第三章 氨基酸分解代谢 (30章).
氨基酸分解代谢
高氨血症常见于先天性氨基酸代谢障碍、肝硬化、重症 肝炎等疾病。
治疗高氨血症的方法包括使用降氨药物、限制蛋白质摄 入、促进氨排泄等，同时需积极治疗原发病。
肝性脑病
肝性脑病是指由于肝功能严重 受损，导致氨代谢异常，引起 中枢神经系统功能紊乱的综合
酶的共价修饰
一些酶在催化过程中会发生共价修饰，如磷酸化、乙酰化 等。这些修饰可以改变酶的活性或调节酶的功能。
激素的调控
01
激素的合成与释放
激素在特定的内分泌细胞中合成，并通过血液或其他途径传输到靶细胞。
激素的合成和释放受到上游激素和营养物质的调节。
02 03
激素与受体结合
激素与靶细胞表面的受体结合，触发一系列信号转导途径，最终影响基 因表达和代谢过程。不同的激素与不同的受体结合，产生不同的生物学 效应。
02 氨基酸分解代谢的过程
氨基酸的活化
总结词
氨基酸的活化是指将游离氨基酸转变为氨基酰-tRNA的过程，是氨基酸分解代谢的起始步骤。
详细描述
在氨基酸的活化过程中，游离氨基酸与特定的tRNA结合，通过氨基酰-tRNA合成酶催化，形成氨基酰tRNA复合物。这个过程需要消耗ATP，为氨基酸提供活化所需的能量。
03 氨基酸分解代谢的调控
酶的调控
酶的激活与抑制
酶的活性受到多种因素的调节，包括激活剂和抑制剂的影 响。某些物质可以促进酶的活性，称为激活剂，而另一些 物质则抑制酶的活性，称为抑制剂。
酶的合成与降解
酶的合成和降解是动态过程，受到基因表达和蛋白质降解 的影响。在某些情况下，增加酶的合成可以促进代谢反应， 而酶的降解则可能降低代谢速率。
征。
蛋白质的降解与氨基酸代谢
根据动物实验，人们很早就确定了肝脏是尿素合成的主要 器官，肾脏是尿素排泄的主要器官。1932年Krebs等人利用大 鼠肝切片作体外实验，发现在供能的条件下，可由CO2和氨合 成尿素。若在反应体系中加入少量的精氨酸、鸟尿酸或瓜氨酸 可加速尿素的合成，而这几种氨基酸的含量并不减少。为此， Krebs等人提出了尿素循环学说(urea cycle) ,又称鸟氨酸循 环(orinithine cycle)。
L-谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 (肝线粒体)
尿素
L-谷氨酸
2.丙氨酸的转运:
肌肉蛋白
肌肉中有一组氨基转移酶， 可把丙酮酸作为它的-酮酸 的载体。在它们的作用下， 产物为丙氨酸，丙氨酸被释 放到血液，经血液循环进入 肝脏，在肝脏中经转氨作用 又产生丙酮酸，通过葡萄糖 异生途径形成葡萄糖，葡萄 糖通过血液循环回到肌肉中， 通过糖酵解作用降解为丙酮 酸，该循环称为葡萄糖-丙氨 酸循环。 其既可以将肌肉中的氨以 无毒的丙氨酸形式运输到肝， 同时通过肝为肌肉提供葡萄 糖。
蛋白质的降解与氨基酸代谢 Chapter 30 Metabolism of Amino Acids & Proteins.1
一.蛋白质的降解:
细胞不断地把氨基酸合成为蛋白质，又不断地把蛋白 质降解为氨基酸(aa),这个过程有二重意义:
(1). 排除不正常蛋白质，它们若一旦聚集，将对细胞有害。 (2). 通过排除积累过多的酶和“调节蛋白”，使细胞代谢得 以秩序井然地进行。
(1). 转氨基(氨基转移)作用
(2). 氧化脱氨基作用 (3). 联合脱氨基作用
2.1 转氨基作用(transamination)：
1) 定义：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。
第30章 蛋白质降解和氨基酸分解代谢
The combined action of an aminotransferase and glutamate dehydrogenase is referred to as transdeamination.
Transdeamination
α-氨基酸 转 氨酶 α-酮酸
α-酮戊二酸
NH3+NAD(P)H2
大多数氨基转移酶需要酮戊二酸作为氨基的受 体，对另外一个底物则无严格的专一性。 辅酶：磷酸吡哆醛(Pyridoxal phosphate (PLP))
Removal of the -amino groups
R H R H C COOH N H C R H C COOH NH2
+
O
C R
磷酸吡哆醛
Dietary proteins are digested into amino acids in the gastrointestinal tract
Free amino acid Biosynthesis protein Catabolism Convert to sugar or lipid
R H R H C COOH N H C R
H
C COOH
NH2
+
O
C R
+
H2O
磷酸吡哆醛 醛亚胺
R H H C H NH2
CO2
H N C R
+
H2O
O C H R
R C H
磷酸吡哆醛
Decarboxylation of Amino Acids
氨基酸 L-谷氨酸 组氨酸 酪氨酸 一级胺 γ-氨基丁酸 组胺 酪胺 作用 神经递质 降低血压 升高血压
氨基酸分解代谢
第30、31章、氨基酸代谢（下册P299和p340）本章的重点：1、掌握脱氨基的多种方式。
2、掌握转氨基作用的概念。
掌握体内最重要的转氨酶（GPT、GOT）的名称、催化的反应并了解它们在临床诊断上的主要应用。
掌握转氨酶的辅酶的名称、与VitB6的关系并了解其作用机制。
3、熟悉L-谷氨酸脱氢酶（GLDH）催化的反应。
4、掌握“一般联合脱氨基作用”的概念、进行部位及反应过程。
熟悉“嘌呤核苷酸循环”的进行部位并了解其大致反应过程。
本章的主要内容：细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质，又把蛋白质降解为氨基酸，由此可排除不正常蛋白质，排除积累过多的酶和“调节蛋白”，使细胞代谢得以正常进行。
对正常蛋白质细胞也要进行有选择的降解。
蛋白质降解为氨基酸后氨基酸会继续进行分解代谢。
§3.1 氨基酸分解代谢（P303）：氨基酸的分解代谢总是先脱去氨基。
脱氨基的方式，不同生物不完全相同。
氧化脱氨基作用普遍存在于动植物中，非氧化脱氨基作用主要见于微生物。
陆生脊椎动物将脱下的氨基合成尿素，脱氨后的氨基酸碳骨架进行氧化分解，形成能进入柠檬酸循环的化合物，最后氧化成CO2和H2 O。
(一)氨基酸的脱氨基作用：绝大多数氨基酸脱氨基出自转氨基作用，氨基酸与α-酮戊二酸在氨基转移酶作用下发生氨基酸脱氨同时生成Glu（也有的转到草酰乙酸上生成Asp）。
（1）氨基转移反应分两步进行：1.氨基酸先将氨基转移到酶分子的辅酶磷酸吡哆醛（PLP）上，自身形成α-酮酸，PLP 则形成磷酸吡哆胺（PMP）。
2．PMP的氨基转移到α-酮戊二酸（或草酰乙酸）上，生成Glu（或Asp），PLP恢复。
详细机制可见P305 图30-3。
（2）转氨酶：已发现有50种以上的转氨酶，大多数需要α-酮戊二酸为氨基受体。
1.丙氨酸转氨酶（ALT），又称谷丙转氨酶（G..P.T），主要存在于肝细胞浆中，用于诊断肝病。
2.天冬氨酸转氨酶（AST），又称谷草转氨酶（G..O.T），在心、肝中含量丰富，可用于测定心肌梗死，肝病。
氨基酸代谢—氨基酸的分解代谢(生物化学课件)
丙酮酸 + 谷氨酸
（2） 天冬氨酸氨基转移酶又称为谷草转氨酶 ➢谷草转氨酶催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应， 为可逆反应。
天冬氨酸 + -酮戊二酸 谷草转氨酶 草酰乙酸 + 谷氨酸
2、临床意义
在正常情况下，转氨酶主要分布在细胞内，在各种组织中以心脏 和肝脏的活性最高，血清中的活性很低。
2、蛋白质转换 人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡。
（二）蛋白质更新的生理意义
一方面，某些调节蛋白质的转换速度可以直接影响代谢过 程与生理功能。
另一方面，某些异常或损伤的蛋白质也必须通过更新而被 清除。
二、氨基酸代谢库
食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸） 体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）
（2）通过腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用
在骨骼肌和心肌中，由于L-谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺 苷酸脱氨酶的活性较高，能催化腺苷酸加水、脱氨生成次黄嘌呤 核苷酸。
氨基酸
-酮戊二酸
天冬氨酸
次黄嘌呤
核苷酸
NH3
腺苷酸代
琥珀酸
H2O
-酮酸
谷氨酸
草酰乙酸
延胡索酸
腺嘌呤 核苷酸
苹果酸
目前认为腺嘌呤核苷酸循环是骨骼肌和心肌中氨基酸脱氨的 主要方式。这种形式的联合脱氨是不可逆的，因而不能通过其逆 过程合成非必需氨基酸。
COOH
CH2 CH2 C=O
+ NH3
COOH α-酮戊二酸
催化氨基酸氧化脱氨基的酶有：L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸 氧化酶和L-谷氨酸脱氢酶等。 ➢L-氨基酸氧化酶在体内分布不广，活性不高； ➢D-氨基酸氧化酶在体内普遍存在，但量极少。 ➢L-谷氨酸脱氢酶在肝、肾、脑等组织中普遍存在，活性也较强。 ➢在体内，谷氨酸脱氢催化的反应可逆。谷氨酸脱氢酶是一种变 构酶，其活性受ADP、GDP的激活，受ATP、GTP的抑制。
生物化学蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
Restriction point A cell that passes this point is committed to pass into S phase.
DBRP及其识别序列
Cyclin 细胞周期蛋白
CDK
Cyclin-dependent protein kinase
Destruction box of cyclin
S Phase DNA synthesis doubles the amount of DNA in the cell. RNA and protein also synthesized.
M Phase Mitosis (nuclear division) and cytokinesis (cell division) yield two daughter cells.
第30章 蛋白质降解和氨基酸的 分解代谢
(Protein degradation and amino acids catabolism)
一、蛋白质的降解 二、氨基酸的分解代谢 三、尿素的形成 四、氨基酸碳骨架的氧化途径 五、生糖氨基酸和生酮氨基酸 六、由氨基酸衍生的其他重要物质 七、氨基酸代谢缺陷症
通过葡萄糖－丙氨酸循环，将肌肉中的氨运 输到了肝脏。在肝脏中，氨可转变成尿素，从尿 液中排出。
∣
葡 萄 糖
丙 氨 酸 循 环
（二）谷氨酸氧化脱氨作用
转氨作用产生了大量的谷氨酸，谷氨酸可以在 谷氨酸脱氢酶的作用下发生氧化脱氨（谷氨酸→ α酮戊二酸），该酶以NAD+作为氧化剂。而在催化 逆反应时（α-酮戊二酸→谷氨酸）以NADPH为还 原剂。谷氨酸脱氢酶由6个亚基组成，存在于细胞 溶胶中，它受GTP和ATP的别构抑制，受ADP的别 构激活。
氨基酸分解产物的代谢
然后谷氨酰胺通过血液循环运送到肾脏，经谷氨酰胺 酶作用分解成谷氨酸及氨，此氨是尿氨的主要来源， 占尿中氨总量的60%。
或者在运送到肝脏被利用。
谷氨酰胺是中性无毒物质，容易通过细胞膜，是氨的主要运输 形式；而谷氨酸带有负电荷，则不能通过细胞膜。
这里需注意的是在肌肉组织中，也可利用丙氨酸将氨运送到 肝脏。这以过程称为葡萄糖-丙氨酸循环。在此循环中，氨先转 化为谷氨酸的氨基，谷氨酸又与丙酮酸进行转氨形成丙氨酸。 丙氨酸在PH近于7的条件下是中性不带电荷的化合物，通过血 液运送到肝脏，再与α -酮戊二酸经转氨作用又变为丙酮酸和 谷氨酸。在肌肉中，所需的丙酮酸由糖酵解提供，在肝脏中， 多余的丙酮酸又可通过糖异生作用转化为葡萄糖。 生物体利用丙氨酸作为从肌肉到肝脏运送氨的载体，是机 体在维持生命活动中遵循经济原则的一种表现。肌肉在紧张活 动中既产生大量的氨，又产生大量的丙酮酸，两者都需要运送 到肝脏进一步转化。将丙酮酸与氨转化为丙氨酸，收到一举两 得的功效。
后产生的氨可重新转变为氨基酸。主要通过联合脱氨 基的逆行（还原氨基化作用）：即氨与α -酮戊二酸 作用形成谷氨酸，然后再通过转氨基作用而形成相应 的氨基酸。 但在这里需注意的是：通过此方式可大量消耗α酮戊二酸，从而破坏了三羧酸循环的正常进行；另一 方面，对NADPH的大量消耗，也可严重影响需要还原 力反应的进行。
三、氨基酸分解产物的代谢
排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运 到排泄部位后再分解。（原生动物、线 虫和鱼类） 以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小 的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存 体内水分。（陆生爬虫及鸟类） 以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将 NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物） 重新利用合成AA： 合成酰胺（高等植物中） 嘧啶环的合成（核酸代谢）
生物化学 氨基酸的分解代谢
某些氨基酸产生一碳单位
一碳单位的载体：四氢叶酸THF
叶酸
2-氨基-4-羟基-6甲基蝶啶
对氨基苯甲酸
谷氨酸(1-7个)
5,6,7,8-四氢叶酸（THF，FH4）
叶酸广泛地存在于绿叶中，故名。缺乏症为巨幼红细胞贫血。 N5、N10可携带一碳单位，一碳单位主要用于嘌呤和嘧啶的合成。 一碳单位是个别氨基酸代谢产生的，如甲基、亚甲基、次甲基、亚胺甲基、甲酰基等。
谷氨酸
N-乙酰谷氨酸
氨基酸分解代谢加强 引起谷氨酸浓度增高 N-乙酰谷氨酸合成 别构激活氨甲酰合成酶
尿素合成加速
氨甲酰磷酸 合成酶I
氨甲酰磷酸
鸟氨酸循环 尿素
aa碳链进入TCA氧化
糖
氨基酸碳链进入TCA的途径 ①乙酰CoA途径 ②α-酮戊二酸途径 ③琥珀酰CoA途径 ④延胡索酸途径 ⑤草酰乙酸途径
注：就如在鸟类和爬行类那样， 灵长类动物嘌呤分解代谢的终产 物也是尿酸
氨自肝外转运至肝脏
谷氨酰胺的运氨作用
谷氨酰胺
肝
合成酶
外
谷氨酰胺 合成酶
L-谷氨酸
γ-谷氨酰磷 酸
丙氨酸的运氨作用
肝
谷氨酰胺酶 （肝线粒体）
L-谷氨酰胺 尿素
L-谷氨酸
鸟氨酸循环概述
• 合成场所：肝 • 原料：CO2、NH3 • 能源：ATP • 过程：鸟氨酸循环
胺
- γ-氨基丁酸, 谷氨酸脱羧形成, 抑制性神经递质, 对中枢神经有抑制作用 - 牛磺酸, 半胱氨酸加氧脱羧形成, 强极性物质, 是结合胆汁酸的组成部分 - 组胺, 组氨酸脱羧形成, 强烈的血管舒张剂, 能刺激胃酸及胃蛋白酶的分泌 - 5-羟色胺, 色氨酸脱羧形成, 抑制性神经递质, 在外周有收缩血管作用 - 多胺, 精氨酸脱羧生成腐胺, 腐胺转化形成亚精胺(精脒)和精胺,
生物化学-生化知识点_第三章 氨基酸分解代谢 (30章).
第三章氨基酸分解代谢下册P299 30章细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质，又把蛋白质降解为氨基酸，由此可排除不正常蛋白质，排除积累过多的酶和“调节蛋白”，使细胞代谢得以正常进行。
对正常蛋白质细胞也要进行有选择的降解。
蛋白质降解为氨基酸后氨基酸会继续进行分解代谢。
§3.1 氨基酸分解代谢（P303）：氨基酸的分解代谢总是先脱去氨基。
脱氨基的方式，不同生物不完全相同。
氧化脱氨基作用普遍存在于动植物中，非氧化脱氨基作用主要见于微生物。
陆生脊椎动物将脱下的氨基合成尿素，脱氨后的氨基酸碳骨架进行氧化分解，形成能进入柠檬酸循环的化合物，最后氧化成CO2和H2 O。
(一)氨基酸的脱氨基作用：绝大多数氨基酸脱氨基出自转氨基作用，氨基酸与α-酮戊二酸在氨基转移酶作用下发生氨基酸脱氨同时生成Glu（也有的转到草酰乙酸上生成Asp）。
（1）氨基转移反应分两步进行：1.氨基酸先将氨基转移到酶分子的辅酶磷酸吡哆醛（PLP）上，自身形成α-酮酸，PLP则形成磷酸吡哆胺（PMP）。
2．PMP的氨基转移到α-酮戊二酸（或草酰乙酸）上，生成Glu（或Asp），PLP恢复。
详细机制可见P305 图30-3。
（2）转氨酶：已发现有50种以上的转氨酶，大多数需要α-酮戊二酸为氨基受体。
1.丙氨酸转氨酶（ALT），又称谷丙转氨酶（G..P.T），主要存在于肝细胞浆中，用于诊断肝病。
2.天冬氨酸转氨酶（AST），又称谷草转氨酶（G..O.T），在心、肝中含量丰富，可用于测定心肌梗死，肝病。
人体转氨酶以ALT和AST活力最高。
（二）氧化脱氨基作用在氧化脱氨基作用中以谷氨酸脱氢酶活性最高，该酶以NAD(P)+为辅酶，使Glu 经氧化作用，脱2H，再水解脱去氨基，生成α-酮戊二酸，如P306 图30-4所示。
谷氨酸脱氢酶由6个相同的亚基构成，分子量为33万，是变构调节酶，被GTP和ATP抑制，被ADP激活。
活性受底物及产物浓度左右。
（三）联合脱氨基作用氨基酸脱氨基重要方式是联合脱氨基作用。
第30章-氨基酸的分解代谢
第三十章氨基酸的分解代谢第一节氨基酸的来源和分解一．氨基酸的来源细胞可以有选择的降解蛋白质，蛋白质的存活期与其对细胞的代谢需求、营养状态和激素的作用相关。
真核细胞降解蛋白质有两种体系，溶酶体无选择的降解蛋白质，而泛肽给选择降解蛋白质加以标记，这一过程需要消耗ATP，有关的机制将在蛋白质生物合成一章介绍。
外源蛋白质在哺乳动物的消化道被分解为氨基酸才能吸收，一个70kg 的人每天大约有400g 的蛋白质周转，其中约1/4 被降解或转变为葡萄糖，需要外源蛋白质补充，其余3/4 在体内再循环。
细胞内不同的蛋白质周转速度差别很大。
氨基酸的代谢有多条途径，可以再合成蛋白质、氧化分解或转化为糖类和脂类。
植物和多数细菌氨基酸的合成占主导地位，动物只能合成部分氨基酸，不能合成的氨基酸称作必需氨基酸，包括Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp、His。
二．脱氨基作用和脱羧基作用大多数氨基酸的脱氨基作用是将氨基转移到á-酮戊二酸或草酰乙酸，然后通过谷氨酸脱氢酶或嘌呤核苷酸循环脱氨基，称作联合脱氨基作用。
因此，多数氨基酸的脱氨基作用是由氨基转移反应开始的，氨基转移反应的辅酶是PLP 和PMP。
氨基转移反应：氨基酸1+á-酮酸2≒á-酮酸1+氨基酸2。
丙氨酸氨基移换酶催化的反应：氨基移换酶的作用机制：谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨基作用：体内过多的氨会使身神经系统中毒，可能的原因是氨会与á-酮戊二酸反应生成谷氨酸，同时消耗NADPH，使柠檬酸循环不能正常进行。
水生生物可以将氨直接排出体外；鸟类和爬行类将氨转化为尿酸排出体外；多数陆生生物将氨转化为尿素排出体外。
氨通常要与谷氨酸反应生成谷氨酰胺（中性，易通过细胞膜），经血液运输到肝脏。
在肝脏再生成谷氨酸和氨，氨用于合成尿素。
在肌肉中，谷氨酸和丙酮酸生成丙氨酸和á-酮戊二酸，丙氨酸经血液运输到肝脏。
在肝脏中，丙氨酸和á-酮戊二酸又生成谷氨酸和丙酮酸，丙酮酸转化为葡萄糖，谷氨酸氧化脱氨基，氨用于合成尿素。
第30章氨基酸的分解代谢
cycle）
尿素循环 ——第一个环状代谢途径 （鸟氨酸循环，Krebs- Henseleit循环）
部位：肝细胞的线粒体及细胞质
动物清除氨的重要方式 总反应方程式：
NH3
CO2
天冬氨酸
NH 2 C O NH 2 NH 2 C NH 2 尿素 (CH 2)3 NH 2 NH (CH 2)3 HC NH 2
作业题
P339：9
半胱氨酸硫酸
丙酮酸
在某些细菌：
半胱氨酸 + H2O
半胱氨酸去硫氢基酶
丙酮酸 + NH3 + H2S
苏氨酸 乙醛 甘氨酸 乙酰CoA 丝氨酸 半胱氨酸 丙酮酸 丙氨酸
乙酰CoA
2.乙酰乙酰CoA
乙酰CoA
苯丙氨酸
赖氨酸
色氨酸
酪氨酸
亮氨酸
-酮己二酸
乙酰乙酸
乙酰乙酰CoA
乙酰CoA
（1）苯丙氨酸 苯丙氨酸 （2）酪氨酸 酪氨酸
反应可逆 除lys、pro、羟脯氨酸外 转氨酶以磷酸吡哆醛为辅酶
转氨基作用的机制：
氨基酸
磷酸吡哆醛
谷氨酸
转氨酶
α-酮酸 磷酸吡哆胺
α-酮戊二酸
重要的转氨酶：
谷丙转氨酶（ＧＰＴ） 丙氨酸氨基转移酶 ALT ）
谷草转氨酶（ＧGＴ） 天冬氨酸氨基转移酶（ AST ）
⑵ 氧化脱氨基作用
⑶ 其他脱氨基作用
2.5.2 -酮戊二酸途径
精氨酸
脯氨酸
组氨酸
谷氨酸--半醛 谷氨酸
谷氨酰胺
-酮戊二酸
1.精氨酸
精氨酸酶
精氨酸
鸟氨酸 + 尿素
第30章氨基酸分解代谢
我国营养学会推荐的
成人每日需要量: 80g/d
蛋白质的营养价值
——取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少 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
蛋白质营养价值的化学评分
R
α -酮 酸
C O COOH
H2O + NAD +
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+
HO CH
最佳脱氨基的方式是？ 联合脱氨基=转氨基+氧化脱氨基 ①转氨酶与Glu脱氢酶的联合脱氨基
肝、脑、肾
②嘌呤核苷酸循环
肌肉、脑、肾
（五）联合脱氨基作用
COOH CH2 R
氨基酸
CH2 C O NH3 + NADH + H
谷氨酸脱氢酶
+
H C NH2 COOH
转氨酶
COOH α-KG COOH CH2 CH2 CH NH2 COOH 谷氨酸
（二）蛋白质降解的反应机制
？
水解
氨基酸
内源过期蛋白质
• 细胞如何有选择地降解“过期蛋白”，而 不影响细胞的正常功能？
泛肽识别并在溶酶体中水解
• 泛肽：76个氨基酸的小肽
氨基酸分解代谢
（辅酶：磷酸吡哆醛）
第15页/共43页
第16页/共43页
7.5 维生素B6和磷酸吡哆醛
维 醇
生 ,
素吡B哆6又醛称,
抗皮炎维生素, 是一类吡啶衍生物，包 吡哆胺。体内均以磷酸酯形式存在。
括
吡
哆
参加代谢作用主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，是氨基酸 转氨基、脱羧和消旋作用的辅酶。
第17页/共43页
• 氨基酸脱掉羧基生成相应的胺类化合物的作用。 • 类型：
直接脱羧 羟化脱羧
胺 羟胺
第27页/共43页
2.1 直接脱羧基作用
• 氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的胺 类化合物的作用。
• 脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。
第28页/共43页
2.2 羟化脱羧基作用
第29页/共43页
3 氨基酸降解产物的去向
H2O2
O
α-酮酸
第14页/共43页
1.2 转氨基作用
• 转氨基作用是-氨基酸和-酮酸之间的氨基转移反 应。转氨酶广泛存在于生物体内。已经发现的转氨酶 至少有50多种。
R1-C| H-COONH+3
α-氨基酸1
R2-C|| -COOO
α-酮酸2
R1-C|| -COOO
α-酮酸1
转氨酶
R2-C| H-COONH+3
第6页/共43页
2.蛋白消化吸收
第7页/共43页
3.细胞内蛋白质降解 3.1 蛋白降解对细胞生长发育和适应内外环境有重 要功能： ①反常蛋白清除； ②便于调控； ③维持体内AA代谢库； ④防御机制的组成部分； ⑤蛋白质前体的裂解加工。
第8页/共43页
• 细胞质内最重要的蛋白质降解系统
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章氨基酸分解代谢下册P299 30章细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质，又把蛋白质降解为氨基酸，由此可排除不正常蛋白质，排除积累过多的酶和“调节蛋白”，使细胞代谢得以正常进行。
对正常蛋白质细胞也要进行有选择的降解。
蛋白质降解为氨基酸后氨基酸会继续进行分解代谢。
§3.1 氨基酸分解代谢（P303）：氨基酸的分解代谢总是先脱去氨基。
脱氨基的方式，不同生物不完全相同。
氧化脱氨基作用普遍存在于动植物中，非氧化脱氨基作用主要见于微生物。
陆生脊椎动物将脱下的氨基合成尿素，脱氨后的氨基酸碳骨架进行氧化分解，形成能进入柠檬酸循环的化合物，最后氧化成CO2和H2 O。
(一)氨基酸的脱氨基作用：绝大多数氨基酸脱氨基出自转氨基作用，氨基酸与α-酮戊二酸在氨基转移酶作用下发生氨基酸脱氨同时生成Glu（也有的转到草酰乙酸上生成Asp）。
（1）氨基转移反应分两步进行：1.氨基酸先将氨基转移到酶分子的辅酶磷酸吡哆醛（PLP）上，自身形成α-酮酸，PLP则形成磷酸吡哆胺（PMP）。
2．PMP的氨基转移到α-酮戊二酸（或草酰乙酸）上，生成Glu（或Asp），PLP 恢复。
详细机制可见P305 图30-3。
（2）转氨酶：已发现有50种以上的转氨酶，大多数需要α-酮戊二酸为氨基受体。
1.丙氨酸转氨酶（ALT），又称谷丙转氨酶（G..P.T），主要存在于肝细胞浆中，用于诊断肝病。
2.天冬氨酸转氨酶（AST），又称谷草转氨酶（G..O.T），在心、肝中含量丰富，可用于测定心肌梗死，肝病。
人体转氨酶以ALT和AST活力最高。
（二）氧化脱氨基作用在氧化脱氨基作用中以谷氨酸脱氢酶活性最高，该酶以NAD(P)+为辅酶，使Glu经氧化作用，脱2H，再水解脱去氨基，生成α-酮戊二酸，如P306 图30-4所示。
谷氨酸脱氢酶由6个相同的亚基构成，分子量为33万，是变构调节酶，被GTP和ATP抑制，被ADP激活。
活性受底物及产物浓度左右。
（三）联合脱氨基作用氨基酸脱氨基重要方式是联合脱氨基作用。
（1）氨基酸的α-氨基借助转氨作用转移到α-酮戊二酸的分子上，生成相应的α-酮酸和Glu，然后Glu在谷氨酸脱氢酶催化下，脱氨基生成α-酮戊二酸，同时释放出氨（P307图30-5）。
此过程在肌体中广泛存在。
（2）嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用：次黄嘌呤核苷酸与Asp作用形成中间产物腺苷酸琥珀酸，后者在裂合酶作用下分解成腺嘌呤核苷酸和延胡索酸，腺嘌呤核苷酸水解生成游离氨基酸和次黄嘌呤核苷酸（P307图30-6）。
此过程在骨骼肌、心肌、肝脏及脑中存在。
（四）氨基酸的脱羧基作用在脱羧酶催化下生成相应的一级胺，产物常有重要生理作用。
Glu →r-氨基丁酸，神经递质，抑制神经。
His →组氨，降血压，刺激胃液分泌。
Tyr →酪氨，升高血压。
（五）氨的命运氨对生物机体有毒，脑对氨极为敏感，血液中含1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。
因此生物体必须排泄氨。
水生动物直接排氨，大多数陆生动物排尿素，鸟类和陆生爬行动物排尿酸（结构式见P309）。
[氨的转运]：（1）主要通过Glu，反应如下：谷氨酸合成酶Glu + NH4+ + ATP Glu + ADP + P i + H+Glu为中性物质，易透过细胞膜，由血液到肝脏，在肝细胞中在谷氨酰胺酶作用下分解成Glu和NH3。
Glu是体内氨的一种运输、储存形式，也是氨的暂时解毒方式。
（2）在肌肉中可通过葡萄糖—丙氨酸循环，通过Ala则更经济。
肌肉在活动时消耗糖产生能量时会产生大量丙酮酸，同时产生氨。
两者都需要运送到肝脏中进一步转化，而先将两者转化成Ala再转运到肝脏十分经济。
在肝脏中Ala与α-酮戊二酸反应生成丙酮酸和Glu，丙酮酸经葡糖异生生成葡萄糖，经血液到肌肉中，再供产生能量使用，由此形成循环。
§3.2 尿素的形成尿素中的两个NH2，一个由Glu联合脱氨产生，另一个NH2来自Asp。
羰基来自CO2，由柠檬酸循环产生。
尿素在形成过程中是以鸟氨酸为载体形成尿素循环。
在尿素循环中，一分子鸟氨酸和一分子氨及CO2结合形成瓜氨酸，瓜氨酸与另一分子氨形成精氨酸，Arg水解形成尿素和鸟氨酸，完成一次循环。
尿素循环包括有5步酶反应，2步发生线粒体内，3步发生在细胞溶胶中，如P311 图30-9所示。
（1）氨甲酰磷酸合成（第一个氮原子获取）：氨甲酰磷酸合成酶2ATP + HCO3-+ NH+4 + H2O H2NCOOPO32--酮戊二酸（氨甲酰磷酸）Glu+ 2ADP + P i反应中消耗2分子ATP（2）瓜氨酸生成：鸟氨酸转氨甲酰基酶H2NCOOPO32- + 鸟氨酸瓜氨酸+ Pi（3）瓜氨酸离开线粒体中，进入细胞溶胶，反应生成精氨琥珀酸（尿素中第二氮原子获取）。
COO- NH2+NH3+精氨琥珀酸合成酶∣‖∣瓜氨酸+ Asp + ATP -OOCCH2CHNH-C-NH-(CH2)3CHCOO-(精氨琥珀酸) + AMP + PP i（4）精氨酸形成：CHCOOH精氨琥珀酸裂解酶‖精氨琥珀酸Arg + HOOCCH（延胡索酸）生成的延胡索酸为柠檬酸循环中间产物，将尿素循环和柠檬酸循环联系起来。
（5）尿素形成：精氨酸酶Arg + H2O 鸟氨酸+ 尿素鸟氨酸进入下一循环。
总反应耗能，使用3个ADP，生成2个ADP，1个AMP。
总的消耗4个高能键，但在Glu脱氢生成NH3时，产生一分子NADH，可放能。
尿素循环若出现问题，会发生“高血氨症”，使人智力迟钝，神经发育停滞，以至死亡。
§3.3 氨基酸碳骨架的代谢P31420种氨基酸碳骨架，由20种不同的多酶体系进行氧化分解，最后集中形成5种产物进入柠檬酸循环。
这5种产物均为TCA的中间体。
柠檬酸循环（又称三羧酸循环，TCA）是糖、脂肪、蛋白三大物质代谢的共同通路，自乙酰辅酶A起，经柠檬酸等几个三羧酸，最终氧化成CO2和水，20种氨基酸碳骨架氧化分解形成的5种产物：①乙酰辅酶A（包括丙酮酸，乙酰乙酰辅酶A），涉及的氨基酸为Ala、Thr、Gly、Ser、Cys、Phe、Tyr、Leu、Lys 和Trp等十种，简称C3族。
②α-酮戊二酸，涉及的氨基酸为Arg、His、Gln、Pro和Glu等五种，简称C5族。
③琥珀酰辅酶A，涉及的氨基酸为Ile、Met 和Val等三种。
④延胡索酸，涉及的氨基酸为Phe和Tyr，它们除可生成乙酰辅酶A外还可代谢成延胡索酸。
⑤草酰乙酸，涉及氨基酸为Asp和Asn，可简称C4族。
祥见P315 图30-13，氨基酸碳骨架进入TCA途径。
从图中可看出：（1）C3族：A、T、G、S、C五种氨基酸经丙酮酸而形成乙酰辅酶A；F、Y、L、K、W五种氨基酸经乙酰乙酰辅酶A再形成乙酰辅酶A。
（2）C5族：R、H、Q、P四种氨基酸通过E转变成α-酮戊二酸。
（3）I、M、V三种氨基酸经琥珀酰辅酶A进入TCA。
（4）F、Y还可以被氧化酶降解为延胡索酸进入TCA。
（5）C4族：D、N经草酰乙酸进入TCA。
§3.4 生糖氨基酸和生酮氨基酸：生糖氨基酸：能增加尿中葡萄糖排出量，包括能生成丙酮酸，α-酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸。
生酮氨基酸：能增加尿中酮体排出量的氨基酸，包括在分解过程中转变成乙酰乙酰辅酶A的氨基酸（可进一步生成乙酰乙酸和β-羟丁酸）。
生酮生糖氨基酸：既可生成酮体又可生成糖，如Phe和Tyr。
生酮、生糖氨基酸界限并不十分严格，只Leu为纯粹生酮氨基酸。
糖尿病人尿中酮体除来源于脂肪酸外，还来源于生酮氨基酸。
§3.5 由氨基酸衍生的重要物质：（一）氨基酸与一碳单位：许多氨基酸都可作为一碳单位来源，如Gly、Thr、Ser和His等。
一碳单位与氨基酸代谢、嘌呤和嘧啶生物合成以及S-腺苷甲硫氨酸（甲基提供者）生物合成有关。
一碳单位转移靠四氢叶酸。
（二）氨基酸与生物活性物质：由氨基酸来源的生物活性物质如P332 表30-2所示。
（1）氨基酸代谢：1.黑色素生成：Tyr在酪氨酸羟化酶作用下氧化生成二羟苯丙氨酸（多巴），再在酪氨酸催化下氧化成苯丙氨酸-3，4-醌（多巴醌），然后聚合成黑色素。
反应见333 图30-34。
黑色素过多产生雀斑、老年斑，过少则为白癜风等白化病，用酪氨酸酶抑制剂可治疗黑色素过多，用激活剂可治疗白化病。
2.酪氨酸产生儿茶酚胺类物质：Tyr在酪氨酸羟化酶作用下氧化成多巴，在芳香族氨基酸脱羧酶作用下失羧生成二羟苯乙胺（多巴胺），然后在多巴胺-β-羟化酶作用下氧化生成1-（3，4-二羟苯基）-2-氨基乙醇（去甲肾上腺素或称正肾上腺素），最后在苯乙醇胺-N-转甲基酶作用下甲基化生成肾上腺素，化学名称1-（3，4-二羟苯基）-2-甲胺基乙醇。
祥见P333 图30-35。
肾上腺素和去甲肾上腺素均为交感神经末梢的化学介质，使交感神经兴奋，对心脏、血管有生理作用，使血管收缩、血压急剧上升，为含氮激素。
肾上腺素使血糖升高，促进蛋白、氨基酸和脂肪分解，使肌体应付意外情况。
3.拟肾上腺素：可代替肾上腺素的药。
麻黄碱（N-甲胺基-1-苯基丙醇），为苯丙胺（PPA）类化合物，还原失水为“冰毒”。
麻黄碱生理功能与肾上腺素相似，但有副作用。
4. 抗肾上腺素：肾上腺素受体分为α-受体和β-受体。
β-受体阻断剂：心得宁、心得安可抗心率失常，使心率减慢。
（2）色氨酸代谢产物：1.色氨酸失羧得5-羟色胺。
见P334 图30-36。
5-羟色胺（5-HT）是脊椎动物的一种神经递质，含量与神经兴奋和抑制状态有关，也是血管收缩素，可使心率增加，肠道、支气管收缩。
5-HT拮抗药，可医治肠道运动亢进。
2.吲哚乙酸：为Trp脱氨、失羧氧化后产物。
见P334，为植物生长激素。
3.松果体素：由5-HT乙酰化、甲基化而得。
可促进老年人睡眠和调时差。
（3）组氨酸代谢产物组胺：由His脱羧而得，见P334，可使血管强烈舒张，作用血管平滑肌，抗组氨药（阻断组胺与受体结合），有镇静催眠作用。
（4）牛黄酸：氨基乙磺酸，为Cys氧化脱羧产物，是一种抑制性神经递质。
§3.6 氨基酸代谢缺陷症氨基酸代谢中缺乏某一种酶，都可引起症患，为代谢缺陷症，是分子疾病。
病因和DNA分子突变有关。
已发现氨基酸代谢病30多种，如P336 表30-3所示。
如苯丙酮尿症，缺少苯丙氧酸单加氧酶；尿黑酸症，缺乏尿黑酸氧化酶。