1、,第十章：氨基酸代谢,氨基酸功能的多样性,1.参与蛋白质合成 2.氧化功能（过剩、能量不足时） 3.转变成重要的生理活性物质 4.转化成一碳单位 5.参与其他非蛋白质含N化合物的合成,,第十章：氨基酸代谢,1 蛋白质的酶促降解2 氨基酸的一般代谢3 氨基酸合成代谢概况,amino acid metabolism,,1 蛋白质的酶促降解,排除不正常的蛋白质排除过多的酶和调节蛋白使细胞代谢井然有序,生物 细胞,蛋白质 氨基酸 其他代谢,氨基酸 蛋白质（实现自我更新）,,1.细胞有选择性的降解非正常蛋白质 2.绝大多数快速降解的酶都居于重要的“代谢控制” 位置，而较为稳定的酶在所有生理条件下有着较稳
2、定的催化活性。 3. 降解的速度受营养及激素状态的影响。 4.蛋白质的周转代谢使种种代谢途径的调节得以容易实现。,蛋白质降解的特性,,1 蛋白质的酶促降解,蛋白质的酶促水解（消化吸收）,蛋白酶分类,内肽酶 （蛋白酶） 外肽酶 羧肽酶、氨肽酶,（动物的消化道酶，植物的果实酶）,,消化道内几种蛋白酶的专一性,切点不同 各有所长,,,肽酶的种类和专一性,,蛋白酶的种类和专一性,,2 氨基酸的一般代谢,代谢概况,,2 氨基酸的一般代谢,（一）、脱氨基作用 （二）、脱羧基作用 （三）、氨基酸分解产物的代谢,共性的代谢,,(一) 脱氨基(deamination )作用,1、氧化脱氨基作用 2、转氨基作用
3、3、联合脱氨基作用 4、非氧化脱氨基作用,氨基酸都 有氨基,,1、氧化脱氨基作用,在酶的催化下脱去氨基生成相应的-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。有脱氢和加氧两种。,,2、转氨基作用,转氨基作用( transamination )： 转氨酶催化-氨基酸的氨基 -酮酸的酮基碳原子上。分两步进行: （1）氨基酸的氨基先转到酶分子上，自身形成-酮酸。 （2）酶上的氨基再转到酮酸受体上（例如-酮戊二酸），形成产物氨基酸（例如谷氨酸）。,氨基移换,,,磷酸吡哆醛的作用机理,,2、转氨基作用,转氨酶种类多；大多以-酮戊二酸作为氨基的受体；酶对氨基酸的专一性不严格。酶是根据其催化活力最大的氨基酸命名的。,,谷
4、丙转氨酶和谷草转氨酶,谷丙转氨酶（GPT）,谷草转氨酶(GOT),,3.联合脱氨基作用,概念,转氨基和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基方式。,,,3.联合脱氨基作用,,转氨基与嘌呤核苷酸循环相偶联,4.非氧化脱氨基作用,主要在微生物体内进行，动物体内不普遍。（1）直接脱氨基作用（2）还原脱氨基作用（3）水解脱氨基作用（4）脱水脱氨基作用（5）氧化还原脱氨基作用,,（二）脱羧基作用,1.概念,少数氨基酸 脱羧酶催化脱羧 产生 化合物辅酶为磷酸吡哆醛,3.脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）,氨基酸都 有羧基,胺类,,（二）脱羧基作用,脱羧酶专一性很高，只作用与L-氨基酸。 脱羧反应普遍存在于微生物
5、和高等动植物体内。 氨基酸脱羧的生理意义 氨基酸脱羧形成的胺（生物胺）有重要的生理作用：L-谷氨酸 氨基丁酸是重要的神经递质。组氨酸 组胺能降低血压，刺激胃液分泌。酪氨酸 酪胺有升血压的作用等。,脱羧酶专一性很高，只作用与L-氨基酸。 脱羧反应普遍存在于微生物和高等动植物体内。 氨基酸脱羧的生理意义 氨基酸脱羧形成的胺（生物胺）有重要的生理作用：L-谷氨酸 氨基丁酸是重要的神经递质。组氨酸 组胺能降低血压，刺激胃液分泌。酪氨酸 酪胺有升血压的作用等。,,脱羧酶作用机制,,（三）氨基酸分解产物的代谢,1、氨的代谢转变 （1）尿素的合成 （2）酰氨的生成 2、-酮酸的代谢转变 （1）再合成氨基酸
6、（2）转变成糖及脂肪 （3）氧化成二氧化碳和水,,（1）尿素的合成,排尿动物的排氨方式，主要在肝脏合成，随尿排出。 鸟氨酸循环：从鸟氨酸开始，利用两个分子的有毒的氨，合成一分子的无毒的尿素又回到鸟氨酸的一个循环过程。 总反应过程如下：,线粒体 胞液,,尿素循环图,鸟氨酸,瓜氨酸,谷氨酸,谷氨酸,氨甲酰磷酸,-酮戊二酸,NH3,CO2，ATP,Pi,线粒体,鸟氨酸,瓜氨酸,精氨酸,精氨琥珀酸,天冬氨酸,延胡索酸,H2O,细胞溶胶,2,1,5,4,3,尿素,,尿素的第一个N的获取,1.氨甲酰磷酸合成酶,,2、鸟氨酸转氨甲酰基酶,,3、精氨琥珀酸合成酶,尿素第二个 N的获取,,4、精氨琥珀酸裂解酶,
7、,5、精氨酸酶,,（2）酰氨的生成,,参与嘧啶环的合成,,2.-酮酸的代谢转变,-酮酸：氨基酸脱氨基后的碳骨架。 虽然20种氨基酸的碳骨架氧化的酶不同，途径不同，但它们都集中形成了TCAC途径的中间产物而进入TCAC途径彻底氧化的。,,（1）再合成氨基酸,谷氨酸+草酰乙酸,-酮戊二 酸+天冬氨酸,,（2）转变成糖及脂肪,,脊椎动物体内氨基酸分解代谢过程中，20种氨基酸有着各自的酶系催化氧化分解-酮酸。途径各异，但它们都集中形成5种中间产物可分别进入三羧酸循环，进一步分解生成CO2和脱出的氢通过呼吸链生成水。这5种中间产物是乙酰CoA、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。氨基酸脱氨基后
8、生成的-酮酸可氧化生成CO2、H2O和释放出能量用以合成ATP。（见图 ）,（3）氧化成二氧化碳和水,,,20种氨基酸进入三羧酸循环最终氧化成二氧化碳和水,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,柠檬酸,TCAC,葡萄糖,3 氨基酸合成代谢概况,一、概述 二、氨基酸与一碳单位 三、 自然界的氮素循环,,一、概述,必需
9、氨基酸（essential amino acids）: 机体不能合成，必需从外界获得的氨基酸。 非必需氨基酸（nonessential amino acids）: 机体可以合成的氨基酸。 将人类的八种必需氨基酸归纳为如下的口诀，以帮助记忆：,苏缬亮异亮，苯丙属芳香 还有色赖蛋，缺一人遭殃,,,谷氨酸族,天冬氨酸族,丙氨酸族,丝氨酸族,His 和芳香族,氨 基 酸 生 物 合 成 概 况,二、氨基酸与一碳单位,氨基酸在分解过程中 可以产生具有一个碳 原子的一碳基团，一 碳基团参与氨基酸、 嘌呤、胸腺嘧啶及磷 脂的生物合成。,常见的一碳单位-CH=NH 亚氨甲基H-CO- 甲酰基-CH2OH 甲醇
10、基-CH= 次甲基-CH2- 亚甲基-CH3 甲基,,一碳单位靠四氢叶酸（THF，曾用HF4 表示）转移携带甲基的部位是在N5,N10位,,氨基酸与一碳单位的关系,,氨基酸与一碳单位的关系,,,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,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,一
11、碳基团的 来源与转变,参与甲基化反应,一碳单位和含硫氨基酸的关系,含硫氨基酸有半胱氨酸和甲硫氨酸。 高等植物和许多微生物可以利用无机含硫化合物来合成半胱氨酸，后者为合成甲硫氨酸提供S原子。 但高等动物相反，甲硫氨酸不能合成，而非必需氨基酸半胱氨酸可以由甲硫氨酸合成。,,甲硫氨酸是体内提供甲基的重要的甲基化试剂； 甲硫氨酸首先要形成其活化形式一S-腺苷甲硫氨酸才能被转甲基酶催化其转出甲基。 甲硫氨酸的甲基只能由极少数反应供给，主要是N5甲基四氢叶酸上的甲基转移到高半胱氨酸的分子上。,,,三、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,动植物废物死的有机体,
