第十章氨基酸代谢 植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮,合成各利氨基酸、蛋白质、含氮化合物 人和动物消化吸收动、植物蛋白质,得到氨基酸,合成蛋白质及含氮物质。 有些微生物能把空气中的N转变成氨态氮,合成氨基酸。 第一节 蛋白质消化、降解好氮平衡 蛋白质消化吸收 哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰疑乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用,蛋白 质水解成游离氨基酸,在小肠被吸收 被吸收的氨基酸(与糖、脂样)一般不能直接排出体外,需经历各种代谢途径。 肠粘膜细胞还可吸收二或≡肽,吸收作用在小肠近端较强,因此肽的吸收先于游离氨基酸。 蛋白质的降解 人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。成人每天有总体蛋白的1%~2%被降解、更新。 不同蛋白的半寿期差异很大,人血浆蛋白质的t约10天,的tn约1~8天,结缔组织蛋白的t约180天,许多 键性的调节酶的tn均很短 真核细胞中蛋白质的降解有两条途径 条是不依赖ATP的途径,在溶酶体中进行,主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。 另一条是依赖AP和泛素的途径,在胞质中进行,主要降解异常蛋白和短寿命蛋白,此途径在不含溶酶体的红细胞中尤 为重要。 泛素是一种85KD(76aa残基)的小分子蛋白质,普遍存在于真核细胞内。—级结构高度保守,酵母与人只相差3个aa 残基,它能与被降解的蛋白质共价结合,使后者活化,然后被蛋白酶降解。 氨基酸代谢库 食物蛋白中,经消化而被吸收的氨基酸(外源性aa)与体内组织蛋白降解产生的氨基酸(内源性a)混在一起,分布于 体内各处,参与代谢,称为氨基酸代谢库 氨基酸代谢库以游离aa总量计算 肌肉中a占代谢库的50%以上。 肝脏中aa占代谢库的10% 肾中aa占代谢库的4%。 血浆中aa占代谢库的1~6% 肝、肾体积小,它们所含的aa浓度很高,血浆aa是体内各组织之间aa转运的主要形式。 氨基酸代谢库
１ 第十章 氨基酸代谢 植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮，合成各种氨基酸、蛋白质、含氮化合物。 人和动物消化吸收动、植物蛋白质，得到氨基酸，合成蛋白质及含氮物质。 有些微生物能把空气中的N2转变成氨态氮，合成氨基酸。 第一节 蛋白质消化、降解及氮平衡 一、 蛋白质消化吸收 哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。经上述酶的作用，蛋白 质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。 被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径。 肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸。 二、 蛋白质的降解 人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。成人每天有总体蛋白的1%～2%被降解、更新。 不同蛋白的半寿期差异很大，人血浆蛋白质的 t1/2约 10 天，肝脏的 t1/2约 1～8天，结缔组织蛋白的 t1/2约 180 天，许多关 键性的调节酶的t1/2 均很短。 真核细胞中蛋白质的降解有两条途径： 一条是不依赖ATP的途径，在溶酶体中进行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。 另一条是依赖 ATP 和泛素的途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤 为重要。 泛素是一种8.5KD（76a.a.残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。一级结构高度保守，酵母与人只相差3个a.a 残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。 三、 氨基酸代谢库 食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基酸（外源性a.a）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性a.a）混在一起，分布于 体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。 氨基酸代谢库以游离a.a总量计算。 肌肉中a.a占代谢库的50％以上。 肝脏中a.a占代谢库的10％。 肾中 a.a占代谢库的4％。 血浆中a.a占代谢库的1～6％。 肝、肾体积小，它们所含的a.a浓度很高，血浆a.a是体内各组织之间a.a转运的主要形式。 氨基酸代谢库 图
四、氮平衡 食物中的含氮物质,绝大部分是蛋白质,非蛋白质的含氮物质含量很少,可以忽略不计。 氮平衡:机体摄入的氮量和排出量,在正常情况下处于平衡状态。即,摄入氮=排出氮。 氮正平衡:摄入氮>排出氮,部分摄入的氮用于合成体内蛋白质,儿童、孕妇。 氮负平衡:摄入氮<排出氮。饥锇、疾病。 氨基酸分解代谢 氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。 ,氨酸的分解谢般是先氨基形的碳骨架可以被氧化成(C2和BD.产生AP,也可以为、脂酸的合 提供碳架。 脱氨基俑用 主要在肝脏中进行 氧化脱基 第一步,脱氢,生成亚胺。第二步,水解。 P219反应式 生成的HAO有毒,在过氧化氢酶催化下,生成H2OHO2↑,解除对细孢的毒害。 l、催化氧化脱基反应(氨基敦氧体) L一氨基敦化醇 有两类辅酶,E一FMN E—FAD(人和动物) 对下列aa不起作用: Gly、β-羟氨酸(Sr、Thr)、一羧a(Glu、Asp)、二氨a(Lys、Arg) 真核生物中,真正起作用的禔是Laa氧化酶,而是谷氨酸脱氢酶。 (2)、D-氨基醜氣E-FAD 有些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶,可催化Daa脱氨 (3)、G1y氧化E-FAD 使Gy脱氨生成乙醛酸 D-As氧化醇EFAD E-FAD兔肾中有DAsp氧化酶,DAsp脱氨,生成草酰乙酸
２ 四、 氮平衡 食物中的含氮物质，绝大部分是蛋白质，非蛋白质的含氮物质含量很少，可以忽略不计。 氮平衡：机体摄入的氮量和排出量，在正常情况下处于平衡状态。即，摄入氮＝排出氮。 氮正平衡：摄入氮＞排出氮，部分摄入的氮用于合成体内蛋白质，儿童、孕妇。 氮负平衡：摄入氮＜排出氮。饥锇、疾病。 第二节 氨基酸分解代谢 氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。 氨基酸的分解代谢一般是先脱去氨基，形成的碳骨架可以被氧化成 CO2 和 H2O，产生 ATP ，也可以为糖、脂肪酸的合 成提供碳架。 一、 脱氨基作用 主要在肝脏中进行 （一） 氧化脱氨基 第一步，脱氢，生成亚胺。第二步，水解。 P219 反应式： 生成的H2O2有毒，在过氧化氢酶催化下，生成H2O+O2↑，解除对细胞的毒害。 1、催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化酶） （1）、 Ｌ—氨基酸氧化酶 有两类辅酶，Ｅ—ＦＭＮ Ｅ—ＦＡＤ（人和动物） 对下列a.a不起作用： Gly、β-羟氨酸（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，而是谷氨酸脱氢酶。 （2）、 D-氨基酸氧化酶 E-FAD 有些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶，可催化D-a.a脱氨。 （3）、 Gly 氧化酶 E-FAD 使 Gly脱氨生成乙醛酸。 （4）、 D-Asp氧化酶 E-FAD E-FAD 兔肾中有D-Asp氧化酶，D-Asp脱氨，生成草酰乙酸
(5)、L-Glu脱氢藤E-NADE-NDF P220反应式: 真核细胞的Gu脱氢酶,大部分存在于线粒体基质中,是种不需O2的脱氢酶。 此酶是能使a直接脱去氨基的活力最强的酶,是·个结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有 ATP、GIP、NADH可抑制此酶活性 ADP、GDP及某些aa可激活此酶活性 因此当AP、GIP不足时,Gu的氧化脱氨会加速进行,有利于aa分解供能(动物体内有10%的能量来自aa氧化) 非氧化脱氨基作用(大多数在微生物的中进行) P221 ①还原脱氨基(严格无氧条件下) 图 ②水解脱氨基 图 ③脱水脱氨基 图 ④脱巯基脱氨基 ⑤氧化-还原脱氨基 两个氨基酸互相发生氧化还原反应,生成有机酸、醐酸、氨 ⑥脱酰胺基作用 谷胺酰胺酶:谷胺醱胺+H2O→谷氨酸+NH 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~泛存在于动植物和微生物中 转氨基用 转氨作用是aa脱氨的重要方式,除(、Ls、Th、Po外,a都能参与转氨基作用。 转氨基作用由转氨酶催化,辅酶是维生素B(磷酸吡哆醛、磷醃吡哆胺)。转氨酶在真核细胞的胞质、线粒体中都存在。 转氨基作用:是α氨基酸和α-酮酸之间氨基转移作用,结果是原来的aa生成相竝的醪酸,而原来的酮酸生成相应的氨 基酸。 P223结构式
３ （5）、 L-Glu脱氢酶 E-NAD+ E-NADP+ P220 反应式： 真核细胞的Glu脱氢酶，大部分存在于线粒体基质中，是一种不需O2的脱氢酶。 此酶是能使a.a直接脱去氨基的活力最强的酶，是一个结构很复杂的别构酶。在动、植、微生物体内都有。 ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。 ADP、GDP及某些a.a可激活此酶活性。 因此当ATP、GTP不足时，Glu的氧化脱氨会加速进行，有利于a.a分解供能（动物体内有10%的能量来自a.a氧化）。 （二） 非氧化脱氨基作用（大多数在微生物的中进行） P 221 ①还原脱氨基（严格无氧条件下） 图 ②水解脱氨基 图 ③脱水脱氨基 图 ④脱巯基脱氨基 ⑤氧化-还原脱氨基 两个氨基酸互相发生氧化还原反应，生成有机酸、酮酸、氨。 ⑥脱酰胺基作用 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、天冬酰胺酶广泛存在于动植物和微生物中 （三） 转氨基作用 转氨作用是a.a脱氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，a.a都能参与转氨基作用。 转氨基作用由转氨酶催化，辅酶是维生素B6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。转氨酶在真核细胞的胞质、线粒体中都存在。 转氨基作用：是α-氨基酸和α-酮酸之间氨基转移作用，结果是原来的 a.a 生成相应的酮酸，而原来的酮酸生成相应的氨 基酸。 P223 结构式：
不同的转氨酶催化不同的转氨反应。 大多数转氨酶,优先利用α-酮戊一酸作为氨基的受体,生成Gu。如丙氨酸转氨酶,可生成u,叫谷丙转氨酶(GPT)。 肝细胞受损后,血中此酶含量大增,活性高。肝细胞正常,血中此酶含量很低。 动糊织中,A转氨酶的活性最大。在大多数细胞中含量高,Asp是合成尿素时氮的供体,通过转氨作用解决氨的去向。 转氨作用机制P224图162 此图只画出转氨反应的一半。 (四) 联合脱基 单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基,单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要,因为只有Gu脱氢活力最高, 其余L氨基酸氧化酶的活力都低。 机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基。 l、以谷氨酸脱忽酶为中心的联合脱基侑用 氨基酸的α-氨基先转到α-醐戈二酸上,生成相应的α酮酸和Gu,然后在LGu脱氨酶催化下,脱氨基生成α-醐戈酸, 并释放出氨。 P225图16-3以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱嬃基用 2、通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用 P225结构式:次黄嘌呤核苷磷酸(MP)、腺苷酸代琥珀酸、腺苷酸 P226图164通过嘌呤令核苷酸循环的联合脱氨基做用 骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循琍的方式为主 二、脱羧作用 生物体内大部分aa可进行脱羧作用,生成相应的级胺。 a脱羧酶专一性很强,每种aa都有一种脱羏酶,辅酶都是磷酸吡哆醛。 aa脱羧反应泛存在于动、植物和微生物中,有些产物具有重要生理功能,如脑组织中LGlu脱羧生成r氨基J酸,是 重要的神经介质。Hs脱羧生成组胺(又称组织胺),有降低血压的作用。Tr脱羧生成酪胺,有升高血压的作用 但大多数胺类对动物有毒,体内有胺氧化酶,能将氧化为醛氨。 三、氨的去向 氨对性生物机体有毒,特別是高等动物的脑对氨极敏感,血中1%的氨会引起中枢神经中毒,因此,脱去的氨必须排出体外。 氨中毒的机理:脑细胞的线粒体可将氨与α酮戊二酸作用生成Gu,大量潲耗α酮戊二酸,影响TCA,同时大量消耗
４ 不同的转氨酶催化不同的转氨反应。 大多数转氨酶，优先利用α-酮戊二酸作为氨基的受体，生成Glu。如丙氨酸转氨酶，可生成Glu，叫谷丙转氨酶（GPT）。 肝细胞受损后，血中此酶含量大增，活性高。肝细胞正常，血中此酶含量很低。 动物组织中，Asp转氨酶的活性最大。在大多数细胞中含量高，Asp是合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向。 转氨作用机制 P224 图 16-2 此图只画出转氨反应的一半。 （四） 联合脱氨基 单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有Glu脱氢酶活力最高， 其余 L-氨基酸氧化酶的活力都低。 机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基 。 1、以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用 氨基酸的α-氨基先转到α-酮戊二酸上，生成相应的α-酮酸和Glu，然后在L-Glu脱氨酶催化下，脱氨基生成α-酮戊二酸， 并释放出氨。 P225 图 16-3 以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用 2、通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用 P 225结构式：次黄嘌呤核苷一磷酸（IMP）、腺苷酸代琥珀酸、腺苷酸 P226 图 16-4通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用 骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主 二、 脱羧作用 生物体内大部分a.a可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。 a.a 脱羧酶专一性很强，每一种a.a都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。 a.a 脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中 L-Glu 脱羧生成 r-氨基丁酸，是 重要的神经介质。His 脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。Tyr 脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。 但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。 三、 氨的去向 氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。 氨中毒的机理：脑细胞的线粒体可将氨与α-酮戊二酸作用生成 Glu，大量消耗α-酮戊二酸，影响 TCA，同时大量消耗
NADPH,产生肝昏迷。 氨的去向: (1)重新利用合成aa、梭酸。 (2)贮存 GIn, Asn 高等植物将氨基氮以Gn,Asn的形式储存在体内。 (3)排出体外 排氨动物水生、海洋动物,以氨的形式排出。 排尿酸动物:鸟类、爬虫类,以尿酸形式排出 排尿动物以尿素形式排出 氨的转运(肝外→肝脏 l、Gn转运Gln合成Gn藤(在肝中分解Gh) Gln合成酶,催化Gu与氨结合,生成Ghn Gln中性无毒,易透过细胞膜,是氨的主要运输形式。 Gln经血液进入肝中,经Gln酶分解,生成Gu和NH3 gln合成酶 谷氨酸+NH4++AP 谷氨酰胺+ADP+H+ 谷胺酰胺酶 谷氨酰胺+H2O 谷氨酸+NH4+ 2、丙氨酸耘运(Glk-№a环) 肌肉可利用Ala将氨运至肝脏,这一过程称 GIc-Ala循环 谷氨酸脱氢酶 NH4++a-酮戊二酸+ NADPH+H 谷氨酸+NADP 肌肉中 丙氨酸转氨酶 Glu+丙酮酸 a-酮戊二酸+Ala 肌肉中 丙氨酸在PH7时接近中性,不带电荷,经血液运到肝脏 丙氨酸转氨酶 Ala+a-酮戊二酸 丙酮酸+Glu 肝脏中 在肌肉中,糖酵解提供丙酮酸,在肝中,丙酮酸又可生成Gcs 肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸,两者都要运回肝脏,而以Ala的形式运送
５ NADPH，产生肝昏迷。 氨的去向： （1）重新利用 合成 a.a、核酸。 （2）贮存 Gln，Asn 高等植物将氨基氮以Gln，Asn的形式储存在体内。 （3）排出体外 排氨动物：水生、海洋动物，以氨的形式排出。 排尿酸动物：鸟类、爬虫类，以尿酸形式排出。 排尿动物：以尿素形式排出。 （一） 氨的转运（肝外→肝脏） 1、Gln转运 Gln合成酶、Gln酶（在肝中分解Gln） Gln 合成酶，催化Glu与氨结合，生成Gln。 Gln 中性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式。 Gln 经血液进入肝中，经Gln酶分解，生成Glu和NH3。 2、丙氨酸转运（Glc-Ala循环） 肌肉可利用Ala将氨运至肝脏，这一过程称Glc-Ala循环。 丙氨酸在PH7时接近中性，不带电荷，经血液运到肝脏 在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成Glc。 肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸，两者都要运回肝脏，而以Ala的形式运送，一举两得。 谷氨酸 + NH4 + + ATP 谷氨酰胺 + ADP + H+ gln 合成酶 谷氨酰胺 + H2O 谷氨酸 + NH4 + 谷胺酰胺酶 肌肉中 NH4 + + α-酮戊二酸 + NADPH + H+ 谷氨酸 + NADP+ 谷氨酸脱氢酶 肌肉中 Glu + 丙酮酸 α-酮戊二酸 + Ala 丙氨酸转氨酶 肝脏中 Ala + α-酮戊二酸 丙酮酸 + Glu 丙氨酸转氨酶
氨的 排氨动物将氨以G血形式运至排泄部位,经Ghn酶分解,直接释放NH3。游离的NHB借助扩散作用直接排除体外。 2、尿素的生成(尿素循环 排尿素动物在肝脏班中合成尿素的过程称尿素循环 1932年, Krebs发现,向悬浮有肝切片的缓冲液夜中,加入鸟氨酸、瓜氨酸、Arg中的任种都可促使尿素的合成 尿素循环途径(鸟氨酸循环 P230图166 (1)、氨甲酰磷酸的生成(氨甲酰酸合I 肝细胞液中的aa经转氨用,与α-釅戈_酸生成Gu,(u进入线粒体基质,经Gu脱氢酶作用脱下氨基,游离的氨(N 与TCA循环生的CO2反应生成氨甲酰磷酸。 氨甲酰磷酸合酶I NH4 +CO+2ATP+ Ho 氨甲酰磷酸+2ADP+Pi+3H 氨甲酰磷酸是高能化合物,可作为氨甲酰基的供体。 氨甲酰磷酸合酶I:存在于线粒体中,参与尿素的合成。 氨甲酰磷酸合酶Ⅱ:存在于胞质中,参与尿嘧啶的合成 N-乙酰Gu激活氨甲酰磷酸合酶Ⅰ、Ⅱ (2)、合成瓜氨骏(鸟氨酸转甲酰醇 鸟氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲酰基,生成瓜氨酸。 P23l反应式 鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中,需要№g2作为辅因子。 瓜氨酸形成后就离开线粒体,进入细胞夜。 3)、合成精安酸(精珀骏合酶) 精氨琥珀酸合酶/Mg 瓜氨酸+天冬氨酸 精氨琥珀酸 P231结构式
６ （二） 氨的排泄 1、直接排氨 排氨动物将氨以Gln形式运至排泄部位，经Gln酶分解，直接释放NH3。游离的NH3借助扩散作用直接排除体外。 2、尿素的生成（尿素循环） 排尿素动物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环 1932 年，Krebs发现，向悬浮有肝切片的缓冲液中，加入鸟氨酸、瓜氨酸、Arg中的任一种，都可促使尿素的合成。 尿素循环途径（鸟氨酸循环）： P230图16-6 （1）、 氨甲酰磷酸的生成（氨甲酰磷酸合酶I） 肝细胞液中的a.a经转氨作用，与α-酮戊二酸生成Glu，Glu进入线粒体基质，经Glu脱氢酶作用脱下氨基，游离的氨（NH4 +） 与 TCA 循环产生的CO2反应生成氨甲酰磷酸。 氨甲酰磷酸是高能化合物，可作为氨甲酰基的供体。 氨甲酰磷酸合酶I：存在于线粒体中，参与尿素的合成。 氨甲酰磷酸合酶II：存在于胞质中，参与尿嘧啶的合成。 N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶 I、II （2）、 合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶） 鸟氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲酰基，生成瓜氨酸。 P231 反应式： 鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中，需要Mg2+作为辅因子。 瓜氨酸形成后就离开线粒体，进入细胞液。 （3）、 合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合酶） P231 结构式 NH4 + + CO2 + 2ATP + H2O 氨甲酰磷酸合酶 I 氨甲酰磷酸 + 2ADP + Pi + 3H+ 瓜氨酸 + 天冬氨酸 精氨琥珀酸合酶／Mg 2+ 精氨琥珀酸
(4)、 精氨琥酸裂成精安酸和胡索酸(精珀酸裂龠) 精氨琥珀酸→精氨酸+延胡索素酸 P232结构式 此时Asp的氨基转移到Arg上。 来自Aφp的碳架被保留下来,生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸, (5)、精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素 P232结构式 尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。 尿素循环总反应 NH4++OO2+3AP+Ap+2HO→尿素+2ADP+2P+AMP+P+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个高能磷酸键。 联合脱NH2合成尿素是解决NH2去向的主要途径。 尿素循环与TCA的关系:草酰乙酸、延胡素酸(联系物)。 肝昏迷(血氨升高,使α-酮戈一酸下降,TCA受阻)可加As或Ag缓解。 3、生成尿酸(见核苷较代谢) 尿酸(包括尿素)也是嘌呤代谢的终产物 四、氨基酸碳架的去向 20种aa有三种去路 (1)氨基化还原成氨基酸 (2)氧化成OO2和水(TCA) (3)生糖、生脂。 20种aa的碳架可转伐成7种獗质:丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰ooA、α-酸戊戈二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸草酰乙 酸。 它们最后集中为5种物质进入T℃A:乙酰CaA、a-醐戈二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。 234图16-7氨基酸碳骨架进入TCA的途径 7
７ （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 结构式 此时 Asp的氨基转移到Arg上。 来自 Asp的碳架被保留下来，生成延胡索酸。延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸， （5）、 精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素 P232结构式 尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。 尿素循环总反应： 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个高能磷酸键。 联合脱-NH2合成尿素是解决-NH2去向的主要途径。 尿素循环与TCA的关系：草酰乙酸、延胡素酸（联系物）。 肝昏迷（血氨升高，使α-酮戊二酸下降，TCA受阻）可加Asp或Arg缓解。 3、生成尿酸（见核苷酸代谢） 尿酸（包括尿素）也是嘌呤代谢的终产物。 四、 氨基酸碳架的去向 20 种 aa有三种去路 （1）氨基化还原成氨基酸。 （2）氧化成CO2和水（TCA）。 （3）生糖、生脂。 20种a.a的碳架可转化成7种物质：丙酮酸、乙酰CoA、乙酰乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙 酸。 它们最后集中为5种物质进入TCA：乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。 234 图 16-7 氨基酸碳骨架进入TCA的途径
l、转变成丙輸的径 P236图168Aa、Gy、Ser、Th、Cys形成丙酮酸的途径 (1)、A1a经与a靓酸转抟氨(谷床转氨酶) 谷丙转氨酶 L-Ala+∝-酮戊二酸 丙酮酸+谷氨酸 (2)、G1y先转变成Ser,再由Ser转变成丙酸。 丝氨酸转羟甲基酶/Mn2+ Gy+NN0甲烯基四氢叶酸 L-Ser+四氢叶酸 Gly与Ser的互变是极为灵活的,该反应也是Ser生物合成的重要途径。 Gly的分解代谢不是以形成乙酰CoA为主要途径,G的重要作用是碳单位的提供者。 Gly+FH+NAD→N,N甲烯基FlH4+CO2+NH4++NADH 3)、Ser脱水、脱氢生成丙酸(丝氨貌脱水酶 P235反应式 Thr有3条途径P235 ①由Thr醛缩酶催化裂解成G和乙醛,后者氧化成乙酸→乙酰CoAa 苏氨酸醛酶 Gly+乙醛 丝氨酸-苏氨酸脱水酶 酮丁配 Cys有3条途径 ①转氨,生成β-巯基丙酮酸,再脱巯基,生成丙酮酸
８ 1、转变成丙酮酸的途径 P236 图 16-8 Ala、Gly、Ser、Thr、Cys 形成丙酮酸的途径 （1）、 Ala 经与α-酮戊二酸转氨（谷丙转氨酶） （2）、 Gly 先转变成Ser，再由Ser转变成丙酮酸。 Gly 与Ser的互变是极为灵活的，该反应也是Ser 生物合成的重要途径。 Gly 的分解代谢不是以形成乙酰CoA为主要途径，Gly的重要作用是一碳单位的提供者。 Gly + FH4 + NAD+ → N5 ,N10 -甲烯基FH4 + CO2 + NH4 + + NADH （3）、 Ser 脱水、脱氢，生成丙酮酸（丝氨酸脱水酶） P235 反应式 （4）、 Thr 有 3条途径 P235 ① 由 Thr醛缩酶催化裂解成Gly和乙醛，后者氧化成乙酸 → 乙酰CoA。 ② ③ （5）、 Cys 有 3条途径 ① 转氨，生成β-巯基丙酮酸，再脱巯基，生成丙酮酸。 L-Ala + α-酮戊二酸 谷丙转氨酶 丙酮酸 + 谷氨酸 Gly + N5 .N10 -甲烯基四氢叶酸 丝氨酸转羟甲基酶／Mn 2+ L-Ser + 四氢叶酸 Thr 苏氨酸醛缩酶 Gly + 乙醛 Thr 丝氨酸-苏氨酸脱水酶 α-酮丁酸
②氧化成丙酮酸 ③加水分觚成丙酮酸 2、转变成乙酰乙酰OoA的途径 P237图169Phe、Tyr、Leu (1) Phe→Tyr→乙酰乙酰CoA P238图1610Phe、Tr分解为酰乙酰CoA和延胡索酸的途径 Tyr 产物:1个乙酰乙酰COA(可转化成2个乙酰CoA。),1个延胡索酸,1个CO2, LeuP240图16-12 产物:1个乙酰CoA,1个乙酰乙酰CoA,相当于3个乙酰CoA 反应中先脱1个CO2,后又加1个CO2,C原子不变 (4)、 Lys P241图16-13 产物:1个乙酰乙酰COA,2个CO 在反应途中转氨:a氧化脱氨,b.转氨 (5) T P242图1614 产物:1个乙酰乙酰CoA,1个乙酰CoA,4个CO2,1个甲酸。 P243图16-16Arg、His、Gln、Po、Giu形成c酮戊二酸的途径 P244图16-17 产物:1分子Gu,1分子尿素 (2)、HisP244图16-18 产物:1分子Gu,1分子NH,1分子甲亚氨基 (3) G1n三条途径 酶: ②Gu合成酶 Glna-酸戈二酸+ NADPH→2u+ NADP
９ ② 氧化成丙酮酸 ③加水分解成丙酮酸 2、转变成乙酰乙酰CoA的途径 P 237 图 16-9 Phe、Tyr、Leu （1）、 Phe → Tyr → 乙酰乙酰CoA P238图16-10 Phe、Tyr 分解为乙酰乙酰CoA和延胡索酸的途径 （2）、 Tyr 产物：1个乙酰乙酰CoA（可转化成2个乙酰CoA。），1个延胡索酸，1个CO2 ， （3）、 Leu P240图16-12 产物：1个乙酰CoA，1个乙酰乙酰CoA，相当于3个乙酰CoA。 反应中先脱1个CO2 ，后又加1个CO2 ，C原子不变 。 （4）、 Lys P241 图16-13 产物：1个乙酰乙酰CoA，2个CO2 。 在反应途中转氨：a. 氧化脱氨 ， b. 转氨 （5）、 Trp P 242图16-14 产物：1个乙酰乙酰CoA，1个乙酰CoA，4个CO2 ，1个甲酸。 3、α-酮戊二酸途径 P243 图 16-16 Arg、His、Gln、Pro、Glu形成α-酮戊二酸的途径 （1）、 Arg P244图16-17 产物：1分子Glu，1分子尿素 （2）、 His P244图16-18 产物：1分子Glu，1分子NH3 ,1分子甲亚氨基 （3）、 Gln 三条途径 ①. Gln酶： Gln + H2O → Glu + NH3 ② Glu 合成酶： . Gln+α-酮戊二酸 + NADPH → 2Glu + NADP+
③转酰胺酶:Glnα-酮戊二酸→Gu+r醑酰氨酸→a-酮戊二酸+NH↑ (4)、ProP145图16-19 产物:Po→Glu Hpro→丙酮酸+丙醛酸 4、琥珀酰CoA途径 P246图1620 Met、le、Ⅷa转变成琥珀酰CoA (1)、 Met P246图1621 给出1个甲基,将SH转给Ser(生成Cys),产生一个琥珀酰CoA (2)、 Ile P247图1622 产生一个乙酰CoA和一个琥珀酰CoA (3)、 Va1P247图16-23 5、草酰乙酸途径 Asp和Asn可转变成草酰乙酸进入TCA,Asn先转变成Asp(Asn酶),As经转氨作用生成草酰乙酸 6、延胡索酸途径 Phe、Tyr可生成延胡索酸(前面已讲过)。 五、生糖氨基较与生基较 生酮氨基酸:Phe、Tr、Leu、Lys、Tp。在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA,后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和B 羟丁酸,因此这5种aa称生酮aa 生糖氨基酸凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸草酰乙酸的aa都称为生糖aa,它们都能生成Gl 而Phe、Ir是生醚搛兼生糖aa 六、由氨基酸生的其它重物质 l、由氨基較产生碳单位 一碳单位:具有一个碳原子的基团,包括:亚氨甲基(HNH),甲酰基(HCO),羟甲基(-CHOH),亚甲基(又 称甲叉基,CH),次甲基(又称甲川基,CH=),甲基(-CH3) 碳单位不仅与aa代谢密切相关,还参与嘌呤令、嘧啶的生物合成,是生物体内各种化合物甲基化的甲基来源 Gly、Thr、Ser、His、Mt等aa可以提供一碳单位
１０ ③ 转酰胺酶：Gln+α-酮戊二酸 → Glu + r-酮谷酰氨酸 → α-酮戊二酸 + NH4 + （4）、 Pro P145图16-19 产物：Pro → Glu Hpro → 丙酮酸 + 丙醛酸 4、琥珀酰CoA途径 P246 图 16-20 Met、Ile、Val转变成琥珀酰CoA （1）、 Met P246 图16-21 给出 1个甲基，将-SH转给Ser（生成Cys），产生一个琥珀酰CoA （2）、 Ile P247图16-22 产生一个乙酰CoA和一个琥珀酰CoA （3）、 Val P247图16-23 5、草酰乙酸途径 Asp 和 Asn可转变成草酰乙酸进入TCA，Asn先转变成Asp（Asn酶），Asp经转氨作用生成草酰乙酸. 6、延胡索酸途径 Phe、Tyr 可生成延胡索酸（前面已讲过）。 五、 生糖氨基酸与生酮氨基酸 生酮氨基酸：Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在分解过程中转变为乙酰乙酰 CoA，后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和β- 羟丁酸，因此这5种a.a.称生酮a.a. 生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的a.a.都称为生糖a.a，它们都能生成Glc。 而 Phe、Tyr 是生酮兼生糖a.a。 六、 由氨基酸衍生的其它重物质 1、由氨基酸产生一碳单位 一碳单位：具有一个碳原子的基团，包括：亚氨甲基（-CH=NH），甲酰基（ HC=O-），羟甲基（-CH2OH），亚甲基（又 称甲叉基，-CH2），次甲基（又称甲川基，-CH=），甲基（-CH3） 一碳单位不仅与a.a.代谢密切相关，还参与嘌呤、嘧啶的生物合成，是生物体内各种化合物甲基化的甲基来源。 Gly、Thr、Ser、His、Met 等 a.a.可以提供一碳单位