中国药科大学生物化学课件—09-氨基酸代谢

1、第九章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢,一、白质的酶促降解(消化、吸收),1、蛋白质在胃中的酶促水解 2、肠中蛋白质的水解,消化道内几种蛋白酶的专一性,一、白质的酶促降解（消化、吸收）,3、氨基酸的吸收 4、组织蛋白的降解,二、氨基酸的中间代谢 （一）、概述,组成蛋白质的20中氨基酸都含有氨基和羧基，因此其代谢有许多相似之处：,、能脱去-NH2，生成NH3和-酮酸，NH3可以与CO2经一系列的反应生成尿素，少部分可以存在于机体或合成其它含氮化合物。 、氨基酸脱氨后剩下的-酮酸部分都可以通过糖的氧化分解途径放出CO2和H2O，还有一部分可以转化为糖、脂肪。 、少数氨基酸可以脱去-COOH，生成胺类再进行代谢。,氨基酸代谢概况,食物蛋白质,氨基酸,特殊途径,-酮酸,糖及其代谢中间产物,脂肪及其代谢中间产物,TCA,鸟氨酸循环,NH4+,NH4+,NH3,CO2,H2O,体蛋白,尿素,尿酸,激素,卟啉,尼克酰氨衍生物,肌酸胺,嘧啶,嘌呤,（次生物质代谢）,CO2,胺,氨基酸脱氨脱羧,（二）、氨基酸的分解代谢 介绍共同的分解途径,、脱氨基作用（重点） 定义：指氨基酸失去氨基的作用，它是机体氨基酸

2、分解代谢的第一个步骤。 方式：脱氨基作用有以下几种方式： A、氧化脱氨基作用。 B、转氨基作用。 C、联合脱氨基作用。 D、脱酰氨基作用和非氧化脱氨。, 氧化脱氨基作用,1.定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。 2.反应通式：,+O2+H2O,R-C-COOH,+H2O2+NH3,AA氧化酶,O,AA氧化酶,R-C-COO-,NH2,H2O,R-C-COOH,O,+NH3,FP FPH2,FPH2+O2,FP+H2O2,3.AA氧化酶的种类 L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。 D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。 L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶，反应为可逆反应。,（二） 转氨基作用（氨基移换作用）,1.定义：一种-氨基酸的氨基在转氨酶的催化下转移到-酮酸的酮基位置上，从而生成一种新的氨基酸和一种新的-酮酸的作用，又叫氨基移换作用。 2.一般反应：,+,H,迄今发现的转氨酶都以磷酸吡哆醛（PLP）为 辅基

3、，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。,例如,谷氨酸 + 丙酮酸,-酮戊二酸 + 丙氨酸,天冬氨酸 + -酮戊二酸,草酰乙酸 +谷氨酸,+,+,3.转氨酶 定义：催化转氨基反应的酶称为转氨酶或叫氨基移换酶。 特点：A、种类多 ；B、分布极广。 C、转氨酶催化的反应都是可逆的。 D、所有转氨酶的辅酶都是磷酸吡哆醛，而且催化的机理相同。 E、转氨作用以谷氨酸为中心,A、能沟通蛋白质与糖的代谢 B、是氨基酸脱氨的常见方式之一，酶分为广，活性强，种类多。 C、在氨基酸、蛋白质的生物合成中起重要作用 D、测定转氨酶活力，有助于肝脏疾病的诊断,4.转氨作用的意义,1.概念,2.类型,a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联,(三). 联合脱氨基作用（移换脱氨基作用）,转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联,转氨酶,L-谷氨酸脱氢酶,H20+NAD+,NH3+NADH,-酮酸,-氨基酸,-酮戊二酸,L-谷氨酸,AA的- NH3借助转氨转移到-酮戊二酸上，生成相应的-酮酸和谷AA。 谷AA在谷AA脱氢酶下脱NH3 ，生成-酮戊二酸和NH3,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

4、,(四) 氨基酸的脱酰胺作用,+H2O,+NH3,谷氨酰胺酶,CH2,-,CONH2,CHNH3+,COO-,-,-,+H2O,天冬酰胺酶,+NH3,上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。,还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等（在微生物中个别AA进行,但不普遍）,(五) 非氧化脱氨,还原脱氨基,(五) 非氧化脱氨,脱水脱氨基,(五) 非氧化脱氨,水解脱氨基,(五) 非氧化脱氨,脱硫氢基脱氨基,(五) 非氧化脱氨,脱硫氢基脱氨基,概念,脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）,脱羧基作用,一般反应式,+,磷酸吡哆醛,醛亚胺,+H2O,CO2,H2O,+,谷AA -氨基丁酸+CO2 天冬AA -丙AA+CO2 赖AA 尸胺+ CO2 鸟AA 腐胺+ CO2 丝氨酸 乙醇胺 胆碱 卵磷脂 色氨酸 吲哚丙酮酸 吲哚乙醛 吲哚乙酸,胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。,RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3 RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2O,A

5、A,尿素,1、氨的去路：,排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类） 以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类） 以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物） 重新利用合成AA： 合成酰胺（高等植物中） 嘧啶环的合成（核酸代谢）,氨的代谢去路（难点）,2、尿素的生成鸟氨酸循环,（1）概念,2、尿素的生成鸟氨酸循环,（2）总反应和过程,第一阶段：CO2、NH3与鸟氨酸作用合 成瓜氨酸 第二阶段：瓜氨酸与天冬氨酸作用产 生精氨酸 第三阶段：生成尿素,尿素循环,氨基酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,鸟氨酸,瓜氨酸,瓜氨酸,精氨琥珀酸,鸟氨酸,精氨酸,延胡索酸,氨基酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,2ADP+Pi,2ATP+CO2+NH3+H2O,1,细胞溶液,线粒体,尿素,-酮戊二酸,-酮戊二酸,2,3,4,5,氨的代谢去路（难点）,3、酰胺的生成 4、其它含氮化合物的生成,1、再氨基化生成氨基酸,2、转变成糖或脂肪,生糖氨基酸 生酮氨基酸,3、氧化供能生成CO2和H2O,

6、、氨基酸的碳链代谢（-酮酸 的代谢去路）,2、转变成糖及脂肪,氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径,草酰乙酸,磷酸烯醇式酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰氨,丙酮酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,乙酰CoA,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,谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸,异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸,苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸,异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸,葡萄糖,柠檬酸,氨基酸分解代谢(脱氨作用)小结：,三、氨基酸的合成代谢,（一）、氮的参入,生物体N的来源 食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的N源。 植物中的氮源主要来自于氨、铵盐和硝酸盐。,必需氨基酸的概念,凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨基酸，称为必需氨基酸。,人的必需氨基酸：,Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg),自然界的氮素循环,硝酸盐,亚硝酸,NH3,生物固氮,工业固氮,固氮生物,动植物,硝酸盐还原,大气固氮,大气氮素,岩浆源的固定氮,火成岩,反硝化作用,氧化亚氮,蛋白质,入地下水,动植物废物死的有

7、机体,三、氨基酸的合成代谢,（二）、氨基酸的合成 1、还原氨基化：,2、转氨作用,3、氨基酸之间的转化,四、个别氨基酸代谢,（二）、氨基酸的合成,二十种氨基酸的生物合成概况,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,丝氨酸族,His 和芳香族,几种氨基酸的关系,-酮戊二酸,谷AA,谷氨酰胺,脯AA,羟脯AA,鸟AA,瓜AA,精AA,几种氨基酸的关系,-天冬氨酸半醛,芳香族氨基酸的关系,色氨酸,若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体，因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径,一碳基团,在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。, 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化， 其辅酶为FH4 一碳基团和氨基酸代谢,-CH=NH 亚氨甲基 H-CO- 甲酰基 -CH2OH 甲醇基 -CH= 次甲基 -CH2- 亚甲基 -CH3 甲基,叶酸和 四氢叶酸（FH4或THFA）,叶酸,N5，N10-CH2-FH4,五、糖、脂、蛋白质代谢的相互关系,相互转变：三者可

8、互相转变，乙酰CoA、丙酮酸是交叉点（关键物质） 、糖 脂：-磷酸甘油、乙酰CoA 、糖蛋白质：丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸 、脂 蛋白质：乙酰乙酸（酮体） 、蛋白质 脂：生酮氨基酸 乙酰CoA 脂，生糖氨基酸可转变成甘油和乙酰CoA而合成脂。,相互制约：三者代谢进行的强度存在相互影响。 如：糖不足 脂、蛋白质分解增强，反之亦然；氨基酸的生物合成需要糖、脂代谢提供-酮酸，脂肪酸的生物合成需要糖代谢提供乙酰CoA。 殊途同归：三者的分解代谢前面各阶段不同，但最后阶段主要是通过TCA循环完成氧化功能，或通过TCA中间产物相互转变。,五、糖、脂、蛋白质代谢的相互关系,一碳基团的来源与转变,S-腺苷蛋氨酸,N5-CH3-FH4,N5 ，N10 - CH2-FH4,N5， N10 = CH-FH4,N10 -CHO-FH4,N5 ， N10 -CH2-FH4还原酶,N5 ， N10 -CH2-FH4脱氢酶,环水化酶,丝氨酸,组氨酸苷氨酸,参与 甲基化反应,为胸腺嘧啶合成提供甲基,参与嘌呤合成,FH4,FH4,FH4,HCOOH,H2O,NAD+,NDAH+H+,NAD+,NDAH+H+,H+,参与嘌呤合成,

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