第九章蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢 【目的与要求】 1、了解氨基酸代谢的概况。 2、熟悉氨基酸在生物机体内合成与分解代谢途径。 3、掌握NH在生物机体内的去路，掌握尿素的生成机制。 4、熟悉氨基酸生物合成的碳架来源。 【教学内容】 1、氨基酸的一般代谢。 2、个别氨基酸代谢。 3、氨基酸的生物合成 【重点与难点】 1氨基酸的脱氨基作用方式、联合脱氨基作用。 2.a-酮酸的代谢方式。 3氨代谢去路及尿素循环 4.一碳单位代谢的概念及与四氢叶酸的关系。 【教学方法】 多媒体授课 【教学时数】 4学时
第九章 蛋白质的酶促降解和氨基酸代谢 【目的与要求】 1、 了解氨基酸代谢的概况。 2、 熟悉氨基酸在生物机体内合成与分解代谢途径。 3、 掌握 NH3 在生物机体内的去路，掌握尿素的生成机制。 4、 熟悉氨基酸生物合成的碳架来源。 【教学内容】 1、氨基酸的一般代谢。 2、个别氨基酸代谢。 3、氨基酸的生物合成。 【重点与难点】 1.氨基酸的脱氨基作用方式、联合脱氨基作用。 2.α-酮酸的代谢方式。 3.氨代谢去路及尿素循环。 4.一碳单位代谢的概念及与四氢叶酸的关系。 【教学方法】 多媒体授课 【教学时数】 4 学时
第一节氨基酸的一般代谢 一、氨基酸代谢概况 食物蛋白质 消化吸收 氨基酸代谢 分解 酸氨基作用 合成 脱基作用 代谢转变 体内合成氨基酸 (必需氨基酸 其它含氯化合物 (嘌岭、嘧啶等) 二、氨基酸的脱氨基作用 指氨基酸脱去氨基生成相应α酮酸的过程。 1、氧化脱氨基 (1)L一氨基酸氧化酶 有两类辅酶：FMN、FAD 真核生物中，真正起作用的不是L-aa氧化酶，而是谷氨酸脱氢酶。 (2)D-氨基酸氧化酶 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)谷氨酸脱氢酶 谷氨酸脱氢酶属不需氧脱氢酶，以NAD或NADP+作为辅酶。氧化反应通过谷氨酸Ca 脱氢转给NAD(P形成a-亚氨基戊二酸，再水解生成α-酮戊二酸和NH(如下图)。 c00 )2 +D+0L上谷氨酸胶氢酶.何：++照+开 L一谷象酸 足限 2、非氧化脱氨基 ①还原脱氨基（严格无氧条件下） ②水解脱氨基
第一节 氨基酸的一般代谢 一、氨基酸代谢概况 二、 氨基酸的脱氨基作用 指氨基酸脱去氨基生成相应 α-酮酸的过程。 1、氧化脱氨基 （1）Ｌ－氨基酸氧化酶 有两类辅酶：FMN、FAD 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 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）谷氨酸脱氢酶 谷氨酸脱氢酶属不需氧脱氢酶，以 NAD+或 NADP+作为辅酶。氧化反应通过谷氨酸 Cα 脱氢转给 NAD(P)+形成 α-亚氨基戊二酸，再水解生成 α-酮戊二酸和 NH3（如下图）。 2、非氧化脱氨基 ①还原脱氨基（严格无氧条件下） ②水解脱氨基 氨基酸代谢 库 食物蛋白质 消化吸收 组织 蛋白质 分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸) α-酮酸 脱氨基作用 酮 体 氧化供能 糖 胺 类 脱羧基作用 氨 尿素 代谢转变 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等) 合成
③脱水腊氨其 ④脱硫脱氨基 ⑤脱酰胺基作用 谷胺酰胺酶：谷胺酰胺+HO→谷氨酸+NH: 天冬酰胺酶：天冬酰胺+HO→天冬氨酸+NH 谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶广泛存在于动植物和微生物中 3、转氨基作用 转氨基作用是在转氨酶的催化下，C-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基上，生成相应 的氨基酸，原来的氨基酸则转变为-酮酸。体内大多数氨基酸都可以经转氨基作用生成。 转氨基作用的平衡常数接近1.0，为可逆反应，因此也是体内合成非必需氨基酸的重要途 径。 R H-C-NH2 一0转氨 =O+H-C-一NH COOH COOH COOH COOH GPT和GOT都是细胞内酶，正常人血清中含量甚微，若因疾病造成组织细胞破损或 细胞膜通透性增加，则它们在血清中的浓度大大增高，例如，心肌梗死患者血清AST常 升高，传染性肝炎患者可表现为血清ALT升高，所以，临床上两者可分别作为判断这两 个组织功能正常与否的辅助指标。 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛（含维生素B6),起着传递氨基的作用 氨基酸 磷酸吡哆醛 谷氨酸 转氨酯 Q-可 磷酸吡哆胺 -酮戊二酸 上述生成的磷酸吡哆胺在转氨酶的作用下，以相同的方式，把来自氨基酸的氨基转递 给α-酮戊二酸，生成谷氨酸，而磷酸吡哆胺又再恢复成磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛作为转氨 酶的辅酶参与转氨反应，其机制类似于打乒乓球，即：底物的一部分转移给酶，然后经酶 转给另一个底物。故称为乒乓反应机制。经转氨基作用，《一酮戊二酸可以接收许多氨基 酸中的氨基形成谷氨酸。 一转氨基作用的生理意义 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 重要途径。 4、联合脱氨基
③脱水脱氨基 ④脱硫脱氨基 ⑤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 3、转氨基作用 转氨基作用是在转氨酶的催化下，-氨基酸的氨基转移到-酮酸的酮基上，生成相应 的氨基酸，原来的氨基酸则转变为-酮酸。体内大多数氨基酸都可以经转氨基作用生成。 转氨基作用的平衡常数接近 1.0，为可逆反应，因此也是体内合成非必需氨基酸的重要途 径。 GPT 和 GOT 都是细胞内酶，正常人血清中含量甚微，若因疾病造成组织细胞破损或 细胞膜通透性增加，则它们在血清中的浓度大大增高，例如，心肌梗死患者血清 AST 常 升高，传染性肝炎患者可表现为血清 ALT 升高，所以，临床上两者可分别作为判断这两 个组织功能正常与否的辅助指标。 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛(含维生素 B6)，起着传递氨基的作用 上述生成的磷酸吡哆胺在转氨酶的作用下，以相同的方式，把来自氨基酸的氨基转递 给-酮戊二酸，生成谷氨酸，而磷酸吡哆胺又再恢复成磷酸吡哆醛。磷酸吡哆醛作为转氨 酶的辅酶参与转氨反应，其机制类似于打乒乓球，即：底物的一部分转移给酶，然后经酶 转给另一个底物。 故称为乒乓反应机制。经转氨基作用，—酮戊二酸可以接收许多氨基 酸中的氨基形成谷氨酸。 ➢ 转氨基作用的生理意义 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 重要途径。 4、联合脱氨基 磷酸吡哆醛 α-酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸 α-酮戊二酸 转氨酶 氨基酸
两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成-酮酸的过程。 类型 ①转氣基和氧化脱氨基偶联 ②转氨基和嘌吟核苷酸循环偶联 转氨基作用虽然是体内普遍存在的一种脱氨基方式，但它仅仅是将氨基转移到α-酮酸 分子上生成另一分子氨基酸，从整体上看，氨基并未脱去。而氧化脱氨基作用仅限于L 谷氨酸，其它氨基酸并不能直接经这一途径脱去氨基。事实上，体内绝大多数氨基酸的脱 氨基作用，是上述两种方式联合的结果，即氨基酸的脱氨基既经转氨基作用，又通过L 谷氨酸氧化脱氨基作用，是转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨基作用偶联的过程，这种方式称 为联合脱氨基作用。这是体内主要的脱氨基方式，反应可逆，也是体内合成非必需氨基酸 的重要途径 一NH氨+NADH+H ,0+NA 三、氨基酸的脱羧基作用 在脱羧酶催化下生成相应的一级胺，产物常有重要生理作用。 G山→r氨基丁酸，神经递质，抑制神经。 Hs→组氨，降血压，刺激胃液分泌。 Tyr- →酪氨，升高血压。 氨基酸的脱羧作用，在微生物中很普遍，在高等动植物组织内也有此作用，但不是氨 基酸代谢的主要方式。 四、氨基酸分解产物的去路 (一)体内氨的去路 氨对生物机体有毒，脑对氨极为敏感，血液中含1%的氨就可引起中枢神经系统中青。 因此生物体必须排泄氨。 1、形成尿素 I932年，德国学者Hans krebs和Kurt Henseleit首次提出了鸟氨酸循环(Orminthine cycle)学说，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs Henseleit循环。Krebs一生中提出了两 个循环学说（还有三羧酸循环）
两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下 α-氨基生成 α-酮酸的过程。 ➢ 类型 ①转氨基和氧化脱氨基偶联 ②转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联 转氨基作用虽然是体内普遍存在的一种脱氨基方式，但它仅仅是将氨基转移到-酮酸 分子上生成另一分子氨基酸，从整体上看，氨基并未脱去。而氧化脱氨基作用仅限于 L- 谷氨酸，其它氨基酸并不能直接经这一途径脱去氨基。事实上，体内绝大多数氨基酸的脱 氨基作用，是上述两种方式联合的结果，即氨基酸的脱氨基既经转氨基作用，又通过 L- 谷氨酸氧化脱氨基作用，是转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨基作用偶联的过程，这种方式称 为联合脱氨基作用。这是体内主要的脱氨基方式，反应可逆，也是体内合成非必需氨基酸 的重要途径 三、氨基酸的脱羧基作用 在脱羧酶催化下生成相应的一级胺，产物常有重要生理作用。 Glu →r-氨基丁酸，神经递质，抑制神经。 His → 组氨，降血压，刺激胃液分泌。 Tyr → 酪氨，升高血压。 氨基酸的脱羧作用，在微生物中很普遍，在高等动植物组织内也有此作用，但不是氨 基酸代谢的主要方式。 四、氨基酸分解产物的去路 (一)体内氨的去路 氨对生物机体有毒，脑对氨极为敏感，血液中含 1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。 因此生物体必须排泄氨。 1、形成尿素 1932 年，德国学者 Hans krebs 和 Kurt Henseleit 首次提出了鸟氨酸循环（Orminthine cycle）学说，又称尿素循环（urea cycle）或 Krebs Henseleit 循环。Krebs 一生中提出了两 个循环学说（还有三羧酸循环）
鸟氨酸循环学说的实验根据如下： 将大鼠肝的薄切片放在有氧条件下加铵盐保温数小时后，铵盐的含量减少，而同时尿 素增多。在此切片中，分别加入各种化合物，并观察它们对尿素生成速度的影响。发现鸟 氨酸、瓜氨酸或精氨酸能够大大加速尿素的合成。根据这三种氨基酸的结构推断，它们彼 此相关，即鸟氨酸可能是瓜氨酸的前体，而瓜氨酸又是精氨酸的前体。当大量鸟氨酸与肝 切片及NH4+保温时，确有瓜氨酸的积存。此外，早已证实肝含有精氨酸酶，此酶催化精 氨酸水解生成鸟氨酸及尿素。肝是合成尿素的最主要器官。肾及脑等其他组织虽然也能合 成尿素，但合成量甚微。 尿素中的两个NH2,一个由Gu联合脱氨产生，另一个NH来自Asp.羰基来自CO2, 由柠檬酸循环产生。 尿素在形成过程中是以鸟氨酸为载体形成尿素循环。在尿素循环中，一分子鸟氨酸 和一分子氨及CO2结合形成瓜氨酸，瓜氨酸与另一分子氨形成精氨酸，Ag水解形成尿 素和鸟氨酸，完成一次循环。尿素循环包括有5步酶反应，2步发生线粒体内，3步发 生在细胞溶胶中，如图所示。 尿素 鸟氨酸 +NH3+CO2 -H0 精氨酸酶 +H20 瓜氨酸 -H20 +NH3 精氨酸 (1)氨甲酰磷酸合成（第一个氮原子获取）： 氨甲酰磷酸合成酶 2ATP+HCO3+NH'4+H2O- H2NCOOPO32 一a-酮戊二酸 (氨甲酰磷酸) Glu +2ADP+Pi 反应中消耗2分子ATP (2)瓜氨酸生成： 鸟氨酸转氨甲酰基酶 H2 NCOOPO32+鸟氨酸 瓜氨酸+Pi (3)瓜氨酸离开线粒体中，进入细胞溶胶，反应生成精氨琥珀酸（尿素中第二氨原子 获取)。 COO NH2* 精氨琥珀酸合成酶
鸟氨酸循环学说的实验根据如下： 将大鼠肝的薄切片放在有氧条件下加铵盐保温数小时后，铵盐的含量减少，而同时尿 素增多。在此切片中，分别加入各种化合物，并观察它们对尿素生成速度的影响。发现鸟 氨酸、瓜氨酸或精氨酸能够大大加速尿素的合成。根据这三种氨基酸的结构推断，它们彼 此相关，即鸟氨酸可能是瓜氨酸的前体，而瓜氨酸又是精氨酸的前体。当大量鸟氨酸与肝 切片及 NH4+保温时，确有瓜氨酸的积存。此外，早已证实肝含有精氨酸酶，此酶催化精 氨酸水解生成鸟氨酸及尿素。肝是合成尿素的最主要器官。肾及脑等其他组织虽然也能合 成尿素，但合成量甚微。 尿素中的两个 NH2，一个由 Glu 联合脱氨产生，另一个 NH2 来自 Asp。羰基来自 CO2， 由柠檬酸循环产生。 尿素在形成过程中是以鸟氨酸为载体形成尿素循环。在尿素循环中，一分子鸟氨酸 和一分子氨及 CO2 结合形成瓜氨酸，瓜氨酸与另一分子氨形成精氨酸，Arg 水解形成尿 素和鸟氨酸，完成一次循环。尿素循环包括有 5 步酶反应，2 步发生线粒体内，3 步发 生在细胞溶胶中，如图所示。 （1） 氨甲酰磷酸合成（第一个氮原子获取）： 氨甲酰磷酸合成酶 2ATP + HCO3 -+ NH+ 4 + H2O H2NCOOPO3 2- α-酮戊二酸 （氨甲酰磷酸） Glu + 2ADP + Pi 反应中消耗 2 分子 ATP （2） 瓜氨酸生成： 鸟氨酸转氨甲酰基酶 H2NCOOPO3 2- + 鸟氨酸 瓜氨酸 + Pi （3） 瓜氨酸离开线粒体中，进入细胞溶胶，反应生成精氨琥珀酸（尿素中第二氮原子 获取）。 COO- NH2 + NH3 + 精氨琥珀酸合成酶 ∣ ‖ ∣