1、分解代谢：4.1 糖代谢概述主要能源物质；重要的 C 源，其中间产物可转化为氨基酸，脂肪酸，核苷等；构成机体的重要物质；特殊功能：如糖蛋白，ATP,NAD 等。4.2 糖的消化、吸收和运输乳糖不耐受综合症：缺乏乳糖酶糖吸收是以单糖形式，部位是小肠上段。由肠道进入小肠上皮细胞是钠单糖协同运输，由上皮细胞进入毛细血管是促进扩散。4.3 糖酵解和已糖的分解代谢（包括戊糖磷酸途径）EM 途径（葡萄糖丙酮酸）糖酵解：葡萄糖分解为丙酮酸并伴随着生成 ATP 的过程。反应部位：胞液在准备阶段（六 C 部分）耗二 ATP,在收益阶段（三 C 部分）生成四 ATP。丙酮酸的三种命运：生成酒精和 CO2，生成乳酸
2、，生成已酰辅酶 A 进入三羧酸循环。EM：一葡萄糖六磷酸葡萄糖，不可逆，已糖激酶，耗 ATP。己糖激酶（hexokinase）存在于所有细胞，通常可以磷酸化葡萄糖，也可以磷酸化果糖、甘露糖等。己糖激酶是一种调节酶，ADP 和反应产物葡萄糖-6- 磷酸是该酶的变构抑制剂。在肝细胞中，同时存在另一种己糖激酶葡萄糖激酶（glucokinase） ，对葡萄糖有特异活性，两者的酶动力学和调节特性不同，对血糖调节具有重要意义。二六磷酸葡萄糖六磷酸果糖，磷酸己糖异构酶，可逆，三六磷酸果糖16 二磷酸果糖，磷酸果糖激酶1PFK-1，不可逆，关键步骤，限速酶。这步反应是酵解中的关键步骤（committed st
3、ep） ，酵解速度取决于 PFK-1 活性，因此也称之为限速酶。四16 二磷酸果糖甘油醛 3 磷酸二羟丙酮磷酸，醛缩酶 aldolase,可逆五二羟丙酮磷酸甘油醛 3 磷酸，磷酸丙糖异构酶。可逆。注意 C 原子的顺序变化）六甘油醛 3 磷酸1二磷酸甘油酸，甘油醛 3 磷酸脱氢酶，产一个 NADH.七1二磷酸甘油酸3 磷酸甘油酸，磷酸甘油酸激酶，底物水平磷酸化，产 ATP.八3 磷酸甘油酸磷酸甘油酸，磷酸甘油酸变位酶，九磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸，烯醇化酶，脱水。十磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ATP。丙酮酸激酶，底物水平磷酸化EM 小结 PAGE 40-41：关键酶：已糖激酶 hexokinase,磷
4、酸果糖激酶 phosphofructokinase-1,丙酮酸激酶 pyruvate kinase. 反应可分为两个阶段，净获能量 2ATP 和 2NADH。 共 10 步反应，其中 3 步为不可逆反应，同时也是代谢途径的三个调控点。 所有中间物都以磷酸化合物形式实现。Q: 意义是什么乳酸发酵（lactate fermentation）无氧条件下，丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下还原为乳酸。消耗 NADH。 （实质上是加 H）糖酵解乳酸发酵途径的生理意义： 缺氧条件下迅速为生命活动提供能量的途径，尤其对肌肉收缩更为重要。 是机体某些组织获能或主要获能的方式，如视网膜、神经、癌组织等。成熟红细胞几乎完
5、全依赖糖酵解供应能量。 乳酸的利用：可通过乳酸循环（Cori cycle）在肝脏经糖异生途径转化为糖。同工酶（Isozymes）催化同一反应的不同蛋白质（酶）同工酶具有相似的氨基酸序列，可存在于同一组织，甚至同一细胞，但它们在酶动力学、调控活性、辅助因子、细胞分布等方面可能会有所差异。乳酸脱氢酶（LDH）是同工酶的代表。五种同工酶的酶活性有差异，如 A4 易于与丙酮酸结合，把丙酮酸还原为乳酸，而 B4 易于把乳酸氧化为丙酮酸。同工酶在代谢调控中的调控方式： 在不同的组织器官表现不同的代谢作用。 在同一细胞不同位置代谢作用不同。 在不同的发育阶段或不同的生理状态，由不同的同工酶起作用。 不同的同
6、工酶对变构调节剂的调节反应不同。乙醇发酵一些酵母和其它微生物在无氧条件下，丙酮酸先后经丙酮酸脱羧酶（仅在少数发酶菌种中有，以 TPP，焦磷酸硫胺素作为辅因子）和乙醇脱氢酶（包括人体在内的生物大多具有）的催化作用，脱羧还原为乙醇。EM 途径的调节：1. PFK-1：最重要的调控点。ATP，柠檬酸是它的变构抑制剂，而 ADPAMP 是它的变构激活剂，而果糖 26 二磷酸则是它最强的变构激活剂，其活性与胰高血糖素相关。2. 丙酮酸激酶（pyruvate kinase）变构抑制剂：ATP、丙氨酸（肝）3. 变构激活剂：1,6-双磷酸果糖4. 己糖激酶、葡萄糖激酶（hexokinase, glucoki
7、nase）变构抑制剂：6-磷酸葡萄糖戊糖磷酸途径 Pentose phosohate pathway 概念 以 6-磷酸葡萄糖开始，在 6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成 6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖作为中间代谢产物，故将此过程称为戊糖磷酸途径。生理意义 产生 NADPH 和 5-磷酸核糖。也是植物光合作用从 CO2 合成葡萄糖的部分途径。 磷酸戊糖途径的调节氧化阶段：6-磷酸葡萄糖脱氢酶（ G6PD）是限速酶。NAPDH 反馈抑制酶的活性。非氧化阶段：受控于底物浓度。葡萄糖6磷酸脱氢酶缺乏症简称 G6PD 缺乏症又称蚕豆病。是一种遗传病。症状：红细胞在一些因素的诱发下溶解，血红蛋白释放
8、到血液中，引起黄疸和肾功能障碍。 （不能产NADPH,谷胱甘肽抗氧化后不能再生）4.4 三羧酸循环（包括乙醛酸循环） ，又称柠檬酸循环，KREB 循环。是糖、脂肪、氨基酸等化合物生物氧化的共同通路，也是各代谢途径连接的枢纽。生物氧化可分三个阶段：Stage1：乙酰 CoA 的生成。Stage2：乙酰 CoA 的彻底氧化。 （TCA cycle）Stage3：电子传递和氧化磷酸化。生物氧化特点：逐步缓和地释放能量，能量储存在 ATP 中。丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA 反应部位：线粒体 （严密调节的不可逆步骤） 氧化脱羧反应由丙酮酸脱氢酶复合体（丙酮酸脱氢酶系）催化。该复合酶体的组成。三羧酸循环
9、的反应部位：真核细胞的线粒体和原核细胞的胞浆2C 的乙酰基以乙酰 CoA 的形式加入循环，首先和草酰乙酸反应，经过 8 步反应，释放2CO2 和能量，最后再生一个草酰乙酸。柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸 酮乌二酸CO2琥珀酰辅酶+CO2琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸通过氧化磷酸化，1 分子 NADH 产生 2.5ATP，1 分子 FADH2 产生 1.5ATP。1 分子葡萄糖彻底氧化产生 3032ATP。P9697 关于 TCA 循环中能量的产生。 生理意义：TCA 的中间代谢物可作为合成葡萄糖、氨基酸、核苷酸、脂肪酸、胆固醇、胆红素等物质的前体。当这些中间代谢物被移走后，就要通过回补反应来合成补充，才
10、能维持 TCA 的正常进行。一些厌氧细菌缺乏 酮戊二酸脱氢酶，它们通过不完整的 TCA 获得生物合成的前体。这种不完整的 TCA 可能是 TCA 早期进化的一个阶段 丙酮酸脱氢酶复合体的调节： 丙酮酸脱氢酶复合体的别构抑制剂是一些反应产物和高能荷信号分子，如 ATP、乙酰 CoA、NADH、脂肪酸等；别构激活剂是一些低能荷信号分子，如AMP、 CoA、NAD+、Ca2+等。 （产物抑制和能量控制） 共价修饰丙酮酸脱氢酶复合体中还有两个调节蛋白，一个是磷酸激酶，另一个是磷酸酶。磷酸化位点是 E1 中的 Ser 残基。 三羧酸循环的调节： 三羧酸循环中三步不可逆的放能反应是其调节位点。 催化这三步
11、反应的酶受到产物反馈抑制（如柠檬酸、琥珀酰 CoA 等） ，也受到高能荷物质抑制（如 ATP、NADH 等） 。 催化这三步反应的酶受到低能荷物质（如 ADP 等）或能量需求信号（如 Ca2+）激活。 由于三羧酸循环的中间物可作为前体用于生物合成，因此底物的浓度对于调节也是比较重要的。 （如草酰乙酸）一轮三羧酸循环，经过 8 步反应，释放 2CO2，生成 3NADH、1FADH2 和 1GTP（或 ATP） 。乙醛酸循环 Glyoxylate cycle 是三羧酸循环的修改形式。在植物、一些无脊椎动物和一些微生物中存在，但不存在于脊椎动物中。反应部位：乙醛酸循环体生理意义：是乙酸或乙酸盐转化为
12、糖的途径。如种子发芽时，能将脂肪转化为糖。本部分主要代谢途径：1. Glycolysis ( lactate fermentation, ethanol fermentation )2. Pentose phosphate pathway3. Citric acid cycle4. Glyoxysome cycle4.5 糖异生由非糖化合物（：主要指丙酮酸）转化为葡萄糖的过程称为糖异生。非糖化合物主要是丙酮酸、乳酸、甘油、3-磷酸甘油醛等糖异生存在于所有生物体中。从磷酸烯醇式丙酮酸到葡萄糖-6-磷酸是共同的途径。在哺乳动物中，其作用部位主要在肝脏，部分在肾上腺皮质。 糖异生的生理意义： 重要的
13、生物合成葡萄糖的途径。对脑组织、红细胞尤为重要。 空腹或饥饿时依赖氨基酸、甘油等异生成葡萄糖维持血糖水平的恒定。 补充肝糖原的重要途径。 长期饥饿时肾糖异生有利于调节酸碱平衡。 再利用乳酸（乳酸循环） ，防止因乳酸堆积引起酸中毒从丙酮酸生成葡萄糖是糖异生的中心途径。这条途径不是糖酵解的简单逆反应。糖酵解的三步不可逆反应由不同的反应（称之为绕道反应 “bypass”）来完成。 （ 从丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸（有两条途径。途径 1 以丙酮酸、Ala 为前体; 途径 2 以乳酸为前体。两条途径都涉及一个羧化、脱羧的过程。目的是激活底物丙酮酸。 ）1 分子丙酮酸转化为 1 分子 PEP，需要消耗
14、2 个高能磷酸键。关键酶：丙酮酸羧化酶，PEP 羧激酶。 从果糖-1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸（放能反应，关键酶：葡萄糖 16二磷酸酶） 从葡萄糖-6-磷酸转变为葡萄糖（放能反应，关键酶：葡萄糖 6 磷酸酶，骨骼肌和脑组织没有葡萄糖-6-磷酸酶，不能通过糖异生产生葡萄糖。它们的葡萄糖由肝或肾糖异生、或消化吸收的葡萄糖通过血液提供。 ）通过糖异生，2 分子丙酮酸转变为 1 分子葡萄糖需要 6 个高能磷酸键。Gluconeogenesis is expensive!糖异生的前体：能生成丙酮酸的物质，如 TCA 循环中间物，以及能转化成这些中间物的大部分氨基酸（生糖氨基酸，除了 Lys,Leu
15、）乳酸等。但脂肪酸不能。肌肉中葡萄糖通过糖酵解分解为乳酸，乳酸通过血液循环运输到肝脏，然后通过糖异生生成葡萄糖，葡萄糖又可通过血液循环重新被肌肉摄取利用。这个过程称为乳酸循环（Cori cycle）肌肉没有将丙酮酸转化成葡萄糖 6 磷酸的酶，因此必须运输于肝脏。脊椎动物的乙酰 CoA 不能转化为丙酮酸，因此不能作为糖异生的前体。植物和一些细菌通过乙醛酸循环将乙酰 CoA 转化为草酰乙酸作为糖异生前体。互逆的产能和耗能代谢过程同时进行，使 ATP 以热量形式散发。这种不经济的过程称为无效循环。在正常状态下，机体以相互协调的调节方式避免无效循环的发生。但有时候，机体利用无效循环产生热量来提高或维持
16、体温。4.6 糖原的合成与分解糖原的降解从糖原的非还原性末端葡萄糖残基开始，-1,4 糖苷键断裂，生成葡萄糖-1- 磷酸（在磷酸葡萄糖变位酶（phosphoglucomutase）的催化下，Glc-1-P 转变为 Glc-6-P。 ）和少一个葡萄糖基的糖原分子。这是由糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）催化的磷酸解反应磷酸化酶在离 -1,6 糖苷键分支点的 4 个 Glc 处停止作用。接着由脱分支酶（ debranching enzyme）将分支的 3 个糖残基转移到直链的 4 个糖基上。剩余的一个糖残基以 -1,6 糖苷键与糖原相连。这个键再由脱分支酶水解。线性糖链又
17、可继续由糖原磷酸化酶进一步降解。在肝、肾和小肠中，Glc-6-P 被葡萄糖 6-磷酸酶（glucose 6-phosphatase）水解为 Glc，进入血液循环。在肌肉和脑组织中没有这种酶，Glc-6-P 可进入糖酵解途径。糖原磷酸化酶是别构酶，有 a、b 两种形式。其活性通过可逆的磷酸化/去磷酸化来调节。辅酶磷酸吡哆醛（ Pyridoxal phosphate，PLP）作为质子的供体和受体。 （P ）肝脏和肌肉的糖原磷酸化酶属同工酶，两者调控方式有一些差异。 糖原的分解代谢在肌肉和肝脏中有着不同的生理意义：肌肉是产生 ATP，肝脏为其它组织提供 Glc。 肝脏和肌肉的磷酸化酶均存在 a 型、
18、b 型两种形式。 肌肉和肝脏中的磷酸化酶 b 激酶分别由两种激素调控。肌肉是肾上腺素（epinephrine） ，肝脏是胰高血糖素（glucagon ） 。 除肾上腺素，肌肉中的磷酸化酶还受到 Ca2+和 AMP 的调节。 肝脏中的磷酸化酶主要受到胰高血糖素和 Glc 的调节。当血糖水平低时，胰高血糖素使磷酸化酶 b 激酶活性增强，从而使磷酸化酶 b 磷酸化转变为有活性的磷酸化酶 a。肝糖原分解，释放 Glc 进入血中，血糖提高。当血糖水平恢复正常时，Glc 结合到磷酸化酶 a 的 Glc 别构位点，酶的构象改变暴露出磷酸化位点，利于磷酸化酶 a 磷酸酶水解，于是，磷酸化酶 a 转变磷酸化酶
19、b，抑制肝糖原分解。肝脏中磷酸化酶是 a glucose sensor。糖原合成存在于所有动物组织中，但在肝脏和骨骼肌中活性最强糖原合成是耗能过程，需要糖原引物分子，糖基的供体是 UDPG（UDP-Glucose） ，而不是Glc-1-P。糖原的分支合成由糖原分支酶催化。糖原合成需要引物。引物的合成由生糖原蛋白（glycogenin）同时作为引物和酶来完成。糖原合酶存在 a 型和 b 型两种形式。通过可逆的磷酸化/ 去磷酸化调节活性。a 型是去磷酸化的活性形式，b 型是磷酸化的低活性形式。 （与糖原磷酸化酶相反）糖醛酸途径指从 Glc-6-P 或 Glc-1-P 开始，经 UDP-葡萄糖醛酸生
20、成糖醛酸的途径。生理意义：1.形成许多重要的粘多糖 2.能够转变为抗坏血酸抵御坏血病，而人和动物自身不能合成 3.与某些药物或异物结合并排出体外，解毒作用 4.从糖醛酸可形成木酮糖，与磷酸戊糖途径相连糖原的分解是由糖原磷酸化酶催化的磷酸解反应。4.7 糖代谢的调节糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化之间的协调控制糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化的速度受细胞能荷水平的控制。ADP 含量高时，刺激氧化磷酸化和丙酮酸氧化，从而加速三羧酸循环。相反，ATP 含量高时，可减慢氧化磷酸化、糖酵解和三羧酸循环。 巴斯德效应 ：在厌氧条件下，高速酵解的酵母若通入氧气，葡萄糖消耗速度急剧下降，酵解积累的乳酸迅速消失。这
21、种耗氧的同时，葡萄糖消耗减少，乳酸堆积终止的现象，称为巴斯德效应。糖异生和糖酵解之间的协调控制：为了避免无效循环的发生，两条途径相互协调、互为相反地进行调节。通常表现为同一调节因子（如别构效应剂）对两条途径相应的酶作用相反。Glc-6-P 抑制己糖激酶，激活葡萄糖 6-磷酸酶，从而抑制酵解，促进糖异生。乙酰 CoA 抑制丙酮酸脱氢酶复合体，激活丙酮酸羧化酶，从而抑制酵解，促进糖异生。AMP 抑制FBPase-1，激活 PFK-1，从而抑制糖异生，促进酵解。柠檬酸抑制 PFK-1，激活 FBPase-1，从而抑制酵解，促进糖异生。果糖-2,6-二磷酸抑制 FBPase-1，激活 PFK-1，从而
22、抑制糖异生，促进酵解。果糖-6-磷酸和果糖-1,6- 二磷酸之间的转化是糖酵解和糖异生的重要调控点。果糖-2,6-二磷酸是这一步骤的重要别构效应物。注意：果糖-2,6-二磷酸是调节因子，但不是代谢中间物。胰高血糖素通过调节果糖-2,6-二磷酸的水平起到抑制酵解，促进糖异生的作用。PFK-2， FBPase-2 是一个双功能蛋白的两种酶活性。PFK-2， FBPase-2 酶活性受胰高血糖素通过磷酸化/ 去磷酸化来调节。糖原分解和糖原合成之间的协调控制：糖原磷酸化酶和糖原合酶的酶活性通过可逆的磷酸化/去磷酸化循环来调节。但作用相反。糖原的分解和合成通过激素进行协调的调节。如肾上腺素或胰高血糖素激
23、活 protein kinase A，最终导致糖原磷酸化酶和糖原合酶的磷酸化，于是，前者被激活，后者被抑制。人体血糖水平保持恒定。这不仅是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果，也是肝、肌肉、脂肪等各组织器官代谢协调的结果。这种精确调控主要靠激素的调节。升高血糖的激素：胰高血糖素（glucagon） ，肾上腺素，糖皮质激素。降低血糖激素：胰岛素(insulin)。高血糖: 空腹血糖7.22-7.78mmol/L 低血糖：空腹血糖3.33-3.89mmol/L合酶指的是催化的缩合反应没有 NTP（如 ATP 或 GTP）作为能源的。合成酶指的是催化的缩合反应有 NTP（如 ATP 或 GTP）作为能源的
24、。激酶催化的是磷酸化（phosphorylation）反应。是把磷酰基从 NTP，如 ATP 转移到一个受体分子磷酸化酶催化的是磷酸解（phosphorolysis）反应。是用磷酸攻击分子，然后磷酰基与断裂键共价结合。磷酸酶催化的是去磷酸化（dephosphorylation）反应。是把磷酰基从磷酸酯键去除，并用水分子攻击底物。氧化磷酸化定义：NADH 和 FADH2 的电子通过一系列电子传递载体传递给 O2，由此产生一个跨膜的质子梯度使 ADP 磷酸化形成 ATP。5.1 氧化还原电势某一化合物的氧化型和还原型，称为一对氧化还原对（redox pair ） （氧化型：电子受体。还原型：电子供
25、体）电极电势代表着氧化还原对得失电子的能力。低电极电势的氧化还原对倾向于失去电子， 高电极电势的氧化还原对倾向于得到电子。标准还原势（E0 ） ，代表着一对氧化还原对对电子的相对亲和力（affinity） ，即 E0 低，倾向于失去电子， E0 值高，倾向于得到电子。如何从标准还原势（E0 ）判断氧化还原反应方向？电子是从低 E0 的氧化还原对流向高 E0 的氧化还原对。即低 E0 的氧化还原对的还原型失去电子，高 E0 的氧化还原对的氧化型得到电子。自由能变化意味着一个体系转移电子的能力。自由能变化越大，体系转移电子的能力越强。5.2 电子传递过程和呼吸链呼吸链：指催化氢（包括电子）传递的酶
26、及辅酶/辅基的连锁反应体系，它们按电子亲和力递增的顺序排列。呼吸链的分布部位在原核细胞位于质膜，在真核细胞位于线粒体的内膜。电子载体传递电子方式： 作为氢原子（He-） ，如 FAD/FADH2 。 作为氢负离子（:H- 或者 H2e-） ，如 NAD+/NADH 。 单纯电子（ e- ） ，如 Fe2+/Fe3+。电子载体：1. 吡啶核苷酸类：NAD+， NADP+ 2.黄素核苷酸类（ flavin nucleotide）FMN ， FAD 3.辅酶 Q（coenzyme Q, or Q）又称泛醌，脂溶性化合物 4. 细胞色素类（cytochromes ）5. 铁硫蛋白（ iron-sulf
27、ur protein, Fe-S protein大多数脱氢酶以 NAD+为辅酶，有的以 NADP+为辅酶，极少数能用 NAD+或 NADP+两种辅酶。一般说，用于分解代谢的脱氢酶以 NAD+为辅酶， NADP+多用于合成代谢NAD(P)+既存在于胞液中，又存在于线粒体中，彼此不能自由通过线粒体内膜(见 NADH shuttle systems) 。某一部位的 NAD(P)+只能与该部位的脱氢酶结合。FMN /FAD 与蛋白质结合紧密（有时候是共价结合） ，因而结合蛋白通称为黄素蛋白。其还原电势取决于结合的蛋白质， FMN /FAD 只是黄素蛋白的活性部位CoQ 在线粒体内膜中以膜结合和游离两种
28、形式存在。可接受多种黄素蛋白类脱下的氢原子。这些特性使 CoQ 在电子传递链处于中心位置，在黄素蛋白类与细胞色素类之间作为一种灵活的载体起作用，并且在电子传递和质子移动的偶联起重要作用根据吸收光谱的不同，分为细胞色素 a、细胞色素 b 和细胞色素 c 三类。它们各自的血红素辅基在结构上有一些差异。细胞色素类载体单纯传递电子。 （通过其结合的金属离子传递）在电子传递链中，还有一类铁不是存在于血红素辅基中，而是与无机硫（S）原子或/和蛋白质分子中的 Cys 残基的 S 原子相连，这种结构称为铁硫中心（iron-sulfur center, Fe-S center） 。结合蛋白质称为铁硫蛋白。单纯传
29、递电子。呼吸链（respiratory chain ）的组成：四个多蛋白复合体（其中三个是质子泵）和两个移动电子载体（辅酶和细胞色素）呼吸链的辅基包括：FMA,FAD,HEMES,铁硫簇，铜离子。复合体一：NADH 脱氢酶，NADH 进入呼吸链并且将电子传递给辅酶。放能的电子传递与需能的质子泵出相耦联。复合体二：琥珀酸盐脱氢酶黄素蛋白中的 FADH2 同样转移电子给辅酶。这一步释放的能量不足以推动质子泵。复合体三：泛醌：细胞色素氧化还原酶也叫细胞色素 bc1 复合体QH2 的电子传递给细胞色素其功能中心包括三个亚基：细胞色素，铁硫蛋白，细胞色素。QH2 的一个电子传递方向：QH2Fe-S ce
30、ntercyt c1s hemecyt cs heme另一电子传递方向：QH2cyt b(bl 某些载脂蛋白基因突变引起 HDL 水平下降。 氨基酸代谢和尿素生成1. 蛋白质降解：来源：食物，蛋白质更新过程中释放的氨基酸，饥饿或病理状态下蛋白质的分解。食物蛋白的降解和吸收：胃蛋白酶 pepsin 的初步降解，胰蛋白酶在小肠中的进一步降解。胃蛋白酶原胃蛋白酶胰腺最初分泌出来的各种蛋白酶和肽酶均以无活性的酶原形式存在，小肠分泌液（肠激酶）促进了相关酶原的激活，从而激活蛋白质的消化途径。小肠粘膜细胞的刷状缘及胞液中存在寡肽酶及二肽酶，彻底把寡肽水解成氨基酸氨肽酶（外切酶） ，羧肽酶（外切酶） ，内肽
31、酶，限制性内切酶，随机内切酶。细胞内蛋白的降解。吸收：1.载体转动：小肠，肌肉，肾小管细胞。2 。- 谷氨酰基循环：小肠，肾小管细胞，脑细胞。分为两步：1. 谷胱甘肽对氨基酸的转运2. 谷胱甘肽的再合成转运一个氨基酸,消耗 3 分子 ATP。某些氨基酸,如 Pro,不能通过此循环转运。细胞蛋白的降解：溶酶体（降解胞外进入的蛋白） ，蛋白酶体（降解胞内蛋白，由泛素标记） 。2. 氨基酸分解代谢概述（P21）3. 脱氨基作用（由氨基酸生成 a 酮酸）（1）转氨基作用：a 酮恶二酸氨基酸a 酮酸谷氨酰氨在转氨酶的催化下，某一氨基酸的 -氨基转移到另一种 - 酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸，而原来的氨
32、基酸则转变成 -酮酸，反应的实质是氨基在 - 氨基酸和酮酸的转移。辅酶: VB6 的磷酸酯-磷酸吡哆醛(Pyridoxal phosphate, PLP),作用是传递氨基。Transaminase(转氨酶) or aminotransferase (氨基转移酶) 作用：催化氨基酸和 - 酮酸间进行氨基和酮基的互换。最重要的是谷丙转氨酶和谷草转氨酶。查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？为细胞内酶，血清中活性很低，各组织器官中以心和肝的活性最高。当某种原因使细胞膜通过性增高，转氨酶可大量释放入血，导致血清中转氨酶活性增高。抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破坏，肝细胞的转氨酶进入血液
33、。（2）氧化脱氨作用;酶L-氨基酸氧化酶、 D-氨基酸氧化酶经历脱氢再水化的过程。L-谷氨酸脱氢酶的特点 催化 L-谷氨酸氧化脱氨生成 - 酮戊二酸、NH3 和 NADH+H+ 。 以 NAD+或 NADP+为辅酶的不需氧脱氢酶。 线粒体。 分布于肝、肾、脑等组织，酶活性较强。 该酶是能使氨基酸直接脱去氨基的主要酶，其与转氨酶协同作用是体内脱氨基的主要方式。为变构酶 GTP 和 ATP 为变构抑制剂 GDP 和 ADP 为变构激活剂（3）联合脱氨作用。转氨酶和谷氨酸脱氢酶的联合作用。转氨基作用与氧化脱氨基作用的联合谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨：氨基酸在转氨酶作用下，将 -氨基转给 - 酮戊二酸
34、分子生成 -酮酸和谷氨酸，谷氨酸再经过 L-谷氨酸脱氢酶的作用，脱去氨基产生游离氨并生成 -酮戊二酸，这种转氨酶和 L-谷氨酸脱氢酶的协同作用称联合脱氨基作用。意义：体内氨基酸脱氨基的最重要方式;体内合成非必需氨基酸的主要途径L-谷氨酸脱氢酶及谷- 某转氨酶的活性强、分布广，是动物体内大部分氨基酸脱氨的方式嘌呤核苷酸循环（Purine nucleotide cycle）脱氨基作用：概念：由转氨酶和腺苷酸脱氨酶等多种酶联合作用下脱去氨基产生游离氨的过程关键酶的分布特点：肌肉中 L-谷氨酸脱氢酶活性低，而腺苷酸脱氨酶活性高。意义：是心肌、骨骼肌和脑组织脱氨基的主要方式，实验证明脑组织细胞中的氨有
35、50%是由该循环产生的。4. 氨基酸运输若外环境 NH3 大量进入细胞，或细胞内 NH3 大量积累- 氨中毒,会造成某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍，所以，氨的及时转运和排泄非常必要血液中转氨作用主要是谷氨酸。甘氨酸将氨从肌肉运往心脏。 Gln 是氨的一种转运形式，它主要从脑、肌肉等组织向肝或肾运送氨 Gln 是大脑等组织解氨毒和运输氨的重要形式 Gln 在肝中释放 NH3 用于合成尿素（主） Gln 在肾小管分解产生的 NH3 与 H+结合成 NH4+ ，中和固定酸氨。5. 氨基的代谢命运6. 氮的排泄和尿素循环高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存氨，不排氮。水生生物直接扩散脱氨;哺乳
36、两栖动物排尿素;鸟类排尿酸。肝脏是合成尿素的主要器官Urea cycle (尿素循环 ) or ornithine cycle(鸟氨酸循环) P58P72氨基经五步反应生成尿素。1. 氨基甲酰磷酸的合成，耗 2ATP。氨基甲酰磷酸合成酶 I 的特点 细胞定位：肝细胞线粒体 催化底物：NH3+CO2+2ATP+H2O 产物：氨基甲酰磷酸(氨基甲酰供体 ) 作用：氨基甲酰供体，为进一步合成尿素而解氨毒奠定基础 调节：N-乙酰谷氨酸（AGA）为变构激活剂 意义：其活性可作为肝细胞分化程度的指标2. 瓜氨酸的合成：氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸3. 精氨酸的合成：瓜氨酸天冬氨酸精氨酸4. 精氨酸水解生成尿素
37、：精氨酸尿素鸟氨酸鸟氨酸循环的小结 合成尿素是体内氨的主要去路（尿素是 AA 代谢 的主要终产物） 尿素分子中的 2 个氮原子，1 个来自氨，另一个则来自天冬氨酸；C 来自 CO2 反应部位：肝细胞的线粒体和胞液 合成 1 分子尿素需要消耗 4 个高能磷酸键(不考虑脱氢反应） 意义：解氨毒-把有毒的 NH3 转变成无毒的尿素 重要的酶：精氨酸代琥珀酸合成酶（限速酶）,氨基甲酰磷酸合成酶 I（CPS-I）三羧酸循环和尿素循环的关联Hyperammonemia(高氨血症):肝功能严重损伤时，尿素合成发生障碍，血氨浓度升高 高氨血症引起肝性脑病的生化机理：肝功能严重受损尿素合成障碍高血氨症氨进入脑组
38、织 合成 Glu、Gln酸性(直接伤脑)-酮戊二酸T.A.C 循环脑组织 ATP 生成大脑功能紊乱肝性脑病氨基酸 C 骨架的代谢：生成非必需氨基酸 ;转变为糖和脂;氧化供能：进入 TCA 循环。C 骨架可转变为七种常见的代谢中间体：乙酰乙酰辅酶 A; 乙酰辅酶 A;丙酮酸;A 酮恶二酸;琥珀酰辅酶 A;延胡索酸;草酰乙酸。7. 氨基酸的脱羧作用在氨基酸脱羧酶的催化，体内部分氨基酸可进行脱羧基作用生成相应的胺。催化酶：氨基酶脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛，PLP）意义：生成的胺类物质常具有重要的生理功用或药理作用*胺氧化酶能将胺类物质氧化成醛类或酸类物质，从而避免胺类在体内蓄积。8. 一 C 单位(O
39、CU)概念：含一个碳原子的基团种类：甲基(methyl)、甲烯基(methylene、甲炔基(methenyl)、甲酰基(formyl)及亚氨甲基(formimino)一碳单位主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸及色氨酸的代谢。一些辅酶对 OCU 的转运起重要作用。如 BIOTIN 生物素。H4 folate 四氢叶酸（FH4） ，SAM 是甲基载体.FH4 是一碳单位的运载体，是一碳单位代谢的辅酶。一碳单位不能游离存在，常与 FH4 结合而转运和参加代谢。OCU 总结： 各种不同形式的一碳单位可通过氧化还原反应相互转变。 N5-CH3-FH4 的生成基本是不可逆的，它在体内含量最多；参与蛋氨酸循
40、环。（氨基酸在体内不能直接生成 N5-CH3-FH4） 是联系氨基酸和核酸代谢的枢纽化合物。 功用：作为合成嘌呤和嘧啶核苷酸的原料。 参与形成 SAM 而发挥转甲基作用 一碳单位代谢的障碍可造成某些疾病叶酸与 VB12 的重要作用（P109 ）磺胺药竞争性抑制机理：其结构与对氨基苯甲酸结构相似，与其竞争 FH2 合成酶，抑制了 FH2 的合成。含硫氨基酸代谢-转甲基作用 SAM 的结构特点：含活性甲基 SAM 的作用：体内最重要的甲基供体。约有 50 多种物质需要 SAM 提供甲基，生成甲基化合物,如肾上腺素、肌酸、肉毒碱等，具有广泛的生理意义。 意义：将其他来源的一碳单位（N5-CH3-FH
41、4）转变为活性甲基，广泛参与体内的甲基化反应；N5-CH3-FH4 是体内甲基的间接供体氨基酸及其衍生物的合成1. 氮素循环2. N2 的固定（成 NH3 补救合成，以自由基和降解的核苷酸为原料合成。重头合成所用的自由基不是代谢中间物。它的嘌呤环是直接在核糖上合成的。嘧啶环先独立合成，然后再连接到核糖上。这是很重要的不同点。嘌呤和嘧啶环的合成：每一步所需的原料和所合成的位置。嘌呤环的原子源于 formate（甲酸盐） , CO2, Gly, Asp, and Gln.（P6）嘧啶环的原子源于 Asp, Gln and HCO3-(P7)从头开始的嘌呤核苷合成起始于 PRPP。 （5 磷酸核糖
42、1 焦磷酸）具体的合成过程见 P11-P21IMP（次黄嘌呤单核苷酸）合成酶是真核细胞中是形成一个多酶复合体，而在细菌中则是分享的。IMP+GTP+ASP=AMP延胡索酸, IMP+ATP+GLN=GTP+GLU具有完整嘧啶环的第一个代谢中间体是 IMP，通过从 ASP 接收一个氨基转变为 AMP（需要消耗 GTP） ，从 GLN 接收一个氨基转变为 GMP（需要消耗 ATP） 。二者皆受反馈抑制。有三种机制： 1.PRPP 合成酶与GLU-PRPP 转氨酶均受终产物 IMP,AMP,GMP 的抑制。2.AMP 抑制腺嘌呤琥珀酸合成酶， GMP 抑制 IMP脱氢酶。3.AMP 和 GMP 合成
43、的平衡是通过以下机制来调节的：AMP 合成需要 GTP,而 GMP 合成需要ATP.从头开始的嘧啶核苷酸的合成：原料：ASP，PRPP, 氨基甲酰磷酸。嘧啶环的合成最初是合成乳清酸 orotate,然后连接到磷酸核糖上，再转变为普通的用于核酸合成的嘧啶核苷酸。 （六元环先合成连接到 5-磷酸核糖上）CTP 是由 UTP 从 GLN 或 NH4 接受了一个氨基而来。在真核细胞中，氨基甲酰磷酸合成酶 2，天冬氨酸转氨甲酰酶和脱氢酶，组成一个三功能蛋白 CAD。在动物中氨基甲酰磷酸合成需要多种酶在不同的场所起作用，而细菌只需一种酶。嘧啶核苷酸合成的负反馈调节：Aspartate transcarba
44、moylase (ATCase) 受终产物 CTP 的抑制。而 ATP 能够防止 CTP 的抑制作用。核苷单磷酸转变为核苷三磷酸：Nucleoside monophosphate kinases： ATP +NMP ADP + NDP 特异的Nucleoside dimonophosphate kinases： NTPd +NDPa NDPd + NTPa 非特异的在 NDP 水平上，从核糖核苷衍生出脱氧核糖核苷：发生在 2 位 C 上。电子由 NADPH 提供。dTMP is derived from dCDP and dUMP（P45）尿酸是人体和许多其它动物中嘌呤代谢的终产物，再转化为尿
45、囊素，尿素等。嘧啶的降解产生 NH4 从而成尿素。缺乏腺苷脱氨酶会导致严重的免疫缺陷疾病。尿酸产过多引起痛风，别嘌呤醇是黄嘌呤酶的抑制剂，能治疗痛风。嘧啶降解产生尿素胸腺嘧啶降解可以产生琥珀酰辅酶 A，尿嘧啶和胞嘧啶产生甲酰辅酶 A。是脂肪酸合成的前体。因而，在有限的范围内，嘧啶核苷酸的降解能够为细胞的代谢供能。补救合成途径中：AMP 来源于腺嘌呤和 PRPP.GMP&IMP 的合成受 HGPRT（次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶）的催化The lack of HGPRT will cause Lesch-Nyhan syndrome补救途径中嘌呤环直接连到磷酸核糖上。许多癌症化疗将目标锁定于核苷酸的合成途径，用类似物抑制其合成。如氨甲碟呤。5-F 尿嘧啶，重氮丝氨酸等。1、细胞如何保证 DNA 结构的稳定？（10%）2、各种核苷酸如何保持其数量和种类的平衡？（10%）3、种子发芽时，脂肪酸通过什么途径转化为糖，并简述途径。（5%）4、举一例由缺乏维生素引起的疾病，并简述其生化机制。（5%）5、设计实验验证某种抑制剂是抑制 ATP 合成酶的还是抑制电子传递链的。（5%）6、糖酵解和糖原合成是简单地互为逆反应吗？为什么？（5%）
