第十四章 蛋白质代谢.doc

1、祝大家 07 年生物考研取得好成绩！ 学 子 272646652 85第十四章 蛋白质代谢 第一节 概述一、主要途径1. 蛋白质代谢 以氨基酸为核心，细胞内外液中所有游离氨基酸称为游离氨基酸库，其含量不足氨基酸总量的 1，却可反映机体氮代 谢的概况。食物中的蛋白都要降解为氨基酸才能被机体利用，体内蛋白也要先分解为氨基酸才能继续氧化分解或转化。2. 游离氨基酸可合成自身蛋白，可氧化分解放出能量，可转化为糖 类或脂类，也可合成其他生物活性物质。合成蛋白是主要用途，约占 75，而蛋白质提供的能量约占人体所需总能量的 1015。蛋白质的代谢平衡称氮平衡，一般每天排出 5 克氮，相当于 30 克蛋白质

2、。3. 氨基酸通过特殊代谢可合成体内重要的含氮化合物，如神经递质 、嘌呤、嘧啶、磷脂、卟啉、 辅酶等。磷脂的合成需 S-腺苷甲硫氨酸，氨基酸脱羧产生的胺类常有特殊作用，如 5羟 色胺是神经递质，缺少则易发生抑郁、自 杀；组胺与过 敏反应有密切联系。二、消化外源蛋白有抗原性，需降解为氨基酸才能被吸收利用。只有婴儿可直接吸收乳汁中的抗体。可分为以下两步：1. 胃中的消化：胃分泌的 盐酸可使蛋白变性，容易消化，还 可激活胃蛋白 酶，保持其最适 pH，并能杀菌。胃蛋白酶可自催化激活，分解蛋白产生蛋白胨。胃的消化作用很重要，但不是必须 的，胃全切除的人仍可消化蛋白。2. 肠是消化的主要 场所。 肠分泌的

3、碳酸氢根可中和胃酸，为胰蛋白 酶、糜蛋白 酶、弹性蛋白酶、羧肽酶、氨 肽酶 等提供合适 环境。 肠激 酶激活胰蛋白酶，再激活其他酶，所以胰蛋白 酶起核心作用，胰液中有抑制其活性的小肽，防止在 细胞中或 导管中过早激活。外源蛋白在肠道分解为氨基酸和小 肽， 经特异的氨基酸、小肽转 运系统进入肠 上皮细胞，小 肽再被氨肽酶、羧肽酶 和二肽酶彻底水解，进入血液。所以饭后门静脉中只有氨基酸。三、内源蛋白的降解1. 内源蛋白降解速度不同，一般代谢中关键酶半衰期短，如多胺合成的限速酶鸟 氨酸脱羧酶半衰期只有 11 分钟，而血浆蛋白约为 10 天，胶原 为1000 天。体重 70 千克的成人每天 约有 40

4、0 克蛋白更新，进 入游离氨基酸 库。2. 内源蛋白主要在溶 酶体降解，少量随消化液进入消化道降解，某些细胞器也有蛋白 酶活性。内源蛋白是选择性降解，半衰期与其组 成和结构有关。有人认为 N末端组成对半衰期有重要影响（N-末端规则），也有人提出半衰期短的蛋白都含有一个富含脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸和苏氨酸的区域（PEST 区域）。如研究清楚，就可能得到稳定的蛋白质产品。四、氨基酸的吸收食用蛋白质后 15 分钟就有氨基酸进入血液，30到 50 分钟达到最大。氨基酸的吸收与葡萄糖类似，有以下方式：1. 需要载体的主动转运，需要 钠，消耗离子梯度的势能。已 发现 6 种 载体，运 载不同 侧链种类的氨基

5、酸。2. 基团转运，需要谷胱甘 肽，每 转运一个氨基酸消耗 3 个 ATP，而用载体转运只需三分之一个。此途径为备用的旁路，一般无用。第二节 脱氨和脱羧 氨基酸失去氨基称为脱氨，是机体氨基酸分解代谢的第一步。绝 大多数氨基酸先脱氨生成 a酮酸，再氧化或转化 为其他物质。有氧化脱氨和非氧化脱氨两类，前者普遍存在，后者存在于某些微生物。一、氧化脱氨（一）过程：氨基酸在氨基酸氧化酶催化下脱氢生成亚氨基酸，再水解生成酮酸和氨。脱下的氢由黄素蛋白传递给氧，生成 过氧化氢，再分解为水和氧。总反应如下：2 氨基酸+O2=2 酮酸+2NH3过氧化氢也可氧化酮酸生成脂肪酸和二氧化碳。（二）有关酶1. L-氨基酸

6、氧化酶：可催化多数氨基酸，但甘氨酸、侧链含羟基、羧基、氨基的氨基酸无效，需 专门的酶。以 FAD 或 FMN 为辅基，人的酶以 FMN 为辅基。2. D-氨基酸氧化酶：存在于肝、肾，以 FAD 为辅基。3. 氧化专一氨基酸的 酶：如甘氨酸氧化酶、D-天冬氨酸氧化酶、L-谷氨酸脱氢酶等。后者重要，分布祝大家 07 年生物考研取得好成绩！ 学 子 272646652 86广泛，活力高，受别构调节，能量不足 时激活，加快氧化。以 NAD 或 NADP 为辅酶，不需氧，通过呼吸链再生。在体外可用于合成味精。二、非氧化脱氨1. 还原脱氨：严格无氧时氢化酶催化生成羧酸和氨。2. 水解脱氨：水解酶催化，生

7、成 a羟酸和氨。3. 脱水脱氨：丝氨酸和苏氨酸在脱水酶催化下生成烯，重排成亚氨基酸，自发水解生成 酮酸和氨。脱水酶以磷酸吡哆醛为辅基。4. 脱巯基脱氨：半胱氨酸在脱硫氢基酶催化下脱去硫化氢，重排、水解，生成丙酮酸和氨。5. 氧化还原脱氨：两个氨基酸一个氧化，一个 还原，脱去两个氨，生成酮酸和脂肪酸。三、脱酰胺作用谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶可催化脱酰胺，生成相应的氨基酸。此酶分布广泛，专一性 强。四、转氨基作用1. 定义：指 a氨基酸和 酮酸之间氨基的转移作用。氨基酸的 a氨基 转移到酮酸的酮基上，生成酮酸，原来的酮酸形成相应的氨基酸。 转 氨作用普遍存在，除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸和脯氨酸外都参与

8、转氨，对其分解及合成有重要作用。2. 转氨酶：种类很多，多需要谷氨酸，对另一个氨基酸要求不严，以活力最大的命名。其反应是可逆的，由浓 度控制。都含磷酸吡哆 醛 ，乒乓机制。吡哆醛还参与脱羧、脱水、脱硫化氢及消旋等反应。五、联合脱氨指脱氨与转氨联合，是氨基酸降解的主要方式，有两种方式：1. 氨基酸先转 氨生成谷氨酸，再由谷氨酸脱氢酶脱去氨基。普遍存在。2. 腺苷酸循环：氨基转给谷氨酸，再生成天冬氨酸，与次黄嘌呤核苷一磷酸生成腺苷酸代琥珀酸，再裂解成腺苷酸和延胡索酸。腺苷酸水解成次黄嘌呤核苷酸，放出氨；延胡索酸水化、氧化再生草酰乙酸。此途径主要存在于肌肉和脑，其腺苷酸脱氨酶活性较高。肝 脏谷氨酸脱

9、 氢酶活力高，但 90转化为天冬氨酸。六、脱羧少数氨基酸先脱羧生成一级胺。此反应由脱羧酶催化，含磷酸吡哆醛 ，专一性强，每种酶只催化一种L-氨基酸。此酶在各种组织中普遍存在，生成的胺有重要生理作用，如脑中谷氨酸脱 羧生成的 g氨基丁酸是神经递质。第三节 氮的排泄氨对机体有毒，特 别是对脑。血液中 1的氨即可使神经中毒。水生 动物可直接排氨，陆生动物排溶解度较小的尿素，卵生 动物排不溶的尿酸。一、氨的转运（一）谷氨酰胺合成酶将氨与谷氨酸合成谷氨酰胺，消耗一个 ATP。谷氨酰胺中性无毒，容易通过细胞膜，进 入血液运到肝脏后被谷氨酰 胺酶分解，放出氨。（二）肌肉通过葡萄糖-丙氨酸循环转 运氨。氨经谷

10、氨酸转给丙氨酸，运到肝后再转氨生成谷氨酸。丙酮酸异生为葡萄糖返回肌肉。这样 肌肉活动产生的丙酮酸和氨都得到处理，一举两得。二、尿素的生成1. 在 线粒体中氨甲酰磷酸合成酶 I 将氨和 CO2 合成氨甲酰磷酸，消耗 2 个 ATP。N-乙酰谷氨酸是此酶的正调节物。酶 II 在细胞质，与核苷酸的合成有关。2. 氨甲酰磷酸与 鸟氨酸形成瓜氨酸和磷酸，由鸟氨酸转氨甲酰酶催化，需 镁离子。3. 瓜氨酸出线粒体，进入细胞质，与天冬氨酸生成精氨琥珀酸。精氨琥珀酸合成酶需 镁离子，消耗 1个 ATP 的两个高能键。4. 精氨琥珀酸裂解 酶催化其裂解，生成精氨酸和延胡索酸。5. 精氨酸酶催化水解生成鸟氨酸和尿素

11、。6. 总反应为：NH4+CO2+3ATP+Asp+2H2O=尿素+延胡索酸+2ADP+2Pi+AMP+Ppi共除去 2 分子氨和 1 分子 CO2，消耗 4 个高能键。前两步在线粒体中进行，可避免氨进入血液引起神经中毒。此途径称 为尿素循环或鸟 氨酸循环，缺乏有关酶会中毒死亡。三、其他途径爬虫和鸟排泄不溶的尿酸，可保持水，但耗能高。具体见核酸代 谢。此外，蜘蛛排鸟嘌呤，某些鱼排氧化三甲胺，高等植物合成谷氨酰胺和天冬酰胺，储存体内。第四节 碳架氧化20 种氨基酸分别以 5 种物质进入三羧酸循环：丙氨酸、丝 氨酸、 苏 氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、苯丙氨祝大家 07 年生物考研取得好成绩！ 学 子

12、272646652 87酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸和色氨酸生成乙酰辅酶 A，精氨酸、组氨酸、谷氨 酰胺、脯氨酸和谷氨酸生成 a-酮戊二酸，甲硫氨酸、异亮氨酸、缬氨酸生成琥珀酰辅酶 A；苯丙氨酸和酪氨酸还生成延胡索酸；天冬氨酸和天冬酰胺生成草酰乙酸。分解主要在肝和肾进行，某些中 间物可转化 为糖、 酮体及生物活性物质，见下 节。氨基酸脱 羧 形成胺后不能进入三羧酸循环。一、乙酰辅酶 A 途径（一）由丙酮酸生成乙酰辅酶 A1. 丙氨酸：由谷丙转氨酶转氨生成丙酮酸2. 丝氨酸：脱水脱氨生成丙 酮酸，由 丝氨酸脱水酶催化，含磷酸吡哆醛。3. 甘氨酸：可接受羟甲基，转变成丝氨酸。由 丝氨酸转羟甲基酶催

13、化，以磷酸吡哆醛为辅 基，甲 烯基四氢叶酸为供体，需 锰。此途径主要作为丝氨酸的合成途径，甘氨酸的分解主要是作为一碳单位供体，由甘氨酸裂解酶裂解生成甲烯基四氢叶酸和二氧化碳及氨，次要途径是氧化脱氨生成乙醛酸，再氧化成甲酸或草酸。甘氨酸与谷胱甘肽、肌酸、胆碱、嘌呤、 卟 啉的合成都有关系。4. 苏氨酸：由苏氨酸醛缩酶裂解成甘氨酸和乙醛，乙醛可氧化成乙酸再生成乙酰辅酶 A。也可脱水生成 a-酮丁酸，或脱去脱羧形成氨基丙酮。5. 半胱氨酸：可转氨生成 b-巯基丙酮酸，再由 转硫酶脱去硫化氢生成丙酮酸。也可先氧化成半胱氨酸亚磺酸，再转氨、脱去亚硫酸形成丙 酮酸。产生的硫化氢要氧化成亚硫酸，再氧化成硫酸

14、，由尿排出。（二）由乙酰乙酰辅酶 A 生成乙酰辅酶 A1. 苯丙氨酸：由苯丙氨酸-4-单加氧酶催化生成酪氨酸，消耗一个 NADPH。2. 酪氨酸：先转氨生成 4-羟苯丙 酮酸，再氧化、脱羧、开 环 ，裂解成延胡索酸和乙 酰 乙酸。延胡索酸进入三羧酸循环，乙酰乙酸由琥珀 酰辅酶 A 活化生成乙酰乙酰辅酶 A，硫解形成两个乙 酰辅酶 A。3. 亮氨酸：先转氨、脱羧生成异戊酰辅酶 A，再脱氢、末端 羧化、加水生成羟甲基戊二 酰辅酶A(HMG CoA)，裂解成乙 酰乙酸和乙酰辅酶 A。4. 赖氨酸：先由两条途径生成 L-a-氨基己二酸半醛，其一是与 a-酮戊二酸缩合成酵母氨酸，再放出谷氨酸；其二是先脱

15、去 a 氨基再环化、开环，将氨基转移到 a 位。生成半醛后氧化成酸，转氨生成 a-酮己二酸，脱羧生成戊二 酰辅酶 A，脱氢、脱羧形成巴豆酰辅酶 A，最后水化、脱氢成乙酰乙酰辅酶A。5. 色氨酸：较复杂，先氧化，依次脱去甲醛、丙氨酸，最后形成 a-酮己二酸，生成乙酰乙酰辅酶 A。其 11 个碳原子共生成一个乙酰乙酰辅酶 A，一个，4 个二氧化碳和一个甲酸。二、a-酮 戊二酸途径由精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和谷氨酸 5种。1. 精氨酸：由精氨酸 酶水解成鸟氨酸和尿素，再 转氨生成谷氨酸 g 半醛，由脱氢酶氧化成谷氨酸，转氨或脱氨形成。a-酮戊二酸。2. 组氨酸：组氨酸分解 酶脱去氨基形成尿刊

16、酸，再水合、开环生成 N-甲亚氨基谷氨酸，谷氨酸 转甲亚氨酶催化转给四氢叶酸，形成谷氨酸。3. 谷氨酰胺：可由谷氨酰胺酶水解；可将酰胺转给a-酮 戊二酸，生成两个谷氨酸；也可转到 a-酮戊二酸的 g-羧基上，形成的 g-酮谷酰胺酸可水解生成 a-酮戊二酸。4. 脯氨酸：先由脯氨酸氧化 酶形成双键，再加水开环形成谷氨酸 g 半醛，用 NAD 氧化成谷氨酸。三、琥珀酰辅酶 A 途径有甲硫氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。1. 甲硫氨酸：与 ATP 生成 S-腺苷甲硫氨酸，转甲基后水解，生成高半胱氨酸，在胱硫醚-b-合成酶催化下与丝氨酸合成胱硫醚，胱硫醚 -g-分解酶催化脱去半胱氨酸和氨基，生成 a-酮丁酸，

17、脱羧成丙酰辅酶 A，丙酰辅酶 A 羧化酶催化生成 D-甲基丙二酰辅酶 A，消旋 酶生成 L-型，变位生成琥珀酰辅酶A。2. 异亮氨酸： 转 氨，脱羧生成 a-甲基丁酰辅酶 A，经 b-氧化生成乙酰辅酶 A 和丙酰辅酶 A，最后生成琥珀酰辅酶 A。3. 缬氨酸：转氨，脱羧形成异丁酰辅酶 A，脱氢、水化后再水解，生成 b-羟异丁酸，脱氢生成甲基丙二酸半醛，氧化 为甲基丙二 酰辅酶 A，再 变位生成琥珀酰辅酶 A。四、延胡索酸途径苯丙氨酸和酪氨酸的部分碳链形成延胡索酸，另一部分为乙酰乙酸。五、草酰乙酸途径天冬酰胺酶催化生成天冬氨酸，再 转氨生成草酰乙祝大家 07 年生物考研取得好成绩！ 学 子 27

18、2646652 88酸，进 入三 羧酸循 环。天冬 酰胺酶 可控制白血病。六、生糖氨基酸和生酮氨基酸生成乙酰乙酰辅酶 A 的苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸和色氨酸称为生酮氨基酸；其他氨基酸称为生糖氨基酸。苯丙氨酸和酪氨酸既生糖又生酮。因为丙酮酸可生成乙酰辅酶 A，再生酮，所以二者的界限并不是非常严格的。第五节 氨基酸衍生物 一、一碳单位（一）定义：含一个碳原子的基团称为一碳单位，甲烷和二氧化碳例外。主要有亚氨甲基、甲酰基、羟甲基、亚 甲基（甲叉基、甲 烯基）次甲基（甲川基、甲炔基）和甲基。一碳单位是甲基供体，与肾上腺素、肌酸、胆碱、嘌呤、嘧啶等的合成有关。其 载体是四 氢叶酸，连接在 5

19、位和 10 位氮上。（二）来源1. 甘氨酸裂解 酶裂解甘氨酸，生成甲烯基四氢叶酸和二氧化碳及氨。甘氨酸脱氨生成的乙醛酸可产生次甲基四氢叶酸，乙 醛酸氧化生成的甲酸可生成甲酰基四氢叶酸。2. 苏氨酸可分解产生甘氨酸，形成一碳 单位。3. 丝氨酸的 b-碳可转移到四氢叶酸上，生成 亚甲基四氢叶酸和甘氨酸。4. 组氨酸分解 时产生亚氨甲酰谷氨酸，生成 亚氨甲酰四氢叶酸。脱氨后 产生次甲基四 氢叶酸。5. 甲硫氨酸生成的 S-腺苷甲硫氨酸可提供甲基，产生的高半胱氨酸可从四氢叶酸接受甲基形成甲硫氨酸。可供给 50 种受体。二、生物活性物质1. 酪氨酸与黑色素：酪氨酸 酶先催化羟化，形成二羟苯丙氨酸，即多

20、巴，再将多巴氧化成多巴醌，多巴醌可自发聚合形成黑色素。缺乏酪氨酸 酶引起白化病。2. 儿茶酚胺类激素：酪氨酸由酪氨酸羟化酶催化生成多巴，脱羧形成多巴胺，b- 羟化形成去甲 肾上腺素，再从 S-腺苷甲硫氨酸接受甲基形成肾上腺素。此三种激素称为儿茶酚胺类激素，对心血管和神经系统有重要作用。3. 色氨酸羟化、脱羧形成 5-羟色胺，是神经递质，与神经兴奋、小动 脉和支气管平滑肌收 缩、胃 肠道肽类激素的释放有关。色氨酸脱氨脱 羧可形成吲哚乙酸，是植物生长 激素。色氨酸分解的中间物可转变为尼克酸，但合成率很低。4. 肌酸合成：先由精氨酸和甘氨酸合成胍基乙酸，再由 S-腺苷甲硫氨酸转甲基，生成肌酸。可磷酸

21、化，作为储备能源，称 为磷酸原。5. 组氨酸脱羧形成组胺，可使平滑肌舒张、微血管扩张、胃酸分泌，引起支气管哮喘、丘疹等过敏反应。临 床用抗 组胺 药物治疗过敏。组胺还是感觉神经递质。6. 多胺合成：是碱性小分子，含多个氨基的 长链脂肪族化合物，如精胺、亚精胺、尸胺、腐胺等。鸟氨酸脱羧形成腐胺，再与 S-腺苷甲硫氨酸生成亚精胺，再反应则生成精胺。精胺有退热降 压作用。多胺常与核酸并存，可能在转录和细胞分裂的 调节中起作用。7. 谷氨酸脱 羧 生成 g-氨基丁酸，是有抑制作用的神经递质，在生物体中广泛存在。8. 半胱氨酸氧化成磺基丙氨酸，脱羧形成牛磺酸。可形成牛磺胆酸，参与脂类吸收。三、氨基酸代谢

22、缺陷症缺乏代谢中的某种酶，可引起代 谢 缺陷症，多 为先天遗传，已发现 30 多种。如缺乏苯丙氨酸-4-单加氧酶引起的苯丙酮尿症，苯丙氨酸转氨生成苯丙酮，聚集在血液中，由尿排出。在儿童时期限制摄入苯丙氨酸可防止智力迟钝。缺乏尿黑酸氧化 酶则酪氨酸生成尿黑酸，氧化成黑色物质，称为尿黑酸症。缺乏 a-酮异戊酸脱 氢酶引起支链氨基酸代谢障碍，血和尿中支链氨基酸及其酮酸增多，称为枫糖尿症。第六节 氨基酸的合成代谢 一、概述20 种基本氨基酸的生物合成途径已基本阐明，其中人类不能合成的 10 种氨基酸，即苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏 氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸称为必 须氨基

23、酸。氨基酸的合成途径主要有以下 5 类：1. 谷氨酸类型，由 a-酮戊二酸衍生而来，有谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精氨酸，蕈类和眼虫还可合成赖氨酸。2. 天冬氨酸类型，由草 酰乙酸合成，包括天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、苏氨酸和异亮氨酸，细菌和植物还合成赖氨酸。3. 丙酮酸衍生类型，包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸，为异亮氨酸和赖氨酸提供部分碳原子。祝大家 07 年生物考研取得好成绩！ 学 子 272646652 894. 丝氨酸类型，由 3-磷酸甘油酸合成，包括 丝氨酸、甘氨酸和半胱氨酸。5. 其他，包括苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸。二、脂肪族氨基酸的合成（一）谷氨酸类型1. 谷氨酸：由 a-

24、酮戊二酸与氨经谷氨酸脱氢酶催化合成，消耗 NADPH，而脱氨时则生成 NADH。2. 谷氨酰胺：谷氨酰胺合成酶可催化谷氨酸与氨形成谷氨酰胺，消耗一个 ATP，是氨合成含氮有机物的主要方式。此酶受 8 种含氮物 质反馈抑制，如丙氨酸、甘氨酸等，因为其氨基来自谷氨酰胺。谷氨酰胺可在谷氨酸合成酶催化下与 a-酮戊二酸形成 2 个谷氨酸， 这也是合成谷氨酸的途径，比较耗费能量，但谷氨 酰胺合成酶 Km 小，可在 较低的氨浓度下反应，所以常用。3. 脯氨酸：谷氨酸先还原成谷氨酸 g-半醛，自 发环化，再 还原生成脯氨酸。可看作分解的逆转，但酶不同，如生成半 醛时需 ATP 活化。4. 精氨酸：谷氨酸先

25、N-乙酰化，在还原成半醛，以防止环化。半 醛转 氨后将乙酰基 转给另一个谷氨酸，生成鸟氨酸，然后与尿素循 环 相同，生成精氨酸。5. 赖氨酸：蕈类和眼虫以 a-酮戊二酸合成赖氨酸，先与乙酰辅酶 A 缩合成高柠檬酸，异构、脱氢、脱羧生成 a-酮己二酸，转氨，末端羧基还原成半醛，经酵母氨酸转氨生成赖氨酸。（二）天冬氨酸类型1. 天冬氨酸：由谷草转氨酶催化合成。2. 天冬酰胺：由天冬 酰胺合成酶催化，谷氨 酰胺提供氨基，消耗一个 ATP 的两个高能键。 细菌可利用游离氨。也消耗两个。3. 赖氨酸：细菌和植物先将天冬氨酸还原成半醛，再与丙酮酸缩合成环，还原后开环 并 N-琥珀酰化，末端羧基转氨后脱去琥

26、珀酸，异构，脱羧，形成 赖氨酸。4. 甲硫氨酸：先合成半醛，还原成高丝氨酸，再将羟基酰化。然后可由两个途径生成高半胱氨酸，一是在硫解酶催化下与硫化氢生成高半胱氨酸，二是与半胱氨酸合成胱硫醚，再裂解放出高半胱氨酸和丙酮酸。最后由 5 甲基四氢叶酸提供甲基，生成甲硫氨酸。胱硫醚途径与分解 时不同，合成时有琥珀酰基，分解时放出丙 酮酸。5. 苏氨酸：天冬氨酸依次还原成半醛和高丝氨酸，被 ATP 磷酸化后由苏氨酸合成酶水解生成苏氨酸。6. 异亮氨酸：有 4 个碳来自天冬氨酸，2 个来自丙酮酸，一般列入天冬氨酸类型，但其合成与缬氨酸类似， 见 下。（三）丙酮酸衍生物类型1. 丙氨酸：由谷丙转氨酶合成，反

27、应可逆，无反 馈抑制。2. 缬氨酸：丙酮酸脱羧、氧化成乙 酰 TPP，与另一个丙酮酸缩合，形成 -乙酰乳酸，然后甲基移位，脱水形成 -酮异戊酸，转氨生成缬氨酸。3. 异亮氨酸：苏氨酸脱水脱氨生成 -酮丁酸，然后与缬氨酸相同，与活性乙醛缩合，移位、脱水、转氨，生成异亮氨酸。4. 亮氨酸：开始与缬氨酸相同，形成 -酮异戊酸后与乙酰辅酶 A 合成 -异丙基苹果酸，异构、脱 氢、脱羧，形成 -酮异己酸，转氨生成亮氨酸。（四）丝氨酸类型1. 丝氨酸：3-磷酸甘油酸脱氢生成 3-磷酸羟基丙酮酸，转 氨生成 3-磷酸丝氨酸，水解形成丝氨酸。2. 甘氨酸：丝氨酸 经丝氨酸转羟甲基酶催化，形成甲叉 FH4 和甘

28、氨酸。3. 半胱氨酸：某些植物和微生物由 O-乙酰丝氨酸和 H2S 反 应生成，其 H2S 由硫酸还原而来。动物则由高半胱氨酸与丝氨酸合成胱硫醚，再分解成半胱氨酸和 -酮丁酸，与甲硫氨酸的分解相同。三、芳香族氨基酸的合成（一）形成分枝酸：芳香族氨基酸由植物和微生物合成，分枝酸是其共同前体。赤藓糖-4-磷酸与磷酸烯醇式丙酮酸缩合，生成莽草酸后与另一个 PEP 形成分枝酸，称为莽草酸途径。（二）苯丙氨酸：分枝酸变位生成预苯酸，脱水脱羧形成苯丙酮酸，再转氨生成苯丙氨酸。（三）酪氨酸：分枝酸变位，氧化脱 羧 形成对羟苯丙酮酸， 转 氨生成酪氨酸。也可由苯丙氨酸羟化形成。苯丙氨酸和酪氨酸的合成称为预苯酸

29、支路。（四）色氨酸：分枝酸接受谷氨酰胺的氨基，生成邻氨基苯甲酸，再与磷酸核糖焦磷酸（PRPP）缩合，核糖的 C1 与氨基相连，由焦磷酸水解驱动。然后核糖部分重排，脱水脱羧，生成 吲哚 -3-甘油磷酸，甘油被丝氨酸取代即生成色氨酸，由色氨酸合成酶催化。色氨酸的 C1、C6 来自 PEP，2、3、4、5 位来自祝大家 07 年生物考研取得好成绩！ 学 子 272646652 90赤藓糖，7、 8 位来自核糖，氮来自谷氨酰胺，吲哚以外来自丝氨酸。四、组氨酸合成首先 PRPP 的 C1 与 ATP 的 N1 相连，脱去焦磷酸后开环，分解，放出 5-氨基咪唑-4-氨甲酰核苷酸，用于合成嘌呤。留下的咪

30、唑甘油磷酸 经氧化、 转氨、脱磷酸形成组氨醇，氧化生成 组氨酸。五、氨基酸合成的调节（一）产物的反馈调节1. 简单反馈抑制：如由 苏氨酸合成异亮氨酸，异亮氨酸抑制苏氨酸脱氨酶。2. 协同抑制：如谷氨酰胺合成酶受 8 种物质抑制。3. 多重抑制：催化 PEP 与赤藓糖-4- 磷酸缩合的醛缩酶由三种同工酶，分别受三种产 物的抑制。4. 连续反馈抑制： 产物抑制某中间过程，使其底物积累，抑制前面的反应。如半胱氨酸和甲硫氨酸等合成。5. 其他：甘氨酸的合成受一碳单位和 FH4 的调节，丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸不受反馈抑制，与其 酮酸保持可逆平衡。（二）酶量调节：一些酶的合成受产物阻遏，如大肠杆菌的甲硫

31、氨酸合成中的某些酶。阻遏调节速度较慢。第七节 氨基酸衍生物的合成 一、谷胱甘肽（一）功能：作为还原剂，保护红细胞等不被氧化 损伤。一般 还原型与氧化型的比 值为 500。谷胱甘 肽与过氧化物反应可解毒。谷胱甘 肽还 参与氨基酸的转运。（二）合成：谷氨酸的 -羧基与半胱氨酸生成肽键，再与甘氨酸反应生成谷胱甘肽。共消耗 2 个 ATP。二、肌酸需甘氨酸、精氨酸和甲硫氨酸，精氨酸提供胍基，甲硫氨酸提供甲基。三、卟啉（一）在线粒体中，甘氨酸与琥珀酰辅酶 A 缩合，生成 5-氨基乙酰丙氨酸（ALA），ALA 合成酶含磷酸吡哆醛，是限速酶 ，受血 红素抑制。（二）ALA 从线粒体进入细胞质，2 个缩合成一

32、分子胆色素原，由 ALA 脱水酶催化。4 分子胆色素原首尾相连，形成 线性四吡咯，再环化，改变侧链和饱和度，生成原卟啉 IX，与 Fe2+螯合，生成血红素。如缺乏某些酶，可引起中 间物积累，称为卟啉症。（三）分解：单加氧酶使血红素断裂，形成线性的胆绿素，放出 CO。胆绿素还原生成胆红素，是青肿伤痕变色的原因。胆 红素在肝脏与 2 个葡萄糖醛酸结合，增加溶解度，从胆汁进入肠道。血 红素中的铁可再循环。本 章 名 词 解 释 生物固氮作用（biological nitrogen fixatio）：大气中的氮被原还为氨的过程。生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。尿素循环（urea cycle）：是一

33、个由 4 步酶促反应组成的，可以将来自氨和天冬氨酸的氮转化为尿素的循环。循 环 是发生在脊椎 动物的肝脏 中的一个代谢循环。脱氨（deamination）：在酶的催化下从生物分子（氨基酸或核苷酸）中除去氨基的过程。氧化脱氨（oxidative deamination）：-氨基酸在酶的催化下脱氨生成相应的 -酮酸的过程。氧化脱氨 实际上包括氧化和脱氨两个步骤。 （脱氨和水解）转氨（transamination）：一个 -氨基酸的 -氨基借助转氨酶的催化作用转移到一个 -酮酸的过程。乒乓反应（ping-pong reaction）：在该反应中， 酶结合一个底物并释放一个产物，留下一个取代 酶，然后

34、该取代酶再结合第二个底物和释放出第二个产物，最后酶恢复到它的起始状态。生糖氨基酸（glucongenic amino acid）：降解可生成能作为糖异生前体的分子，例如丙 酮酸或柠檬酸循环中间代谢物的氨基酸。生酮氨基酸（acetonegenic amino acid）：降解可生成乙酰 CoA 或酮体的氨侉酸。苯酮尿症（phenylketonuria ）：是由于苯丙氨酸羟化酶缺乏引起苯丙酸堆积的代谢遗传病。缺乏丙酮酸羟化酶，苯丙氨酸只能靠转氨生成苯丙 酮酸，病人尿中排出大量苯丙酮酸。苯丙 酮酸堆 积对神经有毒害，使智力发肓出 现障碍。尿黑酸症（alcaptonuria ）：是酪氨酸代 谢中缺乏尿黑酸酶引起的代谢遗传病。这种病人的尿中含有尿黑酸，在碱性条件下暴露于氧气中，氧化并聚合为类似于黑色素的物质，从而使尿成黑色。