氨基酸代谢

N -CHOFH4合成酶
10
HCOOH
O
CCHNH 2COOH NH2 犬尿酸

4．一碳单位的相互转变
NH3 H2O N ,N NH3
5 10
N5 CH=NH FH 4
CH FH 4 NADPH+H NAPD
+ +
N10 CHO FH 4 H2O
N5,N10
CH2 FH 4 NADH+H NAD+
1. 氨基甲酰磷酸的合成 （线粒体）
（六）高氨血症和氨中毒
• 血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)，常 见于肝功能严重损伤时。
• 高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒 (ammonia poisoning)
氨中毒的主要可能机制
NH3 NH3
◆
α-酮戊二酸
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+
• 是氨基酸脱氨基的最主要方式； • 也是体内合成非必需氨基酸的最主要方式。
②
氨
（4）非氧化脱氨基作用

脱水脱氨基 如丝氨酸可在丝氨酸脱水 酶的催化下生成氨和丙酮酸。
ATP 谷氨酰胺合成酶 ADP+Pi
谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 （肝、肾）
尿素、铵盐
• 生理意义
解毒 储存 运输 临床用谷氨酸盐降低血氨
（3）尿素的生成 （一）器官定位：肝 （二）细胞定位：线粒体 + 胞液 （三）生成过程
鸟氨酸循环(orinithine cycle) / 尿素循环(urea cycle)
NADPH+H+ NADP+
N5—CH=NH—FH4
为胸腺嘧啶 合成供甲基
N5, N10—CH2—FH4
NADH+H+ NAD+
丝氨酸 甘氨酸
SAM
N5—CH3—FH4 参与甲基化反应

甘氨酸——N5、N10-CH2-FH4
CH2NH2 COOH + FH4 甘氨酸
NAD+
NADH+H +
甘氨酸裂解酶
蛋白质营养的重要性
1. 是一切生命现象进行的物质基础
维持细胞、组织的生长、更新和修补；
参与多种重要的生理活动
2. 氧化供能
蛋白质的营养价值
1. 氮平衡(nitrogen balance)
氮总平衡：摄入氮 = 排出氮 氮正平衡：摄入氮 > 排出氮 氮负平衡：摄入氮 < 排出氮
2. 蛋白质的生理需要量
定义
氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程
方式
转氨基作用 氧化脱氨基 联合脱氨基 非氧化脱氨基
1
L-谷氨酸氧化脱氨基作用
L-谷氨酸脱氢酶的特点:
1.活性高、分布广(肝、肾、脑)
2.特异性高(骨骼肌、心肌活性低)
3.是一种变构酶:GTP、ATP是变 构抑制剂; GDP、ADP是变构 激活剂.
（2）转氨基作用(transamination)
(one carbon unit)
某些氨基酸 代谢过程中 产生的只含 有一个碳原 子的基团
◆ 载体: 四氢叶酸（FH4）
F
FH2还原酶 NADP+
FH2
FH2还原酶
FH4
NADP+
NADPH+H+
NADPH+H+
◆ 一碳单位结合在FH4分子的N5、N10位上
N5、N10—CH2—FH4
N5—CH3—FH4
如果一种蛋白质的N端氨基酸是Phe,
Leu, Asp, Lys或 Arg ，则半衰期较短，3 分钟或者更短。
PEST蛋白
富含Pro
(P), Glu (E), Ser (S)和Thr
(T) 序列的蛋白质质被称为PEST 蛋
白， 它们比其他蛋白质更容易发生
水解。
11.1.2 外源蛋白质的酶促降解


脱硫化氢脱氨基 半胱氨酸可在脱硫化 氢酶的催化下生成丙酮酸和氨。

直接脱氨
（5）脱酰胺基作用
11.2.2
11.2.3 氨 的 代 谢
Metabolism of Ammonia
血氨的来源与去路
氨基酸脱氨 胺的氧化 在肝内合成尿素
血
肠道吸收
肠腔氨基酸分解 渗入肠道的尿素分解
N5、 10 2-FH4 + CO2 + NH3 N -CH

⑵ 组氨酸——N5-CH=NHFH4

⑶ 色氨酸——N10-CHOFH4
O
CH 2CHNH 2COOH N H 色氨酸
O2
CCHNH 2COOH NHCHO N-甲酰犬尿酸
色氨酸吡咯酶
ADP+Pi
甲酰胺酶 FH2+ATP
H2O
N10 -CHOFH 4
第 11 章
蛋白质的降解和氨 基 酸 代 谢
Metabolism of Amino Acids
◆掌握一些主要的概念：转氨作用，氧化脱氨，
鸟氨酸循环，生酮和生糖氨基酸
◆熟悉鸟氨酸循环发生的部位，循环中的各步酶
促反应，尿素氮的来源 ◆了解氨基酸碳骨架的氧化途径，特别是与代谢 中心途径（酵解和柠檬酸循环）的关系 ◆了解非必需氨基酸和必需氨基酸合成的基本过 程
N5、N10=CH—FH
4
N10—CHO—FH4
N5—CH=NH—FH4
H2N N N
N
5
N
-CH2-N
CH2
10
OH
COOH （CH2）2 CO-NH-CH COOH
N5，N10-亚甲基四氢叶酸
◆ 一碳单位的来源及互相转变
N10—CHO—FH4 嘌呤合成
H+
色氨酸
组氨酸
H2O
NH3
N5, N10=CH—FH4
1. 定义
在转氨酶(transaminase)的作用下，某一 α氨基酸脱去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α-氨基酸的过程。
2. 反应式
血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断 和预后的定位指标之一 以谷丙转氨酶（ALT/GPT）及谷草转氨 酶（GOT/AST）分布最广，活性最大
肌酸的合成
肌酸（creatine）和磷酸肌酸（creatine phosphate）是能量储存、利用的重要化 合物。 1.反应部位——肝脏 2.合成原料——甘氨酸为骨架，精氨酸提 供眯基，Ｓ-腺苷甲硫氨酸供给甲基。 3.合成过程：
肌 酸
+

肌酸与磷酸组成的化合物，为高能磷酸基的 暂时贮存形式，存在于肌肉和其他兴奋性组 织，如脑和神经细胞中。在脊椎动物中，肌 酸与ATP反应可逆地生成磷酸肌酸，这个反应 是由肌酸激酶催化的。
+
N5 CH3 FH 4
ATP PPi+Pi
蛋氨酸
甲基B12
S-腺苷蛋氨酸 N5-CH3-FH4
甲基化物
FH4 同型半胱氨酸
FH4

H2 O
丝氨酸
FH4
N5，N10-CH2-FH4
甘氨酸 N5-CH=NH-FH4
脱氧胸苷酸
DNA
嘌呤核苷酸
组氨酸 甲酸
FH4
N5,N10=CH-FH 4
ATP ADP+Pi


半胱氨酸与胱氨酸的代谢
代谢特点——生成活化型的硫酸根
1．半胱氨酸与胱氨酸的互变
SH CH 2 CH NH 2 COOH 半胱氨酸
SH CH 2 + CH NH 2 COOH 半胱氨酸
2H
2H
S CH 2 CH NH 2 COOH 胱氨酸
S CH 2 CH NH 2 COOH

谷氨酸
谷氨酰胺
脑内 α-酮戊二酸↓ TAC ↓ ◆ 上述反应过程中消耗NADH，影响还原当量的氧化 脑供能不足
11.2.4 α -酮酸的代谢
（一）生成非必需氨基酸 （二）转变成糖及脂类
生糖AA： 甘、丝、缬、精、组、半、脯（+羟） 谷（2）、丙、天（2）、蛋 生酮AA：亮 赖 生糖兼生酮AA：异 苯 酪 色 苏
Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins
蛋白质的消化吸收
• 小肠为主 • 主动耗能的载体转运吸收机制
11.2 氨基酸的分解代谢
General Metabolism of Amino Acids
11.2.1 氨基酸的脱氨基作用
NH3
N10-CHO-FH4
RNA
一碳单位的来源、转变及利用
◆ 一碳单位的生理功能
• 作为合成嘌呤和嘧啶的原料 • 把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来
二、含硫氨基酸的代谢
含硫氨基酸
半胱氨酸
CH2SH CHNH2 COOH
胱氨酸
CH2 S S CH2 CHNH2 COOH CHNH2 COOH
甲硫氨酸
11.1.1
真核细胞对蛋白质的降解有二体系

溶酶体（lysosome） ：真核细胞中的 一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构 ，直径约0.025～0.8微米；内含多种水 解酶，专司分解各种外源和内源的大分 子物质。1955年由比利时学者C．R．de 迪夫等人在鼠肝细胞中发现。
已发现溶酶体内有50余种酸性水解酶
２．硫酸根的代谢
SH CH2 CH NH2 COOH 半胱氨酸
SO2H CH2 2（O） CH NH2 COOH 半胱亚磺酸
-NH2
SO2H H2SO3 CH2 CH2 H2O C=O C=O COOH COOH 亚磺丙酮酸 丙酮酸
中华营养学会推荐：80g/天（成人）
2. 营养价值
① 必需氨基酸(essential amino acid) 体内需要但不能自身合成，必须由食物提供的氨基酸： 缬、异、亮、苏、蛋、赖、苯、色
② 蛋白质的营养价值(nutrition value) 取决于必需氨基酸 ③ 蛋白质的互补作用
蛋白质的消化、吸收和腐败
3. 转氨基作用的生理意义
⊙ 是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式； ⊙ 是机体合成非必需氨基酸的重要途径；
⊙ 是联系糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。
•特点：只有氨基的转移，没有氨的生成
（3）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
合成非必需氨基酸及 其它含氮化合物 合成谷氨酰胺 经肾脏以铵盐形式排出
氨
肾脏产生
（谷氨酰胺） 谷氨酸
（1）
（2）氨的转运
1. 丙氨酸-葡萄糖循环
(alanine-glucose cycle)
◆ 肌肉中氨以无毒的丙氨酸 形式运输到肝 ◆ 肝为肌肉提供能量
2. 谷氨酰胺的运氨作用
• 反应过程
谷氨酸 + NH3 （脑、肌）

磷酸肌酸的功能是保持肌肉，特别是骨骼肌有较 高的ATP水平。当细胞处于休息状态，ATP浓度 相对高时，此反应朝磷酸肌酸净合成的方向进行 ；而当细胞有高代谢活性，ATP浓度低的时候， 平衡移向ATP的净合成。磷酸肌酸就这样在含有 肌酸激酶的组织中起作用。通常休息状态的脊椎 动物骨骼肌含有充分的磷酸肌酸，可提供其自由 能需求达数分钟（但在最大限度使用时只有数秒 钟）。在某些无脊椎动物，如蟹的肌肉中，磷酸 精氨酸的功能与上述磷酸肌酸的功能相同。
已知的最重要的、有高度选择性的蛋
白质降解途径。
泛肽可标记被选定降解的蛋白质，
泛肽化蛋白质随后被依赖ATP的蛋白
质完全降解。

泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解 的靶蛋白打上标记，降解过程由26S蛋白酶体 执行。
N-端规则
☺一种蛋白质的半衰期与N-端氨基酸的性质
有关。 如果一种蛋白质N端的氨基酸是 Met, Ser, Ala, Thr, Val或Gly，则半衰期较长 ，大于20个小时。
S CH2 CH2 CHNH2 COOH CH3
甲硫氨酸的代谢 代谢特点：提供甲基，生成半胱氨酸。 转甲基作用—— 甲硫氨酸的循环

（一） 甲 硫 氨 酸 循 环
Vit12 SAM
甲硫氨酸循环的特点
⑴ N5一四氢叶酸转甲基酶又称甲硫氨酸合成酶，其辅 酶是维生素B12，它参与甲基的转移。维生素B12缺 乏时，N5一CH3FH4上的甲基不能转移，这不仅不利 于甲硫氨酸的生成，同时也影响四氢叶酸的再生， 使组织中游离的四氢叶酸含量减少，不能重新利用 它来转运其它一碳单位，导致核酸合成障碍，影响 细胞分裂。因此，维生素B12不足时可以产生巨幼红 细胞性贫血。 ⑵ S-腺苷甲硫氨酸是体内最重要的甲基直接供体，而 N5-CH3FH4则间接供体，参与体内甲基化合物的合 成。
（三）氧化供能
个别氨基酸的代谢
Metabolism of Individual Amino Acids
一、一碳单位
•种类
甲基 (methyl) 甲烯基 (methylene) 甲炔基 (methenyl) 甲酰基 (formyl) 亚胺甲基 (formimino) -CH3 -CH2-CH= -CHO -CH=NH
（至2006年），包括蛋白酶、核酸酶
、磷酸酶、糖苷酶、脂肪酶、磷酸酯 酶及硫酸脂酶等。这些酶控制多种内
源性和外源性大分子物质的消化。因
此，溶酶体具有溶解或消化的功能，
为细胞内的消化器官。
泛肽（Ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ，简称Ｕ
ｂ）是一个由７６个氨基酸残基组成 的非常保守的小蛋白质。
泛肽依赖性的蛋白质降解途径是目前