生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料專家講座

生物化學(xué)與分子生物學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第1頁(yè)

氨基酸代謝

第九章MetabolismofAminoAcids生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第2頁(yè)蛋白質(zhì)生理功效和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

PhysiologicalFunctionandNutritionValueofProtein

第一節(jié)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第3頁(yè)一、體內(nèi)蛋白質(zhì)含有多方面主要功效（一）蛋白質(zhì)維持細(xì)胞組織生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)（二）蛋白質(zhì)參加體內(nèi)各種主要生理活動(dòng)催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運(yùn)動(dòng)（肌肉）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（載體）、凝血（凝血系統(tǒng)）等。每克蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化分解可釋放17.19KJ(4.1KCal)能量，人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。

（三）蛋白質(zhì)可作為能源物質(zhì)氧化供能生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第4頁(yè)二、體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝情況可用氮平衡描述

氮平衡(nitrogenbalance)指每日氮攝入量(食物中蛋白質(zhì))與排出量(糞便和尿液)之間關(guān)系。氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦、恢復(fù)期病人）氮負(fù)平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、嚴(yán)重?zé)齻⒊鲅⑾男约膊』颊撸┥锘瘜W(xué)與分子生物學(xué)資料第5頁(yè)

蛋白質(zhì)生理需要量成人每日蛋白質(zhì)最低生理需要量為30g-50g，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。氮平衡意義能夠反應(yīng)體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝概況。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第6頁(yè)營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能本身合成，必須由食物供給氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12種氨基酸體內(nèi)能夠合成，稱為營(yíng)養(yǎng)非必需氨基酸。三、營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸決定蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第7頁(yè)

蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(nutritionvalue)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是指食物蛋白質(zhì)在體內(nèi)利用率，取決于必需氨基酸數(shù)量、種類、量質(zhì)比。

蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用指營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸能夠相互補(bǔ)充而提升營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第8頁(yè)第二節(jié)

蛋白質(zhì)消化、吸收和腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第9頁(yè)一、外源性蛋白質(zhì)消化成氨基酸和寡肽后被吸收

蛋白質(zhì)消化生理意義

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，預(yù)防過(guò)敏、毒性反應(yīng)。（一）在胃和腸道蛋白質(zhì)被消化成氨基酸和寡肽生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第10頁(yè)1.蛋白質(zhì)在胃中被水解成多肽和氨基酸胃蛋白酶最適pH為1.5~2.5，對(duì)蛋白質(zhì)肽鍵作用特異性較差，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成肽鍵，產(chǎn)物主要為多肽及少許氨基酸。胃蛋白酶凝乳作用：乳汁中酪蛋白（casein）與Ca2+形成乳凝塊，胃停留時(shí)間延長(zhǎng)，利于消化。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸(pepsinogen)(pepsin)胃蛋白酶本身激活作用（autocatalysis）生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第11頁(yè)2.蛋白質(zhì)在小腸被水解成小肽和氨基酸

——小腸是蛋白質(zhì)消化主要部位。胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質(zhì)主要酶，最適pH為7.0左右，包含內(nèi)肽酶和外肽酶。

內(nèi)肽酶(endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。

外肽酶(exopeptidase)自肽鏈末段開(kāi)始，每次水解一個(gè)氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第12頁(yè)蛋白水解酶作用示意圖氨基酸二肽酶氨基肽酶內(nèi)肽酶氨基酸

+NHNH羧基肽酶56生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第13頁(yè)

腸液中酶原激活胰蛋白酶(trypsin)腸激酶(enterokinase)胰蛋白酶原彈性蛋白酶(elastase)彈性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原(A或B)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第14頁(yè)小腸粘膜細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)作用，比如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等,最終產(chǎn)物為氨基酸。

可保護(hù)胰組織免受蛋白酶本身消化作用。確保酶在其特定部位和環(huán)境發(fā)揮催化作用。酶原還可視為酶貯存形式。

酶原激活意義生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第15頁(yè)（二）氨基酸和寡肽經(jīng)過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制被吸收

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：耗能主動(dòng)吸收過(guò)程生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第16頁(yè)

經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白完成氨基酸和小肽吸收載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯(lián)體，由ATP供能將氨基酸、Na+轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，Na+再由鈉泵排出細(xì)胞。七種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)中性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酸性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白β氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第17頁(yè)γ-谷氨?；h(huán)(γ-glutamylcycle)過(guò)程：谷胱甘肽對(duì)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)谷胱甘肽再合成

經(jīng)過(guò)γ-谷氨?；h(huán)完成氨基酸吸收生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第18頁(yè)谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酰環(huán)化轉(zhuǎn)移酶氨基酸5-氧脯氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi細(xì)胞外

γ-谷氨?；D(zhuǎn)移酶細(xì)胞膜谷胱甘肽

GSH細(xì)胞內(nèi)γ-谷氨酰氨基酸氨基酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第19頁(yè)二、未消化吸收蛋白質(zhì)在大腸下段發(fā)生腐敗作用未被消化蛋白質(zhì)及未被吸收氨基酸，在大腸下部受大腸桿菌分解，此分解作用稱為腐敗作用（putrefaction）。腐敗作用產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產(chǎn)生少許脂肪酸及維生素等可被機(jī)體利用物質(zhì)。

蛋白質(zhì)腐敗作用(putrefaction)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第20頁(yè)（一）腸道細(xì)菌經(jīng)過(guò)脫羧基作用產(chǎn)生胺類蛋白質(zhì)

氨基酸胺類(amines)蛋白酶

脫羧基作用

組氨酸組胺

賴氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第21頁(yè)

假神經(jīng)遞質(zhì)(falseneurotransmitter)

一些物質(zhì)結(jié)構(gòu)(如苯乙醇胺，β-羥酪胺）與神經(jīng)遞質(zhì)（如兒茶酚胺）結(jié)構(gòu)相同，可取代正常神經(jīng)遞質(zhì)從而影響腦功效，稱假神經(jīng)遞質(zhì)。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第22頁(yè)（二）腸道細(xì)菌經(jīng)過(guò)脫氨基作用產(chǎn)生氨未被吸收氨基酸滲透腸道尿素氨(ammonia)脫氨基作用尿素酶

降低腸道pH，NH3轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4+以胺鹽形式排出，可降低氨吸收，這是酸性灌腸依據(jù)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第23頁(yè)（三）腐敗作用產(chǎn)生其它有害物質(zhì)酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚正常情況下，上述有害物質(zhì)大部分隨糞便排出，只有小部分被吸收，經(jīng)肝代謝轉(zhuǎn)變而解毒，故不會(huì)發(fā)生中毒現(xiàn)象。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第24頁(yè)第三節(jié)

氨基酸普通代謝GeneralMetabolismofAminoAcids生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第25頁(yè)一、體內(nèi)蛋白質(zhì)分解生成氨基酸成人體內(nèi)蛋白質(zhì)天天約有1%-2%被降解，主要是肌肉蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生氨基酸，大約70%-80%被重新利用合成新蛋白質(zhì)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第26頁(yè)

蛋白質(zhì)半壽期(half-life)蛋白質(zhì)降低其原濃度二分之一所需要時(shí)間，用t1/2表示。（一）蛋白質(zhì)以不一樣速率進(jìn)行降解不一樣蛋白質(zhì)降解速率不一樣，降解速率隨生理需要而改變。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第27頁(yè)不依賴ATP和泛素；利用溶酶體中組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)。1、蛋白質(zhì)在溶酶體經(jīng)過(guò)ATP-非依賴路徑被降解（二）真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解有兩條主要路徑生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第28頁(yè)2、蛋白質(zhì)在蛋白酶體經(jīng)過(guò)ATP-依賴路徑被降解

依賴ATP和泛素降解異常蛋白和短壽蛋白質(zhì)

泛素(ubiquitin)76個(gè)氨基酸組成多肽(8.5kD)

普遍存在于真核生物而得名一級(jí)結(jié)構(gòu)高度保守生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第29頁(yè)泛素與選擇性被降解蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，并使其激活,即泛素化，包含三種酶參加3步反應(yīng)，并需消耗ATP。蛋白酶體(proteasome)對(duì)泛素化蛋白質(zhì)降解。

泛素介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解過(guò)程生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第30頁(yè)泛素化過(guò)程E1：泛素激活酶E2：泛素結(jié)合酶E3：泛素蛋白連接酶UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS

E1HS-E2HS-E1UBCOSE2UBCOSE1UB：泛素Pr：被降解蛋白質(zhì)PrHS-E2UBCOSE2UBCNHOE3Pr生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第31頁(yè)蛋白酶體存在于細(xì)胞核和胞漿內(nèi)，主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽蛋白質(zhì)。26S蛋白質(zhì)酶體20S關(guān)鍵顆粒(CP)19S調(diào)整顆粒(RP):18個(gè)亞基,6個(gè)亞基含有ATP酶活性2個(gè)α環(huán)：7個(gè)α亞基2個(gè)β環(huán)：7個(gè)β亞基生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第32頁(yè)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第33頁(yè)泛素介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解過(guò)程：生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第34頁(yè)二、外源性氨基酸與內(nèi)源性氨基酸組成氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生氨基酸及體內(nèi)合成非必需氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參加代謝，稱為氨基酸代謝庫(kù)(metabolicpool)

。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第35頁(yè)氨基酸代謝概況：合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代謝轉(zhuǎn)變胺類+CO2脫羧基作用脫氨基作用消化吸收其它含氮物質(zhì)非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂類α-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)血液氨基酸組織氨基酸氨基酸代謝庫(kù)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第36頁(yè)三、氨基酸分解先脫氨基

脫氨基作用指氨基酸脫去α-氨基生成對(duì)應(yīng)α-酮酸過(guò)程。NH3生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第37頁(yè)（一）氨基酸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)氨基作用脫去氨基轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化完成在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成對(duì)應(yīng)α-酮酸，而另一個(gè)α-酮酸得到此氨基生成對(duì)應(yīng)氨基酸過(guò)程。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第38頁(yè)

反應(yīng)式大多數(shù)氨基酸可參加轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。轉(zhuǎn)氨酶專一性強(qiáng)，不一樣氨基酸與α-酮酸之間轉(zhuǎn)氨基作用只能由專一轉(zhuǎn)氨酶催化。在各種轉(zhuǎn)氨酶中，以L-谷氨酸和α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶最為主要。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第39頁(yè)ALTCHNH2COOHCH3丙氨酸C=O+COOHCOOH(CH2)2α-酮戊二酸C=OCOOHCH3丙酮酸CHNH2

+COOHCOOH(CH2)2谷氨酸AST(CH2)2CHNH2COOHCOOH谷氨酸C=O(CH2)2COOHCOOHα-酮戊二酸CHNH2

COOHCOOHCH2天冬氨酸C=OCH2COOHCOOH草酰乙酸++生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第40頁(yè)正常人各組織中ALT及AST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療和預(yù)后指標(biāo)之一。組織ALTAST組織ALTAST肝4400014胰腺28000

腎1900091000脾120014000

心7100156000肺70010000

骨骼肌480099000血清1620生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第41頁(yè)2.各種轉(zhuǎn)氨酶都含有相同輔酶和作用機(jī)制

轉(zhuǎn)氨酶輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第42頁(yè)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第43頁(yè)轉(zhuǎn)氨基作用不但是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基主要方式，也是機(jī)體合成非必需氨基酸主要路徑。

經(jīng)過(guò)此種方式并未產(chǎn)生游離氨。

轉(zhuǎn)氨基作用生理意義生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第44頁(yè)（二）L-谷氨酸經(jīng)過(guò)L-谷氨酸脫氫酶催化脫去氨基

存在于肝、腦、腎中輔酶為

NAD+或NADP+GTP、ATP為其抑制劑

GDP、ADP為其激活劑催化酶：

L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第45頁(yè)

聯(lián)合脫氨基作用

兩種脫氨基方式聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸過(guò)程。

定義生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第46頁(yè)

轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用

氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶此種方式既是氨基酸脫氨基主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸主要方式。主要在肝、腎和腦組織進(jìn)行。轉(zhuǎn)氨基作用與谷氨酸脫氫作用結(jié)合被稱作轉(zhuǎn)氨脫氨作用（transdeamination）生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第47頁(yè)蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶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腺苷酸脫氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)（三）氨基酸經(jīng)過(guò)嘌呤核苷酸循環(huán)脫去氨基生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第48頁(yè)（四）氨基酸經(jīng)過(guò)氨基酸氧化酶脫去氨基α-酮酸NH+4+H2O2L-氨基酸氧化酶O2+FMNH2α-氨基酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第49頁(yè)四、氨基酸碳鏈骨架可進(jìn)行轉(zhuǎn)換或分解氨基酸脫氨基后生成-酮酸(-ketoacid）主要有三條代謝去路。（一）α-酮酸可徹底氧化分解并提供能量（二）α-酮酸經(jīng)氨基化生成營(yíng)養(yǎng)非必需氨基酸（三）α-酮酸可轉(zhuǎn)變成糖及脂類化合物生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第50頁(yè)2L:Leu,Lys2e:Ile,Phe3T:Tyr,Thr,Trp生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第51頁(yè)

丙酮酸

可進(jìn)入線粒體氧化產(chǎn)生乙酰CoA，進(jìn)入三羧酸循環(huán)而徹底氧化酮體

可直接分解產(chǎn)生乙酰CoA或乙酰乙酰CoA

三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物

經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)中反應(yīng)轉(zhuǎn)變成蘋果酸，運(yùn)輸?shù)骄€粒體外，在胞質(zhì)內(nèi)依次轉(zhuǎn)變成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后進(jìn)入線粒體徹底氧化氨基酸分解代謝中間產(chǎn)物主要有3類：生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第52頁(yè)琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸

賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸蘇氨酸

谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝聯(lián)絡(luò)TAC生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第53頁(yè)普通在以下3種代謝情況下，氨基酸才氧化降解：①細(xì)胞蛋白質(zhì)進(jìn)行正常合成和降解時(shí)，蛋白質(zhì)合成并不需要蛋白質(zhì)降解釋放出一些氨基酸，這些氨基酸會(huì)進(jìn)行氧化分解。②食品富含蛋白質(zhì)，消化產(chǎn)生氨基酸超出了蛋白質(zhì)合成需要，因?yàn)榘被岵荒茉隗w內(nèi)儲(chǔ)存，過(guò)量氨基酸在體內(nèi)被氧化降解。③機(jī)體處于饑餓狀態(tài)或未控制糖尿病狀態(tài)時(shí)，機(jī)體不能利用或不能適當(dāng)?shù)乩锰亲鳛槟茉?，?xì)胞蛋白質(zhì)被用做主要能源。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第54頁(yè)第四節(jié)

氨代謝MetabolismofAmmonia生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第55頁(yè)

血氨（bloodammonia)

體內(nèi)代謝產(chǎn)生氨及消化道吸收氨進(jìn)入血液，形成血氨。血氨水平正常生理情況下，血氨水平在47～65mol/L。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第56頁(yè)一、血氨有三個(gè)主要起源

（一）氨基酸脫氨基作用和胺類分解均可產(chǎn)生氨

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生氨是體內(nèi)氨主要起源。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第57頁(yè)（三）腎小管上皮細(xì)胞分泌氨主要來(lái)自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶H2O（二）腸道細(xì)菌腐敗作用產(chǎn)生氨蛋白質(zhì)和氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生氨尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生氨生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第58頁(yè)二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式轉(zhuǎn)運(yùn)（一）氨經(jīng)過(guò)丙氨酸-葡萄糖循環(huán)從骨骼肌運(yùn)往肝

生理意義肌肉中氨以無(wú)毒丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。肝為肌肉提供葡萄糖。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第59頁(yè)丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解路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)糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第60頁(yè)（二）氨經(jīng)過(guò)谷氨酰胺從腦和骨骼肌等組織運(yùn)往肝或腎

反應(yīng)過(guò)程谷氨酰胺是氨解毒產(chǎn)物，也是氨儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式。

谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶+

H2O生理意義生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第61頁(yè)天冬酰胺酶（asparaginase）治療白血病機(jī)理：降低血中天冬酰胺GlnAspAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病細(xì)胞不能COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHGluProtein生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第62頁(yè)三、氨在肝合成尿素是氨主要去路體內(nèi)氨去路有：在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要去路

谷氨酸

+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi

腎小管泌氨分泌NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成谷氨酰胺生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第63頁(yè)（一）Krebs提出尿素是經(jīng)過(guò)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)合成學(xué)說(shuō)尿素生成過(guò)程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥(niǎo)氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。*組織切片技術(shù)*同位素示蹤技術(shù)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第64頁(yè)1.NH3、CO2和ATP縮合生成氨基甲酰磷酸

（carbamoylphosphate）

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-I)（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行（二）肝中鳥(niǎo)氨酸循環(huán)詳細(xì)步驟生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第65頁(yè)反應(yīng)由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應(yīng)消耗2分子ATPN-乙酰谷氨酸(AGA)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第66頁(yè)2.氨基甲酰磷酸與鳥(niǎo)氨酸反應(yīng)生成瓜氨酸鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶OCTH3PO4+氨基甲酰磷酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第67頁(yè)反應(yīng)由鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常與CPS-Ⅰ組成復(fù)合體。反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第68頁(yè)3.瓜氨酸與天冬氨酸反應(yīng)生成精氨酸代琥珀酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第69頁(yè)精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸4.精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第70頁(yè)5.精氨酸水解釋放尿素并再生成鳥(niǎo)氨酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行尿素鳥(niǎo)氨酸精氨酸H2O生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第71頁(yè)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥(niǎo)氨酸尿素線粒體胞液生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第72頁(yè)反應(yīng)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)自天冬氨酸過(guò)程：經(jīng)過(guò)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)，先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行耗能：3個(gè)ATP，4個(gè)高能磷酸鍵2NH3+CO2+3ATP+3H2OH2N–CO–NH2+2ADP+AMP+4Pi生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第73頁(yè)1.高蛋白質(zhì)膳食促進(jìn)尿素合成2.AGA激活CPS-Ⅰ開(kāi)啟尿素合成3.精氨酸代琥珀酸合成酶活性促進(jìn)尿素合成（三）尿素合成受膳食蛋白質(zhì)和兩種關(guān)鍵酶活性調(diào)整生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第74頁(yè)酶相對(duì)活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶相對(duì)活性酶相對(duì)活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第75頁(yè)血氨濃度升高稱高血氨癥(hyperammonemia)高血氨癥時(shí)可引發(fā)腦功效障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)。（四）尿素合成障礙可引發(fā)高血氨癥與氨中毒常見(jiàn)于肝功效嚴(yán)重?fù)p傷或尿素合成相關(guān)酶遺傳缺點(diǎn)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第76頁(yè)TAC↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

腦內(nèi)α-酮戊二酸↓①高血氨可降低腦內(nèi)α-酮戊二酸，造成能量代謝障礙。氨中毒可能機(jī)制生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第77頁(yè)②腦星狀細(xì)胞內(nèi)谷氨酰胺增多，可造成水份滲透細(xì)胞，引發(fā)腦水腫。③谷氨酸以及由谷氨酸產(chǎn)生γ-氨基丁酸都是主要信號(hào)分子。過(guò)多谷氨酸用于合成谷氨酰胺，可造成腦內(nèi)谷氨酸和γ-氨基丁酸降低，影響腦功效。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第78頁(yè)第五節(jié)

個(gè)別氨基酸代謝MetabolismofIndividualAminoAcids生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第79頁(yè)

一、氨基酸脫羧基作用產(chǎn)生特殊胺類化合物脫羧基作用(decarboxylation)磷酸吡哆醛生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第80頁(yè)（一）谷氨酸經(jīng)谷氨酸脫羧酶催化生成γ-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。GABACOOH(CH2)2CH2NH2

CO2L-谷氨酸脫羧酶COOH(CH2)2CHNH2COOHL-谷氨酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第81頁(yè)（二）組氨酸經(jīng)組氨酸脫羧酶催化生成組胺(histamine)組胺是強(qiáng)烈血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管通透性，還可刺激胃蛋白酶原及胃酸分泌。L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2HNNCH2CHCOOHNH2HNNCH2CH2NH2生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第82頁(yè)（三）色氨酸經(jīng)5-羥色胺酸生成5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)5-HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)起，抑制作用；在外周組織有收縮血管作用。5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO2色氨酸CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH2HOCH2CH2NH2HO生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第83頁(yè)（四）一些氨基酸脫羧基作用可產(chǎn)生多胺類(polyamines)物質(zhì)多胺是調(diào)整細(xì)胞生長(zhǎng)主要物質(zhì)。腺苷-S-(CH2)3-NH2COOH

(SAM)腺苷-S-(CH2)3-NH2脫羧基SAM

SAM脫羧酶CO2H2N-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2精脒(spermidine)5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉(zhuǎn)移酶

H2N-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2

精胺(spermine)鳥(niǎo)氨酸脫羧酶H2N-(CH2)4-NH2

腐胺CO2H2N-(CH2)4-COOHNH2

鳥(niǎo)氨酸丙胺轉(zhuǎn)移酶生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第84頁(yè)二、一些氨基酸在分解代謝中產(chǎn)生一碳單位一碳單位定義（一）四氫葉酸作為一碳單位運(yùn)載體參加一碳單位代謝

一些氨基酸在分解代謝過(guò)程中產(chǎn)生含有一個(gè)碳原子基團(tuán)，稱為一碳單位(onecarbonunit)。

生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第85頁(yè)一碳單位種類甲基(methyl)-CH3甲烯基(methylene)-CH2-甲炔基(methenyl)-CH=甲?；?formyl)-CHO亞胺甲基(formimino)-CH=NH生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第86頁(yè)四氫葉酸結(jié)構(gòu)FH4生成FFH2FH4FH2還原酶FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+5生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第87頁(yè)FH4攜帶一碳單位形式

（一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5,N10—CH2—FH4N5,N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第88頁(yè)一碳單位主要起源于絲氨酸、甘氨酸、組氨酸及色胺酸分解代謝絲氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4組氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH4（二）由氨基酸產(chǎn)生一碳單位可相互轉(zhuǎn)變生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第89頁(yè)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第90頁(yè)一碳單位相互轉(zhuǎn)變N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第91頁(yè)（三）一碳單位主要功效是參加嘌呤、嘧啶合成N10-CHO-FH4與N5,N10=CH-FH4分別為嘌呤合成提供C2與C8，N5,N10-CH2-FH4為胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)絡(luò)起來(lái)。甲烯基生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第92頁(yè)三、含硫氨基酸代謝是相互聯(lián)絡(luò)胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第93頁(yè)（一）甲硫氨酸參加甲基轉(zhuǎn)移1.甲硫氨酸轉(zhuǎn)甲基作用與甲硫氨酸循環(huán)相關(guān)腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第94頁(yè)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)甲基直接供體生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第95頁(yè)修飾DNA結(jié)構(gòu)而控制基因表示修飾非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而使之失活合成反應(yīng)中經(jīng)過(guò)加甲基而生成膽堿、肌酸、肉堿以及腎上腺素等生物活性物質(zhì)。S-腺苷甲硫氨酸在甲基轉(zhuǎn)移酶（methyltransferase）催化下，將甲基轉(zhuǎn)移至其它物質(zhì)使其甲基化。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第96頁(yè)甲硫氨酸循環(huán)(methioninecycle)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RHATPPPi+PiR-CH3生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第97頁(yè)1.為體內(nèi)廣泛存在甲基化反應(yīng)提供甲基2.促進(jìn)FH4再生甲硫氨酸循環(huán)生理意義：維生素B12不足：巨幼紅細(xì)胞性貧血高同型半胱氨酸血癥：動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第98頁(yè)同型半胱氨酸與疾病濃度升高原因 致病機(jī)制所致疾病

遺傳性疾病損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞心臟病發(fā)作B族維生素缺乏促進(jìn)血小板激活中風(fēng)(葉酸、B6及B12）增強(qiáng)凝血功效靜脈栓塞雌激素缺乏促進(jìn)血管平滑肌增殖重復(fù)流產(chǎn)過(guò)分?jǐn)z入無(wú)過(guò)濾咖啡刺激LDL氧化新生兒缺點(diǎn)、神經(jīng)管缺點(diǎn)吸煙細(xì)胞毒作用老年性癡呆 生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第99頁(yè)2.甲硫氨酸為肌酸合成提供甲基肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量?jī)?chǔ)存、利用主要化合物。肝是合成肌酸主要器官。肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒∷?。肌酸和磷酸肌酸代謝終產(chǎn)物為肌酸酐(creatinine)。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第100頁(yè)H2O生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第101頁(yè)兩種亞基：M亞基（肌型）與B亞基（腦型）3種同工酶：MM、MB和BB。MM主要在骨骼肌，MB主要在心肌，而B(niǎo)B主要在腦。心肌梗死時(shí)，血中MB-CK增高，可作為輔助診療指標(biāo)之一。

肌酸激酶（（creatinekinase,CK）

肌酐隨尿排出，正常人每日尿中肌酐排出量恒定。當(dāng)腎功效障礙時(shí)，肌酐排出受阻，血中濃度升高。血中肌酐測(cè)定有利于腎功效不全診療。

肌酐（creatinine)生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第102頁(yè)（二）半胱氨酸代謝可產(chǎn)生各種主要生理活性物質(zhì)1.半胱氨酸與胱氨酸能夠互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2二硫鍵對(duì)于維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象穩(wěn)定性含有主要作用。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第103頁(yè)2.半胱氨酸可轉(zhuǎn)變成?；撬崤；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸組成成份之一。2+2H-2HCOOHCHNH2CH2SHCOOHCOOHCHNH2CHNH2CH2-S-S-CH2半胱氨酸胱氨酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第104頁(yè)3.半胱氨酸可生成活性硫酸根SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5′-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸，PAPS）PAPS為活性硫酸根，是體內(nèi)硫酸基供體。生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第105頁(yè)四、芳香族氨基酸代謝可產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第106頁(yè)1.苯丙氨酸羥化生成酪氨酸

此反應(yīng)為苯丙氨酸主要代謝路徑。（一）苯丙氨酸和酪氨酸代謝有聯(lián)絡(luò)又有區(qū)分苯丙氨酸+H2O苯丙氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+H+NADP+酪氨酸+O2生物化學(xué)與分子生物學(xué)資料第107頁(yè)苯