氨基酸代谢

(CH2)3 CH NH2
O ~PO32-
H3PO4
COOH
COOH
鸟氨酸
氨基甲酰磷酸
瓜氨酸
• 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常与CPS-Ⅰ构成 复合体。 • 反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。
3. 精氨酸的合成
一、概 述
• 蛋白质的半寿期(half-life)
蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间， 用t1/2表示 • 蛋白质转换更新(protein turnover)
• 真核生物中蛋白质的降解有两条途径
① 溶酶体内降解过程
• 不依赖ATP • 利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性 蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 ② 蛋白酶体依赖泛素的降解过程 • 依赖ATP • 降解异常蛋白和短寿命蛋白
谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸
异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸
第四节
氨的代谢
Metabolism of Ammonia
一、血氨的来源与去路
1. 血氨的来源
① 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源, 胺类的分解也可以产生氨
RCH2NH2
胺氧化酶
RCHO + NH3
② 肠道吸收的氨
氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨
尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨
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
2. 血氨的去路
① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 ② 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物
③ 合成谷氨酰胺
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺合成酶
谷氨酰胺
ATP
ADP+Pi
三、蛋白质的腐败作用
• 蛋白质的腐败作用(putrefaction) 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其
消化产物所起的作用
• 腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯 酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素 等可被机体利用的物质。
第三节
氨基酸的一般代谢
General Metabolism of Amino Acids
通过鸟氨酸循环，2分子氨与1分子CO2 结合 生成1分子尿素及1分子水。尿素是中性、无毒、 水溶性很强的物质，由血液运输至肾，从尿中排 出。
1. 氨基甲酰磷酸的合成
• 反应在线粒体中进行
CO2 + NH3 + H2O + 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ （N-乙酰谷氨酸，Mg2+） O H2N C O ~ PO32氨基甲酰磷酸

生酮+生糖兼生酮 = “一两色素本来老”

其中生酮氨基酸为“亮、赖”；除了这7个氨 基酸（异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、 苯丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸）外，其余均为生 糖氨基酸。
（三）氧化供能
α-酮酸在体内可通过三羧酸循环 和氧化磷 酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。
糖
葡萄糖或糖原 磷酸丙糖
甘油三酯
脂肪
脂肪酸
氨 基 酸 、 糖 及 脂 肪 代 谢 的 联 系
α-磷酸甘油 PEP
丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸
丙酮酸
异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸
乙酰CoA
乙酰乙酰CoA
亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸
酮体
草酰乙酸
柠檬酸
天冬氨酸 天冬酰胺
延胡索酸
苯丙氨酸 酪氨酸
CO2
α-酮戊二酸 琥珀酰CoA CO2
二、 氨基酸的脱氨基作用
定义
指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。
脱氨基方式
转氨基作用
氧化脱氨基
联合脱氨基
转氨基和氧化脱氨基偶联 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联
非氧化脱氨基
（一）转氨基作用(transamination) 1. 定义
在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨
基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸的酮基上，生 成相应的氨基酸，原来的氨基酸则转变成α-酮酸 的过程。
+ 2ADP + Pi
• 反应由氨基甲酰磷酸合成酶CPS-Ⅰ)催化。
• N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子
ATP。
COOH
N-乙酰谷氨酸(AGA)
CH3C-NH-CH O (CH2)2 COOH
2. 瓜氨酸的合成
NH2 C O
NH2
NH2
NH
O
(CH2)3 CH NH2
+
C
鸟氨酸氨基甲酰转移酶
2. 生理需要量
成人每日最低蛋白质需要量为30～50g，我 国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。
3. 蛋白质的营养价值
① 必需氨基酸(essential amino acid) 指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨 基酸，共有8种： Val（缬）、Ile（异亮）、Leu（亮）、Thr（苏）、 Met（蛋）、Lys（赖）、Phe（笨丙）、Trp（色）。
胰蛋白酶：由碱性氨基酸羧基所组成的肽键 胰凝乳蛋白酶：芳香族氨基酸羧基所组成的肽键 弹性蛋白酶：脂肪族氨基酸羧基所组成的肽键


外肽酶：
氨基肽酶、羧基肽酶
二、氨基酸的吸收
• 吸收部位：主要在小肠 • 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 • 吸收机制：耗能的主动吸收过程
转运蛋白：氨基酸、小肽
γ-谷氨酰基循环：氨基酸
葡 萄 糖
葡萄糖 尿素
糖 异 生 丙酮酸 丙氨酸 尿素循环
NH3
谷氨酸
NH3
谷氨酸
丙酮酸
α-酮戊二酸
α-酮戊 二酸
丙 氨 酸
丙 氨 酸
丙氨酸-葡萄糖循环
2. 谷氨酰胺的运氨作用
• 反应过程
ATP 谷氨酰胺合成酶 ADP+Pi
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺
谷氨酰胺酶
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。 • 生理意义 谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储 存及运输形式。
（一）经氨基化生成非必需氨基酸 （二）转变成糖及脂类
氨基酸生糖及生酮性质的分类
类别 生糖氨基酸 氨 基 酸 甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸 亮氨酸、赖氨酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸
生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸
（三）联合脱氨基作用 1. 定义
两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸 脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。
2. 类型
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用 ② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用
氨基酸
转氨酶
α-酮戊二酸
谷氨酸
NH3+NADH+H+
L-谷氨酸脱氢酶
α-酮酸
H2O+NAD+
• 联合脱氨基既是氨基酸脱氨基的主要方式，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。

血清转氨酶分为两种，一种是存在于肝细胞浆中谷丙转氨酶
ALT，另一种是存在于肝细胞线粒体中的谷草转氨酶AST。
正常时血液中转氨酶活性很低，当组织发生病变时，细胞膜 透性增加，转氨酶大量释放入血，使血清中转氨酶活性增高。 急性肝炎：血清ALT增高 心肌梗死：血清AST增高
2. 反应式
• 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。 • 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、 脯氨酸、羟脯氨酸除外。
酸性氨基酸：
谷、天
必须氨基酸：
碱性氨基酸：
赖、精、组
缬、异亮、亮、笨丙、蛋、色、苏、赖
三伏天，写一两本淡色书来，拣来精读。
蛋氨酸：甲硫氨酸
• 其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。
② 蛋白质的营养价值(nutrition value)
蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的 数量、种类、量质比。 ③ 蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其 必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。
第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败
Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins
一、 蛋白质的消化
• 蛋白质消化的生理意义
• 由大分子转变为小分子，便于吸收。 • 消除种属特异性和抗原性，防止过敏、 毒性反应。

胃：多肽、氨基酸 小肠：小肽、氨基酸 内肽酶
NH2 CH (CH2)2 COOH COOH NAD(P)+
NAD(P)H+H+ NH
C COOH (CH2)2 COOH
H2 O
O C COOH
+
NH3
(CH 2)2 COOH
L-谷氨酸
α-酮戊二酸
• 存在于肝、脑、肾中
催化酶： L-谷氨酸脱氢酶
• 辅酶为 NAD+ 或NADP+，产生
游离的NH3。 • GTP、ATP为其抑制剂 • GDP、ADP为其激活剂
氨基酸代谢
Metabolism of Amino Acids
第一节
蛋白质的营养作用
Nutritional Function of Protein
一、 蛋白质营养的重要性
1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补
2. 参与多种重要的生理活动
催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运 动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝 血系统）等。
4. 转氨基作用的机制
• 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛
氨基酸 磷酸吡哆醛 转氨酶 α-酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸
α-酮戊二酸
5. 转氨基作用的生理意义
转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨 基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸 的重要途径。 • 通过此种方式并未产生游离的氨。
（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环
• 此种方式主要在肌肉组织进行。
氨 基 酸
α-酮戊 二酸
腺苷酸代琥 珀酸合成酶 天冬氨酸
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)
NH3
腺苷酸 脱氢酶
H2O
转 氨 酶 1
转 氨 酶 2
腺苷酸 代琥珀酸
腺嘌呤 核苷酸 (AMP)
α-酮酸
谷氨酸
草酰乙酸 延胡索酸 苹果酸
三、α -酮酸的代谢
三、尿素的生成（BuN)
（一）生成部位
主要在肝细胞的线粒体及胞液中。

NH3在肝中合成尿素；占排氮总量80~90%； 肝在NH3 解毒上非常重要，体内NH3来源与去
路保持平衡，血NH3浓度低、稳定。
（二）生成过程
尿 素 生 成 的 过 程 由 Hans Krebs 和 Kurt Henseleit 提 出 ， 称 为 鸟 氨 酸 循 环 (orinithine cycle) ， 又 称 尿 素 循 环 (urea cycle) 或 KrebsHenseleit循环。
④ 肾小管泌氨
分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。
二、氨的转运
1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)
• 生理意义 ① 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。 ② 肝为肌肉提供葡萄糖。 • 反应过程
肌肉
肌肉 蛋白质
氨基酸
血液
葡 萄 糖
糖 酵 解 途 径
肝
• 反应在胞液中进行。
NH2 C NH (CH2)3 CH O
COOH
NH2 C N
COOH C H CH2 COOH NH2
（限速酶）
精氨酸代琥珀酸合成酶
Mg2+ ATP H2O AMP+PPi
NH (CH2)3 CH
+
NH2
H 2N
C CH2
H
COOH
COOH
COOH
瓜氨酸
天冬氨酸
精氨酸代琥珀酸
3. 氧化供能
人体每日18%能量由蛋白质提供。
二、蛋白质需要量和营养价值
1. 氮平衡(nitrogen balance)
摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮 量之间的关系。 氮总平衡：摄入氮 = 排出氮（正常成人） 氮正平衡：摄入氮 > 排出氮（儿童、孕妇等） 氮负平衡：摄入氮 < 排出氮（饥饿、消耗性疾 病患者） • 氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的概况。
2ATP
N-乙酰谷氨酸
2ADP+Pi 氨基甲酰磷酸
线粒体
Pi
瓜氨酸
鸟氨酸
鸟 氨 酸 循 环
瓜氨酸 ATP AMP + PPi
天冬氨酸
鸟氨酸 尿素
精氨酸代 琥珀酸 精氨酸
α-酮戊 二酸 谷氨酸
氨基酸
草酰乙酸
α-酮酸
胞液
延胡索酸
苹果酸
（三）反应小结
• 原料：2 分子氨，一个来自于游离氨（氨基甲 酰磷酸），另一个来自天冬氨酸。 • 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 • 耗能：4 个高能磷酸键。
NH2 C NH (CH2)3 CH NH2 COOH N
COOH C H CH2 COOH
NH2 C NH COOH CH
精氨酸代琥 珀酸裂解酶
NH (CH2)3 CH NH2
+
CH HOOC
COOH
精氨酸代琥珀酸
精氨酸
延胡索酸
4. 精氨酸水解生成尿素
• 反应在胞液中进行
精氨酸
尿素
鸟氨酸
CO2 + NH3 + H2O

（1）一种产物：尿素，尿素是人体内蛋白质分解 代谢的终产物。 （2）两个原料：2NH3、CO2， 合成尿素的两个 氨，一个来自氨基酸脱氨生成，另一个由天冬氨 酸提供，而天冬氨酸又可由多种氨基酸通过转氨 基而生成。


ห้องสมุดไป่ตู้
（3）三个ATP：实际是消耗4个高能磷酸键。
（4）四步反应：前两步（氨基甲酰磷酸合成、瓜 氨酸合成）在线粒体，后两步（精氨酸合成、精 氨酸水解）在胞液。