含氮化合物的代谢
第6讲 含氮化合物在瘤胃中的代谢及NPN...
不同类型的含氮化合物在瘤胃中的降解
（三）过瘤胃蛋白质的营养价值
1、过瘤胃蛋白质的数量 大约占到达小肠蛋白质的30-35%。 2、过瘤胃蛋白质的组成与消化率 由于饲料的非降解蛋白质为被酶降解后剩 余的蛋白质，所以氨基酸的组成可能与原来的 饲料有差异。大多数饲料过瘤胃蛋白质的消化 率为80—90%。
2、尿素用量的计算 瘤胃能氮平衡值 尿素添加量= 2.8 × 0.65 其中: 尿素添加量和能氮平衡单位均为克 2.8为尿素的蛋白质当量 0.65为微生物对尿素的利用效率
尿素饲喂次数对瘤胃液氨浓度的影响
瘤 胃 液 氨 浓 度
90分钟 采食时间
九、脲酶抑制剂能否提高尿素的 利用效果？
1、尿素在瘤胃中必须由脲酶催化才能分解 为氨和二氧化碳。 2、尿素不分解为氨就不能被利用合成微生 物蛋白质。 3、未分解的尿素可被瘤胃上皮吸收或流出。 4、脲酶抑制剂的调控效果最终应看动物的 氮平衡是否有改善。
主要参考文献
1、冯仰廉主编，2000，肉牛营养需要和饲养标准。北京： 中国农业大学出版社，pp15—20 2、赵广永， 2003，肉牛规模养殖技术。北京：中国农业 科技出版社，pp37—43 3. Whitelaw et al. 1991. Urease (EC3.5.1.5) inhibition in the sheep rumen and its effect on urea and nitrogen metabolism. British Journal of Nutrition 66, 209-225 4. NRC. 1976. Urea and Other Nonprotein Nitrogen Compounds in Animal Nutrition. National Academy of Sciences
嘌呤代谢机制
嘌呤代谢机制
嘌呤代谢是指人体内嘌呤物质的合成和分解过程。
嘌呤是一种含氮化合物，是构成核酸的重要成分。
嘌呤在体内可以通过多种途径进行代谢。
嘌呤的合成主要在肝脏中进行，通过一系列酶促反应将氨基酸和核糖等物质转化为嘌呤核苷酸。
嘌呤核苷酸是核酸的基本组成单位，对于细胞的生长、分裂和维持正常功能起着重要作用。
嘌呤的分解主要通过嘌呤核苷酸的降解来实现。
嘌呤核苷酸在细胞内被分解为嘌呤碱基和核糖-1-磷酸，然后进一步转化为尿酸。
尿酸是嘌呤代谢的最终产物，大部分通过肾脏排出体外。
在正常情况下，嘌呤的合成和分解处于平衡状态，以维持体内嘌呤物质的稳定水平。
然而，当嘌呤的合成过多或分解过程受阻时，就可能导致嘌呤代谢紊乱，如高尿酸血症和痛风等疾病。
为了维持嘌呤代谢的正常平衡，人们可以通过健康的饮食和生活方式来调节。
避免高嘌呤食物的摄入，如动物内脏、海鲜、肉类等，增加蔬菜、水果和全谷类食物的摄入，保持适当的水分摄入，有助于促进嘌呤的正常代谢和排泄。
第章含氮小分子的代谢PPT课件
.
36
丝氨酸与一碳单位
H2C OH HC NH3 + FH4
COO
丝氨酸
H2O 丝氨酸羟甲基转移酶
N5,N10-CH2-FH4 + H2C NH3 COO
甘氨酸
组氨酸与一碳单位
NH3 CH2 CH COO N NH
组氨酸
OOC CH (CH2)2 COO FH4
HN NH C H
亚氨甲基谷氨酸
亚氨甲基转移酶
腺嘌呤
OH OH
S-腺苷同型半胱氨酸
腺苷
COO HC NH3
CH2 CH2 SH
同型半胱氨酸
.
42
谷胱甘肽(Glutathion)有还原(GSH)和氧化(GS-SG)两种形式, 是动物细胞中抗氧化系统的重要成分,是过氧化物酶的辅酶,也 是重要的生物活性肽.对于保持血红蛋白的亚铁离子的还原状 态,防止细胞膜受自由基的攻击等有重要作用.它由谷氨酸,半胱 氨酸和甘氨酸通过谷氨酰胺循环合成.
5
N CH2
CH3HN
10
N5-甲基四氢叶酸 (N5-CH3-FH4)
H N
5
N CH2 CH HN NH 10
N5-亚氨甲基四氢叶酸 (N5-CH=NH-FH4)
: 一碳单位
.
H N
5
N H
CH2
HN
10
四氢叶酸局部
(FH4)
35
一碳基团的来源
一碳基团主要来源于色氨酸、甘氨酸、丝氨酸、组氨酸和蛋 氨酸的代谢
生糖氨基酸有 14 种 Ser，Gly，Thr，Ala，Cys 代谢转变为丙酮酸 Asp，Asn 代谢转变为草酰乙酸 Met， Val 代谢转变为琥珀酸 Glu，Gln，His，Pro，Arg 代谢转变为α-酮戊二酸
第九章含氮化合物代谢
6
第三节 核苷酸的生物合成
z 合成途径: 从头合成（de nove synthesis）:利用氨基酸、
磷酸戊糖等简单的化合物合成核苷酸。 补救途径（salvage pathway）：利用核酸降
解或进食等从外界补充的含氮碱基或核 苷酸合成新的核苷酸。
嘌呤的从头合成最先合成的是IMP，再由IMP生成AMP和GMP。
①再氨基化合成新的氨基酸。 ②直接进入TCA后彻底氧化成CO2和H2O。 ③ 转变成糖和脂肪。
33
根据氨基酸碳骨架的代谢途径可分为：
z 生糖氨基酸：降解为三羧酸循环中间代 谢物，进入糖异生途径生成葡萄糖。
z 生酮氨基酸：转变为酮体（乙酰乙酸、 β－羟丁酸、丙酮）后可转变为乙酰CoA。 只有亮氨酸是纯粹生酮氨基酸。
5
（二）氨甲酰磷酸的形成
1、氨甲酰激酶催化的反应：
NH3+CO2+ATP
O H2N-C-PO3H2 + ADP
2、氨甲酰磷酸合成酶催化的反应：
NH3+CO2+2ATP
O H2N-C-PO3H2 + 2ADP+Pi
6
1
二、氨基酸的生物合成
z 氨基酸生物合成中氨 基的来源：谷氨酸作 为重要的转氨基的供 体，通过转氨基的作 用传递给其他的碳 架，合成相应的氨基 酸。
z CTP合成酶催化来自谷氨酰胺 的酰胺氮转移至UTP的C-4，形 成CTP。
45
dTMP的合成
dTMP
四氢叶酸
46
嘧啶核苷酸合成的补救途径（P303）
尿嘧啶 + PRPP 尿嘧啶磷酸核糖转移酶 UMP + PPi
核苷直接转变成核苷酸
腺苷+ ATP 腺苷激酶 AMP + ADP 尿苷（胞苷）+ dNTP 尿苷-胞苷激酶 UMP（CMP） + （d）NDP
含氮化合物的概念和存在
含氮化合物的概念和存在
含氮化合物是指化学式中至少含有一个氮原子的化合物。
氮是地球上最丰富的元素之一，它在自然界中以气体的形式存在，占据了大气中的78%。
氮也存在于许多生物体中，如植物、动物和微生物。
含氮化合物在自然界中广泛存在，包括有机氮化合物和无机氮化合物。
有机氮化合物是由碳和氮原子组成的化合物，如蛋白质、核酸、氨基酸和酮胺。
无机氮化合物包括氨、硝酸盐和亚硝酸盐等，它们在环境中起着重要的生物地球化学作用。
含氮化合物在生物体中起着重要的作用。
它们是构成生物体的基本组成部分，如蛋白质是由氨基酸组成的，核酸是由核苷酸组成的。
含氮化合物还参与到生物体的代谢过程中，如氨基酸的转化、尿素循环等。
此外，含氮化合物还具有重要的生物活性，如药物和农药中常含有含氮结构。
然而，含氮化合物也可能对环境和健康造成负面影响。
例如，氮肥的过度使用可能导致土壤和水体中的氮过剩，造成水体富营养化和生态系统的破坏。
此外，一些含氮化合物也具有毒性，如亚硝酸盐可与氨基化合物反应生成亚硝胺，被认为是一种潜在的致癌物质。
综上所述，含氮化合物是一类广泛存在于自然界和生物体中的化合物，它们在生物体的构成、代谢和生物活性中起着重要作用，但也可能对环境和健康产生负面
影响。
初一生物氮素代谢关键过程
初一生物氮素代谢关键过程氮素（Nitrogen，简称N）是生物体中不可或缺的元素之一，对于植物和动物的正常生长与发育具有重要作用。
生物体中的氮元素主要来源于土壤中的有机氮和无机氮化合物。
然而，这些氮化合物在生物体中的代谢过程中经历了一系列关键过程，才能被生物利用。
本文将介绍初一生物中氮素的代谢关键过程，包括氮的吸收、转化和排泄。
一、氮的吸收植物吸收氮元素的主要形式为硝酸盐（NO3-）和铵盐（NH4+）。
植物的根系通过根尖的吸收区，通过活跃的离子通道和离子载体转运蛋白，将土壤中的硝酸盐和铵盐吸收进入细胞内。
在细胞内，硝酸盐和铵盐通过不同的转运蛋白转运至植物体内不同的组织部位。
二、氮的转化1. 植物体内的氮转化在植物体内，硝酸盐和铵盐经过一系列酶的作用，分别转化为氨基酸和蛋白质。
硝酸盐首先被还原为一氧化氮（NO）和一氧化二氮（N2O），然后再被还原为氨（NH3）。
氨再通过谷氨酸合成酶的催化作用，与谷氨酸结合生成天冬氨酸或谷氨酸，进而合成其他氨基酸。
2. 土壤中的氮转化除了植物体内的氮转化，土壤中也存在着氮素的转化过程。
土壤中的硝酸盐可以通过硝化作用被氧化成亚硝酸盐，再经过亚硝酸盐氧化酶的作用转化为硝酸盐。
而铵盐则可以通过铵化作用转化为硝酸盐。
这些转化过程是由微生物如氨氧化菌和亚硝酸还原菌等参与的。
三、氮的排泄氮在生物体内进行代谢后会生成一些废物物质，如尿素、尿酸和氨等。
这些废物物质需要通过排泄器官从生物体内排出。
在动物体内，主要通过肾脏进行尿液的形成和氮代谢产物的排泄。
而在植物体内，氮代谢产物主要通过叶片气孔以气态的形式排出。
综上所述，初一生物中的氮素代谢涉及多个关键过程，包括氮的吸收、转化和排泄。
植物通过根系吸收土壤中的硝酸盐和铵盐，经过转化作用形成氨基酸和蛋白质。
同时，在土壤中也存在着硝酸盐和铵盐的转化过程，由微生物参与。
对于动物来说，通过排泄器官将代谢产物排除体外。
这些关键过程保证了生物体内氮素的正常代谢，维持了生物的生长与发育。
代谢组 有机氮
代谢组有机氮代谢组是生物体内一系列生化反应的总称，其中包括有机氮代谢。
有机氮是指含有氮原子的有机化合物，如蛋白质、氨基酸等。
有机氮在生物体内具有重要的作用，参与着生命活动的各个方面。
有机氮的代谢过程主要包括氨基酸的合成和降解两个方面。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，同时也是许多生物体内重要物质的前体。
氨基酸的合成主要通过一系列酶催化的反应来完成，这些酶催化反应构成了氨基酸合成途径。
不同种类的氨基酸合成途径多样，但都遵循着一定的规律。
氨基酸的降解是生物体内有机氮代谢的另一个重要方面。
氨基酸降解产生的氨基酸酮酸和氨基酸酸的代谢产物可进一步参与能量代谢、生理调节、储存物质的合成等过程。
氨基酸的降解途径也是复杂的，并涉及多种酶和辅酶的参与。
有机氮代谢对生物体的正常功能和生存至关重要。
它不仅与蛋白质的合成和降解密切相关，还参与着许多重要的生理过程，如免疫应答、神经传递、DNA和RNA合成等。
有机氮代谢的紊乱会导致一系列疾病，如氨基酸代谢紊乱症、尿素循环缺陷等。
有机氮代谢的研究对于深入了解生物体的生命活动有着重要意义。
通过对有机氮代谢的研究，我们可以揭示生物体内各种代谢途径的调控机制，为疾病的诊断和治疗提供理论依据。
同时，有机氮代谢也是合成化学领域的重要研究方向，通过模拟生物体内的代谢途径来合成有机化合物，为药物研发和工业生产提供了新思路。
有机氮代谢是生物体内重要的代谢过程之一。
它不仅与蛋白质的合成和降解密切相关，还参与着许多重要的生理过程。
通过对有机氮代谢的研究，我们可以揭示生物体内代谢途径的调控机制，为疾病的诊断和治疗提供理论依据。
有机氮代谢的研究也为合成化学领域的发展提供了新思路。
相信在未来的研究中，有机氮代谢会展现出更加重要的价值。
植物中的氮代谢途径分析
植物中的氮代谢途径分析氮是植物生长发育所必需的重要元素，它在构成氨基酸、蛋白质、核酸和其他生物分子中发挥关键作用。
植物通过一系列复杂的代谢途径来吸收、转化和利用氮元素。
本文将就植物中的氮代谢途径进行详细分析。
一、氮的吸收和运输植物通过根系吸收土壤中的氮元素，主要有两个途径：硝酸盐途径和铵离子途径。
硝酸盐途径是氮元素在土壤中最常见的形式，植物通过硝酸还原酶将硝酸盐还原为硫酸盐，然后再进一步转化为胺基酸和蛋白质等氮化合物。
铵离子途径较为简单，植物通过硝酸还原酶将铵盐氧化为亚硝酸，再进一步转化为硝酸盐，最后转化为氨基酸等氮化合物。
吸收后的氮元素需要通过植物体内进行运输。
根部吸收的氮元素被转运到茎、叶和其他生长部位。
这一过程中主要依赖于植物的根压力和茎部导管组织的运输能力。
二、氨基酸的合成和转运吸收的氮元素在植物体内主要以氨基酸的形式存在。
植物通过一系列酶的作用，将吸收的氮元素转化为氨基酸。
氨基酸可用于构建蛋白质、核酸和其他氮化合物。
氨基酸的合成需要消耗植物体内的能量和其他一些辅助物质。
植物通过氨基酸转氨酶将无机氮转化为天冬氨酸等氨基酸，并在不同的代谢途径中进行进一步转化和利用。
氨基酸的转运在植物体内也非常重要。
植物通过一系列载体和通道蛋白质，将氨基酸从合成部位转运到需要的地方。
这一过程中，还需要考虑氨基酸的平衡和稳定性，以保证植物的正常生长和发育。
三、亚氨基酸和亚胺的代谢途径除了氨基酸代谢外，植物还可通过一些特殊的代谢途径来利用氮元素。
亚氨基酸和亚胺是其中的重要代谢产物。
亚氨基酸是氨基酸脱氨产生的产物，它在植物体内可以进一步转化为氨基酸或其他氮化合物。
亚胺是氮代谢的另一种重要产物，它通过亚胺酶的作用将氨基酸转化而来。
亚胺在植物体内可以参与多种代谢途径，包括植物对环境胁迫的响应和防御等。
四、氮代谢与植物生长发育的关系植物中的氮代谢与其生长发育密切相关。
氮元素是构成蛋白质和其他生物分子的重要组成部分，它对植物的生长和发育起到重要的调节作用。
第十章 氮代谢
（天津大学2004 （天津大学2004 年） 人类嘌呤分解代谢的最终产物是＿。 A ．尿酸 B ．氨 C ．尿素 D ．β-氨基异丁 酸
9 ．嘌呤核苷酸代谢 合成代谢（从头合成、补救合成）；分解代谢 ( 1 ）从头合成分为两个阶段 ① 第一阶段生成次黄嘌呤核苷酸。 合成原料：天冬氨酸、谷氨酸胺、甘氨酸、CO2和一碳单位。 重要的中间产物：磷酸核糖焦磷两个酶可受代谢物反馈调节。 抗代谢物：反应过程中凡有谷氨酰胺和一碳单位参与的反应，均可分 别被抗代谢物氨基酸类似物氮杂丝氨酸和叶酸类似物甲氨蝶呤所阻断。 嘌呤核苷的从头合成一开始就在磷酸核糖的分子上逐步合成嘌呤核 苷酸。 ② 第二阶段生成腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸。
( 2 ）脱氧核苷酸的生成 ① 一般是在二磷酸核苷的水平上生成，此特点既适于脱 氧嘌呤核苷酸，也适于脱氧嘧啶核苷酸( dUDP 和 dCDP ）。 ② 脱氧胸苷酸的生成例外，它是在一磷酸核苷水平上由 dUMP 转变生成dTMP 的，以后再经磷酸化生成dTDP 和 dTTP 。
（西南农业大学基础化学2002 （西南农业大学基础化学2002 年）核糖核苷酸还 原为脱氧核糖苷酸是在① 完成的，而脱氧尿苷酸 转化为脱氧胸苷酸是在② 完成的。 A ．核苷一磷酸水平上 B ．核苷二磷酸水平上 C ．核苷三磷酸水平上 D ．核苷水平上
（中国科学院2000 （中国科学院2000 年） 尿素合成中间物氨基甲酰磷酸是在什么中 合成的？ A ．胞液 B ．内质网 C ．线粒体 D ．细 胞核
( 4 ）尿素生成过程中的第二个氨基是由天冬氨酸提供。 ( 5 ）两种氨基甲酰磷酸合成酶的比较：体内催化氨基甲酰磷酸生 成的酶有两种，一种是氨基甲酰磷酶合成酶1，存在于肝线粒体 中，最终反应产物是尿素；另一种是氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ，存 在于各种细胞的胞液中，反应最终产物是嘧啶。两种酶的比较见 下表：
植物一氧化氮代谢及其在氮循环中的作用
植物一氧化氮代谢及其在氮循环中的作用氮是植物生长发育所必需的元素之一，植物的吸收利用和循环利用对于氮元素的保持和利用息息相关。
一氧化氮是一种重要的氮化合物，在植物的氮循环中发挥着不可替代的作用。
本文将从植物一氧化氮代谢和在氮循环中的作用两个方面进行论述，带领读者一起认识植物氮代谢的重要组分之一--一氧化氮。
一、植物一氧化氮代谢1. 一氧化氮的合成一氧化氮是一种无色、易挥发的气体，它可以通过多种途径合成。
在植物体内，一氧化氮产生的主要途径是通过硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)催化反应。
硝酸还原酶将硝酸根离子还原为亚硝酸根离子，再由亚硝酸还原酶将亚硝酸还原为一氧化氮。
此外，还有一些其他途径产生的一氧化氮，在植物的生理过程中也发挥重要作用。
2. 一氧化氮的功能植物中的一氧化氮主要发挥着信号分子的作用。
它可以通过松弛细胞壁、调控Ca2+浓度、激活蛋白激酶等方式调节植物细胞的生理过程。
另外，一氧化氮也参与了干旱、低温、高盐等逆境条件下的应答过程，发挥着维持植物逆境耐受性的重要作用。
二、一氧化氮在氮循环中的作用作为一种重要的氮化合物，一氧化氮在植物氮循环中扮演着不可替代的角色。
下面分别从以下几个方面探讨其作用机制。
1. 一氧化氮的还原作用氮循环中最终产生的氨都是通过还原作用合成的。
在还原作用中，一氧化氮发挥的作用是将NO还原成NO2，产生电子供给还原体系，促进氨的生成。
因此，一氧化氮的还原作用是氮代谢中不可或缺的一环，没有它，氨的合成就将被人为阻断。
2. 一氧化氮的氧化作用除了还原作用，一氧化氮还可以参与氧化作用。
氧化作用主要是在土壤微生物氧化作用中发挥作用，将土壤中产生的一氧化氮氧化为亚硝酸或硝酸，提供给植物继续吸收和利用。
通过氧化作用，一氧化氮也间接地参与了植物的氮循环过程。
3. 一氧化氮的参与氮酸还原氮酸还原是植物体内另一个重要的还原过程。
一氧化氮可以将亚硝酸还原为氮气或硝酸盐，从而促进氮的循环。
细胞中氨的代谢途径
细胞中氨的代谢途径细胞中氨的代谢途径导语：氨是一种常见的生物分子，在细胞中扮演着重要的代谢角色。
细胞通过不同的途径来代谢氨，包括蛋白质降解、氨氧化和尿素循环等。
本文将从细胞内氨的产生、消耗以及相关途径的调控等方面进行深入探讨，帮助读者全面了解细胞中氨的代谢途径。
一、氨的产生1. 蛋白质降解细胞中最主要的氨来源是蛋白质的降解。
蛋白质是细胞中组成成分之一，当细胞需要对蛋白质进行修复、更新或分解时，会将其降解成氨和相应的氨基酸。
氨通过一系列酶的作用被释放出来，可进一步参与细胞的代谢过程。
2. 氮化合物的代谢除了蛋白质降解，氨还可以通过氮化合物的代谢产生。
尿素循环是细胞中重要的氨产生途径之一。
在动物的肝脏中，氨与二氧化碳结合生成尿素，然后通过血液运输到肾脏排出。
二、氨的消耗1. 氨氧化氨在细胞内被氨氧化酶（ammonia oxidase）催化成为亚硝酸离子（nitrite），再由亚硝酸还原酶（nitrite reductase）还原成硝酸离子（nitrate）。
2. 谷氨酸合成在氨氧化过程中生成的氨可以与某些物质发生反应，形成谷氨酸。
谷氨酸是一种重要的氨基酸，在细胞内参与多种生化反应，例如构建蛋白质和合成其他物质等。
三、氨的调控1. 氨浓度的调节细胞内的氨浓度对细胞的正常运作至关重要。
多种机制参与氨浓度的调节，例如通过酶的调控和转运蛋白的活性来限制氨的积累。
2. 代谢途径的调控细胞可通过调节氨代谢途径的活性来适应环境需求。
在氮限制的条件下，细胞会增加氨通过谷氨酸合成途径来合成谷氨酸，以供细胞代谢使用。
个人观点与总结：细胞中氨的代谢途径是一系列复杂的生化反应，不仅参与蛋白质降解和合成，还与多种生物过程密切相关。
对于细胞而言，氨的产生与消耗需要保持平衡，以维持细胞的正常功能。
细胞通过调节氨代谢途径的活性，对内外环境的变化做出相应的适应，使细胞能够适应不同的生存条件。
细胞中氨的代谢途径不仅具有广度，涉及到蛋白质降解、氨氧化和尿素循环等多个方面，而且具有深度，需要细胞内各种酶的协同作用和精确调控。
氮的吸收与代谢
氮的吸收与代谢氮（N）是植物生长发育与生命活动所必需的重要元素之一。
对植物而言，氮的吸收与代谢过程对于维持其正常生长与发育至关重要。
本文将从氮的吸收、转运、代谢等方面进行探讨，以便更好地理解植物中氮的利用与调节机制。
一、氮的吸收氮的吸收主要通过植物的根系进行。
在土壤中，氮以无机形式（铵态氮和硝态氮）和有机形式存在。
植物通过根系表面的根毛吸收土壤中的氮源。
其中，铵态氮通过特定的离子通道被主动吸收入根内；而硝态氮则通过硝酸还原酶的作用被还原成亚硝酸盐，再被还原成铵态氮后被植物主动吸收。
二、氮的转运吸收到的氮在植物体内被转运至不同的组织器官，从而满足其生长所需。
这一过程主要依赖于根系和茎部的维管束系统。
植物体内存在着多种氮转运载体，包括氨基酸转运载体、硝酸盐转运载体等。
通过这些载体，氮可以在植物体内不同器官之间进行分配和交换，以满足其生长发育的需要。
三、氮的代谢氮在植物体内经历一系列复杂的代谢过程，包括氮的固定、合成、分解等。
其中，植物通过氮的固定将大气中的氮转化为有机氮，这一过程主要由共生菌根和植物的根瘤菌共生系统完成。
通过这一过程，植物利用了大气中丰富的氮资源，提高了其生长的效率。
此外，在氮的代谢过程中，植物还能够合成氨基酸、核酸、蛋白质等复杂的氮化合物。
这些有机氮化合物是植物体内的重要组分，对于植物的正常生长和发育具有重要作用。
植物还能通过氮的分解过程将多余的氮转化为无机形式，以避免氮的积累对植物生理代谢的干扰。
四、氮的调节机制植物体内的氮代谢过程受到多种调节机制的控制。
这些调节机制旨在使植物对外界氮资源的利用更加高效。
例如，在氮的供应充足的情况下，植物通过负反馈机制抑制氮吸收和代谢的相关基因的表达，从而避免氮的过度积累。
而在氮资源缺乏的情况下，植物会通过启动一系列适应性机制来增加对外界氮的吸收和利用能力。
总结综上所述，氮的吸收与代谢是植物生长与发育的基础过程之一。
植物通过根系吸收土壤中的氮源，并通过转运载体将吸收到的氮转运至不同的组织器官。
生物化学含氮化合物（AA）代谢
谷氨酸脱氢酶 NAD+ + H2O
联合脱氨基作用
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脱氨基作用小结
脱氨基作用的类型 转氨基作 用 氧化脱氨基作用
联合脱氨基作用
脱氨基作用的产物
α -氨基酸
α - 酮酸 + NH3
返回
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三 氨的代谢
（一）氨的来源和去路
氨基酸脱氨基 肠内腐败产氨 肾脏泌氨
血氨
< 0.06 mmol / L
大脑功能障碍
乙酰CoA
草酰乙酸
柠檬酸
昏昏 迷迷
琥珀酸
α -酮戊二酸
谷氨酰胺
NH3
谷氨酸
返回
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四、 α - 酮酸的代谢
（一）还原氨基化作用 —— 生成非必需氨基酸
（二）转变为糖和酮体
（脱氨基作用的逆过程）
生糖氨基酸 (丙、天、谷等）
α - 酮酸
生糖兼生酮 氨基酸（苯、异亮等）
α - 酮酸
生酮 氨基酸（亮、赖）
FH4
蛋氨酸 ATP
—— S-腺苷蛋氨酸循环 （1）循环过程
N5-CH3-FH4 VitB12
同型半胱氨酸
腺苷
PPi+Pi
S -腺苷蛋氨酸
R-H
（2）循环意义
• 将其他来源的一碳单位转变为活性甲基
H2O S -腺苷 R-CH3 同型半胱氨酸
活性甲基—— S -腺苷蛋氨酸
• 参与体内各种甲基化反应 —— 肾上腺素、胆碱、肉毒碱等合成 （提供活性甲基 —— S -腺苷蛋氨酸，参与体内各种甲基化反应）
R-CH-H （ R-NH2 ） NH2
生物胺类
（二）介绍几种重要胺类物质的生成
微生物氮素代谢途径
微生物氮素代谢途径
首先，氮的固定是微生物将大气中的氮气转化为氨或其他有机
氮化合物的过程。
这一过程主要通过生物固氮作用来实现，包括自
由生物固氮作用和共生生物固氮作用。
自由生物固氮作用由一些自
由生活的细菌和蓝藻来完成，而共生生物固氮作用则是指某些微生
物与植物形成共生关系，共同进行固氮作用。
其次，氨基酸合成是微生物利用氮元素的重要途径之一。
微生
物可以利用氨和其他中间产物来合成各种氨基酸，从而满足生长和
代谢的需要。
氨基酸是构成蛋白质的基本单元，对于微生物的生长
和细胞代谢具有重要意义。
此外，硝酸盐还原和硝化是微生物氮素代谢途径中的另外两个
重要过程。
硝酸盐还原是指微生物将硝酸盐还原为氨或其他氮化合
物的过程，而硝化则是指微生物将氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。
这两个过程在土壤中起着重要的作用，影响着土壤中氮素的循
环和生物有效性。
总的来说，微生物氮素代谢途径涉及到氮的固定、氨基酸合成、硝酸盐还原和硝化等多个过程，这些过程共同构成了微生物对氮元
素利用和转化的重要途径。
通过这些途径，微生物能够有效地利用氮元素，维持自身生长和代谢所需的氮平衡，同时也对环境中氮素的循环和转化起着重要的作用。
生物化学 含氮化合物代谢
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
氮循环代谢的研究
氮循环代谢的研究氮素是生物体生命活动中必不可少的元素之一，具有调节蛋白质合成、DNA合成、信号转导等重要作用。
在自然界中，氮素的形式多种多样，主要以氨和硝酸盐形式存在。
氮循环过程是指将氨和硝酸盐在生态系统内转化为有机氮途径的过程。
生物体通过氮循环代谢，实现了对氮素的高效利用，对于维持生态系统平衡、强化农业生产、保障人类健康等具有重要意义。
氮循环代谢主要由氨基酸代谢、尿素循环和硝化还原作用等过程组成。
氨基酸代谢是指生物体将摄入的氨基酸转化为有机氮的途径。
氨基酸的分解产物首先是α-酮酸和氨，通过多种酶的作用，α-酮酸不断进行代谢和转移，形成乙酰辅酶A、丙酮酸和酮戊酸等化合物。
氨经过谷氨酰转移酶的作用，转化为谷氨酸，最终形成尿素，进入脂肪酸代谢过程并被排出体外。
尿素循环是指真核细胞体内生成和分解尿素的过程。
硝化还原作用主要由硝化作用和反硝化作用组成，两者共同完成了氨和硝酸盐之间的转化，形成了生态系统中氮素循环的闭合过程。
氮循环代谢在生物体的生命周期中起着重要的作用。
以人体为例，氨基酸代谢是蛋白质合成的前提和基础，因此在人体内也是非常重要的代谢过程。
氨和其他化合物的代谢过程，通过谷氨酰转移酶的作用，将氨转化为无害的尿素并排出体外。
同时，对于肝脏疾病、尿毒症等疾病的治疗，对氨循环的研究也有着很大的帮助。
在农业生产中，氮循环代谢的研究也具有重要的价值。
氮素作为植物生长的关键元素，对于农作物的生长、发育、产量和品质具有重要影响。
充分利用氮肥、提高在土壤和植物中氮的利用效率，是提高农业生产效益、保障粮食安全、减少对环境的污染的关键。
对氮循环代谢的深入研究，可以为农作物的高效利用提供理论和技术支持。
随着对氮循环代谢研究的不断深入，越来越多的新成果在科研中涌现。
以肝脏为例，近年来的研究表明，肝细胞表达了多种氨促使物，其中包括谷氨酰转移酶、谷氨酸酰胺转化酶、谷氨酸脱羧酶和氨酰乙酰胺合酶等酶，它们参与了人体内氮循环代谢的重要过程。
含氮化合物代谢
人工干预下的氮循环
人类通过农业活动、工业生产等方式 影响氮的循环，导致氮污染和环境问 题。
氮的转化
有机氮化合物的转化
有机氮化合物在生物体内经过一系列酶促反应被分解和转化 。
无机氮化合物的转化
无机氮化合物如氨、硝酸盐等在微生物的作用下发生转化， 参与氮的循环。
含氮化合物代谢
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 氮的来源和循环 • 含氮化合物的合成与分解 • 含氮化合物的代谢途径 • 含氮化合物的生理功能 • 含氮化合物的代谢异常与疾病 • 含氮化合物的应用
目录
CONTENTS
01
氮的来源和循环
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
其他含氮化合物代谢异常与疾病
总结词
其他含氮化合物如肌酐、尿素等代谢异常也 可能与某些疾病有关。
详细描述
肌酐和尿素等含氮化合物是人体内蛋白质代 谢的产物。这些化合物的代谢异常可能提示 肾脏功能受损。例如，肾功能不全或肾衰竭 时，肌酐和尿素等含氮化合物的排泄受阻， 导致其在体内积累，引发一系列症状。因此 ，监测这些含氮化合物的水平对于评估肾脏
尿素循环对于维持氮平衡和酸碱平衡具有重要意义，同时也有助于消 除氨对人体的毒性作用。
氨基酸代谢途径
氨基酸代谢途径是含氮化合物 代谢的重要环节之一，主要涉
及蛋白质的分解和合成。
氨基酸代谢途径包括脱氨基、 转氨基、氨基酸氧化等反应， 这些反应在肝脏和肾脏中进行
。
通过氨基酸代谢途径，人体可 以将蛋白质分解为氨基酸并进 一步代谢，同时也可以将氨基 酸合成为蛋白质。
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尿素的生成 生成部位
主要在肝细胞的线粒体及胞液中。
生成过程
鸟氨酸循环(orinithine cycle) 又称尿素循环(urea cycle)
1）氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）
消耗2分子ATP
CO2 + NH3 + H2O + 2ATP
氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ （N-乙酰谷氨酸，Mg2+） O
2.
-
丙 氨 酸 葡 萄 糖 循 环
肌肉
肌肉 葡 蛋白质 萄
糖
氨基酸 NH3 谷氨酸
糖 酵 解 途 径
丙酮酸
丙 氨 α-酮戊 酸 二酸
血液
葡 萄 糖
丙 氨 酸
肝
葡萄糖 尿素
糖 异 生
丙酮酸
尿素循环
NH3 谷氨酸
丙氨酸 α-酮戊二酸
丙氨酸-葡萄糖循环
(三)氨的去路
1.合成尿素排出 2.以铵盐形式经肾脏排出 3.合成非必需氨基酸
H2O+O2
H2O2
O α-酮酸
L-谷氨酸脱氢酶 谷氨酸+ H2O
NAD（P）+ NAD（P）H
-酮戊二 酸+ NH3
（二）转氨基作用
R1-C| H-COONH+3
α-氨基酸1
转氨酶
R2-C|| -COOO
α-酮酸2
R1-C|| -COOO
α-酮酸1
（磷酸吡哆醛） R2-C| H-COONH+3
α-氨基酸2
3.肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺
谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 谷氨酸 + NH3
(二)氨的转运
1.谷氨酰胺的运氨作用
(脑、肌肉)
ATP 谷氨酰胺合成酶 ADP+Pi
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺酶
谷氨酰胺
(肝、肾)
在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾
后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。
谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储 存及运输形式。
（体内氨基酸脱氨基的主要方式）
转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作 用方式 相关的酶：转氨酶
L-谷氨酸脱氢酶
联合脱氨基作用
α-氨基酸
转氨酶
α-酮戊二酸
NH3+NA DH
L-谷氨酸脱氢酶
α-酮酸
H20+NAD+
L-谷氨酸
（四）嘌呤核苷酸循环（心肌、骨骼肌）
腺苷酸代琥
氨 基 酸
α-酮戊 二酸
第09章 含氮化合物的代谢
学习目标
描述解蛋白质的消化、吸收及腐败作用、肝昏迷及氨基酸 代谢障碍相关疾病、痛风症的原因及治疗措施 记住氨基酸的脱氨基作用及氨的来源去路、核苷酸酸合成 的原料及分解代谢产物 说出个别氨基酸的代谢、核苷酸的功能
第1节 概述
第 第2节 氨基酸的一般代谢 09 章 第3节 个别氨基酸的代谢
重要的转氨酶
1.丙氨酸氨基转移酶（ALT）或谷丙转氨酶（GPT）
ALT
谷氨酸 + 丙酮酸
-酮戊二酸 + 丙氨酸
临床意义：急性肝炎患者血清ALT升高
2.天冬氨酸氨基转移酶（AST）或谷草转氨酶(GOT)
AST
谷氨酸 + 草酰乙酸
-酮戊二酸 +天冬氨酸
临床意义：心肌梗患者血清AST升高
正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织)
组织
GOT GPT
组织
GOT
GPT
心
156000 7100
胰腺
28000
2000
肝
142000
骨骼肌 99000
肾
91000
44000 4800 19000
脾 肺 血清
14000 10000
20
1200 700 16
• 测定血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断 和预后的指标之一。
（三）联合脱氨基作用
中性氨基酸载体：主要载体 碱性氨基酸载体 酸性氨基酸载体 亚氨基酸载体 （2）-谷氨酰基循环：通过谷胱甘肽转运
（三）腐败作用
概念：
肠道细菌对肠中未消化的蛋白质和未吸收的 氨基酸所起的分解作用。
腐败作用产物：
胺类（尸胺、色胺、酪胺、苯乙胺）
氨 其他有害物质（苯酚、吲哚、硫化氢等）
二、核酸的消化与吸收
CH COOH
NH
亚氨基酸
重要的氨基酸氧化酶
L-谷氨酸脱氢酶
在人体内分布广且活性高 辅酶为NAD+或NADP+能催化L-谷氨酸氧化 脱 氨生成α-酮戊二酸和氨 但L-谷氨酸脱氢酶在心肌和骨骼肌中活性较 低。
R-CH-COO|
氨基酸氧化酶（FAD、FMN）R-C-COO-+NH3 ||
NH3 + α-氨基酸
珀酸合成酶
天冬氨酸
转
氨 酶
转
氨 酶
1
2
腺苷酸 代琥珀酸
谷氨酸 α-酮酸
草酰乙酸 苹果酸
延胡索酸
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)
腺嘌呤 核苷酸 (AMP)
NH3
腺苷酸 脱氢酶
H2O
三、氨的代谢
（一） 体内氨的来源
1. 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源
2. 肠道吸收的氨
肠道细菌腐败作用产生的氨 尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨（肝性脑病患者， 禁用肥皂水灌肠）
NH
+ (CH2)3
CH NH2
COOH
瓜氨酸
NH2
COOH
C N CH
COOH
NH
CH2
H2N C H 精氨酸代琥珀酸合酶
CH2
Mg2+
(CH2)3
COOH
ATP
H2O AMP+PPi
食物核蛋白
胃酸
蛋白质
核酸（RNA及DNA）
胰核酸酶
核苷酸
碱基
胰、肠核苷酸酶
核苷
磷酸
核苷酶
戊糖
第2节 氨基酸的一般代谢
Metabolism of Normal
Amino Acids
一、氨基酸的来源和去路
消化吸收
食物蛋白
氨
基
组织蛋白 降解 酸
体内合成
代
（非必需氨基酸 ）
谢
来源
库
合成
组织蛋白（主） 氧化分解 脱羧
第4节 核苷酸的代谢
第1节 概述
一、蛋白质的消化吸收和腐败作用
（一）消化
1、胃中消化
胃蛋白酶原 H+激活 胃蛋白酶
胃蛋白酶
蛋白质 多肽
2、小肠内消化（主要部位）
酶原的激活
肠激酶
胰蛋白酶原
胰蛋白酶
（+）
糜蛋白酶
弹性蛋白酶
水解
羧基肽酶
蛋白质 内肽酶 肽 外肽酶 氨基酸
（二）氨基酸的吸收
1 主要部位：小肠 2 吸收机制 （1）氨基酸载体（运载蛋白）
脱氨 转变 其它含氮化合物
去路
二、氨基酸的脱氨基作用
四种方式： （一）氧化脱氨基作用 （二）转氨基作用 （三）联合脱氨基作用（主要方式） （四）嘌呤核苷酸循环（心肌和骨骼肌脱氨基方式）
（一）氧化脱氨基作用
R CH COOH 氨基酸氧化酶 R
NH2
氨基酸
– 2H O
+ H2O
R C COOH + NH3 -酮酸
H2N C O ~ PO32- + 2ADP + Pi
氨基甲酰磷酸
2） 瓜氨酸的合成（线粒体）
NH2
CO
NH2
NH
(CH2)3
NH2
+ CO
鸟氨酸氨基甲酰转移酶 (CH2)3
CH NH2 COOH
O ~PO32-
H3PO4
CH NH2 COOH
鸟氨酸
氨基甲酰NH2 CO