第五章 氨基酸代谢.docx

第五章氨基酸代谢授课题目氨基酸代谢 授课专业和班级 05园林授课内容蛋白质的营养作用，氨基酸的一般代 谢，氨的代谢，氨基酸的特殊代谢， 氨基酸的合成授课学时6教学目标掌握氨基酸的联合脱氨基作用，a -酮酸的代谢，氨的来源、 去路；谷氨酰胺的运氨作用，尿素生成部位及鸟氨酸循环，氨 基酸的脱羧基作用及主要脱羧产物，一碳单位概念、种类及辅 酶，一碳单位来源的氨基酸；蛋氨酸循环及SAM的作用,PAPS 的作用及来源的氨基酸,苯丙氨酸及酪氨酸的主要代谢途径及 相关的代谢病教学重点氨基酸的联合脱氨基作用；尿素生成部位及鸟氨酸循环；氨基 酸的脱羧基作用及主要脱羧产物，一碳单位概念、种类及辅酶， 一碳单位来源的氨基酸；蛋氨酸循环及SAM的作用教学难点尿素生成部位及鸟氨酸循环；教学方法和手段课堂讲述教学内容提要及时间分配1. 蛋白质的营养作用（0.5学时）2. 氨基酸的一般代谢：氧化脱氨基作用；转氨基作用；联合脱氨基作用；嘌吟核苷酸循环 （2学时）3. 氨的代谢：体内氨的来源，氨的转运，氨的去路（1学时）4. 氨基酸的特殊代谢：氨基酸的脱羧基作用，一碳单位的代 谢，含硫氨基酸的代谢，芳香族氨基酸的代谢1学时）5. 氨基酸的合成（1.5学时）主要经验联系生活实际讲解蛋白质的营养作用，将a -酮酸的代谢产物 归纳分类后，让同学们找出与糖和脂代谢的联系点，再给出生 糖、生酮和生糖兼生酮氨基酸的概念和种类，并总结出记忆的 规律。

存在问题、改进 措施存在的知识点较多，注意逻辑内在的关系讲授新课:第五章氨基酸代谢蛋白质是生物体最重要的大分子之一，是一切生命活动的物质基础在生物体内，蛋白 质不断地进行着分解和合成代谢，使物质得到有效分配和利用，使生命得到体现蛋白质的降解产物氨基酸，不仅能重新合成蛋白质，而且是许多重要生物分子的前体， 例如：嘌吟、嘧啶、叶琳、某些维生素和激素等当机体摄取的氨基酸过量时，氨基酸可以 发生脱氨基作用，产生的酮酸可以通过糖异生途径转变为葡萄糖，也可以通过三羧酸循环氧 化成二氧化碳和水，并为机体提供所需能量不同生物体利用氮源合成氨基酸的能力不同脊椎动物不能合成全部20种蛋白质氨基 酸高等动物能利用铵离子合成氨基酸，但不能利用硝酸、亚硝酸和大气中的氮气高等植 物能合成全部蛋白质氨基酸，也能利用氨、硝酸和亚硝酸作为氮源，许多豆科植物还能通过 共生关系利用大气中的氮气微生物合成氨基酸及对氮源的利用能力差异很大，例如溶血链 球菌需要17种氨基酸，大肠杆菌能合成全部蛋白质的氨基酸，固氮微生物能利用大气氮合 成氨及氨基酸第一节蛋白质的酶促降解人和动物要不断地从食物中摄取蛋白质，食物中蛋白质进入人体后，在消化道中经过一 系列复杂的水解反应降解成氨基酸才能被组织利用。

在植物体内，特别是当种子萌发时，蛋白质发生强烈的降解作用，产生的氨基酸被重 新利用形成幼苗中的蛋白质可见蛋白质的酶促降解是生命活动的重要组成部分1979年 国际生化协会命名委员会将作用于肽键的酶归属于第三大类(水解酶类)第四亚类(EC 3. 4)， 而根据蛋白酶水解多肽的部位可分为蛋白酶和肽酶两个亚亚类一、蛋白酶蛋白酶又称肽链内切酶，它可作用于肽链内部的肽键，生成长度较短的含氨基酸分子 数较少的肽链蛋白酶对不同氨基酸所形成的肽键有专一性例如胰蛋白酶水解由碱性氨基 酸的羧基所形成的肽键，胰凝乳蛋白酶水解由芳香族氨基酸的羧基所形成的肽键，而胃蛋白 酶能迅速水解由芳香族氨基酸的氨基和其它氨基酸形成的肽键，也能较缓慢地水解其它一些 氨基酸(如亮氨酸)和酸性氨基酸参与形成的肽键根据蛋白酶的催化机理可将其分为4 类(表5-1)在生物体内，蛋白酶可将蛋白质水解为许多小的片段，但要彻底水解为氨基酸还需要肽酶的作用表5-1蛋白酶的种类编号名称作用特征例子EC 3. 4. 21丝氨酸蛋白酶类(serine proteinase)在活性中心含组氨酸和丝氨酸胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、凝血酶EC 3. 4. 22硫醇蛋白酶类(thiol proteinae)在活性中心含半胱氨酸木瓜蛋白酶、无花果蛋白 酶、菠萝蛋白酶EC 3. 4. 23羧基(酸性)蛋白酶类 [carboxyl (acid)proteinase]最适pH在5以下胃蛋白酶、凝乳酶EC 3. 4. 24金属蛋白酶类(metalloproteinase)含有催化活性所必需的金属枯草杆菌中性蛋白酶、脊椎 动物胶原酶二、肽酶肽酶又称肽链端解酶，肽酶只作用于多肽链的末端，将蛋白质多肽链从末端开始逐一 水解成氨基酸。

作用于氨基端的称氨肽酶，作用于羧基端的称羧肽酶，作用于二肽的称为二 肽酶还有些肽酶每次水解下一分子二肽不同肽酶及作用特点见表5-2表.5-2肽酶的种类编号名称作用特征反应EC 3. 4.11a -氨酰肽水解酶类(a-aminoacyl peptide hydrolase)作用于多肽链的氨基末端（N-末端），生成氨基酸氨酰+H2O a L-氨基酸+肽EC 3. 4.13二肽水解酶类(dipeptide hydrolase)水解二肽二肽 +H2O 2 L-氨基酸EC 3. 4.14二肽基肽水解酶类(dipeptidylpeptide hydrolase)作用于多肽链的氨基末端（N-末端），生成二肽二肽基多肽+ H2O a二肽+多肽EC 3. 4.15肽基二肽水解酶类(peptidyldipeptide hydrolase)作用于多肽链的羧基末端（C- 末端），生成二肽多肽基二肽+ H2O*二肽+多肽EC 3. 4.16丝氨酸羧肽酶类(serine carboxypeptidase )作用于多肽链的羧基末端生 成氨基酸，催化部位含有对有 机氟磷酸敏感的丝氨酸残基肽基-L-氨基酸+ H2O-肽+ L-氨基酸EC 3. 4.17金属羧肽酶类(metallo-carboxypeptidase)作用于多肽链的羧基末端生 成氨基酸，要求二价阳离子肽基-L-氨基酸+ H2O1■肽+ L-氨基酸蛋白质水解为氨基酸的过程需要蛋白酶和肽酶的共同作用。

人或动物吃了蛋白质食物 后，蛋白质在胃里受到胃蛋白酶的作用，分解为分子量较小的肽进入小肠后受到来自胰脏 的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的作用，进一步分解为更小的肽然后小肽又被肠粘膜里的二肽 酶、氨肽酶及羧肽酶分解为氨基酸，氨基酸可以被直接吸收利用，也可以进一步氧化供能高等植物体中也含有蛋白酶类例如种子及幼苗内部都含有活性蛋白酶，种子萌发时 蛋白酶的水解作用最旺盛，可将胚乳中贮藏的蛋白质水解为氨基酸，然后再利用氨基酸来重 新合成蛋白质，以组成植物自身的细胞某些植物的果实中也含有丰富的蛋白酶，如木瓜中 的木瓜蛋白酶，菠萝中的菠萝蛋白酶，无花果中的无花果蛋白酶等此外，微生物也含有多 种多样的蛋白酶，能将蛋白质水解为氨基酸生物体内氨基酸的主要作用是合成蛋白质或其它含氮化合物但多余的氨基酸不能贮藏 只能被降解，这一点与葡萄糖和脂肪不同天然氨基酸分子都含有a -氨基和a -羧基，因此各种氨基酸都有其共同的代谢途径但 个别氨基酸由于其特殊的侧链结构也有特殊的代谢途径一、脱氨基作用氨基酸分解代谢的第一步就是脱氨基作用，氨基酸脱去氨基后，形成酮酸和氨脱氨基 作用主要包括以下几种方式：（一）氧化脱氨基a -氨基酸在氨基酸氧化酶的催化下氧化生成a -酮酸并产生氨的过程称为氧化脱氨基 作用。

动物体内有两种氨基酸氧化酶，即对L-氨基酸有专一性的L-氨基酸氧化酶和对D- 氨基酸有专一，性的D-氨基酸氧化酶，它们都是以FMN和FAD为辅酶的氧化脱氨酶氨基酸氧化酶 .R—CH—COO-+FAD（FMN） + HO R—C—COO-+ FADH （FMNH ） + NH| 2 || 2' 2， 3NH3+ O氨基酸 a -酮酸在有分子氧存在的情况下，氨基酸氧化酶也能催化辅酶的氧化，反应产生有毒性的过氧 化氢（H2O2），可被过氧化氢酶降解：氨基酸氧化酶FADH2(FMNH2) + O2 FAD(FMN) + H2O2过氧化氢酶一2H O 2 H O + 09由于L-氨基酸氧化酶在体内分布不广泛，活性也不高，D-氨基酸氧化酶活性虽高，但 体内缺少D-氨基酸，所以这两种氨基酸氧化酶在体内都不起主要作用在氨基酸代谢中起 重要作用的脱氨酶是L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸脱氢酶在动植物及大多数微生物中普遍存 在，是脱氨活力最高的酶，它催化L-谷氨酸脱氨生成a -酮戊二酸，其辅酶是NAD+或NADP+ 谷氨酸脱氢酶是由6个亚基组成的变构调节酶，GTP和ATP是它的变构抑制剂，GDP和 ADP是它的变构激活剂，所以当机体能量水平低时，氨基酸的氧化分解速度增加。

L-谷氨基酸脱氢酶CH —CH —CH—COO-+NAD(P)^ — CH —CH —C—COO-+NH + NAD(P)H+H+| 2 2 | 2 2 || 3COO- NH3+ coo- o谷氨酸 a -酮酸(二) 非氧化脱氨基除氧化脱氨基作用以外，还有不同方式的非氧化脱氨基作用(non-oxidative deamination)非氧化脱氨基作用大多在微生物中进行，动物体内也有发现，但不普遍1. 1.脱水脱氨基作用L-丝氨酸和L-苏氨酸的脱氨基是利用脱水方式完成的催化此反应的酶以磷酸毗哆醛 为辅酶CH3C=O + NH.3COOH丙酮酸CH2OH CH2 CH3I 丝氨酸脱水酶―II 分子重排 I 自发水食轧chnh2 c_nh2 c=nhCOOH H20 COOH COOH 出2°丝氨酸 a -氨基丙烯酸 亚氨基酸2. 2.水解脱氨基作用氨基酸在水解酶的作用下脱氨产生羟酸R R水解酶、CHNH2 + H2O CHOH + NH3COOH COOH氨基酸 羟酸3. 3.直接脱氨基作用天冬氨酸酶可催化天冬氨酸直接脱下氨基生成延胡索酸和NH3COOH COOHI ICHNH2 天冬氨酸酶 CHCH2 HC + 3CoOH CoOH天冬氨酸 延胡索酸 、又比如苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase， PAL)催化的脱氨反应:CH2-CHNH2-COOH CH—CH—COOH1 苯丙氨酸解氨酶 10 0 + NH3L-苯丙氨酸 反式肉桂酸在植物体中，生成的反式肉桂酸可进一步转化为香豆素、木质素、单宁等次生物质。

三) 转氨作用氨基酸的转氨基作用是指在转氨酶的催化下，a -氨基酸和a -酮酸之间发生的氨基转移 反应使原来的氨基酸转变成相应的酮酸，而原来的酮酸转变成相应的氨基酸RI1CHNHI 2COOHR2 R1转氨酶.I 1Cf. 二 C=OICOOHCOOHR2CHNHI 2COOHa -氨基酸 a -酮酸 a -酮酸 a -氨基酸转氨酶种类很多，在动物、植物及微生物中分布很广大多数转氨酶对a -酮戊二酸或 谷氨酸是专一的，而对另外一个底物则无专一性如最为重要并且分布最广泛的天冬氨酸氨 基转移酶（也称谷草转氨酶GOT）和丙氨酸氨基转移酶（也称谷丙转氨酶GPT）它们催化 下列反应：COOHI（CH2）2CHNHI 2COOH谷氨酸CH。