生化筆記六 蛋白核酸代謝.doc

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(jī)氮，合成各種氨基酸、蛋白質(zhì)、含氮化合物。人和動(dòng)物消化吸收動(dòng)、植物蛋白質(zhì)，得到氨基酸，合成蛋白質(zhì)及含氮物質(zhì)。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。第一節(jié) 蛋白質(zhì)消化、降解及氮平衡一、 蛋白質(zhì)消化吸收哺乳動(dòng)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(xì)胞還可吸收二肽或三肽，吸收作用在小腸的近端較強(qiáng)，因此肽的吸收先于游離氨基酸。二、 蛋白質(zhì)的降解人及動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解和合成的動(dòng)態(tài)平衡。成人每天有總體蛋白的1%2%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18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(xì)胞中蛋白質(zhì)的降解有兩條途徑：一條是不依賴ATP的途徑，在溶酶體中進(jìn)行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及長(zhǎng)壽命的細(xì)胞內(nèi)蛋白。另一條是依賴ATP和泛素的途徑，在胞質(zhì)中進(jìn)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(xì)胞中尤為重要。泛素是一種8.5KD（76a.a.殘基）的小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)胞內(nèi)。一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守，酵母與人只相差3個(gè)a.a殘基，它能與被降解的蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。三、 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a.a）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性a.a）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a.a總量計(jì)算。肌肉中a.a占代謝庫的50以上。肝臟中a.a占代謝庫的10。腎中a.a占代謝庫的4。血漿中a.a占代謝庫的16。肝、腎體積小，它們所含的a.a濃度很高，血漿a.a是體內(nèi)各組織之間a.a轉(zhuǎn)運(yùn)的主要形式。氨基酸代謝庫 圖四、 氮平衡食物中的含氮物質(zhì)，絕大部分是蛋白質(zhì)，非蛋白質(zhì)的含氮物質(zhì)含量很少，可以忽略不計(jì)。氮平衡：機(jī)體攝入的氮量和排出量，在正常情況下處于平衡狀態(tài)。即，攝入氮排出氮。氮正平衡：攝入氮排出氮，部分?jǐn)z入的氮用于合成體內(nèi)蛋白質(zhì)，兒童、孕婦。氮負(fù)平衡：攝入氮排出氮。饑鋨、疾病。第二節(jié) 氨基酸分解代謝氨基酸的分解代謝主要在肝臟中進(jìn)行。氨基酸的分解代謝一般是先脫去氨基，形成的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生ATP ，也可以為糖、脂肪酸的合成提供碳架。一、 脫氨基作用主要在肝臟中進(jìn)行（一） 氧化脫氨基第一步，脫氫，生成亞胺。第二步，水解。P219 反應(yīng)式：生成的H2O2有毒，在過氧化氫酶催化下，生成H2O+O2，解除對(duì)細(xì)胞的毒害。1、 催化氧化脫氨基反應(yīng)的酶（氨基酸氧化酶）（1）、 氨基酸氧化酶有兩類輔酶， （人和動(dòng)物）對(duì)下列a.a不起作用：Gly、-羥氨酸（Ser、 Thr）、二羧a.a（ Glu、 Asp）、二氨a.a （Lys、 Arg）真核生物中，真正起作用的不是L-a.a氧化酶，而是谷氨酸脫氫酶。（2）、 D-氨基酸氧化酶 E-FAD 有些細(xì)菌、霉菌和動(dòng)物肝、腎細(xì)胞中有此酶，可催化D-a.a脫氨。（3）、 Gly氧化酶 E-FAD 使Gly脫氨生成乙醛酸。（4）、 D-Asp氧化酶 E-FADE-FAD 兔腎中有D-Asp氧化酶，D-Asp脫氨，生成草酰乙酸。（5）、 L-Glu脫氫酶 E-NAD+ E-NADP+P220 反應(yīng)式：真核細(xì)胞的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。此酶是能使a.a直接脫去氨基的活力最強(qiáng)的酶，是一個(gè)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的別構(gòu)酶。在動(dòng)、植、微生物體內(nèi)都有。ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。ADP、GDP及某些a.a可激活此酶活性。因此當(dāng)ATP、GTP不足時(shí)，Glu的氧化脫氨會(huì)加速進(jìn)行，有利于a.a分解供能（動(dòng)物體內(nèi)有10%的能量來自a.a氧化）。（二） 非氧化脫氨基作用（大多數(shù)在微生物的中進(jìn)行） P 221還原脫氨基（嚴(yán)格無氧條件下） 圖水解脫氨基 圖脫水脫氨基 圖脫巰基脫氨基氧化-還原脫氨基兩個(gè)氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成有機(jī)酸、酮酸、氨。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(dòng)植物和微生物中（三） 轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨作用是a.a脫氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，a.a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(xì)胞的胞質(zhì)、線粒體中都存在。轉(zhuǎn)氨基作用：是-氨基酸和-酮酸之間氨基轉(zhuǎn)移作用，結(jié)果是原來的a.a生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸生成相應(yīng)的氨基酸。P223 結(jié)構(gòu)式：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-酮戊二酸作為氨基的受體，生成Glu。如丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶，可生成Glu，叫谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。肝細(xì)胞受損后，血中此酶含量大增，活性高。肝細(xì)胞正常，血中此酶含量很低。動(dòng)物組織中，Asp轉(zhuǎn)氨酶的活性最大。在大多數(shù)細(xì)胞中含量高，Asp是合成尿素時(shí)氮的供體，通過轉(zhuǎn)氨作用解決氨的去向。轉(zhuǎn)氨作用機(jī)制 P224 圖16-2此圖只畫出轉(zhuǎn)氨反應(yīng)的一半。（四） 聯(lián)合脫氨基單靠轉(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(jī)體脫氨基的需要，因?yàn)橹挥蠫lu脫氫酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。機(jī)體借助聯(lián)合脫氨基作用可以迅速脫去氨基 。1、 以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用氨基酸的-氨基先轉(zhuǎn)到-酮戊二酸上，生成相應(yīng)的-酮酸和Glu，然后在L-Glu脫氨酶催化下，脫氨基生成-酮戊二酸，并釋放出氨。P225 圖16-3 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)合脫氨基做用 P 225結(jié)構(gòu)式：次黃嘌呤核苷一磷酸（IMP）、腺苷酸代琥珀酸、腺苷酸P226 圖16-4通過嘌呤核苷酸循環(huán)的聯(lián)合脫氨基做用骨骼肌、心肌、肝臟、腦都是以嘌呤核苷酸循環(huán)的方式為主二、 脫羧作用生物體內(nèi)大部分a.a可進(jìn)行脫羧作用，生成相應(yīng)的一級(jí)胺。a.a脫羧酶專一性很強(qiáng)，每一種a.a都有一種脫羧酶，輔酶都是磷酸吡哆醛。a.a脫羧反應(yīng)廣泛存在于動(dòng)、植物和微生物中，有些產(chǎn)物具有重要生理功能，如腦組織中L-Glu脫羧生成r-氨基丁酸，是重要的神經(jīng)介質(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。但大多數(shù)胺類對(duì)動(dòng)物有毒，體內(nèi)有胺氧化酶，能將胺氧化為醛和氨。三、 氨的去向氨對(duì)生物機(jī)體有毒，特別是高等動(dòng)物的腦對(duì)氨極敏感，血中1%的氨會(huì)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(jī)理：腦細(xì)胞的線粒體可將氨與-酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗-酮戊二酸，影響TCA，同時(shí)大量消耗NADPH，產(chǎn)生肝昏迷。氨的去向：（1）重新利用 合成a.a、核酸。 （2）貯存 Gln，Asn高等植物將氨基氮以Gln，Asn的形式儲(chǔ)存在體內(nèi)。（3）排出體外 排氨動(dòng)物：水生、海洋動(dòng)物，以氨的形式排出。 排尿酸動(dòng)物：鳥類、爬蟲類，以尿酸形式排出。 排尿動(dòng)物：以尿素形式排出。（一） 氨的轉(zhuǎn)運(yùn)（肝外肝臟）1、 Gln轉(zhuǎn)運(yùn) Gln合成酶、Gln酶（在肝中分解Gln）Gln合成酶，催化Glu與氨結(jié)合，生成Gln。Gln中性無毒，易透過細(xì)胞膜，是氨的主要運(yùn)輸形式。Gln經(jīng)血液進(jìn)入肝中，經(jīng)Gln酶分解，生成Glu和NH3。2、 丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)（Glc-Ala循環(huán)）肌肉可利用Ala將氨運(yùn)至肝臟，這一過程稱Glc-Ala循環(huán)。丙氨酸在PH7時(shí)接近中性，不帶電荷，經(jīng)血液運(yùn)到肝臟在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成Glc。肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量的氨和丙酮酸，兩者都要運(yùn)回肝臟，而以Ala的形式運(yùn)送，一舉兩得。（二） 氨的排泄1、 直接排氨排氨動(dòng)物將氨以Gln形式運(yùn)至排泄部位，經(jīng)Gln酶分解，直接釋放NH3。游離的NH3借助擴(kuò)散作用直接排除體外。2、 尿素的生成（尿素循環(huán)）排尿素動(dòng)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中的任一種，都可促使尿素的合成。尿素循環(huán)途徑（鳥氨酸循環(huán)）： P230圖16-6（1）、 氨甲酰磷酸的生成（氨甲酰磷酸合酶I）肝細(xì)胞液中的a.a經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用，與-酮戊二酸生成Glu，Glu進(jìn)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。氨甲酰磷酸是高能化合物，可作為氨甲?；墓w。氨甲酰磷酸合酶I：存在于線粒體中，參與尿素的合成。氨甲酰磷酸合酶II：存在于胞質(zhì)中，參與尿嘧啶的合成。N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶 I、II（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酰基，生成瓜氨酸。P231 反應(yīng)式：鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶存在于線粒體中，需要Mg2+作為輔因子。瓜氨酸形成后就離開線粒體，進(jìn)入細(xì)胞液。（3）、 合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合酶）P231 結(jié)構(gòu)式（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）精氨琥珀酸 精氨酸 + 延胡索素酸P232 結(jié)構(gòu)式此時(shí)Asp的氨基轉(zhuǎn)移到Arg上。來自Asp的碳架被保留下來，生成延胡索酸。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P232結(jié)構(gòu)式尿素形成后由血液運(yùn)到腎臟隨尿排除。尿素循環(huán)總反應(yīng)：NH4+ + CO2 + 3ATP + Asp + 2H2O 尿素 + 2ADP + 2Pi + AMP + Ppi + 延胡索酸形成一分子尿素可清除2分子氨及一分子CO2 ， 消耗4個(gè)高能磷酸鍵。 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)與TCA的關(guān)系：草酰乙酸、延胡素酸（聯(lián)系物）。 肝昏迷（血氨升高，使-酮戊二酸下降，TCA受阻）可加Asp或Arg緩解。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。四、 氨基酸碳架的去向20種aa有三種去路（1）氨基化還原成氨基酸。（2）氧化成CO2和水（TCA）。（3）生糖、生脂。20種a.a的碳架可轉(zhuǎn)化成7種物質(zhì)：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、-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(jìn)入TCA：乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。234 圖 16-7 氨基酸碳骨架進(jìn)入TCA的途徑1、 轉(zhuǎn)變成丙酮酸的途徑P236 圖16-8 Ala、Gly、Ser、Thr、Cys形成丙酮酸的途徑（1）、 Ala 經(jīng)與-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）（2）、 Gly先轉(zhuǎn)變成Ser，再由Ser轉(zhuǎn)變成丙酮酸。Gly與Ser的互變是極為靈活的，該反應(yīng)也是Ser生物合成的重要途徑。Gly的分解代謝不是以形成乙酰CoA為主要途徑，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（3）、 Ser 脫水、脫氫，生成丙酮酸（絲氨酸脫水酶）P235 反應(yīng)式（4）、 Thr 有3條途徑 P235 由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 有3條途徑 轉(zhuǎn)氨，生成-巰基丙酮酸，再脫巰基，生成丙酮酸。 氧化成丙酮酸加水分解成丙酮酸2、 轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰CoA的途徑P 237 圖16-9 Phe、Tyr、Leu（1）、 Phe Tyr 乙酰乙酰CoAP238圖16-10 Phe、Tyr分解為乙酰乙酰CoA和延胡索酸的途徑（2）、 Tyr 產(chǎn)物：1個(gè)乙酰乙酰CoA（可轉(zhuǎn)化成2個(gè)乙酰CoA。），1個(gè)延胡索酸，1個(gè)CO2 ， （3）、 Leu P240圖16-12 產(chǎn)物：1個(gè)乙酰CoA，1個(gè)乙酰乙酰CoA，相當(dāng)于3個(gè)乙酰CoA。 反應(yīng)中先脫1個(gè)CO2 ，后又加1個(gè)CO2 ，C原子不變 。（4）、 Lys P241圖16-13產(chǎn)物：1個(gè)乙酰乙酰CoA，2個(gè)CO2 。在反應(yīng)途中轉(zhuǎn)氨：a. 氧化脫氨 ， b. 轉(zhuǎn)氨（5）、 Trp P 242圖16-14產(chǎn)物：1個(gè)乙酰乙酰CoA，1個(gè)乙酰CoA，4個(gè)CO2 ，1個(gè)甲酸。3、 -酮戊二酸途徑P243 圖16-16 Arg、His、Gln、Pro、Glu形成-酮戊二酸的途徑（1）、 Arg P244圖16-17產(chǎn)物：1分子Glu，1分子尿素（2）、 His P244圖16-18產(chǎn)物：1分子Glu，1分子NH3 ,1分子甲亞氨基（3）、 Gln 三條途徑. Gln酶： Gln + H2O Glu + NH3 Glu合成酶： . Gln+-酮戊二酸 + NADPH 2Glu + NADP+ 轉(zhuǎn)酰胺酶：Gln+-酮戊二酸 Glu + r-酮谷酰氨酸 -酮戊二酸 + NH4+（4）、 Pro P145圖16-19產(chǎn)物：Pro Glu Hpro 丙酮酸 + 丙醛酸4、 琥珀酰CoA途徑 P246 圖16-20 Met、Ile、Val轉(zhuǎn)變成琥珀酰CoA（1）、 Met P246圖16-21給出1個(gè)甲基，將-SH轉(zhuǎn)給Ser（生成Cys），產(chǎn)生一個(gè)琥珀酰CoA（2）、 Ile P247圖16-22產(chǎn)生一個(gè)乙酰CoA和一個(gè)琥珀酰CoA（3）、 Val P247圖16-235、 草酰乙酸途徑Asp和Asn可轉(zhuǎn)變成草酰乙酸進(jìn)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可生成延胡索酸（前面已講過）。五、 生糖氨基酸與生酮氨基酸生酮氨基酸：Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ阴oA，后者在動(dòng)物肝臟中可生成乙酰乙酸和-羥丁酸，因此這5種a.a.稱生酮a.a.生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的a.a.都稱為生糖a.a，它們都能生成Glc。而Phe、Tyr是生酮兼生糖a.a。六、 由氨基酸衍生的其它重物質(zhì)1、 由氨基酸產(chǎn)生一碳單位一碳單位：具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，包括：亞氨甲基（-CH=NH），甲?；?HC=O-），羥甲基（-CH2OH），亞甲基（又稱甲叉基，-CH2），次甲基（又稱甲川基，-CH=），甲基（-CH3）一碳單位不僅與a.a.代謝密切相關(guān)，還參與嘌呤、嘧啶的生物合成，是生物體內(nèi)各種化合物甲基化的甲基來源。Gly、Thr、Ser、His、Met 等a.a.可以提供一碳單位。一碳單位的轉(zhuǎn)移靠四氫葉酸（5，6，7，8-四氫葉酸），攜帶甲基的部位是N 5、N 10P249 結(jié)構(gòu)式：FH4與N 5、N 10-亞甲基FH42、 氨基酸與生物活性物質(zhì)P251 表16-1氨基酸來源的生物活性物質(zhì)（1）、 Tyr與黑色素（2）、 Tyr與兒茶酚胺類可生成多巴、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素，這四種統(tǒng)稱兒茶酚胺類。前二者是神經(jīng)遞質(zhì)，后二者是激素 P252 圖16-24 Tyr形成多巴、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素（3）、 Trp與5-羥色胺及吲哚乙酸 P252 圖16-25 Trp形成5-羥色胺及吲哚乙酸5-羥色胺是神經(jīng)遞質(zhì)，促進(jìn)血管收縮（4）、 肌酸和磷酸肌酸（Arg、Gly、Met）肌酸和磷酸肌酸，在貯存和轉(zhuǎn)移磷酸鍵能中起重要作用。它們存在于動(dòng)物的肌肉、腦、血液中。P253 圖16-26 Arg、Gly、Met形成磷酸肌酸肌酸合成中的甲基化：S-腺苷Met（5）、 His與組胺His脫羧生成組胺，是一種血管舒張劑，在神經(jīng)組織中是感覺神經(jīng)的一種遞質(zhì)。（6）、 Arg 水解 鳥氨酸 脫羧 腐胺 亞精胺 精胺（7）、 Glu與r-氨基丁酸Glu本身就是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)（還有Asp），在腦、脊髓中廣泛存在。Glu脫羧形成的r-氨基丁酸是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。（8）、 ?；撬岷虲ys P254-255Cys 的SH氧化成-SO3-，并脫去-COO - 就形成了?；撬幔；撬崤c膽汁酸結(jié)合，乳化食物。七、 氨基酸代謝缺陷癥 P255 表16-2 苯丙酮尿癥（PKU）圖第三節(jié) 氨基酸合成代謝一、 氨基酸合成中的氮源和碳源1、 氮源（無機(jī)氮不行）（1）生物固氨（微生物） a.與豆科植物共生的根瘤菌 b.自養(yǎng)固氮菌 蘭藻 在固氮酶系作用下，將空氣中的N2固定，產(chǎn)生NH3 圖（2）硝酸鹽和亞硝酸鹽 (植物、微生物) 圖（3）各種脫氨基酸作用產(chǎn)生的NH3（所有生物） 前面已講過2、 碳源直接碳源是相應(yīng)的-酮酸，植物能合成20種a.a.相應(yīng)的全部碳架或前體。人和動(dòng)物只能直接合成部分a.a.相應(yīng)的-酮酸。主要來源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路。必需氨基酸：Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、（Arg、His）3、 植物、部分微生物a.a.合成方式-酮戊二酸衍生類型 Glu、Gln、Pro、Arg、Lys（蕈類、眼蟲）與a.a.分解進(jìn)入-酮酸的途徑比較，少了一種a.a.，即His。草酰乙酸衍生類型 Asp、Asn、Met、Thr、Ile（也可歸入丙酮類）、Lys（植物、細(xì)菌）經(jīng)TCA中間產(chǎn)物（-酮戊二酸、草酰乙酸）可合成10種a.a.，即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。丙酮酸衍生類型 Ala、Val（Ile）、Leu 3-磷酸甘油酸衍生類型 Ser、Gly、Cys經(jīng)酵解中間產(chǎn)物（3-磷酸甘油酸、丙酮酸），可合成Ser、Cys、Gly、 Ala、Val、Leu等6種a.a。經(jīng)酵解及磷酸戊糖中間產(chǎn)物（磷酸烯醇丙酮酸、4-磷酸赤蘚糖），可合成Phe、Tyr、Trp等3種芳香族a.a。His有自己獨(dú)特的合成途徑，與其它氨基酸之間沒有關(guān)系二、 脂肪族氨基酸生物合成途徑1、 -酮戊二酸衍生類型（Glu、Gln、Pro、Arg、Lys（蕈類、眼蟲）（1）、 Glu的合成由-酮戊二酸與游離氨，經(jīng)L-Glu脫氫酸催化。對(duì)于植物和微生物，氨的來源是Gln的酰胺基。（2）、 Gln的合成由-酮戊二酸形成Glu，由Glu可以進(jìn)一步形成Gln，Gln合酶是催化氨轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)含氮物的主要酶，活性受8種含氮物反饋調(diào)控：氨基Glc-6-P、Trp、Ala、 Gly、 His和CTP、 AMP、氨甲酰磷酸。除Gly、Ala，其余含氮物的氮都來自Gln。P282 （3）、 Pro的合成 （Glu環(huán)化而成） P262 圖17-2（4）、 Arg合成 P263 圖17-3（5）、 Lys合成 -酮戊二酸衍生型（蕈類、眼蟲） P264 圖17-4 天冬氨酸、丙酮酸衍生型（植物、細(xì)菌） P267 圖17-52、 草酰乙酸衍生類型（Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys（植物、細(xì)菌）（1）、 Asp合成（2）、 Asn合成（轉(zhuǎn)移酰胺基）哺乳動(dòng)物（3）、 Met合成 P268 圖17-6（4）、 Thr合成 P269 圖17-7Lys、Met、Thr合成中，有一段共同途徑，即生成Asp-半醛，是一個(gè)分枝點(diǎn)化合物。（5）、 Ile合成 （與Val極為相似） P271 圖17-9Ile的合成途徑與Val極為相似。6個(gè)C中4個(gè)來自Asp（Asp Thr），2個(gè)來自丙酮酸，所以也可以歸入丙酮酸衍生型。（6）、 Lys（植物、細(xì)菌） P267 圖17-53、 丙酮酸衍生型（Ala、Val（Ile）、Leu）4、 3-磷酸甘油酸衍生型（Ser、Gly、Cys）三、 芳香族氨基酸及His的生成合成 P2741、 Phe、Tyr、Trp的合成（自己看）不要求分枝酸 ： 2磷酸烯醇丙酮酸，1個(gè)赤蘚糖4-P2、 His合成四、 氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)最有效的調(diào)節(jié)是通過合成過程的終端產(chǎn)物，反饋抑制反應(yīng)系列中第一個(gè)酶的活性，即通過別構(gòu)效應(yīng)調(diào)節(jié)第一個(gè)酶的活性。1、 通過終端產(chǎn)物對(duì)aa合成的反饋抑制（1）簡(jiǎn)單的終端產(chǎn)物反饋抑制如由Thr合成Ile 圖（2）不同終端產(chǎn)物對(duì)共同合成途徑的協(xié)同抑制 圖（3）不同分枝產(chǎn)物對(duì)多個(gè)同工酶的抑制 圖（4）順序反饋抑制 圖終端產(chǎn)物E和H，只分別抑制分道后自己的分支途徑中第一個(gè)酶的活性。2、 通過酶量調(diào)節(jié)五、 幾種重要的 a.a.衍生物的生物合成（1）、 谷光苷肽（2）、 肌酸（3）、 卟啉血紅素、細(xì)胞色素、葉綠素。卟啉由Gly和琥珀酰CoA合成（4）、 短桿菌肽本章重點(diǎn) 脫氨的幾種方式 氨的去路 尿素的合成 氨的轉(zhuǎn)運(yùn)脫氨后碳架的去向a.a.合成中的碳源氮源Gln、Glu合成一碳單位及作用第十一章 核酸的降解和核苷酸代謝核酸的生物功能 DNA、RNA核苷酸的生物功能合成核酸是多種生物合成的活性中間物 糖原合成，UDP-Glc。磷脂合成，CDP-乙醇胺，CDP-二脂酰甘油。生物能量的載體ATP、GTP腺苷酸是三種重要輔酶的組分NAD、FAD、CoA信號(hào)分子cAMP、cGMP食物中的核酸，經(jīng)腸道酶系降解成各種核苷酸，再在相關(guān)酶作用下，分解產(chǎn)生嘌呤、嘧啶、核糖、脫氧核糖和磷酸，然后被吸收。吸收到體內(nèi)的嘌呤和嘧啶，大部分被分解，少部分可再利用，合成核苷酸。人和動(dòng)物所需的核酸無須直接依賴于食物，只要食物中有足夠的磷酸鹽，、糖和蛋白質(zhì)，核酸就能在體內(nèi)正常合成。核酸的分解代謝：第一節(jié) 核酸和核苷酸的分解代謝一、 核酸的酶促降解核酸是核苷酸以3、5-磷酸二酯鍵連成的高聚物，核酸分解代謝的第一步就是分解為核苷酸，作用于磷酸二酯鍵的酶稱核酸酶（實(shí)質(zhì)是磷酸二脂酶）。根據(jù)對(duì)底物的專一性可分為：核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶、非特異性核酸酶。根據(jù)酶的作用方式分：內(nèi)切酶、外切酶。1、 核糖核酸酶只水解RNA磷酸二酯鍵的酶（RNase），不同的RNase專一性不同。牛胰核糖核酸酶（RNaseI），作用位點(diǎn)是嘧啶核苷-3-磷酸與其它核苷酸間的連接鍵。核糖核酸酶T1（RNaseT1），作用位點(diǎn)是3 -鳥苷酸與其它核苷酸的5-OH間的鍵。 圖2、 脫氧核糖核酸酶只能水解DNA磷酸二酯鍵的酶。DNase牛胰脫氧核糖核酸酶（DNaseI）可切割雙鏈和單鏈DNA。產(chǎn)物是以5-磷酸為末端的寡核苷酸。牛胰脫氧核糖核酸酶（DNase），降解產(chǎn)物為3-磷酸為末端的寡核苷酸。限制性核酸內(nèi)切酶：細(xì)菌體內(nèi)能識(shí)別并水解外源雙源DNA的核酸內(nèi)切酶，產(chǎn)生3-OH和5-P。 圖Pst切割后，形成3-OH 單鏈粘性末端。EcoR切割后，形成5-P單鏈粘性末端。3、 非特異性核酸酶既可水解RNA，又可水解DNA磷酸二酯鍵的核酸酶。小球菌核酸酶是內(nèi)切酶，可作用于RNA或變性的DNA，產(chǎn)生3-核苷酸或寡核苷酸。蛇毒磷酸二酯酶和牛脾磷酸二脂酶屬于外切酶。蛇毒磷酸二酯酶能從RNA或DNA鏈的游離的3-OH逐個(gè)水解，生成5-核苷酸。牛脾磷酸二脂酶從游離的5-OH開始逐個(gè)水解，生成3核苷酸。二、 核苷酸的降解1、 核苷酸酶 （磷酸單脂酶）水解核苷酸，產(chǎn)生核苷和磷酸。非特異性磷酸單酯酶：不論磷酸基在戊糖的2、3、5，都能水解下來。特異性磷酸單酯酶： 只能水解3核苷酸或5核苷酸（3核苷酸酶、5核苷酸酶）2、 核苷酶兩種： 核苷磷酸化酶：廣泛存在，反應(yīng)可逆。 核苷水解酶：主要存在于植物、微生物中，只水解核糖核苷，不可逆三、 嘌呤堿的分解P301 圖18-2嘌呤堿的分解首先在各種脫氨酶的作用下水解脫氨，脫氨反應(yīng)可發(fā)生在嘌呤堿、核苷及核苷酸水平上。P 299 反應(yīng)式不同種類的生物分解嘌呤堿的能力不同，因此，終產(chǎn)物也不同。排尿酸動(dòng)物：靈長(zhǎng)類、鳥類、昆蟲、排尿酸爬蟲類排尿囊素動(dòng)物：哺乳動(dòng)物（靈長(zhǎng)類除外）、腹足類排尿囊酸動(dòng)物：硬骨魚類排尿素動(dòng)物：大多數(shù)魚類、兩棲類某些低等動(dòng)物能將尿素進(jìn)一步分解成NH3和CO2排出。植物分解嘌呤的途徑與動(dòng)物相似，產(chǎn)生各種中間產(chǎn)物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。微生物分解嘌呤類物質(zhì)，生成NH3、CO2及有機(jī)酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。四、 嘧啶堿的分解P302 圖18-3 嘧啶堿的分解人和某些動(dòng)物體內(nèi)脫氨基過程有的發(fā)生在核苷或核苷酸上。脫下的NH3可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成尿素排出。第二節(jié) 嘌呤核苷酸的合成一、 從頭合成由5-磷酸核糖-1-焦磷酸（5-PRPP）開始，先合成次黃嘌呤核苷酸，然后由次黃嘌呤核苷酸（IMP）轉(zhuǎn)化為腺嘌呤核苷酸和鳥嘌呤核苷酸。嘌呤環(huán)合成的前體：CO2 、甲酸鹽、Gln、Asp、GlyP303 圖18-4 嘌呤環(huán)的元素來源及摻入順序A. Gln提供-NH2：N 9B. Gly：C4、C5、N7C. 5.10-甲川FHFA：C8D. Gln提供-NH2：N3閉環(huán)E CO2：C 6F. Asp提供-NH2：N 1G 10-甲酰THFA：C 21、 次黃嘌呤核苷酸的合成（IMP） P306圖18-5（1）、 磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰胺酶（轉(zhuǎn)氨）5-磷酸核糖焦磷酸 + Gln 5-磷酸核糖胺 + Glu + ppi使原來-構(gòu)型的核糖轉(zhuǎn)化成構(gòu)型（2）、 甘氨酰胺核苷酸合成酶5-磷酸核糖胺+Gly+ATP 甘氨酰胺核苷酸+ADP+Pi（3）、 甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲?；父拾滨０泛塑账?+ N 5 N 10-甲川FH4 + H2O 甲酰甘氨酰胺核苷酸 + FH4甲川基可由甲酸或氨基酸供給。（4）、 甲酰甘氨脒核苷酸合成酶甲酰甘氨酰胺核苷酸 + Gln + ATP + H2O 甲酰甘氨脒核苷酸 + Glu + ADP + pi此步反應(yīng)受重氮絲氨酸和6-重氮-5-氧-正亮氨酸不可逆抑制，這兩種抗菌素與Gln有類似結(jié)構(gòu)。P 304 結(jié)構(gòu)式：重氮絲氨酸、6-重氮-5-氧-正亮氨酸（5）、 氨基咪唑核苷酸合成酶甲酰甘氨脒核苷酸 + ATP 5-氨基咪唑核苷酸 + ADP + Pi （1）（5）第一階段，合成第一個(gè)環(huán)（6）、 氨基咪唑核苷酸羧化酶5-氨基咪唑核苷酸+CO2 5-氨基咪唑-4羧酸核苷酸（7）、 氨基咪唑琥珀基氨甲酰核苷酸合成酶5-氨基咪唑-4-羧酸核苷酸+Asp+ATP 5-氨基咪唑4-（N-琥珀基）氨甲酰核苷酸（8）、 腺苷酸琥珀酸裂解酶5-氨基咪唑-4-（N-琥珀基）氨甲酰核苷酸 5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸+延胡索酸（9）、 氨基咪唑氨甲酰核苷酸轉(zhuǎn)甲酰基酶5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸+N10-甲酰FH4 5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸+FH4（10）、 次黃嘌呤核苷酸環(huán)水解酶5-甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸 次黃嘌呤核苷酸+H2O總反應(yīng)式：5-磷酸核糖 + CO2 + 甲川THFA + 甲酰THFA + 2Gln + Gly + Asp + 5ATP IMP + 2THFA + 2Glu + 延胡索酸 + 4ADP + 1AMP + 4Pi + PPi2、 腺嘌呤核苷酸的合成（AMP） P306圖18-5從頭合成：CO2 、2個(gè)甲酸鹽、2個(gè)Gln、1個(gè)Gly、（1+1）個(gè)Asp、（6+1）個(gè)ATP，產(chǎn)生2個(gè)Glu、（1+1）個(gè)延胡索酸。 Asp的結(jié)構(gòu)類似物羽田殺菌素，可強(qiáng)烈抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性，阻止AMP生成。羽田殺菌素： N-羥基-N-甲酰-Gly （P307）3、 鳥嘌呤核苷酸的合成 （P307結(jié)構(gòu)式）4、 AMP、GMP生物合成的調(diào)節(jié) P309圖18-65-磷酸核糖焦磷酸轉(zhuǎn)酰胺酶是關(guān)鍵酶，可被終產(chǎn)物AMP、GMP反饋抑制。AMP過量可反饋抑制自身的合成。GMP過量可反饋抑制自身的合成。5、 藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的影響篩選抗腫瘤藥物，腫瘤細(xì)胞核酸合成速度快，藥物能抑制。羽田殺菌素與Asp競(jìng)爭(zhēng)腺苷酸琥珀酸合成酶，阻止次黃嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)化成AMP。重氮乙酰絲氨酸、6-重氮-5-氧正亮氨酸，是Gln的結(jié)構(gòu)類似物，抑制Gln參與的反應(yīng)。氨基蝶呤、氨甲蝶呤結(jié)構(gòu)P314 葉酸的結(jié)構(gòu)類似物，能與二氫葉酸還原酶發(fā)生不可逆結(jié)合，阻止FH4的生成，從而抑制FH4參與的各種一碳單位轉(zhuǎn)移反應(yīng)。二、 補(bǔ)救途徑利用已有的堿基和核苷合成核苷酸1、 磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶途徑（重要途徑）嘌呤堿和5-PRPP在特異的磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶的作用下生成嘌呤核苷酸2、 核苷激酶途徑（但在生物體內(nèi)只發(fā)現(xiàn)有腺苷激酶）腺嘌呤在核苷磷酸化酶作用下轉(zhuǎn)化為腺嘌呤核苷，后者在核苷磷酸激酶的作用下與ATP反應(yīng)，生成腺嘌呤核苷酸。嘌呤核苷酸的從頭合成與補(bǔ)救途徑之間存在平衡。Lesch-Nyan綜合癥就是由于次黃嘌呤：鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶缺陷，AMP合成增加，大量積累尿酸，腎結(jié)石和痛風(fēng)。第三節(jié) 嘧啶核苷酸的合成一、 從頭合成與嘌呤核苷酸合成不同，在合成嘧啶核苷酸時(shí)，首先合成嘧啶環(huán)，再與磷酸核糖結(jié)合，生成尿嘧啶核苷酸，最后由尿嘧啶核苷酸轉(zhuǎn)化為胞嘧啶核苷酸和胸腺嘧啶脫氧核苷酸。合成前體：氨甲酰磷酸、Asp （P309圖18-7嘧啶環(huán)的元素來源）1、 尿嘧啶核苷酸的合成 P310 圖18-8氨甲酰磷酸的合成（1） 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（2） 二氫乳清酸酶（3） 二氫乳清酸脫氫酶（輔基：FAD、FMN）（4） 乳清苷酸焦磷酸化酶（5） 乳清苷酸脫羧酶2、 胞嘧啶核苷酸的合成尿嘧啶核苷三磷酸可直接與NH3（細(xì)菌）或Gln（植物）反應(yīng)，生成胞嘧啶核苷三磷酸。3、 嘧啶核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)（大腸桿菌）P 311 圖18-9大腸桿菌嘧啶核苷酸生物合成的調(diào)節(jié)氨甲酰磷酸合成酶： 受UMP反饋抑制天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶：受CTP反饋抑制CTP合成酶： 受CTP反饋抑制4、 藥物對(duì)嘧啶核苷酸合成的影響有多種嘧啶類似物可抑制嘧啶核苷酸的合成。5-氟尿嘧啶抑制胸腺嘧啶脫氧核苷酸的合成。5-氟尿嘧啶在人體內(nèi)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的核苷酸，再轉(zhuǎn)變成脫氧核苷酸，可抑制脫氧胸腺嘧啶核酸合成酶，干擾尿嘧啶脫氧核苷酸經(jīng)甲基化生成脫氧胸苷的過程，DNA合成受阻。二、 補(bǔ)救途徑（1） 嘧啶核苷激酶途徑（重要途徑）嘧啶堿與1-磷酸核