氨基酸代謝學習重點：

脫氨的主要方式;

氨的去路;

尿素的合成;

氨的轉(zhuǎn)運;脫氨基后碳架的去向;一碳單位及作用;

氨基酸合成中的碳源和氮源;Gln、Glu合成。植物、微生物從環(huán)境中吸收氨、銨鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽等無機氮，合成氨基酸、蛋白質(zhì)及其它含氮化合物（植物生理學）。有些微生物能把空氣中的N2轉(zhuǎn)變成氨態(tài)氮，合成氨基酸（生物固氮）。人和動物消化吸收動、植物蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)降解得到氨基酸，合成蛋白質(zhì)及含氮化合物。

N循環(huán)自然界的氮循環(huán)1.蛋白質(zhì)消化吸收哺乳動物的胃、小腸中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、彈性蛋白酶。經(jīng)上述酶的作用，蛋白質(zhì)水解成游離氨基酸，在小腸被吸收。被吸收的氨基酸（與糖、脂一樣）一般不能直接排出體外，需經(jīng)歷各種代謝途徑。腸粘膜細胞還可吸收二肽或三肽，吸收作用在小腸的近端較強，因此肽的吸收先于游離氨基酸。26章蛋白質(zhì)降解和氨基酸的分解代謝一、

蛋白質(zhì)的降解蛋白質(zhì)的酶解2.蛋白質(zhì)的降解人及動物體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解和合成的動態(tài)平衡。成人每天有1%～2%的蛋白被降解、更新。

不同蛋白的半壽期差異很大，人血漿蛋白質(zhì)的t1/2約10天，肝臟的t1/2約1～8天，結(jié)締組織蛋白的t1/2約180天，許多關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)酶的t1/2

均很短。真核細胞中蛋白質(zhì)的降解有兩條途徑：

1)不依賴ATP的途徑，在溶酶體中進行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長壽命的細胞內(nèi)蛋白。

2)依賴ATP和泛素的途徑，在胞質(zhì)中進行，主要降解異常蛋白和短壽命蛋白。此途徑在不含溶酶體的紅細胞中尤為重要。泛素（Ubiquitin）一種8.5KD（76氨基酸殘基）的小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細胞內(nèi)。一級結(jié)構(gòu)高度保守，酵母與人只相差3個氨基酸殘基，它能與被降解的蛋白質(zhì)共價結(jié)合，使后者帶上標記，然后被蛋白酶降解。泛肽活化酶E1泛肽攜帶蛋白E2泛肽蛋白連接酶E3泛素介導蛋白質(zhì)的降解蛋白酶體降解被標記的靶蛋白（1）經(jīng)生物合成形成蛋白質(zhì)；（2）進行分解代謝：先脫去氨基，形成的碳骨架——α-酮戊二酸進入糖代謝途徑，徹底氧化或轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛椭?；?）以酰胺形式儲存起來，或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。吸收到體內(nèi)的氨基酸可部分地在機體（可以是細胞、組織或個體）中累積起來形成氨基酸代謝庫供必要時動用。3.氨基酸代謝去路氨基酸代謝庫食物蛋白中，經(jīng)消化而被吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。氨基酸代謝庫以游離氨基酸總量計算。

肌肉中氨基酸占代謝庫的50％以上。

肝臟中氨基酸占代謝庫的10％。腎中氨基酸占代謝庫的4％。血漿中氨基酸占代謝庫的1～6％。氨基酸代謝概覽

4.氮平衡

氮平衡：機體攝入的氮量和排出的氮量，在正常情況下處于平衡狀態(tài)。攝入氮＝排出氮。氮正平衡：攝入氮＞排出氮。部分攝入的氮用于合成體內(nèi)蛋白質(zhì)，兒童、孕婦。氮負平衡：攝入氮＜排出氮。饑餓、疾病。氨基酸的分解代謝主要在肝臟中進行。氨基酸的分解代謝一般是先脫去氨基，生成的碳架可以被氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生ATP。碳架也可以為糖、脂肪酸的合成提供原料。二、氨基酸分解代謝一）脫氨基作用1.氧化脫氨基第一步，脫氫，生成亞胺。第二步，水解。

真核生物中，真正起作用的不是L-氨基酸氧化酶，而是谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶的氧化脫氨基作用體內(nèi)過多的氨會使身神經(jīng)系統(tǒng)中毒，可能的原因是氨與α-酮戊二酸反應(yīng)生成谷氨酸，同時消耗NADPH,使檸檬酸循環(huán)不能正常進行。

真核細胞Glu脫氫酶，大部分存在于線粒體基質(zhì)中，是一種不需O2的脫氫酶。此酶脫氨基活力最強；結(jié)構(gòu)復雜的別構(gòu)酶，抑制劑：ATP、GTP、NADH。激活劑：ADP、GDP及某些氨基酸；當ATP、GTP不足時，Glu的氧化脫氨加速，有利于氨基酸分解供能（動物體內(nèi)有10%的能量來自氨基酸氧化）。谷氨酸脫氫酶

轉(zhuǎn)氨基作用：α-氨基酸和α-酮酸之間氨基轉(zhuǎn)移作用，結(jié)果使原來的氨基酸生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸生成相應(yīng)的氨基酸。

轉(zhuǎn)氨作用是氨基酸脫氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，氨基酸都能參與轉(zhuǎn)氨基作用。轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化，輔酶是維生素B6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。轉(zhuǎn)氨酶在真核細胞的胞質(zhì)、線粒體中都存在。

轉(zhuǎn)氨反應(yīng)機制（不要求）。2.轉(zhuǎn)氨基作用

谷丙轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)谷草轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)

不同的轉(zhuǎn)氨酶催化不同的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)；大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶，優(yōu)先利用α-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu；其次是利用草酰乙酸，生成Asp。

轉(zhuǎn)氨反應(yīng)：為何需要聯(lián)合脫氨？單靠轉(zhuǎn)氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿足機體脫氨基的需要，因為只有Glu脫氫酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。機體借助聯(lián)合脫氨基作用可以迅速脫去氨基。

3.聯(lián)合脫氨（轉(zhuǎn)氨基作用＋脫氨基作用）(1)以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用

（2）通過嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基

通過嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基-1

通過嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基-24.非氧化脫氨基作用（多在微生物中進行）（了解）

①還原脫氨基（嚴格無氧條件下）

②水解脫氨基

③脫水脫氨基

④脫巰基脫氨基⑤氧化-還原脫氨基兩個氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成有機酸、酮酸、氨。⑥脫酰胺基作用谷胺酰胺酶：谷胺酰胺+H2O→谷氨酸+NH3天冬酰胺酶：天冬酰胺+H2O→天冬氨酸+NH3谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶廣泛存在于動植物和微生物中。脫羧反應(yīng)：生物體內(nèi)大部分氨基酸可進行脫羧作用，生成相應(yīng)的一級胺。

氨基酸脫羧酶專一性很強，每一種氨基酸都有一種脫羧酶，輔酶是磷酸吡哆醛。二）脫羧反應(yīng)氨基酸脫羧反應(yīng)生理功能氨基酸脫羧反應(yīng)的許多些產(chǎn)物具有重要生理功能。生理活性物質(zhì)：腦組織中L-Glu脫羧生成r-氨基丁酸，是重要的神經(jīng)遞質(zhì)。His脫羧生成組胺（又稱組織胺），有降低血壓的作用。Tyr脫羧生成酪胺，有升高血壓的作用。

氨對生物機體有毒，特別是高等動物的腦對氨極敏感，血中1%的氨會引起中樞神經(jīng)中毒，因此，脫去的氨必須排出體外。氨中毒的機理？腦細胞的線粒體可將氨與α-酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗α-酮戊二酸，影響TCA，同時大量消耗NADPH，產(chǎn)生腦昏迷。三）氨的去向氨的主要去向：（1）重新利用（合成氨基酸、核酸）（2）貯存（Gln、Asn）高等植物將氨基氮以Gln、Asn的形式儲存。此外，植物組織中氨可以和一些的有機酸結(jié)合生成銨鹽，以保持細胞內(nèi)正常的pH。（3）排出體外排氨動物：水生、海洋動物，以氨的形式排出。排尿酸動物：鳥類、爬蟲類，以尿酸形式排出。排尿動物：以尿素形式排出。1）Gln轉(zhuǎn)運形成Gln兩種酶：Gln合成酶、Gln酶。Gln中性無毒，易透過細胞膜，是氨的主要運輸形式。

Gln經(jīng)血液進入肝中，經(jīng)Gln酶分解，生成Glu和NH3。1.氨的轉(zhuǎn)運（肝外→肝臟）2）丙氨酸轉(zhuǎn)運（Glc-Ala循環(huán)）肌肉運動產(chǎn)生大量氨和丙酮酸肝臟AlaPyruvateAlaGlc1）直接排氨：排氨動物將氨以Gln形式運至排泄部位，經(jīng)Gln酶分解，直接釋放NH3。游離的NH3借助擴散作用直接排除體外。

2）尿素的生成（尿素循環(huán))(Animation）：排尿素動物在肝臟中合成尿素的過程稱尿素循環(huán)。1932年，Krebs發(fā)現(xiàn)，向懸浮有肝切片的緩沖液中，加入鳥氨酸、瓜氨酸、Arg中的任何一種，都可促使尿素的合成。

2.氨的排泄圖尿素循環(huán)途徑尿素循環(huán)途徑（鳥氨酸循環(huán)）尿素循環(huán)途徑（鳥氨酸循環(huán)）：（1）氨甲酰磷酸的生成（氨甲酰磷酸合成酶I）

肝細胞液中的氨基酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用，與α-酮戊二酸生成Glu，Glu進入線粒體基質(zhì)，經(jīng)Glu脫氫酶作用脫下氨基，游離的氨（NH4+）與TCA循環(huán)產(chǎn)生的CO2反應(yīng)生成氨甲酰磷酸。尿素循環(huán)詳解：反應(yīng)機理

氨甲酰磷酸是高能化合物，可作為氨甲酰基的供體。

氨甲酰磷酸合成酶I：存在于線粒體中，參與尿素的合成。

氨甲酰磷酸合成酶II：存在于胞質(zhì)中，參與尿嘧啶的合成。

反應(yīng)要消耗2ATP尿素循環(huán)的限速步反應(yīng)：氨甲酰磷酸合成酶I受N-乙酰-谷氨酸變構(gòu)激活。

要點：（2）合成瓜氨酸（鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶）鳥氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲?；?，生成瓜氨酸。瓜氨酸生成后就離開線粒體，進入細胞質(zhì)。（3）合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合成酶）（4）精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸（精氨琥珀酸裂解酶）

Asp的氨基轉(zhuǎn)移到Arg。延胡索素酸可以經(jīng)蘋果酸、草酰乙酸再生為天冬氨酸，（5）精氨酸水解生成鳥氨酸和尿素

尿素生成后，由血液運到腎臟隨尿排除。

NH4++CO2+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸

生成1分子尿素可清除2分子氨及1分子CO2

，消耗4個高能磷酸鍵。

2分子氨及1分子CO2的來源

聯(lián)合脫-NH2合成尿素是解決-NH2去向的主要途徑。尿素循環(huán)總反應(yīng)：（1）形成1分子尿素可清除兩分子氨基氮及1分子CO2（2）形成1分子尿素需消耗4個高能磷酸鍵（3）前兩步驟在肝細胞的線粒體中完成，后三步都是在胞液中完成的。（4）產(chǎn)生二個非蛋白質(zhì)氨基酸：鳥氨酸、瓜氨酸尿素循環(huán)總結(jié)尿素循環(huán)與TCA的關(guān)系：延胡索酸（聯(lián)系物）3.生成尿酸（見核苷酸代謝）

尿酸（包括尿素）也是嘌呤代謝的終產(chǎn)物。20種氨基酸碳骨架有三種去路：

A.氨基化還原成氨基酸*B.氧化成CO2和水（TCA）

C.生糖、生脂20種氨基酸的碳架可轉(zhuǎn)化成7種物質(zhì)：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。它們最后集中為5種物質(zhì)進入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。四)氨基酸碳架的分解代謝氨基酸碳架的去向1.轉(zhuǎn)變成丙酮酸的途徑（5）

Ala、Gly、Ser、Thr、Cys生成丙酮酸。

丙-甘-絲-蘇-（半）胱熟悉AA的結(jié)構(gòu)有助于理解AA的分解過程！L-Ala+α-酮戊二酸丙酮酸+谷氨酸（1）Ala與α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）谷丙轉(zhuǎn)氨酶（2）Ser脫水、脫氨，生成丙酮酸（絲氨酸脫水酶）

（3）Gly先轉(zhuǎn)變成Ser，再由Ser轉(zhuǎn)變成丙酮酸。Gly+N5.N10-甲烯基四氫葉酸L-Ser+四氫葉酸

Gly與Ser極易互變，該反應(yīng)也是Ser生物合成的重要途徑；Gly的重要作用是一碳單位的提供者。

Gly+FH4+NAD+→N5,N10-甲烯基FH4+CO2+NH4++NADH絲氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶／Mn2+（4）Thr醛縮酶催化裂解成Gly和乙醛，后者氧化成乙酸→乙酰CoA。

（5）Cys轉(zhuǎn)氨，生成β-巰基丙酮酸，脫巰基，生成丙酮酸

123452.形成乙酰乙酰-CoAPheTyrTrpLeuLys轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰CoA的途徑（5）

乙酰乙酰CoA的途徑（1）Phe→Tyr→乙酰乙酰CoA產(chǎn)物：乙酰乙酰CoA、延胡索酸和CO2

。（2）Tyr

產(chǎn)物：乙酰乙酰CoA（可轉(zhuǎn)化成2個乙酰CoA。）、延胡索酸和

CO2

。（3）Leu產(chǎn)物：乙酰乙酰CoA、乙酰CoA，相當于3個乙酰CoA。（反應(yīng)中先脫去1個CO2

，后又加上1個CO2

，C原子數(shù)不變）。（4）Lys產(chǎn)物：1個乙酰乙酰CoA，2個CO2

。在反應(yīng)途中轉(zhuǎn)氨：a.氧化脫氨b.轉(zhuǎn)氨（5）Trp

產(chǎn)物：1個乙酰乙酰CoA，1個乙酰CoA，4個CO2

，1個甲酸。

色氨酸的三種重要衍生物：1）煙酸（NAD/NADP的前體）；2）IAA；3）5-羥色胺（神經(jīng)遞質(zhì)）。3.生成α-酮戊二酸的途徑（5）

Arg、His、Gln、Pro、Glu生成α-酮戊二酸。（1）Arg產(chǎn)物：1分子Glu，1分子尿素。（2）His產(chǎn)物：1分子Glu，1分子NH3,1分子甲亞氨基。（3）Pro產(chǎn)物：Pro→GluHpro→丙酮酸+丙醛酸（4）Gln三條途徑

A.Gln酶：Gln+H2O→Glu+NH3B.Glu合成酶：Gln+α-酮戊二酸+NADPH→2Glu+NADP+C.轉(zhuǎn)酰胺酶：Gln+α-酮戊二酸→

Glu+r-酮谷酰氨酸α-酮戊二酸途徑4.琥珀酰CoA途徑（3）琥珀酰CoA途徑（3）甲基丙二酰-CoA

Met、Ile、Val轉(zhuǎn)變成琥珀酰CoA

（1）Met

給出1個甲基，將-SH轉(zhuǎn)給Ser（生成Cys），產(chǎn)生一個琥珀酰CoA

（2）Ile產(chǎn)生一個乙酰CoA和一個琥珀酰CoA

（3）Val(凈生成1CO2和一個琥珀酰CoA)

5.草酰乙酸途徑

Asp和Asn可轉(zhuǎn)變成草酰乙酸進入TCA，Asn先轉(zhuǎn)變成Asp（Asn酶），Asp經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用生成草酰乙酸.6.延胡索酸途徑Phe、Tyr還生成延胡索酸（前面的乙酰乙酰-CoA)

氨基酸碳架的去向

生酮氨基酸：Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ阴oA，后者在動物肝臟中可生成乙酰乙酸和β-羥丁酸，這5種氨基酸稱生酮氨基酸(Ketogenicaminoacid)。生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸都稱為生糖氨基酸(GlucogenicAA)，它們都能生成Glc。而Phe、Tyr是生酮兼生糖氨基酸。三、生糖氨基酸與生酮氨基酸1.氨基酸產(chǎn)生一碳單位定義:一碳單位：具有一個碳原子的基團。亞氨甲基（-CH=NH），甲酰基（HC=O-），羥甲基（-CH2OH），甲基（-CH3）,亞甲基（又稱甲叉基，-CH