1、氨 基 酸 代 谢Metabolism of amino acid,第 七 章,第一节,氨基酸的分解代谢,半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly),细胞外,-谷 氨酰 基转 移酶,细胞膜,谷胱甘肽 GSH,细胞内,-谷氨酰基循环过程,氨基酸,目 录,真核生物中蛋白质的降解有两条途径,不依赖ATP利用组织蛋白酶降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白, 依赖泛素(ubiquitin)的降解过程, 溶酶体内降解过程,依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白,泛素,泛素广泛存在于古细菌和所有的真核生物，但不存在于真细菌。它由76个氨基酸残基组成，是一种高度保守的蛋白质。在三维结构上，泛素则是一个结构紧密的球蛋白
2、，但其C-端四肽序列（Leu-Arg-Gly-Gly）离开蛋白主体伸向水相，这有助于它与其它蛋白质形成异肽键。泛素本身并不降解蛋白质，它仅仅是给降解的靶蛋白打上标记，降解过程由26S蛋白酶体执行。泛素是一种热激蛋白,泛素的三维结构及其与靶蛋白形成的异肽键,蛋白质泛酰化与蛋白质的定向水解,泛酰化的类型及其功能,蛋白酶体,20S核心颗粒，形状如桶，为大的多功能蛋白酶复合物，降解细胞内多聚泛酰化的蛋白质19S帽状调节颗粒 ，负责识别泛酰化的蛋白质，并将它们去折叠以及输送到CP的蛋白酶活性中心。,26S,蛋白酶体的结构以及靶蛋白进入蛋白酶体的水解过程,氨基酸的脱氨基作用,定义指氨基酸脱去氨基生成相应-
3、酮酸的过程。,脱氨基方式,氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基非氧化脱氨基,（一）转氨基作用(transamination),1. 转氨酶与转氨基作用在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉-氨基生成相应的-酮酸，而另一种-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。,反应式,大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。,转氨酶,正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织),血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。,2. 转氨基作用的机制,转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛,目 录,转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重
4、要途径。,通过此种方式并未产生游离的氨。,3. 转氨基作用的生理意义,（二）L-谷氨酸的氧化脱氨基作用,存在于肝、脑、肾中辅酶为 NAD+ 或NADP+GTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂,催化酶： L-谷氨酸脱氢酶,L-谷氨酸,NH3,-酮戊二酸,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,H2O,（三）联合脱氨基作用,两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。,2. 类型, 转氨基偶联氧化脱氨基作用,1. 定义, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环, 转氨基偶联氧化脱氨基作用,H2O+NAD+,转氨酶,此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。
5、主要在肝、肾组织进行。, 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环,苹果酸,腺苷酸代琥珀酸,次黄嘌呤 核苷酸 (IMP),腺苷酸代琥珀酸合成酶,此种方式主要在肌肉组织进行。,四、-酮酸的代谢,（一）经氨基化生成非必需氨基酸,（二）转变成糖及脂类,（三）氧化供能,-酮酸在体内可通过TCA循环和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。,琥珀酰CoA,延胡索酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,柠檬酸,乙酰CoA,丙酮酸,PEP,磷酸丙糖,葡萄糖或糖原,糖,-磷酸甘油,脂肪酸,脂肪,甘油三酯,乙酰乙酰CoA,酮体,CO2,CO2,氨基酸、糖及脂肪代谢的联系,T A C,目 录,五、氨基酸脱羧基作用,脱羧基作用(de
6、carboxylation),胺类(amines)的生成,（一）-氨基丁酸 (-aminobutyric acid, GABA),GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。,（二）牛磺酸(taurine),牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。,（三）组胺 (histamine),组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。,（四）5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT),5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。,（五）多胺(polyamines),鸟氨酸,腐胺,S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ),脱羧基SAM,
7、鸟氨酸脱羧酶,CO2,SAM脱羧酶,CO2,精脒 (spermidine),丙胺转移酶,5-甲基-硫-腺苷,精胺 (spermine),多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。,第二节尿素循环,Urea cycle,氨是机体正常代谢产物，具有毒性。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨浓度一般不超过 0.6mol/L。,一、血氨的来源与去路,1. 血氨的来源, 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源, 胺类的分解也可以产生氨, 肠道吸收的氨, 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,2. 血氨的去路, 在
8、肝内合成尿素，这是最主要的去路, 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物, 合成谷氨酰胺, 肾小管泌氨,分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。,二、氨的转运,1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle),反应过程,丙氨酸,葡萄糖,肌肉蛋白质,氨基酸,NH3,谷氨酸,-酮戊 二酸,丙酮酸,糖酵解途径,肌肉,丙氨酸,血液,丙氨酸,葡萄糖,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,NH3,尿素,尿素循环,糖异生,肝,丙氨酸-葡萄糖循环,葡萄糖,目 录,2. 谷氨酰胺的运氨作用,反应过程,在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。,动物的氨解毒,植物的氨解
9、毒,三、尿素的生成,（一）生成部位主要在肝细胞的线粒体及胞液中。,（二）生成过程,尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。,1. 氨基甲酰磷酸的合成,反应在线粒体中进行,反应由氨基甲酰磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase, CPS-)催化。N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。,N-乙酰谷氨酸(AGA),2. 瓜氨酸的合成,鸟氨酸氨基甲酰转移酶,H3PO4,+,氨基甲酰磷酸,由鸟氨酸氨基
10、甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常与CPS-构成复合体。,反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。,3. 精氨酸的合成,反应在胞液中进行。,+,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,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. 精氨酸水解生成尿素,反应在胞液中进行,尿素,鸟氨酸,精氨酸,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,目 录,（三）反应小结,原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键。,（四）尿素生成的调节,1. 食物蛋白质的影响,高蛋白膳
11、食 合成,低蛋白膳食 合成,2. CPS-的调节：AGA、精氨酸为其激活剂,3. 尿素生成酶系的调节：,（五）高氨血症和氨中毒,血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。,高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。,TAC ,脑供能不足,脑内 -酮戊二酸,氨中毒的可能机制,谷氨酸,谷氨酰胺,脑水肿,四、 肌酸的合成,肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。肝是合成肌酸的主要器官。肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，S
12、AM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。,+,目 录,四、 甲硫氨酸循环(methionine cycle),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,FH4,N5CH3FH4,N5CH3FH4 转甲基酶,(VitB12),H2O,腺苷,RH,ATP,PPi+Pi,甲基转移酶,RH,RHCH3,腺苷,SAM,S腺苷同型半胱氨酸,同型半胱氨酸,SAM为体内甲基的直接供体,+ NO,+ O2,NADPH+H+ NADP+,一氧化氮合酶（NOS）,精氨酸,瓜氨酸,一氧化氮,目 录,第三节 氨基酸的
13、合成代谢,一、氨基酸的生物合成,1. 氨基酸生物合成的氮源(1)生物固氨作用N2 + 8H +8e- + 16ATP + 16H2O 2NH3 + H2 + 16ADP +16Pi (2)硝酸盐和亚硝酸盐 硝酸盐还原酶NO3 + NADPH + H NADP + NO2 + H2O 亚硝酸盐还原酶NO2- + 3NADPH + 4H 3NADP + 2H2O + NH3（3）各种脱氨基作用产生的NH3,2.氨基酸生物合成的碳源,氨基酸的生物合成的直接碳源是相应的-酮酸，主要来源于糖酵解、磷酸戊糖途径和TCA循环的中间物。由于各种氨基酸的碳架是不同的，因此，它们形成过程也是不同的。,3、各族氨基酸的生物合成,4.氨基酸衍生物的合成,（1）多胺（2）儿茶酚胺和黑色素（3）生物碱（4）由氨基酸衍生的辅酶 色氨酸经转变可形成维生素PP。 酪氨酸在线粒体及叶绿体内经过一系列变化可转变为泛醌与质醌。,氨基酸的重要含氮衍生物,目 录,
