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1、学习重点：学习重点：脱氨的主要方式脱氨的主要方式。氨的去路。氨的去路。尿素的合成。尿素的合成。氨的转运。氨的转运。脱氨基后碳架的去向。脱氨基后碳架的去向。一碳单位及作用。一碳单位及作用。氨基酸合成中的碳源和氮源。氨基酸合成中的碳源和氮源。Gln、Glu合成。合成。氨基酸代谢氨基酸代谢植植物物、微微生生物物从从环环境境中中吸吸收收氨氨、铵铵盐盐、亚亚硝硝酸酸盐盐、硝硝酸酸盐盐等等无无机机氮氮，合合成成氨氨基基酸酸、蛋白质及其它含氮化合物（蛋白质及其它含氮化合物（植物生理学植物生理学）。）。有有些些微微生生物物能能把把空空气气中中的的N2转转变变成成氨氨态态氮氮，合成氨基酸（生物固氮）。合成氨基酸
2、（生物固氮）。人和动物消化吸收动、植物蛋白质，蛋白质人和动物消化吸收动、植物蛋白质，蛋白质降解得到降解得到氨基酸氨基酸，合成蛋白质及含氮化合物。，合成蛋白质及含氮化合物。第一节第一节N循环循环图图 自然界的氮循环自然界的氮循环 （不要求）（不要求）一、一、蛋白质消化吸收蛋白质消化吸收哺哺乳乳动动物物的的胃胃、小小肠肠中中含含有有胃胃蛋蛋白白酶酶、胰胰蛋蛋白白酶酶、胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶、羧羧肽肽酶酶、氨氨肽肽酶酶、弹弹性性蛋蛋白白酶酶。经经上上述述酶酶的的作作用用，蛋蛋白白质质水水解解成成游游离氨基酸，在小肠被吸收。离氨基酸，在小肠被吸收。被被吸吸收收的的氨氨基基酸酸（与与糖糖、脂脂一一样样
3、）一一般般不不能能直接排出体外，需经历各种代谢途径。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用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸。氨基酸。蛋白质消化、降解及氮平衡蛋白质消化、降解及氮平衡图图 蛋白质的酶解蛋白质的酶解二、蛋白质的降解二、蛋白质的降解人人及及动动物物体体内内蛋蛋白白质质处处于于不不断断降降解解和和合合成成的的动动态态平平衡衡。成成人人每每天天有有1%2%的蛋白被降解、更新。的蛋白被降解、更新。不不同同蛋蛋白白的的半半寿寿期期差差异异很很大大，人人血血浆浆蛋蛋白白质质
4、的的t1/2约约10天天，肝肝脏脏的的t1/2约约18天天，结结缔缔组组织织蛋蛋白白的的t1/2约约180天天，许多关键性的调节酶的许多关键性的调节酶的t1/2均很短。均很短。真核细胞中蛋白质的降解有两条途径：真核细胞中蛋白质的降解有两条途径：一一条条是是不不依依赖赖ATP的的途途径径，在在溶溶酶酶体体中中进进行行，主主要要降降解解外外源源蛋蛋白白、膜膜蛋蛋白白及及长长寿寿命命的的细细胞胞内内蛋白。蛋白。另另一一条条是是依依赖赖ATP和和泛泛素素的的途途径径，在在胞胞质质中中进进行行，主主要要降降解解异异常常蛋蛋白白和和短短寿寿命命蛋蛋白白。此此途途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。径在不含溶
5、酶体的红细胞中尤为重要。泛素（泛素（Ubiquitin）一种一种8.5KD（76氨基酸残氨基酸残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。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，酵母与人只相差一级结构高度保守，酵母与人只相差3个氨基酸个氨基酸残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后残基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者带上标记，然后被蛋白酶降解。者带上标记，然后被蛋白酶降解。三、氨基酸代谢库三、氨基酸代谢库食食物物蛋蛋白白中中，经经消消化化而而被被吸吸收收的的氨氨基基酸酸（外外源源性性氨氨基基酸酸）与与体体内内组组织织产产生生的的氨氨基基酸酸（内内源源性性氨氨基基酸酸）
6、混混在在一一起起，分分布布于于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。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氨基酸总量计算。氨基酸代谢库以游离氨基酸总量计算。肌肉中氨基酸占代谢库的肌肉中氨基酸占代谢库的50以上。以上。肝脏中氨基酸占代谢库的肝脏中氨基酸占代谢库的10。肾中氨基酸占代谢库的肾中氨基酸占代谢库的4。血浆中氨基酸占代谢库的血浆中氨基酸占代谢库的16。氨基酸代谢概览氨基酸代谢概览四、氮平衡四、氮平衡 氮氮平平衡衡：机机体体摄摄入入的的氮氮量量和和排排出出的的氮氮量量，在在正正常常情情况况下下处处于于平平衡衡状状态态。摄入氮排出氮。摄入氮排出氮。 氮氮正正平平衡衡：摄摄入
7、入氮氮排排出出氮氮。部部分分摄摄入入的的氮氮用用于于合合成成体体内内蛋蛋白白质质，儿儿童童、孕妇。孕妇。 氮负平衡：摄入氮排出氮。饥锇、氮负平衡：摄入氮排出氮。饥锇、疾病。疾病。 第二节第二节 氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢 氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。 氨基酸的分解代谢一般是先脱去氨氨基酸的分解代谢一般是先脱去氨基，生成的碳架可以被氧化成基，生成的碳架可以被氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，产生产生ATP ATP 。碳架也可以为糖、脂肪碳架也可以为糖、脂肪酸的合成提供原料。酸的合成提供原料。一、脱氨基作用一、脱氨基作用 1. 1.氧化脱氨基氧化
8、脱氨基 第一步，脱氢，生成亚胺。第一步，脱氢，生成亚胺。 第二步，水解。第二步，水解。 - -氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶( (辅酶：辅酶： ) ) 真核生物中，真正起作用的不是真核生物中，真正起作用的不是L-L-氨氨基酸氧化酶，而是谷氨酸脱氢酶。基酸氧化酶，而是谷氨酸脱氢酶。?催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化酶）酶）L-Glu脱氢酶脱氢酶（E-NAD+、E-NADP+）真真核核细细胞胞的的Glu脱脱氢氢酶酶，大大部部分分存存在在于于线线粒粒体体基基质质中中，是是一一种种不不需需O2的的脱脱氢酶。氢酶。此此酶酶是是能能使使氨氨基基酸酸直直接接脱脱去去氨氨基基的的
9、活活力力最最强强的的酶酶，是是一一个个结结构构复复杂杂的的别别构构酶。在动、植、微生物体内都有。酶。在动、植、微生物体内都有。抑抑 制制 剂剂 ： ATP、 GTP、 NADH。 激活剂：激活剂：ADP、GDP及某些氨基酸。及某些氨基酸。当当ATP、GTP不足时，不足时，Glu的氧化脱氨的氧化脱氨会加速进行，有利于氨基酸分解供能会加速进行，有利于氨基酸分解供能（动物体内有（动物体内有10%的能量来自氨基酸氧的能量来自氨基酸氧化）。化）。 转转氨氨基基作作用用：-氨氨基基酸酸和和-酮酮酸酸之之间间氨氨基基转转移移作作用用，结结果果使使原原来来的的氨氨基基酸酸生生成成相相应应的的酮酮酸酸，而原来的
10、酮酸生成相应的氨基酸。而原来的酮酸生成相应的氨基酸。转转氨氨作作用用是是氨氨基基酸酸脱脱氨氨的的重重要要方方式式，除除GlyGly、LysLys、ThrThr、ProPro外，氨基酸都能参与转氨基作用。外，氨基酸都能参与转氨基作用。 转转氨氨基基作作用用由由转转氨氨酶酶催催化化，辅辅酶酶是是维维生生素素B B6 6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。转氨酶在真核细胞的转氨酶在真核细胞的胞质、线粒体胞质、线粒体中都存在。中都存在。 转氨反应机制转氨反应机制P305图图30-3（不要求）（不要求）。2.2.转氨基作用转氨基作用图图 谷丙转氨基反应谷丙转氨基反应图图 谷草转氨基反应
11、谷草转氨基反应不同的转氨酶催化不同的转氨反应不同的转氨酶催化不同的转氨反应.大大多多数数转转氨氨酶酶，优优先先利利用用-酮酮戊戊二二酸酸作作为为氨基的受体氨基的受体，生成，生成Glu。其次是利用草酰乙酸，生成其次是利用草酰乙酸，生成Asp。为何需要联合脱氨？为何需要联合脱氨？ 单单靠靠转转氨氨基基作作用用不不能能最最终终脱脱掉掉氨氨基基，单单靠靠氧氧化化脱脱氨氨基基作作用用也也不不能能满满足足机机体体脱脱氨氨基基的的需需要要，因因为为只只有有GluGlu脱脱氢氢酶酶活活力力最高，其余最高，其余L-L-氨基酸氧化酶的活力都低。氨基酸氧化酶的活力都低。 机机体体借借助助联联合合脱脱氨氨基基作作用用
12、可可以以迅迅速速脱脱去氨基去氨基 。 3.3.联合脱氨（转氨基作用脱氨基作用）联合脱氨（转氨基作用脱氨基作用）(1)(1)以谷氨酸脱氢酶为中心的联合以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用脱氨基作用（2）通通过过嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸循循环环的的联联合合脱氨基脱氨基图图 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基-1图图 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基-24.4.非非氧氧化化脱脱氨氨基基作作用用（多多在在微微生生物物的的中中进行）（了解）进行）（了解） 还原脱氨基（严格无氧条件下）还原脱氨基（严格无氧条件下） 水解脱氨基水解脱氨基 脱水脱氨基脱水脱氨基
13、 脱巯基脱氨基脱巯基脱氨基氧化氧化-还原脱氨基还原脱氨基两两个个氨氨基基酸酸互互相相发发生生氧氧化化还还原原反反应应，生生成成有机酸、酮酸、氨。有机酸、酮酸、氨。脱酰胺基作用脱酰胺基作用谷胺酰胺酶：谷胺酰胺谷胺酰胺酶：谷胺酰胺+H2O谷谷氨氨酸酸+NH3天冬酰胺酶：天冬酰胺天冬酰胺酶：天冬酰胺+H2O天天冬冬氨氨酸酸+NH3谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶广泛存在于动植物谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶广泛存在于动植物和微生物中。和微生物中。脱脱羧羧反反应应：生生物物体体内内大大部部分分氨氨基基酸酸可可进进行脱羧作用，生成相应的行脱羧作用，生成相应的一级胺一级胺。氨氨基基酸酸脱脱羧羧酶酶专专一一性性很很强强，每每
14、一一种种氨氨基基酸都有一种脱羧酶酸都有一种脱羧酶，辅酶是磷酸吡哆醛辅酶是磷酸吡哆醛。二、脱羧反应二、脱羧反应氨基酸脱羧反应生理功能氨基酸脱羧反应生理功能氨氨基基酸酸脱脱羧羧反反应应的的许许多多些些产产物物具具有有重重要要生生理理功能。功能。1.脑脑组组织织中中L-Glu脱脱羧羧生生成成r-氨氨基基丁丁酸酸，是是重重要要的神经递质。的神经递质。2.His脱脱羧羧生生成成组组胺胺（又又称称组组织织胺胺），有有降降低低血血压的作用。压的作用。3.Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。氨氨对对生生物物机机体体有有毒毒，特特别别是是高高等等动动物物的的脑脑对对氨氨极极敏敏
15、感感，血血中中1%的的氨氨会会引引起起中中枢枢神神经经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。氨中毒的机理？氨中毒的机理？脑脑细细胞胞的的线线粒粒体体可可将将氨氨与与-酮酮戊戊二二酸酸作作用用生生成成Glu，大大量量消消耗耗-酮酮戊戊二二酸酸，影影响响TCA，同同时大量消耗时大量消耗NADPH，产生脑昏迷。产生脑昏迷。三、氨的去向三、氨的去向氨的三种主要去向：氨的三种主要去向：（1）重新利用（合成氨基酸）重新利用（合成氨基酸、核酸。）核酸。）（2）贮存（）贮存（Gln、Asn）高等植物将氨基氮以高等植物将氨基氮以Gln、Asn的形式储存。的形式储存。（3）排出体外）
16、排出体外排排氨氨动动物物：水水生生、海海洋洋动动物物，以以氨氨的的形形式式排排出。出。排排尿尿酸酸动动物物：鸟鸟类类、爬爬虫虫类类，以以尿尿酸酸形形式式排排出。出。排尿动物：以尿素形式排出。排尿动物：以尿素形式排出。1.1.GlnGln转运转运 形形成成GlnGln两两种种酶酶：GlnGln合合成成酶酶、GlnGln酶酶。GlnGln中中性性无无毒毒，易易透透过过细细胞胞膜膜，是是氨氨的主要运输形式。的主要运输形式。 GlnGln经血液进入肝中，经经血液进入肝中，经GlnGln酶分解，酶分解，生成生成GluGlu和和NHNH3 3。 （一）氨的转运（肝外（一）氨的转运（肝外肝脏）肝脏）肌肌肉肉
17、中中氨氨被被转转移移到到丙丙酮酮酸酸形形成成Ala，Ala运运至至肝肝脏脏，在在肝肝中中经经转转氨氨生生成成的的丙丙酮酮酸酸又又通通过过糖糖异异生可生成生可生成Glc.这一过程称这一过程称Glc-Ala循环。循环。2.丙氨酸转运（丙氨酸转运（Glc-Ala循环）循环） 1.1.直直接接排排氨氨： 排排氨氨动动物物将将氨氨以以GlnGln形形式式运运至至排排泄泄部部位位，经经GlnGln酶酶分分解解，直直接接释释放放NHNH3 3。游游离离的的NHNH3 3借借助助扩扩散散作作用用直接排除体外。直接排除体外。 2.2.尿尿 素素 的的 生生 成成 （ 尿尿 素素 循循 环环)()(Animati
18、onAnimation）： 排排尿尿素素动动物物在在肝肝脏脏中中合合成成尿尿素素的的过过程程称称尿尿素素循循环环。 19321932年年，KrebsKrebs发发现现，向向悬悬浮浮有有肝肝切切片片的的缓缓冲冲液液中中，加加入入鸟鸟氨氨酸酸、瓜瓜氨氨酸酸、ArgArg中中的的任任何何一一种种，都都可可促促使使尿尿素素的的合合成。成。 （二）氨的排泄（二）氨的排泄图图 尿素循环途径尿素循环途径图图 尿素循环途径尿素循环途径 Urea CycleUrea Cycle（1）氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸的的生生成成（氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶I）肝细胞液中的氨基酸经转氨作用，与肝细胞液中的氨基酸经转氨作用
19、，与-酮酮戊二酸生成戊二酸生成Glu，Glu进入线粒体基质，经进入线粒体基质，经Glu脱氢酶作用脱下脱氢酶作用脱下氨基氨基，游离的氨，游离的氨（NH4+）与与TCA循环产生的循环产生的CO2反应生成反应生成氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸。氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸是是高高能能化化合合物物，可可作作为为氨氨甲甲酰酰基基的供体。的供体。氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶I：存存在在于于线线粒粒体体中中，参参与与尿素的合成。尿素的合成。氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸合合成成酶酶II：存存在在于于胞胞质质中中，参参与与尿尿嘧啶的合成。嘧啶的合成。反应要消耗反应要消耗2ATP 尿素循环的限速步反应：尿素循环的限速步反应：氨甲酰磷酸
20、合成酶氨甲酰磷酸合成酶I受受N-乙酰乙酰-谷氨酸变构激活谷氨酸变构激活。要点：要点：（2）合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）鸟鸟氨氨酸酸接接受受氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸提提供供的的氨氨甲甲酰酰基基，生生成成瓜瓜氨氨酸酸。瓜瓜氨氨酸酸生生成成后后就就离离开开线线粒粒体体，进入细胞质。进入细胞质。（3）合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合）合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合成成酶）酶）（4）精精氨氨琥琥珀珀酸酸裂裂解解成成精精氨氨酸酸和和延延胡胡索索素素酸酸（精氨琥珀酸裂解酶）（精氨琥珀酸裂解酶）Asp的氨基转移到的氨基转移到Arg。延胡索素酸可以经苹延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为
21、天冬氨酸，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精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素尿素生成后，由血液运到肾脏随尿排除。尿素生成后，由血液运到肾脏随尿排除。NH4+CO2+3ATP+Asp+2H2O尿尿素素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸延胡索酸生生成成1分分子子尿尿素素可可清清除除2分分子子氨氨及及1分分子子CO2，消耗消耗4个高能磷酸键。个高能磷酸键。2分子氨及分子氨及1分子分子CO2的来源的来源联联合合脱脱-NH2合合成成尿尿素素是是解解决决-NH2去去向向的的主主要要途径。途径。尿素循环总反应：尿素循环总反应：尿素循环与尿素循环与TCA的关系：延胡素酸（联系物
22、）的关系：延胡素酸（联系物）3.生成尿酸（见核苷酸代谢）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。尿酸（包括尿素）也是嘌呤代谢的终产物。四、氨基酸碳架的去向四、氨基酸碳架的去向20种种氨基酸碳骨架有三种去路：氨基酸碳骨架有三种去路：A.氨基化还原成氨基酸氨基化还原成氨基酸*B.氧化成氧化成CO2和水（和水（TCA）C.生糖、生脂生糖、生脂20种种氨氨基基酸酸的的碳碳架架可可转转化化成成7种种物物质质：丙丙酮酮酸酸、乙乙酰酰CoA、乙乙酰酰乙乙酰酰CoA、-酮酮戊戊二二酸酸、琥琥珀珀酰酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸延胡索酸、草酰乙酸。它它们们最最后后集集中中为为5种种物物质质进
23、进入入TCA：乙乙酰酰CoA、-酮酮戊戊二二酸酸、琥琥珀珀酰酰CoA、延延胡胡索索酸酸、草草酰酰乙乙酸酸。1.转变成丙酮酸的途径（转变成丙酮酸的途径（5）Ala、Gly、Ser、Thr、Cys生成丙酮酸生成丙酮酸。丙丙-甘甘-丝丝-苏苏-（半）胱（半）胱TIP: 熟悉AA的结构对理解AA的分解有莫大帮助!L-Ala+-酮戊二酸酮戊二酸谷丙转氨酶谷丙转氨酶丙酮酸丙酮酸+谷氨酸谷氨酸（1）Ala与与-酮戊二酸转氨酮戊二酸转氨（谷丙转氨酶）（谷丙转氨酶）（2）Gly先转变成先转变成Ser，再由再由Ser转变成丙酮酸。转变成丙酮酸。Gly+N5.N10-甲烯基四甲烯基四氢叶酸氢叶酸丝丝氨氨酸酸转转羟羟
24、甲甲基基酶酶Mn2+L-Ser+四氢叶四氢叶酸酸Gly与与Ser的的互互变变是是极极为为灵灵活活的的，该该反反应应也也是是Ser生生物合成的重要途径。物合成的重要途径。Gly的的分分解解代代谢谢不不是是以以形形成成乙乙酰酰CoA为为主主要要途途径径，Gly的重要作用是一碳单位的提供者。的重要作用是一碳单位的提供者。Gly+FH4+NAD+N5,N10-甲烯基甲烯基FH4+CO2+NH4+NADH（3）Ser脱脱水水、脱脱氨氨，生生成成丙丙酮酮酸酸（丝丝氨氨酸酸脱水酶）脱水酶）（4）Thr醛醛缩缩酶酶催催化化裂裂解解成成Gly和和乙乙醛醛，后后者者氧化氧化成成乙酸乙酸乙酰乙酰CoA。（5）Cys
25、转转氨氨，生生成成-巯巯基基丙丙酮酮酸酸，脱脱巯巯基基，生成丙酮酸生成丙酮酸12345 2. 转变成乙酰乙酰转变成乙酰乙酰CoA的途径（的途径（5）（1）PheTyr乙酰乙酰乙酰乙酰CoA产物产物：乙酰乙酰乙酰乙酰CoA、延胡索酸和延胡索酸和CO2。（2）Tyr产产物物：乙乙酰酰乙乙酰酰CoA（可可转转化化成成2个个乙乙酰酰CoA。）、）、延胡索酸和延胡索酸和CO2。（3）LeuP320图图30-19产产物物：1个个乙乙酰酰CoA，1个个乙乙酰酰乙乙酰酰CoA，相相当于当于3个乙酰个乙酰CoA。反反应应中中先先脱脱去去1个个CO2，后后又又加加上上1个个CO2，C原子数不变原子数不变。（4）L
26、ys产物：产物：1个乙酰乙酰个乙酰乙酰CoA，2个个CO2。在反应途中转氨：在反应途中转氨：a.氧化脱氨氧化脱氨b.转氨转氨（5）Trp产物：产物：1个乙酰乙酰个乙酰乙酰CoA，1个乙酰个乙酰CoA，4个个CO2，1个甲酸。个甲酸。色氨酸的三种重要衍生物：色氨酸的三种重要衍生物：1）烟酸（）烟酸（NAD/NADP的前体）；的前体）；2）IAA；3）5-羟色胺（神经递质）羟色胺（神经递质）3. 生成生成-酮戊二酸的途径（酮戊二酸的途径（5）Arg、His、Gln、Pro、Glu生生成成-酮酮戊戊二二酸。酸。（1）ArgP324图图30-24产物：产物：1分子分子Glu，1分子尿素。分子尿素。（2
27、）HisP224图图30-25产产物物：1分分子子Glu，1分分子子NH3,1分分子子甲甲亚氨基。亚氨基。（3）ProP325图图30-26产物：产物：ProGluHpro丙酮酸丙酮酸+丙醛酸丙醛酸（4）Gln三条途径三条途径A.Gln酶酶：Gln+H2OGlu+NH3B. Glu合合 成成 酶酶 ： Gln+-酮酮 戊戊 二二 酸酸 +NADPH2Glu+NADP+C.转酰胺酶：转酰胺酶：Gln+-酮戊二酸酮戊二酸Glu+r-酮谷酰氨酸酮谷酰氨酸4. 琥珀酰琥珀酰CoA途径（途径（3）P326图图30-27Met、Ile、Val转变成琥珀酰转变成琥珀酰CoA（1）MetP327图图30-28
28、给给出出1个个甲甲基基，将将-SH转转给给Ser（生生成成Cys），产生一个琥珀酰产生一个琥珀酰CoA（2）IleP328图图30-29产生一个乙酰产生一个乙酰CoA和一个琥珀酰和一个琥珀酰CoA（3）Val(净净生生成成1CO2和和和和一一个个琥琥珀珀酰酰CoA)P328图图30-30TIP:写出写出AA结构结构,理解生成的产物理解生成的产物!5.草酰乙酸途径草酰乙酸途径Asp和和Asn可可转转变变成成草草酰酰乙乙酸酸进进入入TCA，Asn先先转转变变成成Asp（Asn酶酶），Asp经经转转氨作用生成草酰乙酸氨作用生成草酰乙酸.6.延胡索酸途径延胡索酸途径Phe、Tyr可生成延胡索酸（前面已
29、讲过）可生成延胡索酸（前面已讲过）。生生酮酮氨氨基基酸酸：Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在在分分解解过过程程中中转转变变为为乙乙酰酰乙乙酰酰CoA，后后者者在在动动物物肝肝脏脏中中可可生生成成乙乙酰酰乙乙酸酸和和-羟羟丁丁酸酸，这这5种种氨氨基基酸酸称称生生酮酮氨氨基基酸酸 (Ketogenicaminoacid)。生生糖糖氨氨基基酸酸：凡凡能能生生成成丙丙酮酮酸酸、-酮酮戊戊二二酸酸、琥琥珀珀酸酸、延延胡胡索索酸酸、草草酰酰乙乙酸酸的的氨氨基基酸酸都都称称为为生生糖糖氨氨基基酸酸(GlucogenicAA)，它它们们都能生成都能生成Glc。而而Phe、Tyr是生酮兼生糖氨基酸是生酮
30、兼生糖氨基酸。Genesis, -genic, generation五五.生糖氨基酸与生酮氨基酸生糖氨基酸与生酮氨基酸1.氨基酸产生一碳单位氨基酸产生一碳单位定定义义:一一碳碳单单位位：具具有有一一个个碳碳原原子子的的基基团团。亚亚氨氨甲甲基基（-CH=NH），甲甲酰酰基基（HC=O-），羟羟甲甲基基（-CH2OH），甲甲基基（-CH3）,亚亚甲甲基基（又又称称甲甲叉叉基基，-CH2） ， 次次 甲甲 基基 （ 又又 称称 甲甲 川川 基基 ， -CH=）.功功能能:一一碳碳单单位位不不仅仅与与氨氨基基酸酸代代谢谢密密切切相相关关，还还参参与与嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶的的生生物物合合成成，是是生生物
31、物体体内内各各种种化化合合物物甲甲基基化化的的甲甲基基来来源。源。六、由氨基酸衍生的其它重物质六、由氨基酸衍生的其它重物质哪哪些些AA可可以以提提供供一一碳碳单单位位: Gly、Thr、Ser、His、Met等氨基酸。等氨基酸。转转移移中中介介物物:一一碳碳单单位位的的转转移移靠靠四四氢氢叶叶酸酸（5，6，7，8-四四氢氢叶叶酸酸），携携带带甲甲基基的的部部位位是是N5、N10。P330结结构构式式：THF (tetra-hydro-folate)或或FH4（1）合成核苷酸组分）合成核苷酸组分:Gly,Asp（2）神经递质）神经递质:儿茶酚胺类儿茶酚胺类(Tyr),5-羟色胺羟色胺(Trp),
32、r-氨基丁酸氨基丁酸抑制作用抑制作用(Glu),Glu,Asp乙酰胆碱乙酰胆碱(Ser),组胺组胺(His)(3)Tyr与黑色素与黑色素,Tyr与甲状腺素、肾上腺素与甲状腺素、肾上腺素（4）Trp与吲哚乙酸与吲哚乙酸(IAA)2.氨基酸与生物活性物质氨基酸与生物活性物质氨基酸来源的生物活性物质。了解几种主要氨基氨基酸来源的生物活性物质。了解几种主要氨基酸来源生物活性物质及功能酸来源生物活性物质及功能.转化过程不要求转化过程不要求.（5）肌肌酸酸和和磷磷酸酸肌肌酸酸（Arg、Gly、Met）：肌肌酸酸和和磷磷酸酸肌肌酸酸，在在贮贮存存和和转转移移磷磷酸酸键键能能中中起起重重要要作作用用。它它们们
33、存存在在于于动动物物的的肌肌肉肉、脑脑、血液中。血液中。Arg、Gly、Met形成磷酸肌酸形成磷酸肌酸肌酸合成中的甲基化：肌酸合成中的甲基化：S-腺苷腺苷Met(SAM)（6）Arg水水解解鸟鸟氨氨酸酸脱脱羧羧腐腐胺胺亚精胺亚精胺精胺精胺(7）牛磺酸）牛磺酸(Cys)牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。牛磺酸与胆汁酸结合，乳化食物。七、氨基酸代谢缺陷症（自学）七、氨基酸代谢缺陷症（自学）几种主要缺陷症几种主要缺陷症苯苯丙丙酮酮尿尿症症（PKU,phenyl-keton-uria）:Phe尿黑酸症尿黑酸症:Tyr一、氨基酸合成中的原料：氮源和碳源一、氨基酸合成中的原料：氮源和碳源1.氮源氮源（1）生物
34、固氮）生物固氮（微生物）微生物）a.与豆科植物与豆科植物共生共生的根瘤菌的根瘤菌b.自养自养固氮菌固氮菌兰藻兰藻在在固固氮氮酶酶系系作作用用下下，将将空空气气中中的的N2固固定定，产生产生NH3。N2+6e-+12ATP+12H2O2NH4+12ADP+12Pi+4H+第三节第三节 氨基酸合成代谢氨基酸合成代谢（2）硝酸盐和亚硝酸盐）硝酸盐和亚硝酸盐(植物、微生物植物、微生物)NO3-和和NO2-还原。还原。硝酸还原酶：硝酸还原酶：NO3-+NADPH+H+NO2-+NADP+H2O亚硝酸还原酶：亚硝酸还原酶：NO2-+3NADPH+H+NH3 + 3NADP+2H2O（3）各各种种脱脱氨氨基
35、基作作用用产产生生的的NH3（所所有有生生物）物）NH3的三种固定方式：的三种固定方式：1）形成氨甲酰磷酸（见尿素循环）形成氨甲酰磷酸（见尿素循环）2）形成）形成Glu3）形成）形成Gln2.碳源碳源直接碳源是相应的直接碳源是相应的-酮酸。酮酸。主要来源：糖酵解、主要来源：糖酵解、TCA、磷酸已糖支路磷酸已糖支路(图图31-2）植植物物、微微生生物物能能合合成成20种种氨氨基基酸酸相相应应的的全全部部碳架或前体。碳架或前体。人人和和动动物物只只能能直直接接合合成成部部分分氨氨基基酸酸相相应应的的-酮酮酸。酸。必必需需氨氨基基酸酸：Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、
36、（、（Arg、His）。）。GlcG-6-P3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖5-磷酸核糖磷酸核糖磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸莽草酸莽草酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸Phe, Tyr, TrpHisGlu, Gln, Arg, Pro，(Lys)Asp, Asn, Met, Thr, Lys, IleAla, Val, LeuSer, Cys Gly3氨基酸合成分族氨基酸合成分族3.氨基酸合成分族氨基酸合成分族（图（图31-1，31-2）-酮戊二酸衍生类型（酮戊二酸衍生类型（4）Glu、Gln、Pro、Arg。与与氨氨基基酸酸分分解解进进入入-酮酮戊
37、戊二二酸酸的的途途径径比比较较，少少了一种氨基酸了一种氨基酸，即即His。Gln-酮戊二酸酮戊二酸GluProArg草酰乙酸衍生类型（草酰乙酸衍生类型（6）Asp、Asn、Met、Thr、Ile（也也可可归归入入丙丙酮酮类类）、Lys（植物、细菌）植物、细菌）Asn草酰乙酸草酰乙酸AspMetLysThrIle经经TCA中间产物（中间产物（-酮戊二酸、草酰乙酸）酮戊二酸、草酰乙酸）可合成可合成10种种氨基酸。氨基酸。即即Glu、Gln、Pro、Arg、Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys。丙酮酸衍生类型（丙酮酸衍生类型（3）Ala、Val、LeuAla丙酮酸丙酮酸ValLeu3-磷酸
38、甘油酸衍生类型（磷酸甘油酸衍生类型（3）Ser、Gly、CysGly3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸SerCys经酵解中间产物（经酵解中间产物（3-磷酸甘油酸、丙酮酸），磷酸甘油酸、丙酮酸），可合成可合成Ala、Val、Leu、Ser、Cys、Gly等等6种种氨基酸。氨基酸。酵解及磷酸戊糖中间产物（酵解及磷酸戊糖中间产物（3）可合成可合成Phe、Tyr、Trp等等3种芳香族氨基酸种芳香族氨基酸。磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸Phe4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖TyrTrp磷酸戊糖中间产物（磷酸戊糖中间产物（1）His有自己独特的合成途径，与其它氨基酸之有自己独特的合成途径，与其它氨基酸之间没有关系间没有关系。
39、5-磷酸核糖磷酸核糖His二、二、脂肪族氨基酸生物合成途径脂肪族氨基酸生物合成途径1.-酮戊二酸衍生类型（酮戊二酸衍生类型（Glu、Gln、Pro、Arg）（1）Glu的合成的合成由由-酮戊二酸与游离氨，经酮戊二酸与游离氨，经L-Glu脱氢酸催化。脱氢酸催化。对于植物和微生物，氨的来源是对于植物和微生物，氨的来源是Gln的酰胺基。的酰胺基。NH3+-酮戊二酸酮戊二酸Glu脱氢酶脱氢酶NADPHGlu+H2OGln+-酮戊二酸酮戊二酸Glu合酶合酶NADPH2Glu（2）Gln的合成的合成由由-酮戊二酸形成酮戊二酸形成Glu，由由Glu可以进一步生成可以进一步生成Gln。Glu + NH4+ +
40、 ATP谷胺酰胺合成酶谷胺酰胺合成酶Gln+ADP+Pi+H+Gln合合成成酶酶是是催催化化氨氨转转变变为为有有机机含含氮氮物物的的主主要要酶酶，活性受活性受9种含氮物反馈调控：种含氮物反馈调控：氨氨基基Glc-6-P、Trp、Ala、Gly、Ser、His和和CTP、AMP、氨甲酰磷酸。氨甲酰磷酸。（3）Pro的合成的合成（Glu环化而成）环化而成）P345图图31-6（4）Arg合成合成P346图图31-7（5）Lys合成合成-酮戊二酸衍生型（蕈类、眼虫）酮戊二酸衍生型（蕈类、眼虫）P347图图31-82.草酰乙酸衍生类型草酰乙酸衍生类型Asp、Asn、Met、Thr、Ile、Lys（植物
41、、细菌）植物、细菌）（1）谷草转氨酶）谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶草酰乙酸草酰乙酸+GluAsp+-酮戊二酸酮戊二酸（2）Asn合成（转移酰胺基）合成（转移酰胺基）哺乳动物哺乳动物：Asn合合 酶酶 Mg2+Asp + Gln + ATPAsn+Glu+AMP+PPiAsn合成酶合成酶Asp + NH4+ + ATPAsn+AMP+PPi细菌中：细菌中：（3）Lys（植物、细菌）植物、细菌）P349图图31-9（4）Met合成合成P351图图31-11（5）Thr合成合成P351图图31-12Lys、Met、Thr合合成成中中，有有一一段段共共同同途途径径，生生成成Asp-半醛，是一个分枝点
42、化合物。半醛，是一个分枝点化合物。（6）Ile合成合成（与（与Val极为相似）极为相似）P3512图图31-13Ile的合成途径与的合成途径与Val极为相似。极为相似。6个个C中中4个来自个来自Asp（AspThr），），2个来个来自丙酮酸，所以也可以归入丙酮酸衍生型。自丙酮酸，所以也可以归入丙酮酸衍生型。3.丙酮酸衍生型（丙酮酸衍生型（Ala、Val（Ile）、）、Leu）PyrAla4.3-磷酸甘油酸衍生型（磷酸甘油酸衍生型（Ser、Gly、Cys）谷谷-丙转氨酶丙转氨酶（图31-16，）三、芳香族氨基酸及三、芳香族氨基酸及His的生成合成的生成合成1.Phe、Tyr、Trp的的合合成成（
43、图图31-20，-21，-22）Phe、Tyr、Trp的的共共同同前前体体：分分枝枝酸酸，由由2磷磷酸酸烯烯醇醇丙丙酮酮酸酸，1个个赤赤藓藓糖糖4-P经经6步步反反应应合合成成，又称莽草酸途径又称莽草酸途径2.His合合成成（图图31-23）起起始始物物：5-磷磷酸酸核核糖糖-1-焦磷酸（焦磷酸（PRPP）（除除Glu/Gln,Asp/Asn,Ala,外外，反反应应过过程程不不要要求，只知道碳架来源即可，即图求，只知道碳架来源即可，即图31-1，-2）最最有有效效的的调调节节是是通通过过合合成成过过程程的的终终端端产产物物，反反馈馈抑抑制制反反应应系系列列中中第第一一个个酶酶的的活活性性，即即
44、通通过过别别构构效效应调节第一个酶的活性。应调节第一个酶的活性。1.通过终端产物对氨基酸合成的反馈抑制通过终端产物对氨基酸合成的反馈抑制（1）简单简单的终端产物的终端产物反馈抑制反馈抑制四、氨基酸生物合成的调节（四、氨基酸生物合成的调节（P361-362）（2）不不同同终终端端产产物物对对共共同同合合成成途途径径的的协协同抑制同抑制（3）不同分枝产物对多个同工酶的抑）不同分枝产物对多个同工酶的抑制（制（多重性抑制）多重性抑制）（4）连续产物抑制连续产物抑制终终端端产产物物E和和H，只只分分别别抑抑制制分分道道后后自自己己的的分支途径中第一个酶的活性。分支途径中第一个酶的活性。（P362例子不要
45、求）例子不要求）2.通过酶量调节（参见基因表通过酶量调节（参见基因表达调控章节）达调控章节）理解别构调控（酶活性）与阻遏调控理解别构调控（酶活性）与阻遏调控（酶的生成量）的主要区别（酶的生成量）的主要区别五五、几几种种重重要要的的氨氨基基酸酸衍衍生生物物的的生生物物合合成成（了解）（了解）1.NO，信号传导的信息分子信号传导的信息分子，精氨酸氧化氮合酶，精氨酸氧化氮合酶2.谷光苷肽：谷光苷肽：GSHGSSG，GSH解毒作用解毒作用3.肌酸（由肌酸（由Arg,Gly,Met参与合成参与合成)4.卟啉卟啉血红素、细胞色素、叶绿素。血红素、细胞色素、叶绿素。卟啉由卟啉由Gly和琥珀酰和琥珀酰CoA衍
46、生衍生5.短短杆杆菌菌肽肽S:环环状状10肽肽，“以以酶酶为为模模板板”合合成成，离子载体性抗生素，氧化磷酸化抑制剂离子载体性抗生素，氧化磷酸化抑制剂6.D-氨基酸：通过氨基酸：通过L-氨基酸氨基酸消旋酶消旋酶实现。实现。重点回顾：重点回顾：脱氨的主要方式（概念）脱氨的主要方式（概念）氨的去路氨的去路尿素循环尿素循环氨的转运氨的转运脱氨基后碳架的去向。脱氨基后碳架的去向。一碳单位一碳单位及作用。及作用。氨基酸合成中的碳源和氮源。氨基酸合成中的碳源和氮源。氨基酸分解及合成的分族氨基酸分解及合成的分族Gln、Glu、Asp、Ala合成合成氨基酸代谢网举例氨基酸代谢网举例（不要求）（不要求）图图 Gly代谢途径代谢途径图图 Thr代谢途径代谢途径图图 Ser代谢途径代谢途径图图 Glu、Asp代谢途径代谢途径图图 Arg代谢途径代谢途径
