氨基酸的代謝

MetabolismofAminoAcids第一節(jié)

蛋白質(zhì)的降解

蛋白質(zhì)合成原料——氨基酸的主要來(lái)源食物中蛋白質(zhì)分解自身組織蛋白質(zhì)分解活細(xì)胞內(nèi)的組分一直在更新——蛋白質(zhì)合成與降解的動(dòng)態(tài)平衡蛋白質(zhì)的存活時(shí)間——半壽期：蛋白質(zhì)降解掉一半所用的時(shí)間意義：排除非正常蛋白；排除積累過(guò)多的酶/調(diào)節(jié)蛋白蛋白質(zhì)在體內(nèi)的降解

細(xì)胞外途徑：胃和小腸中的消化細(xì)胞內(nèi)途徑：酶一、外源蛋白質(zhì)的消化與吸收蛋白質(zhì)消化的生理意義由大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?，便于吸收。消除種屬特異性和抗原性，防止過(guò)敏、毒性反應(yīng)。小腸中的消化（蛋白質(zhì)消化的主要部位）

蛋白質(zhì)多肽碎片胃酸、胃蛋白酶消化過(guò)程胃中的消化作用多肽胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶羧基肽酶、氨基肽酶氨基酸氨基酸的吸收吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機(jī)制：耗能的主動(dòng)吸收過(guò)程二、組織蛋白質(zhì)的胞內(nèi)降解

溶酶體（lysosome）蛋白質(zhì)降解途徑：無(wú)選擇的降解蛋白質(zhì)，長(zhǎng)半壽期蛋白依賴于ATP的泛素（ubiquitin）降解途徑：給選擇降解的蛋白質(zhì)加以標(biāo)記，再降解。短半壽期蛋白（真核細(xì)胞）

蛋白質(zhì)泛素降解途徑泛素：76氨基酸，8.5Kd

，蛋白質(zhì)降解的標(biāo)簽靶蛋白質(zhì)的泛素化：酶1：泛素活化酶（Ubiquitin-activatingenzyme）酶2：泛素?cái)y帶蛋白（ubiquitin-carrierenzyme）酶3：泛素蛋白連接酶（ubiquitin-proteinligase）泛素化的靶蛋白由蛋白酶體降解泛素活化酶泛素?cái)y帶蛋白泛素蛋白連接酶泛素蛋白酶體泛素C端羧基與靶蛋白Lys的ε氨基形成異肽鍵泛素蛋白酶體途徑

26S蛋白酶體是一個(gè)巨大的多亞單位的蛋白酶復(fù)合體

TheNobelPrizeinChemistry2004第二節(jié)

氨基酸的分解代謝

一、氨基酸分解的基本反應(yīng)

1.氨基酸的脫氨基作用（通常為氧化脫氨）

氨基氧化酶：L-氨基酸氧化酶（低活性，分布不廣）

D-氨基酸氧化酶（高活性）脫氨基作用主要在肝臟中進(jìn)行L-谷氨酸脫氫酶（L-glutamatedehydrogenase）存在于肝、腦、腎中脫氨活力最高輔酶為

NAD+或NADP+別構(gòu)抑制劑：GTP、ATP別構(gòu)激活劑：GDP、ADP催化可逆反應(yīng)：發(fā)酵產(chǎn)味精

L-谷氨酸脫氫酶（6亞基）（NADP+NADPH+H+）谷氨酰胺和天冬酰胺可脫酰胺基生成相應(yīng)氨基酸絲氨酸和蘇氨酸的直接脫氨作用——氨基酸專一性脫水酶絲氨酸蘇氨酸α-酮丁酸2.氨基酸的轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)

在轉(zhuǎn)氨酶（transaminase）催化下，α-氨基酸和α-酮酸中間氨基轉(zhuǎn)移的作用。體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式；機(jī)體合成非必需氨基酸的重要途徑轉(zhuǎn)氨酶的特點(diǎn)

催化可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)約1.0

輔酶為磷酸吡哆醛通常以α-酮戊二酸為氨基受體專一性強(qiáng)，種類多不催化產(chǎn)生NH3轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制

正常人各組織GOT及GPT活性(單位/克濕組織)血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預(yù)后的指標(biāo)之一。重要轉(zhuǎn)氨酶：GPT：丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）GOP：天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（谷草轉(zhuǎn)氨酶）谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT/ALT）Glu丙酮酸α-酮戊二酸(α-KG)AlaGPT谷草轉(zhuǎn)氨酶AspGluα-酮戊二酸草酰乙酸氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶聯(lián)合脫氨基作用（transdeamination）：轉(zhuǎn)氨基作用和脫氨基作用偶聯(lián)在一起的脫氨方式。3.氨基酸的聯(lián)合脫氨基作用

α-酮戊二酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨

轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)蘋(píng)果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2主要在骨骼肌、腦組織進(jìn)行腺苷酸脫氫酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶GTPGDP+Pi回補(bǔ)TCA循環(huán)（骨骼肌缺一般回補(bǔ)酶）4.氨基酸的脫羧基作用氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+

CO2磷酸吡哆醛二、氨的排泄氨是機(jī)體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性。正常人血氨濃度一般不超過(guò)0.6μmol/L。血氨濃度增高可引起大腦功能障礙。體內(nèi)的氨主要在肝合成尿素而解毒。反應(yīng)過(guò)程谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶在腦、肌肉合成谷氨酰胺（中性無(wú)毒、易透過(guò)細(xì)胞膜），經(jīng)血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)礁闻K（腎-少量）后再分解為氨和谷氨酸，從而進(jìn)行解毒。生理意義谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式，還可為其他合成反應(yīng)供氨基。

氨的轉(zhuǎn)運(yùn)——肝外組織→肝

（1）谷氨酰胺的運(yùn)氨作用

丙氨酸葡萄糖其他氨基酸α-酮酸丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環(huán)糖異生肝（2）以丙氨酸形式轉(zhuǎn)運(yùn)——丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)葡萄糖轉(zhuǎn)氨酶GPT（中性、無(wú)毒）丙氨酸-葡萄糖循環(huán)的生理意義

經(jīng)濟(jì)有效的氨轉(zhuǎn)運(yùn)方式：①肌肉中氨以無(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。②避免乳?丙酮酸在肌肉中堆積③肝為肌肉提供葡萄糖。2.尿素的合成——尿素循環(huán)哺乳動(dòng)物氨的排泄形式生成部位主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。生成過(guò)程鳥(niǎo)氨酸循環(huán)（orinithinecycle），又稱尿素循環(huán)（ureacycle）。HansKrebs（1932）尿素循環(huán)概貌

CO2+NH3+H2O+2ATP氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ（調(diào)節(jié)酶）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨甲酰磷酸（氨甲?；罨问剑?）氨甲酰磷酸的合成反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，尿素第一個(gè)氮原子的獲取*N-乙酰谷氨酸為氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ激活劑鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶H3PO4+氨甲酰磷酸（2）瓜氨酸的合成反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。

精氨琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi+天冬氨酸精氨琥珀酸（3）精氨琥珀酸的合成反應(yīng)在胞液中進(jìn)行，尿素第二個(gè)氮原子的獲取。脲基精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨琥珀酸（4）精氨琥珀酸的裂解精氨琥珀酸酶尿素鳥(niǎo)氨酸精氨酸（5）尿素的形成

H2O血液循環(huán)→腎臟①③②④⑤天冬氨酸草酰乙酸檸檬酸循環(huán)3.尿素循環(huán)小結(jié)原料：2分子氨，一個(gè)來(lái)自于游離氨，另一個(gè)來(lái)自天冬氨酸。1個(gè)CO2部位：2步線粒體中進(jìn)行，3步在胞液中進(jìn)行。耗能：3個(gè)ATP，4個(gè)高能磷酸鍵?？偡磻?yīng)：

NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O→

尿素+延胡索酸+2ADP+AMP+4Pi延胡索酸：使尿素循環(huán)與三羧酸循環(huán)密切聯(lián)系Krebs自行車（Krebsbicycle）

草酰乙酸亦可進(jìn)入三羧酸循環(huán)延胡索酸蘋(píng)果酸檸檬酸循環(huán)的天冬氨酸-精氨琥珀酸旁路精氨酸鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸精氨琥珀酸天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸草酰乙酸三羧酸循環(huán)與尿素循環(huán)尿素循環(huán)檸檬酸循環(huán)鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸天冬氨酸蘋(píng)果酸延胡索酸尿素線粒體基質(zhì)4.尿素循環(huán)的調(diào)節(jié)

食物蛋白質(zhì)的影響：高蛋白飲食或嚴(yán)重饑餓（肌肉蛋白分解供能），循環(huán)加速；低蛋白高碳水化合物飲食，尿素循降低

關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)：N-乙酰谷氨酸是氨甲酰磷酸合成酶I的別構(gòu)激活劑。（精氨酸的間接作用）N-乙酰谷氨酸的合成與作用N-乙酰谷氨酸N-乙酰谷氨酸合酶精氨酸氨甲酰磷酸合成酶I乙酰CoA5.高氨血癥和氨中毒尿素循環(huán)是氨排泄的主要途徑血氨濃度升高（﹥0.6μmol/L）稱高氨血癥(hyperammonemia)，常見(jiàn)于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，尿素合成酶的遺傳缺陷也可導(dǎo)致高氨血癥。高氨血癥時(shí)可引起腦功能障礙，稱氨中毒

(ammoniapoisoning)。尿素循環(huán)缺陷治療苯甲酸苯甲酰CoA苯甲酰甘氨酸（馬尿酸）苯丁酸苯乙酸苯乙酰CoA苯乙酰谷氨酰胺β-氧化TAC↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3，NADHNH3，ATP

腦內(nèi)α-酮戊二酸↓氨中毒的可能機(jī)制降低三羧酸循環(huán)干擾腦組織能量代謝影響神經(jīng)介質(zhì)γ-氨基丁酸合成當(dāng)氨不能正常排泄而濃度升高時(shí)：谷氨酸脫氫酶谷氨酰胺合成酶氨基酸分解代謝概貌氨基甲酰磷酸胞內(nèi)蛋白食物蛋白氨基酸碳骨架α-酮酸合成氨基酸、核苷酸、生物胺尿素循環(huán)TCA草酰乙酸三羧酸循環(huán)的天冬氨酸-精氨琥珀酸支路尿素（氮排泄產(chǎn)物）葡萄糖三、氨基酸碳架的氧化酮酸的代謝去路：經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸轉(zhuǎn)變成糖及脂類氧化供能（人體產(chǎn)生能量的10-15%）1.生糖氨基酸和生酮氨基酸生糖氨基酸：能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸的氨基酸生酮氨基酸：生成乙酰CoA、乙酰乙酰CoA的氨基酸→酮體甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、蘇氨酸、羥脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸類別氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類標(biāo)準(zhǔn)氨基酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)的入口丙酮酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA草酰乙酸延胡索酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸葡萄糖2.個(gè)別氨基酸的分解途徑*

生成乙酰CoA的氨基酸生成乙酰乙酰CoA的氨基酸生成α-酮戊二酸的氨基酸生成琥珀酰CoA的氨基酸生成草酰乙酸的氨基酸*自習(xí)：了解個(gè)別氨基酸的分解代謝途徑3.氨基酸衍生的其它重要物質(zhì)

1）一碳單位(onecarbonunit)某些氨基酸代謝過(guò)程中產(chǎn)生的“只含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位”。種類：甲基-CH3;羥甲基-CH2OH;

亞甲基–CH2–；亞氨甲基–CH=NH；

甲?；CHCO-；氨甲酰基–COHNH來(lái)源：Gly

、His、Ser、Thr等功能：參與嘌呤、嘧啶的合成；參與各種生物活性物質(zhì)的甲基化修飾等載體：四氫葉酸（tetrahydrofolate,THF，F(xiàn)H4）四氫葉酸的結(jié)構(gòu)2-氨基-4-羥基-6-甲基蝶呤對(duì)氨基苯甲酸谷氨酸5，6，7，8-四氫葉酸5THF攜帶一碳單位的形式

（一碳單位通常是結(jié)合在THF分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4FH4將N5-甲基轉(zhuǎn)移給同型半胱氨酸N5-CH3-FH4轉(zhuǎn)甲基酶

多數(shù)情況下，F(xiàn)H4-N5-甲基轉(zhuǎn)移勢(shì)能不夠，不能直接轉(zhuǎn)甲基至受體，而轉(zhuǎn)給同型半胱氨酸形成甲硫氨酸，再活化為S-腺苷甲硫氨酸。N5-CH3-FH4FH4同型半胱氨酸甲硫氨酸Cys腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS-腺苷甲硫氨酸(S-腺苷Met，SAM)甲基供體S-腺苷甲硫氨酸的形成甲基轉(zhuǎn)移酶RHR—CH3腺苷SAMS-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM為體內(nèi)甲基的直接供體

H2O甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

轉(zhuǎn)甲基酶(VitB12)H2O腺苷RATPPPi+PiR-CH3甲硫氨酸循環(huán)——FH4可通過(guò)SAM轉(zhuǎn)移一碳單位

2）由氨基酸衍生的生物活性物質(zhì)

L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脫羧酶①γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)有抑制作用。具有鎮(zhèn)靜、催眠、抗驚厥、降血壓的生理

驚厥和妊娠嘔吐的病人常常使用維生素B6治療，→提高腦組織內(nèi)谷氨酸脫羧酶活性，→GABA↑，增強(qiáng)中樞抑制作用。2②組胺(histamine)

組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑→血壓下降增加毛細(xì)血管的通透性→局部水腫；支氣管收縮刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌過(guò)敏反應(yīng)→變質(zhì)魚(yú)類組胺中毒③5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)

在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)，興奮交感神經(jīng)元，抑制付交感神經(jīng)元；在外周組織有收縮血管的作用。

④芳香族氨基酸的代謝芳香族氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

色氨酸苯丙氨酸和酪氨酸的代謝苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+H+NADP+苯丙氨酸/酪氨酸代謝異常導(dǎo)致多種疾病

苯酮酸尿癥(phenylkeronuria,PKU)苯丙氨酸羥化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?，苯丙氨酸?jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并從尿中排出的一種遺傳代謝病。苯丙酮酸的堆積對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒性，→伴發(fā)智力發(fā)育障礙。早期控制飲食苯丙氨酸含量，有利智力發(fā)育。酪氨酸可轉(zhuǎn)化成兒茶酚胺（catecholamine）類物質(zhì)——神經(jīng)介質(zhì)羥化帕金森病↓精神分裂↑酪氨酸轉(zhuǎn)化成黑色素（melanin）酪氨酸酶缺乏，黑色素合成障礙，可導(dǎo)致白化?。╝lbinism）。酪氨酸的分解代謝體內(nèi)代謝尿黑酸的尿黑酸氧化酶先天缺陷時(shí)，尿黑酸分解受阻，可出現(xiàn)尿黑酸癥?！罅磕蚝谒崤湃肽蛑?，經(jīng)空氣氧化為相應(yīng)的對(duì)醌，后者可聚合為黑色物。+NO+O2NADPH+H+NADP+一氧化氮合酶（NOS）精氨酸瓜氨酸一氧化氮⑤精氨酸產(chǎn)生NONO通過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生作用乙酰膽堿→內(nèi)皮細(xì)胞Ca2+↑，激活NOS→NONO擴(kuò)散至血管平滑肌細(xì)胞，激活GC→cGMP↑→蛋白激酶活G化→血管舒張。內(nèi)皮細(xì)胞平滑肌細(xì)胞乙酰膽堿G-蛋白偶聯(lián)受體三磷酸肌醇內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣調(diào)蛋白NO合酶Arg瓜氨酸NO鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶肌肉松弛血管舒張蛋白激酶GTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1998第三節(jié)

氨基酸的生物合成一、氨基酸的生物合成必需氨基酸(essentialaminoacid)

人體不能合成，必須從食物中獲取。Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp、His、Arg（小動(dòng)物）——機(jī)體不能自己合成，必需自外界獲得的氨基酸（半必需氨基酸）非必需氨基酸人體自身可以合成的氨基酸氨基酸生物合成途徑的共性起始材料：三羧酸循環(huán)（TCA），糖酵解（EM