第八章蛋白質和氨基酸代謝

1、1會計學第八章蛋白質和氨基酸代謝第八章蛋白質和氨基酸代謝 蛋白質約占細胞干重的一半，組織細胞生長和增殖需要足夠數量和一定質量的蛋白質。如幼體的生長，胎兒的發(fā)育，產乳、蛋和毛等而丟失的大量蛋白質，受傷或手術等蛋白的損失，都須攝人蛋白質加以補充。 機體中蛋白質的壽命是有限的，不同的蛋白質有不同的半衰期，長至幾十天，短至幾分鐘。衰老蛋白質分解后的氨基酸可用于新蛋白質的合成，但損耗部分氨基酸，因此仍須從食品和飼料中獲得蛋白質。 蛋白質可作為細胞分裂的物質基礎、損傷組織的修復者，而糖和脂肪則不能。 蛋白質分解后可合成多種激素、酶類、轉運蛋白、凝血因子和抗體等具有生理功能的大分子。 一些氨基酸可轉變成多種

2、有生物活性的含氮小分子，如兒茶酚胺類激素、嘌呤、嘧啶、卟啉等。 外源蛋白質的代謝特點 外源蛋白質水解為AA后被吸收，AA分解主要在肝。 氨基酸可進入血液，供給細胞合成自身蛋白質。體重70kg的人，每天有400g蛋白質發(fā)生變化，其中約1/4降解或轉變?yōu)槠咸烟?；其?/4在體內再循環(huán)。 每天尿中以含氮物排出的氨基氮約620g。 胃分泌胃泌素刺激胃中壁細胞分泌鹽酸，酸性胃液（pH1.52.5）使球狀蛋白質變性和松散。胃蛋白酶催化有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等肽鍵的斷裂，形成多肽。 食物中的氨基酸刺激十二指腸分泌胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等的酶原，隨后激活水解多肽形成短

3、肽和部分游離氨基酸。 短肽經羧肽酶和氨肽酶的作用，形成氨基酸。 蛋白質經過上述消化管內各種酶的協(xié)同作用，最后全部轉變?yōu)橛坞x氨基酸。 nitrogen balance 氮平衡：動物在一定時間內攝人的氮量與同期內排出的氮量的比較。 動物主要以尿和糞便排出含氮物質。尿中的排氮量代表體內蛋白質的分解量，糞中的排氮量代表未吸收的蛋白質量。對泌乳和產蛋的動物還須測定由乳、蛋排出的氮量。氮平衡有如下三種情況： 1.氮的總平衡 攝人氮量與排出氮量相等，動物獲得蛋白質的量與丟失的量相等，體內蛋白質的含量基本不變。成年動物（除懷孕動物）即如此。 2.氮的正平衡 攝人氮量多于排出的氮量，動物體內蛋白質的含量增加，稱

4、蛋白質（或氮）在體內沉積。正在生長的動物、妊娠動物、病后的康復或組織損傷后的修復期即如此。 3.氮的負平衡 排出氮量多于攝人氮量，體內蛋白質消耗多，疾病、饑餓和營養(yǎng)不良等情況。 蛋白飼料價格高，既考慮動物生長和生產，又不浪費。成年動物在糖和脂肪保證能源供應，日糧中蛋白質含量比最低需要量（保持氮總平衡必須攝人的蛋白質量）略高。幼畜和懷孕動物，需要多。 蛋白質被攝入后不完全吸收，影響的因素也多。 1.蛋白質的生理價值biological value 生物價值（生理價值）：飼料蛋白質被動物合成組織蛋白質的利用率： 蛋白質生理價值=氮的保留量/氮的吸收量 如某動物吸收了（不是攝入）100g某種蛋白質，

5、合成了90g體內的蛋白質，此種蛋白對該動物的生理價值即為90。攝人較高生理價值的蛋白質時，其蛋白質最低需要量小，對于生理價值較低蛋白質，其最低需要量則較大。 2.必需氨基酸essential amino acid 必需氨基酸：動物不能合成或合成量微弱不能滿足需要，必須從食物中獲取的氨基酸。內源蛋白質的降解特點 兩特點消除不正常的蛋白質；消除累積過多的酶和調節(jié)蛋白，維持細胞代謝的有序性。 細胞有選擇地降解非正常蛋白質，如正常血紅蛋白存活期可達120天，但其與-氨基-氯代丁酸結合后半存活期約10min。不穩(wěn)定的血紅蛋白在與此種丁酸衍生物結合之后迅速降解，成了溶血性貧血分子疾患的治療藥物。 細菌的選

6、擇性：如大腸桿菌（E. coli）中半乳糖苷酶的amber與ochre突變型，其半存活期僅幾分鐘，而正常酶很穩(wěn)定。絕大多數的非正常蛋白質的易降解可能是化學修飾或不斷變性，這不一定是突變、或轉錄或翻譯時出現(xiàn)誤差。 正常蛋白質被排除的速度由蛋白質的特點決定，某一蛋白質被排除的速度若為一級反應，表示它被降解是偶然選擇的，與其存活壽命無關。在組織中，不同酶的半存活期有著很大差異。 絕大多數被快速降解的酶居于重要的代謝控制位置，酶對降解的敏感性與它們的催化活性和別構性質密切相關，細胞能有效地對它的環(huán)境及代謝需求作出應答。 蛋白質降解的速度還與它的營養(yǎng)及激素狀態(tài)有關。營養(yǎng)不足時，細胞提高降解速度，維持重要

7、代謝。 lysosome無選擇的降解 溶酶體單層膜，含約50種水解酶，包括不同種的蛋白酶。內部pH在5左右，為所含酶的最適pH。 溶酶體通過自（體吞）噬泡分解其內容物來實現(xiàn)對細胞內各組分的再利用，也通過胞吞作用實現(xiàn)對其它物質的利用。 溶酶體降解蛋白質無選擇性，其抑制劑對非正常蛋白質或短壽命酶無快速降解的效應，這防止了饑餓狀態(tài)下蛋白質的加速度崩潰。 許多正常的和病理的活動經常隨伴溶酶體活性的升高。糖尿病會刺激溶酶體的蛋白質分解，產后子宮的萎縮（9天內從2kg降到50 g）是溶酶體活性增高的結果。很多慢性炎癥，如類風濕性關節(jié)炎等，引起溶酶體酶的細胞外釋放，其酶會損壞周圍的組織。 ubiguitin

8、）給選擇降解的蛋白質加標記 泛肽是76個AA的單體蛋白質，高度保守，人、蟾蜍、鱒魚、果蠅是同一的，人和酵母的泛肽只3個氨基酸不同。在對無細胞的兔網織紅細胞體系分析時發(fā)現(xiàn)，ATP-依賴的蛋白質的分解需要泛肽伴隨。 被降解的蛋白質先與泛肽結合進行標記，被標記的氨基酸被激活。標記分三步進行： 1.在“需-ATP”的反應中，泛肽的羧基末端通過硫酯鍵與泛肽-活化酶（E1）偶聯(lián)。 2.泛肽隨即轉接到幾種小蛋白質中的某一小蛋白質的巰基上，形成泛肽-攜帶蛋白（E2）。 3.泛肽-蛋白連接酶(E3，Mr約180000）將活化的泛肽移到賴氨酸的-氨基上，它是E3事先與之結合了的蛋白質的一個殘基，形成異肽鍵。 通常

9、許多泛肽分子與無用的蛋白質相連，可能有20個泛肽分子依次與目的蛋白質相連，形成多泛肽鏈，每一泛肽的Lys48都與下一個泛肽的C末端羧基相連，形成一個異肽鍵。 泛肽連接的蛋白質在ATP-依賴的反應中被降解。 蛋白質分解為氨基酸后，可以 徹底分解供能， 合成其它物質，如蛋白質、嘌呤、嘧啶等。 deamination 脫氨基作用：在酶催化下，AA脫掉-氨基的過程。 主要在肝和腎，主要方式有氧化脫氨基、轉氨基和聯(lián)合脫氨基，多數AA以聯(lián)合脫氨基作用脫去氨基。 氧化脫氨基oxidative deamination 1.一般過程 氨基酸亞氨基酸+2H 亞氨基酸+H2O-酮酸+NH3 氧化脫氨基作用：AA在脫

10、氫酶的作用下，脫氫形成亞氨基酸，進而與水作用生成-酮酸和氨的過程。 2.受氫體 氨基酸氧化酶 D-氨基酸以FAD（分布廣，活性強）為受氫體；甘氨酸以FAD為受氫體；L-氨基酸以FMN（活性小，分布少）為受氫體； L-谷氨酸脫氫酶 L-谷氨酸以NAD為受氫體，廣泛存在于肝、腎和腦等組織中，是一種不需氧脫氫酶，有較強的活性，反應可逆。 轉氨基作用transamination 轉氨基作用：在氨基轉移酶（轉氨酶）作用下，氨基酸的-氨基轉移到-酮酸的酮基上，生成相應的氨基酸，原來的氨基酸則轉變?yōu)橄鄳?酮酸。 轉氨基反應可逆，大多數氨基酸都參與轉氨基過程，僅甘氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸不參與轉氨作用

11、。 大多數轉氨酶以-酮戊二酸為氨基受體，其中谷草轉氨酶（glutamic-oxaloacetic transaminase，GOT）和谷丙轉氨酶（glutamic-pyruvic transaminase，GPT）最常見。 在正常情況下，GOT和GPT主要在肝中，在心臟和肝臟中活性最高，血清中活性低。當心、肝組織細胞受損時，大量的轉氨酶逸人血液，血清中的轉氨酶活性升高，可根據血清中轉氨酶的活性變化判斷這些器官的功能狀況。在醫(yī)學臨床上普遍用GOT和GPT在血清中的活性判斷心肌梗塞和急性肝炎。 眾多轉氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛，它從氨基酸接受氨基后轉變成磷酸吡哆胺，磷酸吡哆胺又將氨基轉給-酮酸，其本身

12、再變回為磷酸吡哆醛。 聯(lián)合脫氨基transdeamination 聯(lián)合脫氨基作用：體內大多數的氨基酸通過轉氨基作用和氧化脫氨基作用聯(lián)合進行的脫氨基作用。這存在兩種方式： 1.以谷氨酸脫氫酶為中心 氨基酸+-酮戊二酸-酮酸+谷氨酸（轉氨酶） 谷氨酸+H2O+NAD -酮戊二酸+NADH2+NH3（脫氫酶） 反應可逆，L-谷氨酸脫氫酶在肝、腎中活性高，是體內合成非必需氨基酸的重要途徑。 2.嘌呤核苷酸循環(huán)聯(lián)合脫氨基 在骨骼肌、心肌、肝、腦中，約50%的氨基酸以嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基。 氨基酸+-酮戊二酸-酮酸+谷氨酸（轉氨酶） 谷氨酸+草酰乙酸天冬氨酸+-酮戊二酸（谷草轉氨酶） 天冬氨酸+IMP腺苷

13、酸代琥珀酸（合成酶） 腺苷酸代琥珀酸AMP+延胡索酸（裂解酶） AMP+H2OIMP+NH3（腺苷酸脫氨酶） 延胡索酸加水形成蘋果酸，蘋果酸脫氫形成草酰乙酸，形成一個完整的循環(huán)脫去一個AA的氨基。 其它脫氨基作用non-oxidative deamination 1.還原脫氨基 多發(fā)生在厭氧微生物中。 氨基酸+2H羧酸+NH3（氫化酶） 2.水解脫氨基 氨基酸+H2O-羥基羧酸+NH3（水解酶） 3.脫水脫氨基 含羥基的AA（L-絲氨酸和L-蘇氨酸）如此脫氨。 絲氨酸-氨基丙烯酸+H2O（脫水酶） -氨基丙烯酸亞氨基丙酸（自發(fā)） 亞氨基丙酸+H2O丙酮酸+NH3（自發(fā)） 蘇氨酸的終產物是-酮丁

14、酸。 4.脫巰基脫氨基 L-半胱氨酸如此，與脫水脫氨基方式相似。 L-半胱氨酸-氨基丙烯酸+H2S（脫巰基酶） -氨基丙烯酸亞氨基丙酸（自發(fā)） 亞氨基丙酸+H2O丙酮酸+NH3（自發(fā)） 5.氧化-還原脫氨基 氨基酸1+氨基酸2+ H2O-酮酸1+羧酸2+2 NH3（氧化還原酶） 兩氨基酸互相發(fā)生氧化還原反應。 氨基酸脫羧基作用 體內部分L-氨基酸可脫羧生成一級胺，由磷酸吡哆醛作輔酶的脫羧酶催化。脫羧酶專一性高，一種L-氨基酸只有一種脫羧酶。氨基酸脫羧后形成的產物多具有一定的生理作用， 氨基酸的脫羧反應在微生物、高等動、植物組織中廣泛存在。 氨的去路 氨基酸脫氨后形成的NH3對生物有毒，需要將多

15、余的氨排出體外。 排氨動物：多為水生動物，有如下的一些種類： 原生動物（單細胞動物）； 線形動物（有原體腔體壁與消化道之間無柔軟組織，也稱假體腔）； 魚類； 兩棲動物水生幼體和水生兩棲動物。 高等動物腦對氨敏感，血液中1的氨可引起中樞神經中毒，氨的排出或重新利用很重要。 -酮戊二酸+NADH2+NH3 谷氨酸+H2O+NAD（脫氫酶） 谷氨酸+H3N+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi（合成酶） 人類氨中毒：語言紊亂、視力模糊，機體發(fā)生一種特有的震顫，甚至昏迷或死亡。 氨中毒的原因尚不徹底清楚，可能過量氨減少了線粒體中檸檬酸循環(huán)的-酮戊二酸，使草酰乙酸減少，檸檬酸循環(huán)減速，導致谷氨酸減少，谷氨酸既是

16、神經遞質，又是-氨基丁酸的前體（另一種神經遞質）。注射谷氨酸可降低血氨，緩解氨中毒。 ureacycle 又稱鳥氨酸循環(huán)，哺乳動物、兩棲動物陸生成體的排氨方式。尿素肝中合成，經血液進入腎臟，尿中排出。 1.線粒體內的反應 .合成氨甲酰磷酸carbamoyl phosphate CO2+NH3+2ATP+H2O氨甲酰磷酸+2ADP+Pi（合成酶） 氨甲酰磷酸合成酶（synthetase，CPS）催化，形成活化氨甲酰磷酸。反應基本不可逆，在尿素循環(huán)中是限速反應。 .形成瓜氨酸citrulline 氨甲酰磷酸+鳥氨酸瓜氨酸+磷酸（鳥氨酸轉氨甲酰酶） 鳥氨酸轉氨甲酰酶催化形成瓜氨酸，鳥氨酸在線粒體外產

17、生，需進入線粒體，瓜氨酸則需要出線粒體，它們與-酮戊二酸交換-氨基形成谷氨酸和-酮酸的可逆反應被搬運進線粒體。 2.線粒體外的反應 .形成精氨琥珀酸argininosuccinate 瓜氨酸+天冬氨酸+ATP精氨琥珀酸+AMP+PPi（合成酶） 精氨琥珀酸合成酶催化，獲第二個氨基形成精氨琥珀酸。 .精氨琥珀酸裂解 精氨琥珀酸精氨酸+延胡索酸（裂解酶） 精氨琥珀酸裂解酶（精氨琥珀酸酶）催化。 .形成尿素urea 精氨酸+H2O鳥氨酸+尿素（精氨酸酶） 精氨酸酶催化精氨酸形成鳥氨酸和尿素。 3.尿素循環(huán)總反應 NH3+天冬氨酸+CO2+3ATP+2H2O延胡索酸+尿素+2ADP+AMP+2Pi+P

18、Pi 消耗3分子ATP的4個高能鍵，形成1分子尿素，排1分子自由氨。 高血氨癥（hyperammonmia）：高濃度氨會使“氨清除體系”過分耗力，導致血液中谷氨酸減少，影響神經活動，特別是在腦（尿素循環(huán)酶缺欠癥狀包括有智力遲鈍，嗜眠癥等）的活動。 排尿酸動物：鳥類和陸生爬蟲類，尿酸不溶于水，可節(jié)約水分，以固體尿酸的形式將氨排出體外。 蜘蛛以鳥嘌呤的形式排氨，高等植物以天冬酰胺和谷氨酰胺的形式將氨貯存?zhèn)溆谩?在脊椎動物，20種AA由20種不同的多酶體系氧化，主要在肝，腎也活躍，肌肉中AA的分解很少。 生酮氨基酸：在分解過程中產生乙酰乙酰-CoA，肝中可轉變?yōu)橐阴Ｒ宜岷?羥丁酸的AA，包括苯丙氨酸

19、、酪氨酸、亮氨酸、賴氨酸和色氨酸5種氨基酸。 生糖氨基酸：分解產物可在糖代謝途徑中合成糖的氨基酸，除亮氨酸外，其它氨基酸都是生糖氨基酸。 生酮和生糖氨基酸：5種生酮氨基酸除亮氨酸外，其它4種氨基酸的分解產物既可以形成酮體，又可以在糖代謝途徑中合成糖。 經過丙酮酸形成乙酰CoA 乙酰CoA是進入檸檬酸循環(huán)的主要人口物質，一些氨基酸通過如圖的方式形成丙酮酸。 .絲氨酸的分解 絲氨酸脫水、脫氨成丙酮酸，絲氨酸脫水酶催化，是磷酸吡哆醛酶類，又稱為絲氨酸-蘇氨酸脫水酶。.甘氨酸的分解 絲氨酸轉羥甲基酶催化，并放出1分子CO2。 甘氨酸+ FH4+NADCO2+NH3+NADH2+ N5,N10-甲叉FH

20、4 N5,N10-甲叉FH4+甘氨酸+H2O絲氨酸+FH4 總反應：2甘氨酸+NAD+ H2O=絲氨酸+ CO2+ NH3+NADH2 磷酸吡哆醛為輔酶，以THF為轉移羥甲基的載體。 .蘇氨酸的分解 蘇氨酸醛縮酶催化裂解成甘氨酸和乙醛，乙醛可脫氫氧化形成乙酰-CoA。甘氨酸則如上所述分解。 蘇氨酸也可由絲氨酸-蘇氨酸脫水酶轉變?yōu)?酮丁酸，或者脫氫、脫羧形成氨基丙酮。 丙氨酸直接轉氨形成丙酮酸分解。 色氨酸的分解復雜，11個碳原子形成1分子乙酰乙酰CoA，1分子丙氨酸，3分子CO2和1分子甲酸。 中間產物是許多物質合成的前體，如5-羥色胺是一種神經遞質和血管收縮物質，吲哚乙酸是植物激素。 半胱氨

21、酸可脫巰基形成丙酮酸進行分解。 也可以按下面的方式形成丙酮酸： Cys+2O2+2NADH2半胱氨酸亞磺酸+NAD（半胱氨酸二加氧酶） 半胱氨酸亞磺酸+-酮戊二酸-亞磺酰丙酮酸+谷氨酸（轉氨酶） -亞磺酰丙酮酸丙酮酸+SO2 半胱氨酸亞磺酸牛磺酸+CO2 半胱氨酸亞磺酸可脫羧形成?；撬?，也可以轉氨形成-亞磺酰丙酮酸。 羥脯氨酸+NAD3-羥-5-羧-吡咯+NADH2（脫氫酶） 3-羥-5-羧-吡咯+H2O-羥谷氨酸半醛（自發(fā)） -羥谷氨酸半醛+O-羥谷氨酸（氧化反應） -羥谷氨酸+ H2O-羥-酮戊二酸+NH3（轉氨） -羥-酮戊二酸丙酮酸+乙醛酸（醇醛裂解作用） CoA（生酮氨基酸） 生酮氨

22、基酸的分解途徑。 1.苯丙氨酸和酪氨酸的分解 苯丙氨酸+O2+NADPH2酪氨酸+NADP+H2O（單加氧酶） 酪氨酸對-羥苯丙酮酸+NH3（轉氨基） 對-羥苯丙酮酸+O2尿黑酸+CO2（加氧酶） 尿黑酸+ O2延胡索酰乙酰乙酸（氧化酶） 延胡索酰乙酰乙酸+H2O延胡索酸+乙酰乙酸（延胡索酰乙酰乙酸酶） 2.亮氨酸的分解 亮氨酸-酮異己酸（轉氨酶） -酮異己酸+ CoA+NDA異戊酰CoA+CO2+NADH2（脫氫酶） 異戊酰CoA+FAD-甲基巴豆酰CoA+FADH2（脫氫酶） -甲基巴豆酰CoA+CO2+H2O+ATP-甲基戊烯二酸單酰CoA+ADP+Pi（羧化酶） -甲基戊烯二酸單酰Co

23、A+H2O-羥-甲基戊二酸單酰CoA（水合酶） -甲基戊烯二酸單酰CoA乙酰乙酸+乙酰CoA（裂合酶） CoA 1.色氨酸t(yī)ryptophan 2.賴氨酸Lysine 賴氨酸+-酮戊二酸+NADPH2酵母氨酸+NADP+H2O（脫氫酶） 酵母氨酸+NAD+H2O谷氨酸+-氨基己二酸-6-半醛+NADH2（脫氫酶） -氨基己二酸-6-半醛+H2O+NADP-氨基己二酸+ NADPH2（脫氫酶） -氨基己二酸+-酮戊二酸-酮己二酸+谷氨酸（轉氨酶） -酮己二酸+CoA+NAD戊二酸單酰CoA+CO2+NADPH2（脫氫酶） 戊二酸單酰CoA的分解同色氨酸分解部分，最后形成乙酰乙酰CoA。 形成乙酰

24、-CoA 1.亮氨酸 2.異亮氨酸isoleucine 異亮氨酸+-酮戊二酸-酮-甲基戊酸+谷氨酸（分支氨基酸轉氨酶） -酮-甲基戊酸+CoA+NAD -甲基丁酰CoA+CO2+ NADH2（脫氫酶） -甲基丁酰CoA（-氧化）乙酰CoA+丙酰CoA 丙酰CoA琥珀酰CoA（見丙酸分解） 形成草酰乙酸 1.天冬氨酸aspartic acid 轉氨基形成草酰乙酸，進入檸檬酸循環(huán)代謝。 2.天冬酰胺asparagine 天冬氨酸酶催化形成天冬氨酸和氨，該酶在動、植物中廣泛，靜脈注射該酶對控制某些白血病人的癥狀有一定效果，可能限制惡性白細胞利用天冬酰胺。形成延胡索酸 形成琥珀酰CoA 纈氨酸、甲硫氨

25、酸、異亮氨酸可形成丙酰CoA，然后形成甲基丙二酸單酰CoA，最后形成琥珀酰-CoA。 1.異亮氨酸isoleucine 2.甲硫氨酸methionine 甲硫氨酸+H2O+ATPS-腺苷甲硫氨酸+Pi+PPi（甲硫氨酸腺苷轉移酶） S-腺苷甲硫氨酸S-腺苷高半胱氨酸+-CH3（高半胱氨酸甲基轉移酶） S-腺苷高半胱氨酸+ H2O高半胱氨酸+腺苷（裂解酶） 高半胱氨酸+絲氨酸胱硫醚+ H2O（胱硫醚-合酶） 胱硫醚+ H2O半胱氨酸+-酮丁酸（-胱硫醚酶） -酮丁酸+CoA+NAD丙酰CoA+CO2+NADH2（脫氫酶） 3.纈氨酸valine 纈氨酸+-酮戊二酸-酮異戊酸+谷氨酸（分支氨基酸轉

26、氨酶） -酮異戊酸+ CoA+NAD異丁酰CoA+CO2+ NADH2（脫氫酶） 異丁酰CoA（-脫氫，加水）-羥異丁酰CoA -羥異丁酰CoA+H2O-羥異丁酸+CoA（-異丁酰CoA水解酶） -羥異丁酸+ NAD甲基丙二酸半醛+ NADH2（脫氫酶） 甲基丙二酸半醛+ CoA+NAD丙酰CoA+CO2+ NADH2（脫氫酶） 形成-酮戊二酸 講述精氨酸、組氨酸和脯氨酸的代謝分解方式。 1.精氨酸arginine 精氨酸放出尿素后形成鳥氨酸，鳥氨酸轉氨后形成谷氨酸半醛，隨后醛基被氧化為羧基形成谷氨酸。 2.組氨酸histidine 組氨酸尿刊酸（組氨酸氨裂合酶） 尿刊酸+ H2O4-咪唑酮-

27、5-丙酸（尿刊酸水合酶） 4-咪唑酮-5-丙酸N-甲亞氨基谷氨酸（咪唑酮丙酸酶） N-甲亞氨基谷氨酸+FH4谷氨酸+5-甲亞氨-FH4（谷氨酸轉甲亞氨酶） 3.脯氨酸proline 脯氨酸+O-吡咯啉-5-羧酸+H2O（脯氨酸氧化酶） -吡咯啉-5-羧酸+H2O谷氨酸半醛（自發(fā)） 非必需AA可體內合成，必需AA合成少量。 由-酮戊二酸合成 1.谷氨酸的合成 -酮戊二酸經轉氨基由谷氨酸合成酶形成。 也可與游離氨在脫氫酶作用下形成谷氨酸。脫氫酶不普遍，植物、蕈類、細菌只在環(huán)境中氨濃度很高時才這樣，通常形成谷氨酸的氨來源于谷氨酰胺。脫氫酶在動物中較普遍，動物腦中谷氨酸脫氫酶和合成酶的含量都很高，主要

28、作用是消除大腦中的氨。 2.谷氨酰胺的合成 谷氨酸+NH3+ATP谷氨酰胺+ADP+Pi（谷氨酰胺合成酶） 該酶是催化氨轉變?yōu)橛袡C含氮物的主要酶。 L-谷氨酸+ATP-谷氨酰磷酸+ADP（谷氨酸激酶） -谷氨酰磷酸+NADPH2谷氨酸半醛+NADP（還原酶） 谷氨酸半醛-二氫吡咯-5-羧酸+H2O（自發(fā)） -二氫吡咯-5-羧酸+NADPH2L-脯氨酸+NADP（還原酶） L-脯氨酸（脫氫、加水）L-羥脯氨酸 L-谷氨酸+乙酰CoAN-乙酰谷氨酸+CoA（轉乙?；福?N-乙酰谷氨酸+ATPN-乙酰-谷氨酰磷酸+ADP（激酶） N-乙酰-谷氨酰磷酸+NADPH2N-乙酰谷氨酸-半醛+NADP（還

29、原酶） N-乙酰谷氨酸-半醛+谷氨酸N-乙酰鳥氨酸+-酮戊二酸（轉氨酶） N-乙酰鳥氨酸+谷氨酸鳥氨酸+N-乙酰谷氨酸（轉乙?；福?鳥氨酸以尿素形成的方式形成精氨酸，它是蛋白質的構成成分，也是形成尿素的前體。 蕈類和眼蟲以-酮戊二酸為前體合成。 -酮戊二酸+乙酰CoA+H2O高檸檬酸+CoA（合成酶） 高檸檬酸順-高烏頭酸+ H2O（脫水酶） 順-高烏頭酸+ H2O高異檸檬酸（水合酶） 高異檸檬酸+NAD草酰戊二酸+NADH2（脫氫酶） 草酰戊二酸-酮己二酸+CO2（自發(fā)） -酮己二酸+谷氨酸 -氨基己二酸+-酮戊二酸（轉氨酶） -氨基己二酸+ATP-腺嘌呤核苷-氨基己二酸+PPi（合酶）

30、-腺嘌呤核苷-氨基己二酸+NADPH2-氨基己二酸-半醛+AMP（還原酶） -氨基己二酸-半醛+谷氨酸+ NADH2酵母氨酸+NAD+H2O（還原酶） 酵母氨酸+NAD+ H2O賴氨酸+NADH2+-酮戊二酸（脫氫酶） 由草酰乙酸合成 天冬氨酸由谷草轉氨酶合成。大多數生物的天冬酰胺的合成采用如下的耗能方式： 天冬氨酸+谷氨酰胺+ATP 天冬酰胺+谷氨酸+AMP+PPi（合成酶） 細菌可用自由安合成天冬酰胺： 天冬氨酸+NH3+ATP天冬酰胺+AMP+PPi（合成酶） 天冬氨酸+ATP-天冬酰磷酸+ADP（激酶） -天冬酰磷酸+NADPH2 天冬氨酸-半醛+NADP（脫氫酶） 天冬氨酸-半醛+N

31、ADPH2高絲氨酸+NADP（脫氫酶） 在綠色植物中，發(fā)生如下的反應： 高絲氨酸+ ATPO-磷酰-高絲氨酸（激酶） O-磷酰-高絲氨酸+H2S高半胱氨酸+磷酸（硫解酶） 其它生物發(fā)生的反應如下： 高絲氨酸+脂酰CoAO-酰基高絲氨酸+CoA（?；D移酶） O-?；呓z氨酸+半胱氨酸胱硫醚+羧酸（合成酶） 胱硫醚+H2O高半胱氨酸+丙酮酸+NH3（胱硫醚酶） 高半胱氨酸+N5,N10-甲叉FH4+NADH2甲硫氨酸+ FH4+NAD（甲基轉移酶） 依賴天冬氨酸和丙酮酸合成賴氨酸。 由O-?；呓z氨酸加水，蘇氨酸合酶催化形成蘇氨酸，放出磷酸即可。 由谷丙轉氨酶合成。 丙酮酸+TPP乙酰TPP+C

32、O2+H2O（乙酰乳酸合酶） 蘇氨酸-酮丁酸+NH3（脫氨基） -酮丁酸+乙酰TPP+H2O-乙酰-羥丁酸+TPP（合成酶） -乙酰-羥丁酸+NADPH2,-二羥-甲基戊酸（同分異構酶） ,-二羥-甲基戊酸-酮-甲基戊酸+H2O（脫水酶） 轉氨基后即形成異亮氨酸。 丙酮酸+乙酰TPP+H2O-乙酰乳酸+TPP（合成酶） -乙酰乳酸+ NADPH2,-二羥異戊酸（同分異構酶） ,-二羥異戊酸-酮異戊酸+H2O（脫水酶）（轉氨形成纈氨酸） -酮異戊酸+乙酰CoA+H2O-異丙基蘋果酸+CoA（異丙基蘋果酸酶） -異丙基蘋果酸-異丙基蘋果酸（同分異構酶） -異丙基蘋果酸+NAD-酮異己酸+NADH2

33、+CO2（脫氫酶） 由3-磷酸甘油酸合成 由甘油酸-3-磷酸合成絲氨酸，反應如下： 甘油酸-3-磷酸+NAD3-磷酸羥基丙酮酸+NADH2（脫氫酶） 3-磷酸羥基丙酮酸+谷氨酸3-磷酸絲氨酸+-酮戊二酸（轉氨酶） 3-磷酸絲氨酸+H2O絲氨酸+磷酸（磷酸酶） 絲氨酸轉羥甲基酶催化下形成甘氨酸： 絲氨酸+FH4甘氨酸+N5,N10-甲叉FH4+H2O 半胱氨酸 多數植物和微生物的巰基來源于硫酸，但過程復雜，了解少。動物巰基的來源主要是高半胱氨酸。 絲氨酸+乙酰CoAO-乙酰絲氨酸+CoA（?；D移酶） O-乙酰絲氨酸+H2S半胱氨酸+乙酸（硫氫解酶） 硫酸怎樣還原為H2S尚有許多問題。 絲氨酸+

34、高半胱氨酸胱硫醚+H2O（胱硫醚合酶） 胱硫醚+H2O半胱氨酸+-酮丁酸+NH3（水解酶） 芳香族氨基酸合成 磷酸烯醇丙酮酸+赤蘚糖-4-磷酸3-脫氧-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸（合酶） 3-脫氧-阿拉伯庚酮糖酸-7-Pi +NADH23-脫氫奎尼酸+Pi+NAD（合酶） 3-脫氫奎尼酸3-脫氫莽草酸+H2O（脫水酶） 3-脫氫莽草酸+NADH2莽草酸+NAD（脫氫酶） 莽草酸+ATP莽草酸5-磷酸+ADP（激酶） 莽草酸5-磷酸+磷酸烯醇丙酮酸3-烯醇丙酮酰莽草酸-5-Pi+Pi（合酶） 3-烯醇丙酮酰莽草酸-5-Pi分支酸+Pi（合酶） 分支酸預莽酸（變位酶） 預莽酸苯丙酮酸+H2O+CO2

35、（脫水酶） 苯丙酮酸通過轉氨基作用即形成苯丙氨酸。 預莽酸+NAD4-羥基苯丙酮酸+NADH2+CO2（脫氫酶） 4-羥基苯丙酮酸通過轉氨基作用形成酪氨酸。 色氨酸的合成 色氨酸合成碳原子的來源是，吲哚環(huán)苯環(huán)的C1和C6來源于磷酸烯醇式丙酮酸，C2、C3、C4、C5來源于赤蘚糖。色氨酸吲哚環(huán)上的氮原子來自谷氨酰胺的酰胺氮，C7和C8來自5-磷酸核糖-焦磷酸（PRPP），色氨酸側鏈部分來源于絲氨酸。 分子?。旱鞍踪|分子合成異常引起的疾病，也許是DNA突變可以遺傳而稱為先天性代謝缺陷，也許不能遺傳如免疫球蛋白疾病。 先天性代謝缺陷：遺傳性疾病中由于人體內某種酶的遺傳缺陷而產生的疾病，這是有DNA變

36、化引起的多為隱性的遺傳病。 氨基酸代謝缺陷癥：氨基酸代謝中出現(xiàn)的某一種酶引起的疾病。大部分發(fā)生在嬰兒時期，多在幼年死亡，癥狀為智力遲鈍、發(fā)育不良、周期性嘔吐、沉睡、搐溺、共濟失調及昏迷等。 苯丙酮尿癥phenylketonuria，PKU癥 缺乏苯丙氨酸4-單加氧酶。患者血和尿中Phe和與-酮戊二酸轉氨形成苯丙酮酸的含量劇增（正常人尿中Phe量小于2mg/100ml，病人618mg/100ml），酪氨酸為此類病人的必需氨基酸。 發(fā)病率比較高，為1/1.01.5萬。 臨床癥狀：缺乏黑色素，頭發(fā)和皮膚顏色淺。嬰幼兒智力受損，智商小于50，可能是大量苯丙氨酸脫羧形成的苯乙胺的緣故。 檢查出病因時食物

37、中限制苯丙氨酸的含量可以治療該病。 尿黑酸尿癥alkapton uria 缺乏尿黑酸氧化酶，患者尿中含尿黑酸，在堿性條件下暴露在氧氣中的尿黑酸被氧化并聚合成為類似黑色素的物質，使尿跡呈黑色。 該病是一種常染色體隱性遺傳病，患者身體健康，在結締組織有不正常的色素沉積，如沉積于軟骨，分子聚合形成一種棕褐色物質，使軟骨及關節(jié)呈棕褐色和變性，老年容易患褐黃色關節(jié)炎。累積于心臟而發(fā)生心肌病和心肌梗塞。 楓糖尿癥maple syrup urine disease，MSUD 楓（槭）糖尿癥為常染色體隱性遺傳缺陷病。患兒的三種BCAA（branch chain amino acid，纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸）

38、相應的-酮酸脫羧酶活力不足，以致血及尿中BCAA及其酮酸顯著增加，尿呈現(xiàn)有楓（槭）糖的氣味，由別異亮氨酸產生。 治療時用完全缺乏BCAA的食物，待血漿BCAA水平接近正常，再于食物中逐漸加入三種BCAA，監(jiān)測血漿BCAA的濃度，至穩(wěn)定后采用牛乳代替三種BCAA的混合物，最后用含BCAA較少的蛋白質代替。宜早治療，否則效果不佳。 患者出生后約一周末出現(xiàn)癥狀，喂食困難、嘔吐、昏睡等，出現(xiàn)廣泛大腦損傷，一般周歲死亡。 鳥氨酸循環(huán)障礙Urea cycle disorders 合成尿素的酶缺乏都導致神經受損，智力遲緩，嚴重時在嬰兒時期死亡。 1.氨甲酰磷酸合成酶 即表中的鳥氨酸血，產生高血氨，出生數天后

39、死亡，或者昏睡、驚厥、智力遲鈍。 2.鳥氨酸轉氨甲酰酶 不能合成瓜氨酸，男性缺乏此酶后，出生數天即死亡，可能是血中氨含量太高。 女性缺乏此酶后，酶表現(xiàn)出活力下降但不明顯，嗜睡、嘔吐，有時昏迷，可以正常生長。 3.瓜氨酸血癥citrullinemia 缺乏精氨琥珀酸合成酶，血中瓜氨酸含量劇增，并排入尿中，食用蛋白質后病情嚴重。 4. 精氨琥珀酸尿癥argininosuccinic acid uria 缺精氨琥珀酸裂解酶，是常染色體隱性遺傳性疾病。病人尿中精氨琥珀酸增加，血氨有時增加。 臨床表現(xiàn)為身體與智力發(fā)育遲緩，肝腫大、皮膚病變、頭發(fā)脆而呈結節(jié)且在熒光照射下呈紅色反應、癲癇和發(fā)作性昏迷（痙攣）。減少食物中蛋白質含量可減輕癥狀。 5.精氨酸血癥argininemia 缺乏精氨酸酶，智力遲鈍，血中多精氨酸及氨。 大多數轉氨酶以-酮戊二酸為氨基受體，其中谷草轉氨酶（glutamic-oxaloacetic transaminase，GOT）和谷丙轉氨酶（glutamic-pyruvic