氨基酸及核苷酸代谢

二、氨（ammonia)在血中的转运
（ 一 ） 丙 氨 酸 - 葡 萄 糖 循 环 (alanineglucose cycle)：
肌肉
肌肉 蛋白质 葡 萄 糖
糖 酵 解 途 径
血液
葡 萄 糖
肝
葡萄糖 尿素
糖 异 生 尿素循环
氨基酸
NH3 谷氨酸 α-酮戊二酸
丙酮酸 丙氨酸 丙 氨 酸
谷氨酸
丙酮酸
Metabolism of α -ketoacid
生成氨基酸 转变为糖或脂
生酮氨基酸：Leu，Lys 生糖兼生酮氨基酸：
Phe，Ile，Thr，Trp ， Tyr
补充：
氧化供能
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
（三）5-羟色胺（5-HT）
抑制性中枢神经递质
合成原料：色氨酸 色氨酸羟化酶；5-羟色氨酸脱羧酶
（四）多胺
精脒和精胺
参与细胞生长繁殖的调节
原料：鸟氨酸 关键酶：鸟氨酸脱羧酶
二、一碳单位的代谢
Metabolism of one carbon unit （一）一碳单位的定义和化学结构：
γ -谷氨酰基转移酶催化 GSH + A.a→γ -谷氨酰氨基酸（二肽）+ Cys-Gly GSH再合成
三、蛋白质在肠中的腐败
大肠中细菌 腐败分解作用可产生有毒物质
胺类（腐胺、尸胺），酚类，吲哚类，氨及硫 化氢等 吸收后，由肝脏进行解毒 假神经递质——肝性脑病
酪胺、苯乙胺 经β 羟化生成β-羟酪胺、苯乙醇胺 儿茶酚胺类似物
第四节
氨的代谢
Metabolism of ammonia
一、血氨的来源与去路
肠道吸收 氨基酸脱氨 酰胺水解 其他含氮物分解 合成尿素 合成氨基酸 合成酰胺 合成其他含氮物 泌出
血氨 1mg/L
临床应用
NH3具有很强的脂溶性 高血氨病人
采用弱酸性透析液

肝硬化致肝腹水病人的利尿
Gln→Glu + NH3 (肾小管上皮细胞) 弱酸性的利尿药
蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间( t1/2)
蛋白质的分解
不依赖ATP的过程
部位：溶酶体 对象：外源蛋白质、膜蛋白、长寿命蛋白
依赖ATP和泛素的过程
部位：胞液（蛋白酶体）
对象：异常蛋白、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 • 一级结构高度保守
α -氨基酸2 α -酮酸2
★
α -酮酸1 α -氨基酸1
调节非必需氨基酸的相对浓度
★
例外：Lys、Pro、羟-Pro、Thr、Gly
重要的转氨酶
⑴ 丙 氨酸 氨 基转 移 酶 （ alanine transaminase, ALT ） ， 又 称 为 谷 丙 转 氨 酶 （GPT）。肝脏
丙氨酸 + α-酮戊二酸
第五节
个别氨基酸的代谢
一、氨基酸的脱羧基作用
Decarboxylation of amino acid
氨基酸脱羧酶
磷酸吡哆醛 CO2和胺
胺氧化酶
醛+氨+水
（一）γ -氨基丁酸（GABA）
抑制性中枢神经递质
L-Glu脱羧
L-Glu脱羧酶（脑/肾）
（二）组胺
His脱羧 具有促进平滑肌收缩，促进胃酸分泌和强烈 的舒血管作用。 组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。
第七章
氨基酸代谢
氮平衡
Metabolism of Amino Acids
蛋白质的营养作用
必需氨基酸 脱氨基作用
氨基酸的一般分解代谢
氨的代谢 脱羧基 生成一碳单位
氨基酸的特殊分解代谢
含硫氨基酸代谢 芳香族氨基酸代谢
第一节
蛋白质的营养作用
一、蛋白质的重要性
没有蛋白质就没有现存生命形式 参与几乎所有生理活动
O 2NH3 + CO2 NH2- C- NH2
鸟 氨 酸
瓜氨酸
精氨酸
Asp 精 氨 酸 代 琥 珀 酸
氨甲酰磷酸
鸟氨酸循环（ornithine cycle)的主要 反应过程为：
1．氨基甲酰磷酸的合成：
部位：线粒体 酶：∽合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ 关键酶） 激活剂：N-乙酰谷氨酸（AGA） 耗能：2ATP
Glu
分泌
NH3 肝
Gln Gln
Gln 尿素
Asn
Gln + Asp →Asn + Glu


Asn + H20 → Asp + NH3
临床上使用Asn酶，辅助治疗白血病
三、鸟氨酸循环与尿素的合成
ornithine cycle and urea synthesis
体内氨的主要代谢去路 器官：肝脏 （肾、脑） 部位：胞液和线粒体
三、含硫氨基酸代谢
Met、Cys、胱氨酸
Met
Cys
胱氨酸
（一）SAM循环
甲基供体的活性形式为S-腺苷甲硫氨酸
SAM也是一种一碳单位衍生物，携带的一 碳单位是甲基。
B12 缺乏导致FH4再生障碍
影响一碳单位的合成 影响核苷酸合成 红细胞无法成熟： 巨幼红细胞性贫血
ATP，GTP ADP，GDP 抑制 激活
（三）嘌呤核苷酸循环（PNC）：
骨骼肌和心肌 腺苷酸脱氨酶 (adenylate deaminase，ADA)
扩展——致死性突变
淋巴细胞 SCID（严重联合免疫缺陷症 ） – （severe combined immunodeficiency, SCID)
三、氨基酸的脱氨基作用
转氨基作用——转氨酶
脱 氨 基 作 用
联合脱氨基作用 氧化脱氨基（L-Glu脱氢酶） 嘌呤核苷酸循环 氧化脱氨基作用（需O2）
联合脱氨基作用： ★围绕Glu和α-酮戊二酸为中心
（一）转氨基作用(transamination)：
转氨酶 (transaminase)，反应可逆
丙酮酸 + 谷氨酸
⑵ 天 冬 氨 酸 氨 基 转 移 酶 （ aspartate transaminase, AST），又称为谷草转氨 酶（GOT）。该酶在心肌中活性较高。
Asp + α -酮戊二酸 乙酸 + Glu
草酰
转氨酶以 (B6 ) 磷酸吡哆醛/胺 为辅酶。 机制：Schiff 碱的生成
胞液 cytoplasm
线粒体 mitochondrion
2ATP+CO2+NH2+H2O ① 2ADP+Pi
尿素 鸟氨酸 延胡索酸 H2O 精氨酸 ⑤ ② 瓜氨酸 Pi 鸟氨酸 氨基甲酰磷酸
苹果酸 草酰乙酸
④ 精氨酸代琥珀酸 瓜氨酸 ③ AMP+PPi ATP+Asp
尿素合成的特点： 1．合成主要在肝脏的线粒体和胞液中 进行； 2．合成一分子尿素需消耗四分子ATP； 3．Cps-1、精氨酸代琥珀酸合成酶是尿 素合成的关键酶； 4．尿素分子中的两个氮原子，一个来 源于NH3，一个来源于天冬氨酸。
酪氨酸 <- Phe 半胱氨酸 <- Met
His和Arg长期合成量不足
长期缺乏—>负氮平衡
四、蛋白质的营养价值及互补作用
决定因素
必需氨基酸的含量、种类、比例（即具有与人 体需求相符的氨基酸组成）
食物蛋白质的互补作用
1+1>2 谷+豆：Lys + Trp 互补
第二节
二、蛋白质需要量和营养价值
1、氮平衡(nitrogen balance)
食 物 蛋 白 质
→
→ ← ↓
氨基酸
组织蛋白质
CO2+H2O+含氮化合物
平衡表
氮平衡 氮总平衡 氮正平衡 氮负平衡
摄入氮 排出氮 N1=N2 N1>N2 N1<N2 常见情况 正常成人 成长期、孕妇、恢复期病人 营养不良、消耗性疾病
α-酮戊 二酸
丙 氨 酸
丙氨酸-葡萄糖循环
（二）Gln的运氨作用
：
组织器官：脑、骨骼肌、心肌 目的地：肝、肾 酶： Gln合成酶 / Gln酶 功能：运输、贮存、解毒、参与酸碱平衡 调节
ATP
Gln合成酶 Gln酶
ADP+Pi
谷氨酸 + NH3
谷氨酰胺
大脑
血液
肝/肾
Glu
NH3
Glu
Tyr 分解代谢
Tyr 尿黑酸 延胡索酸+乙酰乙酸
遗传性疾病
白化病
缺乏酪氨酸酶，不能合成黑色素
苯酮酸尿症（PKU）
缺乏苯丙氨酸羟化酶
第八章
核苷酸代谢
从头合成
Metabolism of nucleotide
嘌呤/嘧啶核苷酸合成
一碳单位：只含一个碳原子的有机基团， 这些基团通常由其载体FH4携带 CO2不是一碳单位
常见的一碳单位
甲基（-CH3） 亚甲基或甲烯基（-CH2-） 次甲基或甲炔基（=CH-） 甲酰基（-CHO） 亚氨甲基（-CH=NH） 羟甲基（-CH2OH）等
一碳单位（one carbon unit)通常由其载体携带， 常见的载体有四氢叶酸（FH4）和S-腺苷同型半胱 氨酸，有时也可为VitB12。
（二）：氧化脱氨基
■ 所需的酶： ■ L-氨基酸氧化酶 ■ L-谷氨酸脱氢酶 ■ L-氨基酸氧化酶——需氧脱氢酶 ■ 辅基：FAD/FMN ■ 产物：H2O2 +α -酮酸 ■ 特点：酶活性不高，在组织器官中分 布局限，因此作用不大。
L-谷氨酸脱氢酶——不需氧脱氢酶 活性高 分布广 辅酶：NAD+/NADP+ 产物：α -酮戊二酸 + NH3 特点：变构酶，由六个相同亚基构成
（二）硫酸根的代谢
含硫氨基酸
硫酸根
活性硫酸 根供体
PAPS（3’-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸）
四、芳香族氨基酸的代谢
种类
Phe、Tyr、Trp
儿茶酚胺的合成
苯丙氨酸羟化酶、酪氨酸羟化酶 多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素 多巴胺生成减少帕金森病(Parkinson disease)
一碳单位与其载体的结合
（二）一碳单位的产生和互变：
氨基酸
Ser、Gly、His、Trp
（三）生理功能
参与合成嘌呤和嘧啶核苷酸
N10-CHO-FH4、N5,N10=CH-FH4 (嘌呤环C2、C8) N5,N10-CH2-FH4 (dTMP的合成)
相关疾病
巨幼红细胞贫血 （缺乏B12）
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 草酰乙酸 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
TAC
CO2
柠檬酸
天冬氨酸 天冬酰胺
延胡索酸 苯丙氨酸 酪氨酸
α-酮戊二酸 琥珀酰CoA
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
循环构成 连 续 的 氨 基 转 移 Asp X 三羧酸循环 AMP IMP NH3
氨 基 酸
α-酮戊 二酸
腺苷酸代琥 珀酸合成酶
NH3
腺苷酸 脱氨酶 H2O
天冬氨酸
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP)
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
蛋白质的消化、吸收与腐败 一、蛋白质的消化
（一）胃中的消化： 胃蛋白酶 （二）肠中的消化： 有两种类型的酶：
肽链外切酶：如羧肽酶A、羧肽酶B、氨基肽 酶、二肽酶等； 肽链内切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性 蛋白酶等。
二、氨基酸的吸收
主要在小肠进行，是一种主动转运过程
胞膜上特殊载体蛋白，转运入Na+同时转运氨基 酸进入细胞。（胞外Na+浓度高） 经γ -谷氨酰基循环进行
第三节
食物蛋白质 组织 蛋白质
分解 合成
氨基酸的一般代谢
尿素
氨 酮 体 氧化供能 糖
过量氨基酸无法大量储存
α-酮酸
氨基酸 代谢库
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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)
一、蛋白质更新
蛋白质转换更新 （protein turnover） 半寿期 （half-life）
2．瓜氨酸的合成：
部位：线粒体 酶：鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）
3．精氨酸代琥珀酸的合成：
瓜氨酸穿出线粒体 部位：胞液 ASP提供氨基 酶： ∽合成酶（关键酶） 耗能：2ATP
4．精氨酸代琥珀酸的裂解：
部位：胞液 酶： ∽裂解酶 产物：精氨酸和延胡索酸。
5．精氨酸的水解：
部位：胞液 酶：精氨酸酶 产物：尿素+鸟氨酸 鸟氨酸穿入线粒体继续进行下一轮循环反应
三、必需氨基酸与非必需氨基酸

体内不能合成或合成量不足（短
期），必须由食物蛋白质供给的氨基酸 称为必需氨基酸(essential amino acid)。
必需氨基酸一共有八种：甲携来一本亮色书 Met 、缬氨酸（Val）、Lys 异亮氨酸（Ile） 、 Phe 亮氨酸（Leu）、Trp、Thr 半必需氨基酸