含氮化合物的代谢PPT课件.ppt

氮素是生命元素氮素是生命元素 —蛋白质、核 酸、脂类氮素代谢非常复杂氮素代谢非常复杂 —注意掌握轮廓一、氨基酸的代谢•合成•分解氨基酸代谢概况食物蛋白质食物蛋白质食物蛋白质食物蛋白质氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸特殊途径特殊途径特殊途径特殊途径   - -酮酸酮酸酮酸酮酸糖及其代谢糖及其代谢糖及其代谢糖及其代谢中间产物中间产物中间产物中间产物脂肪及其代脂肪及其代脂肪及其代脂肪及其代谢中间产物谢中间产物谢中间产物谢中间产物TCATCA鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸循环循环循环循环NHNH4 4+ +NHNH4 4+ +NHNH3 3COCO2 2HH2 2OO体蛋白体蛋白体蛋白体蛋白尿素尿素尿素尿素尿酸尿酸尿酸尿酸激素激素激素激素卟啉卟啉卟啉卟啉尼克酰氨尼克酰氨尼克酰氨尼克酰氨衍生物衍生物衍生物衍生物肌酸胺肌酸胺肌酸胺肌酸胺嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤SOSO4 4 2 2 - -生物固氮生物固氮生物固氮生物固氮硝酸还原硝酸还原硝酸还原硝酸还原（次生物质代谢）（次生物质代谢）（次生物质代谢）（次生物质代谢）COCO2 2胺胺胺胺L-L-L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸+ + H2O   - -酮戊二酮戊二酮戊二酮戊二 酸酸酸酸+ + NH3NADNAD（（（（P P））））+ +NADNAD（（（（P P））））HHAA的合成的合成直接合成直接合成转氨基作用转氨基作用AA的相互转化的相互转化直接合成直接合成1、氨基酸的合成、氨基酸的合成转氨基作用转氨基作用谷丙转氨酶谷丙转氨酶（（GPT））谷草转氨酶谷草转氨酶(GOT)谷氨酸族谷氨酸族天冬氨天冬氨酸族酸族丙氨丙氨酸族酸族丝氨丝氨酸族酸族His 和和芳香族芳香族AA的相互转化的相互转化（1）（2）（3）（4）（5）谷氨酸族谷氨酸族天冬氨酸天冬氨酸族族丙氨丙氨酸族酸族丝氨丝氨酸族酸族His 和芳和芳香族香族123452、氨基酸的分解氨基酸氨基酸胺胺CO2脱羧基作用脱羧基作用脱氨基作用脱氨基作用酮酸酮酸NH4 ＋＋生理活性物质生理活性物质释放或重新利用释放或重新利用尿素和嘧啶等尿素和嘧啶等进一步氧化或转进一步氧化或转变为糖、脂肪变为糖、脂肪脱氨基作用脱氨基作用氧化脱氨基作用联合脱氨基作用转氨基作用氧化脱氨基作用 氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。

主要有以下两种类型： αα-氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（FAD、、FMN））α-酮酸酮酸 R-CH-COO- NH+3 | R-C-COO-+NH3 O||H2O+O2H2O2 L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸+ + H2O   - -酮戊二酮戊二酮戊二酮戊二 酸酸酸酸+ + NH3NADNAD（（（（P P））））+ +NADNAD（（（（P P））））HH转氨基作用 αα-氨基酸氨基酸1 R1-CH-COO- NH+3 |α-酮酸酮酸1 R1-C-COO- O|| R2-C-COO- O||α-酮酸酮酸2 R2-CH-COO- NH+3 |α-氨基酸氨基酸2转氨酶转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）（辅酶：磷酸吡哆醛） 在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下，在转氨酶的催化下， α- α- α- α-氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到α-α-α-α-酮酸的酮基碳原子酮酸的酮基碳原子酮酸的酮基碳原子酮酸的酮基碳原子上，结果原来的上，结果原来的上，结果原来的上，结果原来的α-α-α-α-氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的氨基酸生成相应的α-α-α-α-酮酸，而原来的酮酸，而原来的酮酸，而原来的酮酸，而原来的α-α-α-α-酮酸则形成酮酸则形成酮酸则形成酮酸则形成了相应的了相应的了相应的了相应的α-α-α-α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。

氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用磷酸吡哆醛的作用机理磷酸吡哆醛的作用机理GOT（谷丙转氨酶）（谷丙转氨酶）GPT （谷草转氨酶）（谷草转氨酶）谷氨酰胺的生成和利用谷氨酰胺的生成和利用+NH+NH2 2+H+H2 2OOATP ADP+PiATP ADP+Pi谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶MgMg2+2++2H+2H谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶联合脱氨基作用（（1 1）概念）概念（（2 2）类型）类型a a、、转氨酶与转氨酶与L-L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联b b、、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用和转氨基作用和转氨基作用和氧化脱氨基作氧化脱氨基作氧化脱氨基作用联合进行的用联合进行的用联合进行的脱氨基作用方脱氨基作用方脱氨基作用方式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H H2 20+NAD0+NAD+ +NHNH3 3+NADH+NADHα-酮酸酮酸αα-氨基酸氨基酸α-酮戊二酸酮戊二酸L-L-谷氨酸谷氨酸转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联α-氨基酸氨基酸α-酮酸酮酸α-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸腺苷酰琥珀酸苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸腺苷酸腺苷酸次黄苷酸次黄苷酸鸟鸟氨氨酸酸循循环环氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸鸟氨酸鸟氨酸精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸氨基酸氨基酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质基质线线粒粒体体胞液胞液NH2-C-NH2NH2-C-NH2OO尿素尿素氨基酸中氨基的去路1、重新形成氨基酸2、形成酰胺（Gln 和Asn ，消除NH3 毒害，贮存NH3 ）3、和有机酸形成铵盐。

4、尿素的生成和鸟氨酸循环 在哺乳动物体内，氨的主要去路是在肝脏中合成尿素并随尿排出体外在部分植物体内尿素的形成既能解除氨毒，又是氨的一种贮存形式氨基酸中碳骨架的去路氨基酸中碳骨架的去路（（1 1））再氨基化生成氨基酸再氨基化生成氨基酸（（2 2））转变成糖或脂肪转变成糖或脂肪（（3 3））进入进入EMPEMP－－TCATCA彻底氧化彻底氧化氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径草酰乙酸草酰乙酸PEP -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸• 合成代谢合成代谢–从头合成途径从头合成途径 (de novo synthesis pathway)–补救合成途径补救合成途径 (salvage synthesis pathway)• 分解代谢分解代谢 二、核苷酸代谢概况核苷酸代谢概况嘌呤核苷酸的合成嘌呤核苷酸的合成•嘌呤碱合成的元素来源嘌呤碱合成的元素来源CO2天冬氨酸天冬氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）甘氨酸甘氨酸甲酰基甲酰基（一碳单位）（一碳单位）谷氨酰胺谷氨酰胺（酰胺基）（酰胺基） 口口 诀诀•左左一碳一碳，右，右一碳一碳；； 1天天2碳碳3酰胺酰胺；； 中间夹个中间夹个甘氨酸甘氨酸；； 4，，5，，7氮氮Gly；； 头顶头顶CO2；； 8-2，，9-3来源同；来源同； 脚踏脚踏谷氨酰胺谷氨酰胺；； 6-C来自来自碳酸酐碳酸酐。

剩下一氮剩下一氮天冬酸天冬酸 天冬氨酸天冬氨酸(Asp) 一碳单位一碳单位嘌呤环合成原料嘌呤环合成原料 谷氨酰胺谷氨酰胺(Gln) 甘氨酸甘氨酸(Gly) CO2合成嘌呤核苷酸合成嘌呤核苷酸: : 还需还需R-5-PR-5-P参与参与•过程过程1. IMP的合成的合成2. AMP和和GMP的生成的生成1、、IMP的合成过程的合成过程③③④④⑤⑤⑥⑥③③ GAR合成酶合成酶④④转甲酰基酶转甲酰基酶⑤⑤ FGAM合成酶合成酶⑥⑥AIR合成酶合成酶①①②②7891011IMP生成总反应过程生成总反应过程IMP的合成要点：的合成要点：•在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；在磷酸核糖分子上逐步合成嘌呤环；•PRPP是重要的中间代谢物，它不仅参与是重要的中间代谢物，它不仅参与嘌呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶嘌呤核苷酸的从头合成，而且参与嘧啶核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救核苷酸的从头合成及两类核苷酸的补救合成。

是合成是5-5-磷酸核糖的活性供体磷酸核糖的活性供体•PRPP合成酶合成酶和和酰胺转移酶酰胺转移酶为为关键酶关键酶IMP是是AMP和和GMP的前体2、、AMP和和GMP的生成的生成脱氧核糖核苷酸的生成脱氧核糖核苷酸的生成在在核苷二磷酸水平上核苷二磷酸水平上进行进行（（N代表代表A、、G、、U、、C等碱基）等碱基） 4种种NDP（（A、、G、、C及及U）经还原反应生成）经还原反应生成4种种相应的相应的dNDP IMPAMPGMPADPGDPATPGTPdADPdATPdGDPdGTP嘌呤核苷酸合成小结嘌呤核苷酸合成小结 利利用用体体内内游游离离的的嘌嘌呤呤或或嘌嘌呤呤核核苷苷，，经经过过简简单单的的反反应应，，合合成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的过过程程，，称称为为补救合成（或重新利用）途径补救合成（或重新利用）途径嘌呤核苷酸的补救合成途径嘌呤核苷酸的补救合成途径•定义定义腺嘌呤腺嘌呤 + + PRPPAMP + PPiAPRT次黄嘌呤次黄嘌呤 + + PRPPIMP + PPiHGPRT鸟嘌呤鸟嘌呤 + + PRPPHGPRTGMP + PPi•合成过程合成过程腺嘌呤磷酸核糖转移酶腺嘌呤磷酸核糖转移酶( (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) )次黄嘌呤次黄嘌呤- -鸟嘌呤磷酸核糖转移酶鸟嘌呤磷酸核糖转移酶( (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT) )腺苷激酶腺苷激酶( (adenosine kinase)•参与补救合成的酶参与补救合成的酶腺苷激酶腺苷激酶(adenosine kinase)腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺苷激酶腺苷激酶ATPADPAMP腺嘌呤核苷经腺苷激酶催化生成腺嘌呤核苷经腺苷激酶催化生成AMP•参与合成的酶参与合成的酶 嘧啶核苷酸的合成嘧啶核苷酸的合成l嘧啶核苷酸的结构嘧啶核苷酸的结构嘧啶碱合成的元素来源嘧啶碱合成的元素来源 CO2嘧啶环合成原料嘧啶环合成原料 谷氨酰胺谷氨酰胺(Gln) 天冬氨酸天冬氨酸(Asp)合成嘧啶核苷酸合成嘧啶核苷酸: 还需还需R-5-P参与参与（二）合成过程：（二）合成过程： GlnGln CTPCTP AspAsp 嘧啶环嘧啶环 UMP UMP CO2 dTMP1 1）） UMP UMP————尿苷酸尿苷酸2 2）） CTP CTP————三磷酸胞苷三磷酸胞苷3 3）） dTMP dTMP————脱氧胸苷酸脱氧胸苷酸（（乳清酸乳清酸））①① ③③②② R-5-P（（PRPP））UMPUDP dUDPUTP dUMPCTP dTMP二磷酸核糖还原酶二磷酸核糖还原酶TMPTMP合成酶合成酶 甲基化甲基化ATPATPATPGlnMg+CTPCTP合成酶合成酶磷酸磷酸激酶激酶dCMP 脱氨基脱氨基嘌呤核苷酸的分解代谢嘌呤核苷酸的分解代谢 GMP AMP 腺嘌呤腺嘌呤 鸟嘌呤鸟嘌呤 黄嘌呤黄嘌呤 次黄嘌呤次黄嘌呤 NH3 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿尿酸酸NH3黄黄嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶胞嘧啶胞嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶 尿嘧啶尿嘧啶CO2 + NH3 +  -氨基酸氨基酸嘧啶核苷酸的分解代谢嘧啶核苷酸的分解代谢 脱氨、脱氨、 还原、还原、 水解水解 CMP GMP dTMPGln Gln 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸COCO2 2 ATPATP UTPUTPUDP UDP CTPCTP CDP CDP dCMP dCDP dCMP dCDPdUDP dUDP dUMP TMP(dTMP)dUMP TMP(dTMP)Gln Gln 脱氨脱氨合成代谢合成代谢 β- β-丙氨酸丙氨酸二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶 NH NH3 3 COCO2 2 β-β-氨基异丁酸氨基异丁酸 dTDP dTDP dTTPdTTP分解代谢分解代谢PRPP乳清酸乳清酸 OMP UMPOMP UMP次黄嘌呤次黄嘌呤(H)6-巯基嘌呤巯基嘌呤(6-MP)•6-巯基嘌呤的结构巯基嘌呤的结构嘌呤和嘧啶核苷酸的合成在医药研究中有广泛的用途•嘧啶类似物嘧啶类似物胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)本章要点：AA分成几组？AA脱氨及脱羧后各个成分的去路。

碱基各个原子的来源核苷酸的相互转化在什么水平上。