤立的，它与三羧酸循环和转 氨基作用密切联系。
（6）肝细胞通过鸟氨酸循环将有毒性的氨转变成可溶性 而又相对无毒的尿素经肾脏排出体外，其意义就在于解除氨毒 以保持血氨的低水平浓度。
尿素合成的调节：
① 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ的调节： 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ的作用有赖于L-谷氨酸脱氢酶催化 L-谷氨酸氧化脱氨以提供氨，才能合成氨基甲酰磷酸，L-谷氨 酸脱氨后转变成α –酮戊二酸，后者彻底氧化后产生的ATP又 可用于该反应。
血液
肝脏
蛋白质
葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖
尿素
氨基酸
血液 循环
NH3 丙酮酸 谷氨酸
谷氨酸
丙酮酸
a-酮戊 二酸
丙氨酸
丙氨酸
丙ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酸
a-酮戊二酸
葡萄糖-丙氨酸循环
（2）谷氨酰胺的运氨作用：将脑、肌肉的氨转运到肝、肾等组织。
COOH (CH2) CHNH2 COOH L-谷氨酸 NH3 肝、肾 脑、肌肉 NH3+ATP ADP+Pi 谷氨酰胺合成酶 谷氨酰胺酶 H2O CONH2 (CH2)2 CHNH2 COOH 谷氨酰胺 入血 肝、肾
从胃开始，主要在小肠
蛋白质
肠液中酶原的激活：
二、氨基酸的吸收
1、氨基酸吸收载体： 中性氨基酸载体 包括四类 酸性氨基酸载体 碱性氨基酸载体 亚氨基酸载体与甘氨酸载体
Amino acid
Amino acid
2、γ-谷氨酰基循环
细胞外
细胞内
γ-谷氨酰氨基酸
细胞膜
γ-谷氨酰基 环化转移酶
氨基酸
半胱氨酰甘氨酸 氨基酸
（二）氨基酸在体内的动态变化：
酮体 氨 食物蛋白质 消化吸收 脱氨基作用 分解 组织蛋白质 合成 代谢转变 胺类 体内合成氨基酸 （非必需氨基酸) 其它含氮化合物 （嘌呤、嘧啶等） 氨基酸代谢库 脱羧基作用 糖 尿素 a-酮酸 氧化供能
二、氨基酸的分解代谢 （一）氨基酸的脱氨基作用
脱氨基的方式 氧化脱氨基作用 转氨基作 联合脱氨基作用 转氨基作用与嘌呤核苷酸循环偶联 非氧化脱氨基作用 氧化脱氨基作用和转氨基作用偶联
γ-谷 氨酰基 转移酶
半胱氨酸
5-氧脯氨酸
谷胱甘肽
甘氨酸
合成酶 谷氨酸
γ-谷氨酰半胱氨酸
三、蛋白质的腐败作用
定义： 大肠下端细菌（大肠杆菌）对未被消化吸收的蛋白质及 其消化产物的作用过程称为蛋白质的腐败作用。
腐败作用的化学反应主要有：
（1） 脱羧基作用： 分解 蛋白质 氨基酸 CO2 脱羧基作用 胺类 组胺 尸胺 色胺
3、食物蛋白质的互补作用：
互补作用： 将几种营养价值较低的蛋白质混合食用，若配 合适宜，有提高其营养价值的作用，称为蛋白质的互补作用。
第二节 蛋白质的消化吸收与腐败
一、蛋白质的消化：
氨基酸 食 物 胃蛋白酶 胃 未消化 蛋白质 胰蛋白酶 糜蛋白酶 肠 多肽 肠 寡肽 肠 氨基酸 羧基肽酶 氨基酸 氨基肽酶 羧基肽酶 二肽 二肽酶 氨基酸
1、氧化脱氨基作用：
脱氨基反应中既有脱氢氧化又有 脱氨基的反应。催化氨基酸的氧化脱氨基作用的酶主要有：
L-氨基酸氧化酶 分布不广 特异性不高 反应需在PH10条件 下进行 D-氨基酸氧化酶 活性高 特异性不高 （体内 D-氨基酸少） L-谷氨酸脱氢酶 分布广泛（肝、肾、脑） 特异性高 需NAD+或NADP+为辅酶 亚基 MW：56000 （6个相同亚基）
精氨酸代琥珀酸
NH2 精氨酸代琥珀酸裂解酶 C=NH
COOH CH
NH CH (CH2)3 HC-NH2 COOH 精氨酸 + HOOC 延胡索酸
（4）尿素的生成：在胞液中进行
NH2 C=NH NH (CH2)3 CH-NH2 COOH 精氨酸 +H2O 精氨酸酶 NH2 尿素 NH2 C=O + NH2 (CH2)3 CH=NH2 COOH 鸟氨酸
3、联合脱氨基作用：
是氨基酸脱氨基作用中最重要的一种方式
（1）转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶协同作用： 存在于：肝、肾等组织
COOH R H2N-C-H COOH 氨基酸 转氨酶 R C=O COOH α –酮酸 COOH CH2 CH2 H2N-C-H COOH 谷氨酸 H2O+NAD+ CH2 CH2 C=O COOH a-酮戊二酸 NH3+NADH+H+ 氨
第三节 一、概述
氨基酸的一般代谢
（一）蛋白质的半寿期 蛋白质降低其原浓度的一半说需要的时间，用t 1/2表示。 （二）蛋白质的转换 酶蛋白的降解方式 : 已知酶蛋白的降解方式有两种 1）通过溶酶体中蛋白水解酶的降解作用： 不依赖ATP 利用组织蛋白酶讲解外源蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞 内蛋白
2）依赖泛素的降过程：
尿素生成的要点及意义：
（1）尿素的合成主要在肝脏进行。 （2）反应①和②的酶定位于线粒体，其余反应的酶存在 于胞液中。 （3）尿素合成的总反应式可以简要表示：
2NH3+CO2+3ATP+3H2O
（4）循环一次生成一分子尿素，消耗4个高能磷酸键。
H2N—C—NH2+2ADP+AMP+PPi + 2Pi
2、转氨基作用(Transamination)
（1）定义：α –氨基酸的氨基在转氨酶的催化下可转移到 α –酮酸的酮基位置上，从而生成与此相应的α –氨基酸，同时， 原来的α –氨基酸则转变成相应的α –酮酸。
用N15标记的氨基酸进行示踪实验证明：除赖氨酸、脯氨 酸、羟脯氨酸外，其余氨基酸均可通过其特有的转氨酶进行转氨 基作用，其中最重要的是谷丙转氨酶（glutamic pyruvic, transaminase , GPT）和 谷草转氨酶(glutaminc oxaloacetic transaminase GOT) （2）GPT 、 GOT 催化的转氨基反应 GPT 谷氨酸 + 丙酮酸 GOT 谷氨酸 +草酰乙酸 a-酮戊二酸 + 天冬氨酸 a-酮戊二酸 + 丙氨酸
（3）精氨酸的合成：在胞液中进行
NH2 C=O NH (CH2)3 H-C-NH2 COOH + COOH Mg2+ H2N-C-H CH2 COOH 天冬氨酸
精氨酸代琥珀酸合成酶 NH
NH2
COOH
C=N—C—H CH2
ATP AMP+Pi H2O
(CH2)3 COOH NC-NH2 COOH
瓜氨酸
激活 精氨酸 乙酰谷氨酸合成酶 合成 N-乙酰谷氨酸 别构激活 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ 尿素合成
（2）膳食的影响： 高蛋白膳食后尿素合成速度加快。 低蛋白膳食后尿素合成速度减慢。 长期饥饿，组织蛋白质分解加强，尿素合成相应增加。 （3）尿素循环有赖于三羧酸循环的正常进行而运行。