中國(guó)醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)7氨基酸代謝

第七章

氨基酸代謝AminoAcidMetabolismThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofCMU第一節(jié)

蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用NutritionalFunctionofProteins一、體內(nèi)蛋白質(zhì)具有多方面的重要功能（一）蛋白質(zhì)維持組織細(xì)胞的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)（二）蛋白質(zhì)參與體內(nèi)多種重要的生理活動(dòng)（三）蛋白質(zhì)可作為能源物質(zhì)氧化供能二、體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝狀況可用氮平衡描述氮平衡狀態(tài)進(jìn)、出氮情況常見人群氮的總平衡攝入氮＝排出氮健康成年人氮的正平衡攝入氮＞排出氮兒童、青春期青少年、孕婦及恢復(fù)期病人氮的負(fù)平衡攝入氮＜排出氮長(zhǎng)期饑餓、消耗性疾病患者三、營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸決定蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值必需氨基酸：人體營(yíng)養(yǎng)需要，而又不能自身合成，必須由食物供應(yīng)的氨基酸。共8種：Val、Ile、Leu、Phe、Met、Trp、Thr、Lys。蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用：混合食用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)，則必需氨基酸可以互相補(bǔ)充，從而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。第二節(jié)

蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofproteins一、蛋白質(zhì)的消化胃蛋白酶胰液中的蛋白酶：對(duì)肽鍵有一定的專一性內(nèi)肽酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶外肽酶：羧基肽酶A和羧基肽酶B小腸粘膜細(xì)胞中的氨基肽酶和二肽酶。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

胰蛋白酶胰糜蛋白酶原彈性蛋白酶羧基肽酶原胰蛋白酶原腸激酶胰糜蛋白酶彈性蛋白酶原羧基肽酶二、蛋白質(zhì)在腸道發(fā)生腐敗作用腸道細(xì)菌對(duì)未被消化的蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物所起的分解作用，稱為腐敗作用（putrefaction）。主要產(chǎn)物：NH3、胺類和酚，吲哚等有害物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物如：維生素，脂肪酸。第三節(jié)

氨基酸的一般代謝GeneralMetabolismofAminoAcid一、真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解有兩條重要途徑

不依賴ATP的過程：在溶酶體由組織蛋白酶降解細(xì)胞外來的蛋白質(zhì)、膜蛋白和胞內(nèi)長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)。依賴ATP和泛素的過程：蛋白酶體需消耗ATP，降解泛素化的異常蛋白質(zhì)和短壽蛋白質(zhì)。泛素：是一種參與蛋白質(zhì)降解的小分子蛋白質(zhì)。二、外源性氨基酸與內(nèi)源性氨基酸組成氨基酸代謝庫食物蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收產(chǎn)生的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解生成的氨基酸以及其它物質(zhì)經(jīng)代謝轉(zhuǎn)變而來的氨基酸（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（metabolicpool）。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a-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三、聯(lián)合脫氨基作用是體內(nèi)主要的脫氨基途徑脫氨基的方式：轉(zhuǎn)氨基作用氧化脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用非氧化脫氨基作用嘌呤核苷酸循環(huán)（一）氨基酸通過轉(zhuǎn)氨基作用脫去氨基轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化完成在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，

-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到

-酮酸的

-碳上，使其生成相應(yīng)的氨基酸，而原來的氨基酸則轉(zhuǎn)變成

-酮酸。

①反應(yīng)可逆。②體內(nèi)除Lys、Pro和羥脯氨酸外，大多數(shù)氨基酸都可進(jìn)行轉(zhuǎn)氨基作用。體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)氨酶①丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanineaminotransferase,ALT或glutamicpyruvictransaminase,GPT）：肝中活性最高②天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartateamino-transferase,AST或glutamicoxalo-acetictransaminase,GOT）：心肌中活性最高各種轉(zhuǎn)氨酶都具有相同的輔酶和作用機(jī)制轉(zhuǎn)氨酶均以磷酸吡哆醛為輔酶。磷酸吡哆醛是VB6的衍生物。反應(yīng)中起傳遞氨基的作用。

氨基酸磷酸吡哆醛a-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸a-酮戊二酸（二）L-谷氨酸通過L-谷氨酸脫氫酶催化脫去氨基

要點(diǎn)：①反應(yīng)可逆。②L-谷氨酸脫氫酶為不需氧脫氫酶，輔酶為NAD+或NADP+。③此酶分布廣泛，但以肝、腎、腦中活性較強(qiáng)。④此酶為別構(gòu)酶。此反應(yīng)與能量代謝密切相關(guān)。聯(lián)合脫氨基作用在轉(zhuǎn)氨酶和谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合作用下，使各種氨基酸脫下氨基的過程。它是體內(nèi)各種氨基酸脫氨基的主要形式。其逆反應(yīng)也是體內(nèi)生成非必需氨基酸的途徑。Ala+

-酮戊二酸丙酮酸+GluGlu+NAD++H2O

-酮戊二酸+NADH+NH4+

Ala+NAD++H2O丙酮酸

+NADH+NH4+

（三）氨基酸通過嘌呤核苷酸循環(huán)脫去氨基肌肉中的脫氨基反應(yīng)是一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用（四）氨基酸通過氨基酸氧化酶脫去氨基a-氨基酸a-酮酸O2+FMNH2NH4++H2O2L-氨基酸氧化酶四、氨基酸碳鏈骨架可進(jìn)行轉(zhuǎn)換或分解

脫掉氨基后的

-酮酸可轉(zhuǎn)變成

-酮戊二酸琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸丙酮酸乙酰CoA乙酰乙酰CoA三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物PEP葡萄糖脂肪酸酮體

生糖氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成糖的氨基酸。生酮氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸。有Leu和Lys。生糖兼生酮氨基酸：既能轉(zhuǎn)變成糖也能轉(zhuǎn)變成酮體的氨基酸。有Ile、Phe、Tyr、Trp、Thr。第四節(jié)

氨的代謝MetabolismofAmmonia氨的來源去路一、體內(nèi)有毒的氨有三個(gè)重要來源（一）氨基酸脫氨基作用和胺類分解均可產(chǎn)生氨（二）腸道細(xì)菌腐敗作用產(chǎn)生氨

4g/日腸道對(duì)氨的吸收與腸道pH有關(guān)：（三）腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺

二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺的形式轉(zhuǎn)運(yùn)（一）通過丙氨酸-葡萄糖循環(huán)氨從肌肉運(yùn)往肝

生理意義肌肉中氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?。肝為肌肉提供葡萄糖?/p>

丙氨酸-葡萄糖循環(huán)（二）通過谷氨酰胺氨從腦和肌肉等組織運(yùn)往肝或腎

Gln既是氨的一種解毒形式，也是氨的儲(chǔ)存和運(yùn)輸形式。Gln還可提供酰胺基，使Asp轉(zhuǎn)變成Asn。三、氨在肝合成尿素是氨的主要去路尿素是體內(nèi)解除氨毒的主要方式。鳥氨酸循環(huán)又叫尿素循環(huán)或Krebs-Henseleit循環(huán)尿素合成部位：肝細(xì)胞的線粒體和胞液（一）Krebs提出尿素是通過鳥氨酸循環(huán)合成的學(xué)說鳥氨酸循環(huán)的實(shí)驗(yàn)根據(jù)：①大鼠肝切片與NH4+保溫?cái)?shù)小時(shí)，NH4+↓，尿素↑；②加入鳥氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素↑；③上述三種氨基酸結(jié)構(gòu)上彼此相關(guān)；④早已證實(shí)肝中有精氨酸酶。

鳥氨酸循環(huán)（二）肝中鳥氨酸循環(huán)合成尿素的詳細(xì)步驟1.NH3、CO2和ATP縮合生成氨基甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成酶-Ⅰ(carbamoylphos-phatesynthetaseⅠ，CPS-Ⅰ)為變構(gòu)酶，N-乙酰谷氨酸（N-AGA）為此酶的變構(gòu)激活劑。反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行

2.氨基甲酰磷酸與鳥氨酸反應(yīng)生成瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)常與CPS-Ⅰ構(gòu)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。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。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。5.精氨酸水解釋放尿素并再生成鳥氨酸反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。

鳥氨酸循環(huán)小結(jié)①尿素分子中的氮，一個(gè)來自氨甲酰磷酸（或游離的NH3），另一個(gè)來自Asp；②每合成1分子尿素需消耗4個(gè)~P；③循環(huán)中消耗的Asp可通過延胡索酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，再通過轉(zhuǎn)氨基作用，從其他

-氨基酸獲得氨基而再生；高蛋白質(zhì)膳食促進(jìn)尿素合成AGA激活CPS-Ⅰ啟動(dòng)尿素合成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)和兩種限速酶活性的調(diào)節(jié)（四）尿素合成障礙可引起高血氨癥與氨中毒氨中毒的可能機(jī)制TAC障礙腦供能不足a-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

腦內(nèi)a-酮戊二酸↓第五節(jié)

個(gè)別氨基酸代謝MetabolismofSpecificAminoAcid一、氨基酸的脫羧基作用產(chǎn)生特殊的胺類化合物氨基酸脫羧酶的輔酶是磷酸吡哆醛。胺是體內(nèi)的生理活性物質(zhì)，主要在肝中滅活。

（一）谷氨酸經(jīng)谷氨酸脫羧酶催化生成

-氨基丁酸（GABA）GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。（二）組氨酸經(jīng)組氨酸脫羧酶催化生成組胺組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，支氣管痙攣導(dǎo)致哮喘，還可刺激胃蛋白酶原及胃酸的分泌。（三）色氨酸經(jīng)5-羥色氨酸生成5-羥色胺（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的作用。腦白金的結(jié)構(gòu)松果體分泌的褪黑素，（四）某些氨基酸的脫羧基作用可產(chǎn)生多胺類(polyamines)物質(zhì)是由鳥氨酸和Met參與生成的。多胺是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的重要物質(zhì)。二、某些氨基酸在分解代謝中產(chǎn)生一碳單位某些氨基酸在分解代謝過程中產(chǎn)生的含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位（onecarbonunit）。一碳單位不能游離存在，常與四氫葉酸（tetrahydrofolicacid，F(xiàn)H4）結(jié)合而轉(zhuǎn)運(yùn)和參加代謝。（一）四氫葉酸作為一碳單位的運(yùn)載體參與一碳單位代謝一碳單位體內(nèi)的一碳單位有：甲基－CH3甲烯基－CH2－甲炔基＝CH－甲?；瑿HO亞氨甲基－CH＝NHFH4是一碳單位的載體，可看作是一碳單位代謝的輔酶。其功能部位是N5和N10。FH4的結(jié)構(gòu)FH4的生成一碳單位主要來源于Ser、Gly、His、Trp的分解代謝。（二）由氨基酸產(chǎn)生的一碳單位可相互轉(zhuǎn)變

一碳單位的相互轉(zhuǎn)變

（三）一碳單位的主要功能是參與嘌呤、嘧啶的合成N10-CHO-FH4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)系起來。三、含硫氨基酸的代謝是相互聯(lián)系的Met的代謝：Met循環(huán)肌酸的合成Cys的代謝：胱氨酸的合成

PAPS的合成?；撬岬暮铣桑ㄒ唬┘琢虬彼釁⑴c甲基轉(zhuǎn)移甲硫氨酸轉(zhuǎn)甲基作用與甲硫氨酸循環(huán)有關(guān)

①SAM為活性蛋氨酸，SAM中的甲基為活性甲基。SAM是體內(nèi)最重要的甲基供體。②N5-CH3-FH4是甲基的間接供體。③轉(zhuǎn)甲基酶的輔酶為VitB12。甲硫氨酸為肌酸合成提供甲基肌酸的合成原料：Arg、Gly、SAM肌酸的合成部位：主要在肝（二）半胱氨酸代謝可產(chǎn)生多種重要的生理活性物質(zhì)半胱氨酸可轉(zhuǎn)變成?；撬嵊蒀ys氧化后再脫羧而生成。半胱氨酸與胱氨酸可以互變半胱氨酸可生成活性硫酸根PAPS為活性硫酸根，是體內(nèi)硫酸基的供體。四、芳香族氨基酸代謝可產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)芳香族氨基酸包括：Phe、Tyr、Trp。（一）苯丙氨酸和酪氨酸代謝有聯(lián)系又有區(qū)別苯丙氨酸羥化生成酪氨酸

反應(yīng)不可逆。苯丙氨酸羥化酶為加單氧酶。輔酶為四氫生物蝶呤。Phe極少轉(zhuǎn)氨基生成苯丙酮酸：苯酮酸尿癥：先天缺乏苯丙氨酸羥化酶。酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)閮翰璺影泛秃谏鼗驈氐籽趸纸?/p>

多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素合稱為兒茶酚胺。酪氨酸羥化酶是兒茶酚胺合成的限速酶。酪氨酸酶也使Tyr羥化，先天缺乏酪氨酸酶稱為白化病。Tyr為生糖兼生酮氨基酸。體內(nèi)代謝尿黑酸的酶先天缺陷時(shí)，尿黑酸分解受阻，可出現(xiàn)尿黑酸尿癥。（二）色氨酸的分解代謝可產(chǎn)生丙酮酸和乙酰乙酰CoA①生成5-羥色胺。②轉(zhuǎn)變成N10-CHO-FH4。③分解可產(chǎn)生丙酮酸和乙酰乙酰CoA，為生糖兼生酮氨基酸。④分解可產(chǎn)生尼克酸（Vpp