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1、第八章 氨基酸代谢,Amino Acid Metabolism,第一节、概 述,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作为氮源和能源进行代谢。,外切酶氨肽酶,内切酶,外切酶羧肽酶,最终产物氨基酸,一、蛋白质的酶促降解,1、蛋白水解酶：肽链内切酶和肽链外切酶,胰蛋白酶：R1=Lys、Arg侧链(专一性较强，水解速度快)胰凝乳蛋白酶：R1=Phe,Trp,Tyr;Leu，Met和His水解稍慢胃蛋白酶：R1和R2=Phe,Trp,Tyr;Leu以及其它疏水性氨基酸(水解速度较快)嗜热菌蛋白酶：R2=Phe,Trp,Tyr;Leu，Ile,Met以及其它疏水性强的氨基酸(水解速度较快),二、细胞内蛋白质的降
2、解,1、溶酶体系统：水解长寿命蛋白和外来蛋白2、泛肽系统：水解短寿命蛋白和反常蛋白,2004诺贝尔化学奖,Aaron Ciechanover,Avram Hershko,Irwin Rose,for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation,http:/nobelprize.org,多泛肽化标记 molecular kiss of death,多泛肽化标记；26S蛋白酶体水解泛肽化蛋白，但泛肽不被水解，可重复利用。,第二节、氨基酸的分解,1、氧化脱氨基作用2、转氨基作用3、联合脱氨作用4、非氧化脱氨基作用,一.脱氨基作用(D
3、eamination),-氨基酸,定义：-氨基酸在酶的作用下氧化脱氨生成-酮酸，并放出游离NH3的过程。,1、氧化脱氨基作用,-酮酸,亚氨基酸不稳定,三种酶可催化该反应L-氨基酸氧化酶：辅酶FMN、FADD-氨基酸氧化酶：辅酶FADL-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）：NAD+,L-氨基酸氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，活力低（最适pH=10)，作用小。D-氨基酸氧化酶分布广，活性高，但D-氨基酸在体内不多。所以L-谷氨酸脱氢酶最重要。,有毒！,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,-酮戊二酸,-谷氨酸,谷氨酸氧化脱氨,转氨酶,2、转氨基作用
4、(Transamination),定义：氨基酸的-NH2转移到-酮酸上，生成相应的另一种-酮酸和-氨基酸。,逆反应,特点：a.可逆，受平衡影响 b.氨基大多转给了-酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,-酮戊二酸,-谷氨酸,谷氨酸转氨机制,谷某转氨酶,转氨基本质上没有真正脱氨。,转氨作用是连接糖代谢与氨基酸代谢的桥梁。除Gly Lys、Thr外，其余Aa均可参与转氨作用。特别注意三种氨基酸的转化：,转氨酶的辅酶：磷酸吡哆醛氨基酸与酮酸之间-NH2的传递者,丙氨酸,丙酮酸,天冬氨酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,两种重要的转氨酶：GOT（谷草转氨酶）心脏；GPT（谷丙转氨酶）肝脏,提示：肝细胞中转氨酶活力比
5、其他组织高出许多，是血液的100倍抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,3、联合脱氨作用(Transdeamination),定义：转氨作用和L-谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨作用联合。,(1)谷氨酸介导的联合脱氨作用,(2)嘌呤核苷酸介导的联合脱氨基作用,4、非氧化脱氨基作用,还原脱氨,氢化酶,脱水脱氨,脱水酶,自发水解,直接脱氨：苯丙氨酸解氨酶,脱酰氨基作用,二、脱羧作用,不是氨基酸代谢的主要方式,1、直接脱羧,胺：微量调节（信息传递），过量伤害胺氧化酶：RCH2NH2
6、RCHO RCOOH CO2+H2O,以下Aa通过直接脱羧基作用：,Glu-氨基丁酸（抑制中枢神经传导）Asp-丙氨酸（泛酸组分）Trp（脱氨、脱羧、氧化）吲哚乙酸（植物生长素）His组胺（降血压）Tyr酪胺（升血压）Ser（脱羧）乙醇胺 胆碱脑磷脂、卵磷脂,2、羟化脱羧,Tyr多巴多巴胺 多巴聚合黑色素：土豆、梨、苹果切开后切口变黑；人体毛囊和表皮细胞也可形成黑色素，使毛发和皮肤变黑。多巴与多巴胺生物碱(植物)、去甲肾上腺素和肾上腺素。,三.氨基酸分解产物的代谢,氨基酸,（一）、氨的代谢,氨中毒原理,L-谷氨酸脱氢酶,1、合成新的Aa（氨基化反应）,酮酸+NH3,氨基,不能增加氨基酸的数量，
7、改变氨基酸的种类),2、生成铵盐,氨有机酸铵盐保持细胞内正常的PH。,、酰胺的生成储存、运输氨的形式,水生生物直接扩散脱氨（NH3）,哺乳、两栖动物排尿素,体内水循环快，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。,体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。,鸟类排尿酸,、各种生物排氨的方式,不溶于水，毒性很小，但需要更多的能量。水循环太慢，保留水分同时不中毒得付出高能量代价,（二）酮酸的代谢,1、合成氨基酸还原氨基化,其余的氨基酸合成通过谷氨酸与相应的酮酸的转氨作用合成。酮酸的氨基化生成氨基酸是合成非必需氨基酸的途径之一。,3、进入三羧酸循环分解成CO2+H2O,2
8、、转变成糖及脂肪,生糖氨基酸：可以转化成糖的Aa。即凡能生成丙酮酸、琥珀酰CoA、OAA和-KG的Aa；大多数氨基酸。生酮氨基酸：可以转变成酮体的Aa。即凡能生成乙酰乙酰CoA的Aa。亮氨酸、生糖兼生酮氨基酸：赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸,碳骨架的氧化（肝脏）,乙酰乙酰CoA,苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸,丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸,丙酮酸,精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸,谷氨酸,异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸,苯丙氨酸酪氨酸,天冬酰胺天冬氨酸,NO3-NO2-N2 还原 固氮作用含N化合物 NH3 NH3的同化 氨甲酰磷酸和Glu Aa,第二节、氨基酸的生物合成,一.NH3的形成
9、,自生固氮微生物：光合细菌、光合自氧的蓝藻等共生固氮微生物：豆科植物(大豆、花生)的根瘤菌；非豆科植物(杨梅属)的根瘤菌；生物固氮作用由固氮酶催化，固氮酶是多功能酶，由还原酶（铁蛋白）和固氮酶（钼铁蛋白）两种组分组成。反应需要Mg2和ATP、强还原剂和厌氧条件,生物固氮作用合成NH3(微生物),1、NH3的合成,NO3-、NO2-还原成NH3,硝酸还原酶铁氧还蛋白（Fd）硝酸还原酶(NR)：NO3-+2Fd(还原)+2H+NO2-+2Fd(氧化)+H2ONAD(P)H硝酸还原酶(NR)：植、微生物 NO3-+NAD(P)H+H+NO2-+NAD(P)+H2O硝酸还原酶(NR)是诱导酶,亚硝酸还
10、原酶,NO2-+7H+6e NH3+2H2O铁氧还蛋白（Fd）亚硝酸还原酶：光合生物NO2-+6Fd(还原)+8 H+NH4+6Fd(氧化)+2 H2ONAD(P)H亚硝酸还原酶：非光合生物NO2-+3 NAD(P)H+5 H+NH4+3 NAD(P)+2H2O,2、NH3的同化,无机态的N合成氨基酸主要通过下面两条途径：,其它氨基酸则是通过转氨作用,谷氨酰胺合成酶（主要途径）,Glu的形成,谷氨酰胺合成酶,谷氨酸合成酶,谷氨酸脱氢酶还原性氨基化,谷氨酰胺合成酶的K（NH3）较谷氨酸脱氢酶低,氨甲酰磷酸的形成,氨基甲酰磷酸合成酶(谷氨酸),II（谷氨酰胺）,2ATP+NH3+CO2 NH2CO
11、O P+2ADP+Pi,氨基甲酰激酶,二、氨基酸的合成(一般合成),1、转氨基作用：转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）谷氨酸作为氨基的转运站2、-酮酸经还原性氨基化作用生成氨基酸3、各族氨基酸的生成,根据碳架来源的不同，可分为不同的族，总共有5大族,原料,NH3由谷氨酸提供（通过转氨作用）碳架-酮酸（源于糖代谢中间产物）,丙氨酸族：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸丝氨酸族：丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸谷氨酸族：谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、精氨酸天冬氨酸族：天冬氨酸、天冬酰氨、赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸组氨酸和芳香族氨基酸（莽草酸途径）：组氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸,3、个别氨基酸的生成,CO2+H2O,戊
12、糖磷酸途径,葡萄糖,酸葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循环乙醛酸循环,核糖-5-磷酸,酵解,组氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,丝氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 异亮氨酸缬氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸,微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。,谷氨酸 谷氨酰胺赖氨酸 精氨酸 脯氨酸,小 结,无论N素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是谷氨酸或谷氨酰胺大多数氨基酸的合成需要转氨作用。转氨作用的NH3来源于谷氨酸，碳架来源于糖代谢中间产生的酮酸。但由糖代谢中酮酸直接转氨合成的氨基酸只有丙氨酸（谷丙转氨酶）和天冬氨酸（谷草转氨酶），其他氨基酸的合成还需要别的
13、步骤。植物和绝大多数微生物能合成全部Aa；人类必需Aa有：Leu、Trp、Phe、Val、Met、Lys、Thr、Ile。半必需Aa有：Arg、His,第三节 氨基酸代谢与糖代谢和脂肪代谢的关系,一、氨基酸代谢与糖代谢的关系1、生物体中氨基酸基本上可转变为糖,2、糖代谢中间产物提供氨基酸合成的C架,二、糖代谢与脂肪代谢的关系,1、在动植物体内氨基酸可以转为脂肪,2、脂肪转化为氨基酸（植物可以，动物不易）,学习要求,掌握肽链外切酶，内切酶及肽酶的作用特点。掌握L-谷氨酸脱氢酶催化的反应，转氨反应，联合脱氨反应定义。了解一些重要氨基酸脱羧后形成的产物的生理作用。掌握氨基酸脱氨后酮酸和氨的去向。了解植物体中氨的来源及氨的同化反应。掌握5族氨基酸碳架来源，每族的领头氨基酸。了解氨基酸生物合成的调节作用。,
