氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids

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1 氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids

2 教学大纲 了解：蛋白质的酶促水解和氮平衡；了解氨基酸合成代谢的一般过程。
掌握：必需氨基酸、掌握氨基酸分解代谢的一般规律（脱氨基方式：脱氨基、转氨基、联合脱氨基；脱羧基作用）；掌握氨基酸分解产物氨和α-酮酸的代谢、尿素合成过程(能量变化情况、特点，反应进行的部位、N的来源等)； 重点、难点：必需氨基酸的名称；氨基酸分解代谢的一般规律（脱氨基、转氨基、联合脱氨基、脱羧基作用）；掌握氨基酸分解产物氨和а-酮酸的代谢、尿素合成过程及能量变化情况

3 第一节　蛋白质的营养作用 第二节　蛋白质的消化、吸收和腐败 第三节　氨基酸的一般代谢 第四节　氨 的 代 谢 第五节　氨基酸的合成代谢

4 蛋白质的营养作用 Nutritional Function of Protein
第一节 蛋白质的营养作用 Nutritional Function of Protein

5 一、 蛋白质营养的重要性 1. 维持细胞、组织的生长、更新和修补 2. 参与多种重要的生理活动 3. 氧化供能
催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。 3. 氧化供能 人体每日18%能量由蛋白质提供。

6 二、蛋白质需要量和营养价值 1. 氮平衡(nitrogen balance) 摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。
氮总平衡：摄入氮 = 排出氮（正常成人） 氮正平衡：摄入氮 > 排出氮（儿童、孕妇等） 氮负平衡：摄入氮 < 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者） 氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。

7 2. 生理需要量 3. 蛋白质的营养价值 成人每日最低蛋白质需要量为30～50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为80g。
①必需氨基酸(essential amino acid) 指体内需要而又不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸，共有8种：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。 其余12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。

8 ②蛋白质的营养价值(nutrition value)
蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。 ③蛋白质的互补作用 指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。

9 Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins
第二节 蛋白质的消化、吸收和腐败 Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins

10 一、 蛋白质的消化 蛋白质消化的生理意义 由大分子转变为小分子，便于吸收。 消除种属特异性和抗原性，防止过敏、毒性反应。

11 必需氨基酸（共8种）： 赖氨酸（Lys） 色氨酸（Trp） 苯丙氨酸（Phe） 蛋氨酸（Met） 苏氨酸（Thr） 亮氨酸（Leu）
异亮氨酸（Ile） 缬氨酸（Val）

12 消化过程 （一）胃中的消化作用 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 多肽碎片
胃酸、胃蛋白酶 (pepsinogen) (pepsin) 胃蛋白酶的最适pH为1.5～2.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。

13 （二）小肠中的消化 1. 胰酶及其作用 ——小肠是蛋白质消化的主要部位。
胰酶是消化蛋白质的主要酶，最适pH为7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。 内肽酶(endopeptidase) 水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。 外肽酶(exopeptidase) 自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。

14 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。 酶原还可视为酶的贮存形式。
肠液中酶原的激活 糜胰蛋白酶原 胰蛋白酶原 羧基肽酶原 弹性蛋白酶原 肠激酶(enterokinase) 糜蛋白酶 胰蛋白酶 羧基肽酶 弹性蛋白酶 (trypsin) (exopeptidase) (carboxypeptidase) (elastase) 酶原激活的意义 可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。 保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。 酶原还可视为酶的贮存形式。

15 胰蛋白酶对各种胰脏蛋白酶的激活作用 胰蛋白酶原 六肽 肠激酶 胰凝乳蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶 弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶 胰蛋白酶 羧肽酶原

16 胃蛋白酶 Pepsin：R1和R2＝R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr; 亮氨酸Leu以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。

17 胰蛋白酶 Trypsin ：R1=赖氨酸Lys和精氨酸Arg侧链羧基（专一性较强，水解速度快）。
糜蛋白酶或胰凝乳蛋白酶:（Chymotrypsin）：R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr羧基; 临近是亮氨酸Leu，蛋氨酸Met和组氨酸His水解稍慢。

18 2. 小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用 主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等。 氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶 二肽酶 氨基酸 + 氨基酸 蛋白水解酶作用示意图

19 二、氨基酸的吸收 吸收部位：主要在小肠 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程

20 （一）氨基酸吸收载体 载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。 中性氨基酸载体
碱性氨基酸载体 酸性氨基酸载体 亚氨基酸与甘氨酸载体 载体类型

21 （二）γ-谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用
γ-谷氨酰基循环(γ-glutamyl cycle)过程： 谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成

22 γ-谷氨酰基循环过程 细胞膜 细胞内 细胞外 γ-谷 氨酰 基转 移酶 5-氧脯 γ-谷氨酰 氨基酸 γ-谷氨 酸环化 转移酶 氨基酸
5-氧脯氨酸 氨基酸 半胱氨酰甘氨酸 (Cys-Gly) γ-谷 氨酰 基转 移酶 半胱氨酸 甘氨酸 肽酶 谷氨酸 5-氧脯 氨酸酶 ATP ADP+Pi 谷胱甘肽 GSH γ-谷氨酰半胱氨酸 γ-谷氨酰 半胱氨酸 合成酶 ADP+Pi ATP 谷胱甘肽 合成酶 ATP ADP+Pi γ-谷氨酰基循环过程 目 录

23 （三）肽的吸收 利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系 此种转运也是耗能的主动吸收过程 吸收作用在小肠近端较强

24 三、 蛋白质的腐败作用 蛋白质的腐败作用(putrefaction) 肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用
腐败作用的产物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质。

25 （一）胺类(amines)的生成 蛋白质 氨基酸 胺类 蛋白酶 脱羧基作用 组氨酸 组胺 赖氨酸 尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸 酪胺

26 假神经递质(false neurotransmitter)
某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。 苯乙胺 苯乙醇胺 酪胺 β-羟酪胺

27 β-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。

28 （二） 氨的生成 降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。 未被吸收的氨基酸 渗入肠道的尿素
(ammonia) 肠道细菌 脱氨基作用 尿素酶 降低肠道pH，NH3转变为NH4+以胺盐形式排出，可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。

29 （三）其它有害物质的生成 酪氨酸 苯酚 半胱氨酸 硫化氢 色氨酸 吲哚

30 氨基酸的分解代谢概况 特殊分解代谢→ 特殊侧链的分解代谢 一般分解代谢 脱羧基作用→ 脱氨基作用→ CO2 胺 NH3 -酮酸

31 第三节 氨基酸的一般代谢 General Metabolism of Amino Acids

32 一、概述 二、 氨基酸的脱氨基作用★ ★ 三、氨基酸的脱羧基作用和α-酮酸的代谢 ★ ★

33 一、概 述 真核生物中蛋白质的降解有两条途径 ① 细胞外降解过程 不依赖ATP
利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白 ② 依赖泛素(ubiquitin)的降解过程 依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白

34 泛肽 泛肽介导的蛋白质降解过程 76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD) 普遍存在于真核生物而得名 一级结构高度保守
1. 泛素化(ubiquitination) 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。 2. 蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解 泛肽介导的蛋白质降解过程

35 蛋白质的泛素化过程 E1：泛素活化酶 E2：泛素携带蛋白 E3：泛素蛋白连接酶

36 ⑵ 蛋白酶体的降解： 泛素化的蛋白质与多种蛋白质构成蛋白酶体(proteasome)，使蛋白质降解。

37 体内蛋白质降解参与多种生理、病理调节作用
如基因表达、细胞增殖、炎症反应、诱发癌瘤（促进抑癌蛋白P53降解）

38 氨基酸代谢库(metabolic pool)
食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处参与代谢，称为氨基酸代谢库。

39 氨基酸代谢概况 α-酮酸 酮 体 氧化供能 糖 胺 类 氨 尿素 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等) 食物蛋白质 组织 蛋白质 体内合成氨基酸
合成蛋白质和多肽 α-酮酸 脱氨基作用 酮 体 氧化供能 糖 胺 类 脱羧基作用 氨 尿素 代谢转变 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等) 合成 食物蛋白质 消化吸收 组织 蛋白质 分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸) 氨基酸代谢库 目 录

40 二、 氨基酸的脱氨基作用 定义 脱氨基方式★ ★ 指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。 氧化脱氨基 转氨基作用 联合脱氨基 非氧化脱氨基
转氨基和氧化脱氨基偶联 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联

41 （一 ）转氨基作用(transamination)
1. 定义 在转氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基酸的过程。

42 2. 反应式 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但苏氨酸、赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。 转氨酶 R’-CH-COOH R”-C-COOH
NH O R’-C-COOH R”-CH-COOH O NH2 转氨酶 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但苏氨酸、赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外。

43 3. 转氨基作用的机制 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 氨基酸 磷酸吡哆醛 α-酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸 α-酮戊二酸 转氨酶

44 目 录

45 4. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)
生理意义 ① 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。 ② 肝为肌肉提供葡萄糖。 反应过程

46 肌肉 血液 肝 丙氨酸-葡萄糖循环 葡 萄 糖 肌肉 蛋白质 葡萄糖 葡萄糖 尿素 氨基酸 NH3 NH3 丙酮酸 谷氨酸 谷氨酸 丙酮酸
糖异生 尿素循环 氨基酸 糖酵解途径 NH3 NH3 丙酮酸 谷氨酸 谷氨酸 丙酮酸 丙氨酸 α-酮戊二酸 丙氨酸 丙 氨 酸 α-酮戊 二酸 丙氨酸-葡萄糖循环 目 录

47 5. 转氨酶 正常人各组织GOT及GPT活性 (单位/克湿组织) 血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。

48 6. 转氨基作用的生理意义 转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。
通过此种方式并未产生游离的氨。

49 （二）氧化脱氨基作用 定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。
氧化脱氨基的反应过程包括脱氢和水解两步，脱氢反应需酶催化，而水解反应则不需酶的催化。 R-CH-COOH NH2 2H R-C-COOH + NH3 O H2O R-C-COOH NH 酶

50 L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，体内分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN为辅基。
D-AA氧化酶：体内分布广泛，以FAD为辅基。但体内D-AA不多。 L-谷氨酸脱氢酶：专一性强，分布广泛（动、植、微生物），活力强，以NAD+或NADP+为辅酶。 +NAD(P)H+NH3 CH2 - COOH CHNH2 +NAD(P)++H2O 谷氨酸 脱氢酶 ATP GTP NADH变构抑制 ADP GDP变构激活 C=O 脱氢酶： 体内（正） 体外（反）

51 （一）L-谷氨酸氧化脱氨基作用 催化酶： L-谷氨酸脱氢酶 存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+ GTP、ATP为其抑制剂
NAD(P)H+H+ H2O NH3 NAD(P)+ L-谷氨酸 α-酮戊二酸 存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+ GTP、ATP为其抑制剂 GDP、ADP为其激活剂 催化酶： L-谷氨酸脱氢酶

52 （三）联合脱氨基作用 1. 定义 2. 类型 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成α-酮酸的过程。
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用 ② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环

53 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用 NH3+NADH+H+ L-谷氨酸脱氢酶 氨基酸 谷氨酸 α-酮酸 α-酮戊二酸 转氨酶 H2O+NAD+ 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。 主要在肝、肾组织进行。

54 此种方式主要在骨骼肌、心肌、肝脏、脑进行。
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 此种方式主要在骨骼肌、心肌、肝脏、脑进行。 次黄嘌呤 核苷酸 (IMP) 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 氨基酸 腺苷酸 脱氨酶 H2O NH3 α-酮戊 二酸 草酰乙酸 天冬氨酸 腺苷酸 代琥珀酸 转氨酶 1 转氨酶 2 腺嘌呤核苷酸 (AMP) 腺苷酸代琥 珀酸裂解酶 谷氨酸 α-酮酸 延胡索酸 苹果酸

55 嘌呤核苷酸循环 NH3 H2O -酮戊二酸 谷氨酸 天冬氨酸 草酰乙酸 氨基酸 -酮酸 IMP 腺苷酸代 琥珀酸 延胡索酸 AMP
苹果酸

56 二、脱羧基作用 脱羧基作用(decarboxylation)
氨基酸脱羧酶 氨基酸 胺类 RCH2NH2 + CO2 磷酸吡哆醛 由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。

57 三、氨基酸的羟化作用 主要讲Tyr代谢与黑色素形成问题 Tyr酶 Tyr酶 多巴醌 多巴醌 多巴 多巴 聚合 激素 动物 黑色素 植物
多巴胺 生物碱

58 帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。
在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。 人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。

59 第四节 氨 的 代 谢 Metabolism of Ammonia

60 一、血氨的来源与去路 二、氨的转运　　★ 三、尿素的生成　★ ★

61 氨是机体正常代谢产物，具有毒性。 体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。 正常人血氨浓度一般不超过 0.6μmol/L。

62 一、血氨的来源与去路 1. 血氨的来源 ① 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源, 胺类的分解也可以产生氨 ② 肠道吸收的氨
RCH2NH2 RCHO NH3 胺氧化酶 ② 肠道吸收的氨 氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨 尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 ③ 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺酶

63 2. 血氨的去路 ① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 ② 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 ③ 合成谷氨酰胺 ④ 肾小管泌氨 谷氨酰胺
谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP+Pi ④ 肾小管泌氨 分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出。

64 二、氨的转运 1. 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle) 生理意义 ① 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。
② 肝为肌肉提供葡萄糖。 反应过程

65 肌肉 血液 肝 丙氨酸-葡萄糖循环 葡 萄 糖 肌肉 蛋白质 葡萄糖 葡萄糖 尿素 氨基酸 NH3 NH3 丙酮酸 谷氨酸 谷氨酸 丙酮酸
糖异生 尿素循环 氨基酸 糖酵解途径 NH3 NH3 丙酮酸 谷氨酸 谷氨酸 丙酮酸 丙氨酸 α-酮戊二酸 丙氨酸 丙 氨 酸 α-酮戊 二酸 丙氨酸-葡萄糖循环 目 录

66 2. 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程 在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。 生理意义
谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP+Pi 谷氨酰胺酶 在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。 生理意义 谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。

67 （一）生成部位 （二）生成过程 三、尿素的生成 ★ 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。
尿素生成的过程由Hans Krebs 和Kurt Henseleit 提出，称为鸟氨酸循环(orinithine cycle)，又称尿素循环(urea cycle)或Krebs- Henseleit循环。

68 1. 氨基甲酰磷酸的合成 + 2ADP + Pi 反应在线粒体中进行 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ
（N-乙酰谷氨酸，Mg2+） C O H2N O ~ PO32- + 2ADP + Pi 氨基甲酰磷酸

69 反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoyl phosphate synthetaseⅠ, CPS-Ⅰ)催化。
N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗2分子ATP。 N-乙酰谷氨酸(AGA)

70 2. 瓜氨酸的合成 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 + H3PO4 氨基甲酰磷酸

71 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化，OCT常与CPS-Ⅰ构成复合体。
反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。

72 3. 精氨酸的合成 反应在胞液中进行。 限速酶 + 精氨酸代琥珀酸合成酶 ATP AMP+PPi H2O Mg2+ 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸

73 精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 精氨酸 延胡索酸

74 4. 精氨酸水解生成尿素 反应在胞液中进行 (CH2)3 NH2 H2N- CH COOH C NH - NH2 H2N - O + H2O
鸟氨酸 尿素 精氨酸酶 H2O

75 鸟氨酸循环 线粒体 尿素 胞 液 CO2 + NH3 + H2O 氨基甲酰磷酸 Pi 瓜氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 氨基酸 α-酮戊 二酸 鸟氨酸
2ADP+Pi CO2 + NH3 + H2O 氨基甲酰磷酸 2ATP N-乙酰谷氨酸 鸟氨酸循环 线粒体 Pi 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨酸代 琥珀酸 瓜氨酸 天冬氨酸 ATP AMP + PPi 氨基酸 草酰乙酸 苹果酸 α-酮戊 二酸 谷氨酸 α-酮酸 鸟氨酸 尿素 精氨酸 延胡索酸 胞 液 目 录

76 （一）尿素生成的鸟氨酸循环 1．氨基甲酰磷酸的合成： 在线粒体中进行。 由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoyl phosphate synthetase -Ⅰ , CPS-Ⅰ）催化，需N-乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂。 反应不可逆。

77 氨基甲酰磷酸的合成 NH3 + CO2 H2O+ 2ATP 2ADP + Pi NH2 O ~ PO32- C O 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ
AGA，Mg2+ NH2 O ~ PO32- C O 氨基甲酰磷酸

78 2．瓜氨酸的合成： 在线粒体内进行。 反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ornithine carbamoyl trans-ferase, OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。

79 瓜氨酸的合成 NH2 O ~ PO32- C O (CH2)3 H2N- CH COOH NH + H3PO4 + 氨基甲酰磷酸 鸟氨酸
鸟氨酸氨基 甲酰转移酶

80 3．精氨酸代琥珀酸的合成： 在胞液中进行。 瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(arginino-succinate synthetase)催化下，消耗ATP合成精氨酸代琥珀酸。 精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶。 

81 精氨酸代琥珀酸的合成 C O (CH2)3 NH H2N- CH COOH NH2 CH2 - CH H2N N + 精氨酸代琥珀 酸合成酶
ATP AMP + PPi + H2O CH2 - CH H2N N + 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸

82 4．精氨酸代琥珀酸的裂解： 在胞液中进行。 反应由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。 

83 精氨酸代琥珀酸的裂解 CH2 - CH COOH C N (CH2)3 NH H2N- CH NH2 CH COOH + C NH
延胡索酸 精氨酸代琥 珀酸裂解酶

84 5．精氨酸的水解： 在胞液中进行。 反应由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。

85 精氨酸的水解 (CH2)3 NH2 H2N- CH COOH C NH - NH2 H2N - O + H2O 精氨酸 鸟氨酸 尿素
精氨酸酶 H2O

86 尿素合成的鸟氨酸循环 胞液 线粒体 2ATP+CO2+NH3+H2O 氨基甲酰磷酸 ① 2ADP+Pi 尿素 鸟氨酸 H2O ⑤ 鸟氨酸 ②
瓜氨酸 Pi 延胡索酸 精氨酸 ④ 苹果酸 精氨酸代 琥珀酸 ③ ATP+Asp AMP+PPi 线粒体 草酰乙酸 NH3 瓜氨酸

87 1．合成主要在肝细胞的线粒体和胞液中进行；
尿素合成的特点 1．合成主要在肝细胞的线粒体和胞液中进行； 2．合成一分子尿素需消耗3分子ATP； 4 个高能磷酸键。 3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶； 4．尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。

88 （二）尿素生成的调节 高蛋白膳食 合成↑ 1. 食物蛋白质的影响 低蛋白膳食 合成↓ CPS-Ⅰ的调节：
高蛋白膳食 合成↑ 低蛋白膳食 合成↓ 1. 食物蛋白质的影响 CPS-Ⅰ的调节： AGA为其变构激活剂。但AGA合成酶可被精氨酸激活。

89 3. 限速酶的调节：

90 （三）高氨血症和氨中毒 血氨浓度升高称高氨血症 ( hyperammonemia)，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。 高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒(ammonia poisoning)。

91 氨中毒的可能机制 α-酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酰胺 NH3 脑内 α-酮戊二酸↓ 脑供能不足 TAC ↓

92 四、氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用(decarboxylation) 氨基酸脱羧酶 氨基酸 胺类 RCH2NH2 + CO2 磷酸吡哆醛

93 (γ-aminobutyric acid, GABA)
（一）γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA) L-谷氨酸 GABA CO2 L- 谷氨酸脱酶 GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。

94 （二）牛磺酸(taurine) L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 CO2 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。

95 （三）组胺 (histamine) 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。 L-组氨酸 组胺
组氨酸脱羧酶 CO2 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。

96 （四）5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT)
色氨酸 5-羟色氨酸 5-HT 色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸脱羧酶 CO2 5-HT在脑内作为神经递质，对情绪低落起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。

97 （五）多胺(polyamines) 鸟氨酸脱羧酶 鸟氨酸 腐胺 丙胺转移酶 CO2 SAM脱羧酶 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ) 脱羧基SAM CO2 5'-甲基-硫-腺苷 精胺 (spermine) 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高，其限速酶鸟氨酸脱羧酶活性较强。

98 三 AA碳骨架的去路（AA脱氨基的意义） 1 AA分解产生5种产物进入TCA循环，进行彻底的氧化分解。
五种产物为：乙酰CoA、 -酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸 2 再合成AA

99 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T C A 糖 脂肪 葡萄糖或糖原 甘油三酯 磷酸丙糖 α-磷酸甘油 脂肪酸 PEP 丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸
苏氨酸 色氨酸 丙酮酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 酮体 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 草酰乙酸 柠檬酸 天冬氨酸 天冬酰胺 T C A CO2 延胡索酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 琥珀酰CoA CO2 异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸 目 录

100

101 四、α-酮酸的代谢 （一）经氨基化生成非必需氨基酸 （二）转变成糖及脂类 氨基酸生糖及生酮性质的分类 氨基酸生糖及生酮性质的分类
类别 类别 类别 类别 氨 氨 氨 氨 基 基 基 基 酸 酸 酸 酸 生糖氨基酸 生糖氨基酸 生糖氨基酸 生糖氨基酸 甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸 生酮氨基酸 生酮氨基酸 生酮氨基酸 生酮氨基酸 苯丙氨酸、酪氨酸 亮氨酸、色氨酸 生糖兼生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 生糖兼生酮氨基酸 苯丙氨酸、酪氨酸

102 四、特殊氨基酸的代谢 （一）含硫氨基酸的代谢 半胱氨酸 胱氨酸 甲硫氨酸

103 2.半胱氨酸与胱氨酸的代谢 (1) 半胱氨酸与胱氨酸的互变 2 CH2SH CHNH2 COOH CH2 CHNH2 COOH S -2H

104 (二)一些氨基酸的代谢缺乏症 芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸

105 1.苯丙氨酸的代谢 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。 苯丙氨酸 + O2 酪氨酸 + H2O 苯丙氨酸羟化酶 四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤
NADPH+H+ NADP+ 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。

106 儿茶酚胺(catecholamine)与黑色素(melanin)的合成

107 白化病 3,4-二羟苯丙氨酸(多巴) 多巴醌 脑细胞和肾上腺髓质细胞 酪氨酸酶 黑色素细胞 多巴脱羧酶 CO2 吲哚醌
3,4-二羟苯乙胺(多巴胺) 吲哚醌 黑色素 儿茶酚胺 -羟化酶 VitC O2 H2O 去甲肾上腺素 SAM S-腺苷同型半胱氨酸 转甲基酶 肾上腺素

108 帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。
在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。 人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。

109 2. 酪氨酸的分解代谢 体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。

110 苯丙酮尿症，苯酮酸尿症(phenyl keronuria, PKU)
体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。

111 3.色氨酸代谢 5-羟色胺 一碳单位 色氨酸 维生素 PP 丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA

112 氨基酸的重要含氮衍生物 目 录

113 第四节 氨基酸的合成代谢

114 一、一碳单位的代谢★ （一）概述 定义 某些氨基酸代谢过程中产生的只含有一个碳原子的基团(CO2 除外)，称为一碳单位(one carbon unit)。

115 种类 甲基 (methyl) -CH3 亚甲基 (methylene) -CH2- 甲川基 (methenyl) -CH=
甲酰基 (formyl) -CHO - 亚胺甲基 (formimino) -CH=NH -CH2OH 甲醇基

116 （二）四氢叶酸是一碳单位的载体 FH4的生成 F FH2 FH4 FH2还原酶 NADPH+H+ NADP+

117 （一碳单位通常是结合在FH4分子的N5、N10位上）
N5—CH3—FH4 N5、N10—CH2—FH4 N5、N10=CH—FH4 N10—CHO—FH4 N5—CH=NH—FH4

118 （三）一碳单位与氨基酸代谢 一碳单位主要来源于氨基酸代谢 丝氨酸 N5, N10—CH2—FH4 甘氨酸 N5, N10—CH2—FH4
组氨酸 N5—CH=NH—FH4 色氨酸 N10—CHO—FH4

119 （二）一碳单位的产生、互变与生理功用 苏、丝 甘 组 N-亚氨甲基谷氨酸 丝 甘 N5,N10-CH2-FH4 蛋 同型半 胱氨酸 SAM
乙醛酸 N5-CH=NH FH4 谷 甲酸 N5,N10-CH=FH4 NH3 色 N10-CHO FH4 +H2O -H2O +2H -2H +2H N5-CH3 FH4 嘌呤(C2) 嘌呤(C8) 胸腺嘧啶(-CH3)

120 （四）一碳单位的互相转变 N10—CHO—FH4 N5, N10=CH—FH4 N5—CH=NH—FH4 N5, N10—CH2—FH4
NADPH+H+ NADP+ N5, N10—CH2—FH4 NADH+H+ NAD+ N5—CH3—FH4

121 （五）一碳单位的生理功能 作为合成嘌呤和嘧啶的原料 把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来

122 二、氨基酸的合成 有C架（ α-酮酸） 有AA提供氨基(最主要为谷AA，领头AA)

123 ㈠ 丙氨酸族氨基酸的合成 共同碳架：EMP中的丙酮酸 CH2 - COOH C=O CH2 - COOH CHNH2 COOH CH3
㈠ 丙氨酸族氨基酸的合成 包括：丙(Ala)、缬(Val)、亮(Leu) 共同碳架：EMP中的丙酮酸 CH2 - COOH C=O CH2 - COOH CHNH2 COOH CH3 C=O - COOH 谷丙转氨酶 - CHNH2 + + (GPT) - CH3 - 丙酮酸 谷AA 丙AA α-酮戊二酸

124 丙氨酸族其它氨基酸的合成 缬氨酸 2丙酮酸 α-酮异戊酸 α-酮异己酸 亮氨酸 CH3 - CH3-CH CH3-CH - CH2 -
转氨基 CO2 2丙酮酸 α-酮异戊酸 缩合 转氨基 α-酮异己酸 亮氨酸 CH3 CH3 - CH3-CH CH3-CH - - CH2 - C=O - C=O - COO- - COOH α-酮异戊酸

125 ㈡ 丝氨酸族氨基酸的合成 甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸 + C=O 包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys) CH2 -
㈡ 丝氨酸族氨基酸的合成 包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys) 甘AA碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸 CH2 - COOH CHNH2 CHO + CH2NH2 C=O α-酮戊二酸 甘AA 谷AA 乙醛酸

126 COOH CH2NH2 - CH2OH CHNH2 +NH3+CO2 +2H+ + 2e- 2 H2O 丝AA 甘AA

127 半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中） 丝AA+乙酰-CoA O-乙酰丝AA+CoA O-乙酰丝AA+硫化物 半胱氨酸+乙酸 三种氨基酸的关系
转乙酰基酶 丝AA+乙酰-CoA O-乙酰丝AA+CoA O-乙酰丝AA+硫化物 半胱氨酸+乙酸 提供硫氢基团 三种氨基酸的关系 乙醛酸 甘AA 丝AA 半胱AA 3-磷酸甘油酸

128 ㈢ 天冬氨酸族氨基酸的合成 共同碳架：TCA中的草酰乙酸
㈢ 天冬氨酸族氨基酸的合成 包括：天冬AA(Asp)、天冬酰胺(Asn)、赖(Lys)、苏(Thr)、甲硫(Met)、异亮(Ile) 共同碳架：TCA中的草酰乙酸 CH2 - COO- CHNH2 CH2 - COO- C=O CH2 - COO- CHNH2 CH2 - COO- C=O 转氨 + + 天冬AA

129 天冬酰胺合酶 （植，细) 动物 Asp+NH3 + ATP Asn+H2O + AMP+PPi Asp+Gln+ATP
Mg2+ Asp+NH3 + ATP Asn+H2O + AMP+PPi 动物 Mg2+ Asp+Gln+ATP Asn+Glu+AMP+PPi

130 天冬氨酸族其它氨基酸的合成 OH O= C-O-P=O CH2 - COOH CHNH2 OH - CH2 - CHNH2 - COOH
ATP ADP OH - CH2 NADPH+H+ - CHNH2 天冬氨酸激酶 - COOH NADP+ 天冬氨酸激酶 CH2 - CHO CHNH2 COOH 天冬氨酸 天冬氨酰磷酸 L-高丝氨酸 β-天冬氨酸半醛 甲硫氨酸 α,ε-二氨基庚二酸 苏氨酸 CO2 异亮氨酸（4个C来自Asp,2个C来自丙酮酸） 赖氨酸

131 几种氨基酸的关系 草酰乙酸 赖氨酸 苏氨酸 甲硫氨酸 异亮氨酸 天冬酰胺 天冬氨酸 β-天冬氨酸半醛

132 ㈣ 谷氨酸族氨基酸的合成 共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸 α-酮戊二酸 Glu 为还原同化作用 谷AA +NH3 +ATP
㈣ 谷氨酸族氨基酸的合成 包括：谷AA(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、脯(Pro)、羟脯(Hyp)、精(Arg) 共同碳架：TCA中的α-酮戊二酸 α-酮戊二酸 Glu 为还原同化作用 脱H酶 谷AA +NAD+ +H2O α-酮戊二酸 谷AA +NH3 +ATP 谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O 合酶 +NH3 +NADH （动物和真菌，不普遍） Glu合酶 2谷AA（普遍） 谷氨酰胺+ α-酮戊二酸 NADPH+H+ NADP+

133 由谷AA 脯AA CH2 - COOH CHNH2 CH2 - COOH CHNH2 CHO H2C CH2 HC N CHCOOH
(△’-二氢吡咯-5-羧酸) CH2 - COOH CHNH2 CH2 - COOH CHNH2 CHO NAD(P)H NAD(P)+ H2C CH2 HC N CHCOOH Mg2+ ATP ADP (谷AA) (谷氨酰半醛) NADH H NAD+ HO C CH2 H2C NH CHCOOH H2C CH2 NH CHCOOH 1/2O2 (羟脯AA) (脯AA)

134 几种氨基酸的关系 谷氨酰胺 α-酮戊二酸 谷AA 脯AA 羟脯AA 精AA 鸟AA 瓜AA

135 ㈤ 组氨酸族和芳香族氨基酸的合成 包括：组AA(His)、色AA(Trp)、酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe)
㈤ 组氨酸族和芳香族氨基酸的合成 包括：组AA(His)、色AA(Trp)、酪AA(Tyr)、苯丙AA(Phe) 组AA族碳架：PPP中的磷酸核糖 芳香族AA碳架：4-磷酸-赤藓糖(PPP)和PEP(EMP) N 来自ATP CH2 HC C CH-NH2 COOH - CH 来自核糖 NH 来自谷氨酰胺的酰胺基 从谷氨酸经转氨作用而来

136 芳香族氨基酸的关系 色氨酸 PEP 4-磷酸赤藓糖 莽草酸 分支酸 预苯酸 酪氨酸 苯丙氨酸
若将莽草酸看作芳香族氨基酸合成的前体，因此芳香族氨基酸合成时相同的一段过程叫莽草酸途径

137 氨基酸合成简介

138 作业 1名词解释 转氨作用（Transamination）；8．尿素循环（Urea cycle），生糖氨基酸（Glucogenic amino acid），生酮氨基酸（Ketogenic amino acid）一碳单位（One carbon unit） 2．举例说明氨基酸的降解通常包括哪些方式？ 3．用反应式说明α-酮戊二酸是如何转变成谷氨酸的，有哪些酶和辅因子参与？ 4．什么是尿素循环，有何生物学意义？ 5．什么是必需氨基酸和非必需氨基酸？ 6．为什么说转氨基反应在氨基酸合成和降解过程中都起重要作用？