第六章 蛋白质降解与氨基酸代谢 第一节 蛋白质的消化降解 第二节 氨基酸的分解代谢 第三节 氨基酸衍生物 第四节 氨基酸的合成代谢

蛋白质的需要量 氮平衡(nitrogen balance)：氮的总平衡 ，氮的正平衡 ，氮的负平衡 生理需要量 ：我国营养学会推荐成人最少需要量80g/日（成人） 蛋白质的营养价值(nutrition value) 必需氨基酸(essential amino acid)：人体不能合成，需从食物蛋白质供给。包括：Lys(赖); Trp(色); Thr(苏); Val(缬);Set(甲硫); Leu(亮); Ile(异亮); Phe(苯丙) 半必需氨基酸：人体可合成，但婴幼儿期合成速度不快，仍需食物供给。包括His(组); Ary(精)。

第一节 蛋白质的消化降解 一、外源蛋白质消化吸收过程 胃 小肠 蛋白质 胃蛋白酶 多肽 更小的肽 胰蛋白酶 羧肽酶 氨肽酶 氨基酸＋短链肽 第一节 蛋白质的消化降解 一、外源蛋白质消化吸收过程 蛋白质 多肽 更小的肽 氨基酸＋短链肽 血流 胰蛋白酶 羧肽酶 氨肽酶 胃蛋白酶 胃 小肠

二、内源蛋白质的降解 降解的细胞内蛋白质 被异常修饰的非正常蛋白，突变蛋白 各种需及时灭活的具有调节活性的蛋白，尤其是关键酶 细胞内蛋白降解加速的情况 食物蛋白供应充足或过量 饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料 主要在溶酶体降解

三、蛋白质水解酶： 蛋白酶（肽链内切酶）。 胃蛋白酶：Phe, Tyr, Trp, ( 芳香族）氨基端形成的肽键 胰蛋白酶：Lys、Arg羧基端形成的肽键；(碱性） 糜蛋白酶：Phe、Tyr、Trp羧基端形成的肽键； (芳香族） 弹性蛋白酶：Val、Leu、Ser、Ala肽键 （脂肪族） 肽酶： （肽链外切酶） 羧肽酶：从C端水解； 羧肽酶A： 水解中性aa为C末端构成的肽键； 羧肽酶B： 水解碱性aa为C末端构成的肽键； 氨肽酶：从N端水解， 二肽酶：作用于二肽。

三、氨基酸的去向 组织蛋白质 食物蛋白质 体内合成 氨基酸代谢库 CO2 胺类 其他含氮化合物 α- 酮酸 胺类 NH3 酮体 糖 氧化供能 分解 消化吸收 氨基酸代谢库 转变 脱羧基作用 CO2 胺类 脱羧基作用 合成 脱氨基作用 其他含氮化合物 α- 酮酸 胺类 NH3 酮体 糖 氧化供能 尿素

蛋白酶作用位点 氨肽酶 羧肽酶 （Phe.Tyr.Trp） （Arg.Lys） （Phe. Trp） （脂肪族） 糜蛋白酶 胃蛋白酶 弹性蛋白酶 胰蛋白酶

氨基酸的去向： 重新合成自身蛋白质 合成重要的含氮化合物：血红素、神经递质、磷脂、核苷酸、辅酶等 转化为葡萄糖、脂肪酸、酮体 彻底分解，提供能量

蛋白质的分解

第二节 氨基酸分解代谢 氨基酸的脱氨基作用 氨基酸的脱羧基作用 氨基酸分解产物NH3的去向 尿素循环 第二节 氨基酸分解代谢 氨基酸的脱氨基作用 氨基酸的脱羧基作用 氨基酸分解产物NH3的去向 尿素循环 氨基酸分解产物α-酮酸的代谢去路（C架的去路）

一、氨基酸的脱氨基作用 定义：氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用。 脱氨基作用包括：氧化脱氨基作用 非氧化脱氨基作用 脱酰胺作用 转氨基作用 联合脱氨基作用

（一）氧化脱氨基作用 1、概念：有氧情况下，氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用 此作用普遍存在于动植物细胞中，动物主要在肝脏中进行。 用肾提取液证明了氧化脱氨中的定量关系： 氧气：氨：α-酮酸 = 1：2：2

2、反应通式： H R-C-COOH - +O2+H2O 2R-C-COOH +H2O2+2NH3 O NH2 H H2O R-C-COO- AA氧化酶 H R-C-COOH - +O2+H2O 2R-C-COOH +H2O2+2NH3 O NH2 H AA氧化酶 H2O R-C-COO- R-C-COOH - R-C-COOH ＋NH3 NH2 FP FPH2 O NH2

3、AA氧化酶的种类 COOH COOH CHNH2 C=O - +NAD(P)++H2O ＋NAD(P)H＋NH3 CH2 - CH2 L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脱氨，分布不广泛，最适pH10左右，以FAD或FMN （人和动物）为辅基。 D-AA氧化酶：分布广泛，脊椎动物在肝肾细胞中，有些微生物也有。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，动物的肝、肾、心的细胞质和线粒体中，活力最强，以NAD+或NADP+为辅酶。不需氧 CH2 - COOH CHNH2 ＋NAD(P)H＋NH3 CH2 - COOH C=O 谷氨酸 脱氢酶 +NAD(P)++H2O 谷氨酸 脱氢酶： ATP GTP NADH变构抑制 ADP GDP变构激活

（二）非氧化脱氨基作用 大多在微生物中进行 1、还原脱氨基作用 2、水解脱氨基作用 3、脱水脱氨基作用 4、氧化还原脱氨基作用

1、还原脱氨基作用 R-CH-COO- NH+3 氢化酶 R-CH2-COOH ＋ NH3 2、水解脱氨基作用 R-CH-COO- NH+3 水解酶 ＋ NH3 H2O 3、脱水脱氨基作用 脱水酶 CH2-CH-COO- NH+3 CH2-CH-COO- O ＋ NH3 + H2O 4、氧化还原脱氨基作用 R-CH-COO- NH+3 R-CH-COO- NH+3 R-C-COO- O ＋ R-CH2-COO- ＋2NH3 ＋

（三） 氨基酸的脱酰胺作用 CH2 - CONH2 CHNH3+ COO- +H2O +NH3 谷氨酰胺酶 CH2 - CONH2 天冬酰胺酶 +H2O +NH3 天冬酰胺酶可控制白血病。 上述两种酶广泛存在，有相当高的专一性。

α-氨基酸1 转氨酶 (四) 氨基酸的转氨基作用 （辅酶：磷酸吡哆醛） 在转氨酶的催化下，α－AA和α－酮酸之间氨基的转移作用，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。 α-氨基酸1 R1-CH-COO- NH+3 | α-酮酸1 R1-C-COO- O || R2-C-COO- α-酮酸2 R2-CH-COO- α-氨基酸2 转氨酶 （辅酶：磷酸吡哆醛）

-氨基酸 醛亚胺 -酮酸 酮亚胺

转氨酶：种类很多，大多优先利用α-酮戊二酸作为氨基的受体,多需要谷氨酸，对另一个氨基酸要求不严，其反应是可逆的。 转氨酶都含磷酸吡哆醛，吡哆醛还参与脱羧、脱水、脱硫化氢及消旋等反应。 除甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸和脯氨酸外,氨基酸都参与转氨作用。

例如：谷丙转氨酶和谷草转氨酶 COOH CH NH C O 谷丙转氨酶（GPT） 谷草转氨酶 丙酮酸 草酰乙酸 谷氨酸 2 丙氨酸转氨酶 天冬氨酸转氨酶 丙氨酸 天冬氨酸 α-酮戊二酸 α-酮戊二酸

(五)联合脱氨基作用 1、概念：体内氨基酸的脱氨主要靠转氨和氧化脱氨联合进行，简称联合脱氨。 2、类型： 由于转氨并不能最后脱掉氨基，氧化脱氨中只有谷氨酸脱氢酶活力高，所以只有转氨基和氧化脱氨联合在一起才能迅速脱氨。 1、概念：体内氨基酸的脱氨主要靠转氨和氧化脱氨联合进行，简称联合脱氨。 2、类型： a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联 谷氨酸 转氨酶 谷氨酸脱氢酶 主要在肝、肾组织

b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联 主要发生在骨骼肌、心肌、脑等组织。 α-氨基酸 α-酮酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 草酰乙酸 天冬氨酸 腺苷酰琥珀酸 苹果酸 延胡索酸 腺苷酸AMP 次黄苷酸IMP 主要发生在骨骼肌、心肌、脑等组织。

二、氨基酸的脱羧基作用 （一）概念 （二）脱羧酶：专一性强，且只对L-氨基酸起作用。 除His脱羧酶不需辅酶外，其余均以磷酸吡哆醛为辅酶 氨基酸在脱羧酶的 作用下脱掉羧基生成相 应的一级胺类化合物和CO2 的作用。 （一）概念 （二）脱羧酶：专一性强，且只对L-氨基酸起作用。 除His脱羧酶不需辅酶外，其余均以磷酸吡哆醛为辅酶 直接脱羧 胺 羟化脱羧 羟胺 3、类型:

（1）直接脱羧 γ-氨基丁酸 L-谷氨酸

三、 氨基酸分解产物氨NH3的去向 氨 脱氨 氨基酸分解 α-酮酸 1、重新生成氨基酸 2、生成酰胺 3、形成铵盐 5、排出体外： 水生动物—直接排氨形式排氨 鸟类、爬行动物—尿酸形式排氨 脊椎动物—尿素

不能增加氨基酸的数量，但能改变氨基酸的种类 1、重新生成氨基酸 不能增加氨基酸的数量，但能改变氨基酸的种类 如谷氨酸的重新生成 L-谷氨酸脱氢酶 谷氨酸+ H2O -酮戊二 酸+ NH3 NAD（P）+ NAD（P）H 这也是大脑氨中毒的可能机理:大量消耗-酮戊二酸和NADPH，便引起中毒症状。

氨是强烈的神经毒物 肝性脑病（肝昏迷） 肝病下降 尿素合成减少 血氨增高 治疗：给谷氨酸 氨必须及时排泄

如：谷氨酰胺的生成和利用——贮藏和运输氨的主要形式 2、生成Gln和Asn 如：谷氨酰胺的生成和利用——贮藏和运输氨的主要形式 +NH4+ +H+ ATP ADP+Pi 谷氨酰胺合成酶 Mg2+ A、氨的转运（肝外组织向动物肝脏的运输） 主要以Gln的形式： NH4+＋ Glu＋ATP Gln＋ADP＋Pi＋H+ Gln＋H2O Glu ＋ NH4+ Gln合成酶 在肝脏 排出 Gln酶

B、肌肉中:以丙氨酸的形式转运氨到肝脏中去。 以Ala转运（葡萄糖-丙氨酸转运：肌肉） NH4+＋-酮戊二酸＋NADPH＋H+ Glu＋NADP+＋H2O Glu脱氢酶 在肌肉 丙酮酸转氨酶 在肌肉 Glu＋丙酮酸 -酮戊二酸＋Ala 丙酮酸转氨酶 Ala＋-酮戊二酸 Glu＋丙酮酸 在肝脏 尿素循环 糖异生 (肌肉中不存在葡萄糖6-磷酸酶) 肌肉运动产生大量的氨和丙酮酸，两者都要运回肝脏，而以Ala的形式运送，一举两得

丙氨酸-葡萄糖循环

四、尿素的生成——尿素循环 1932,德国学者Hans Krebs提出尿素循环(urea cycle)或鸟氨酸循环(ornithine cycle)

氨甲酰磷酸合成酶（CPSⅠ)催化形成氨甲酰磷酸 N-乙酰谷氨酸为别构激活剂。 2、尿素循环途径 A、氨的活化：氨（基）甲酰磷酸的合成 氨甲酰磷酸 CPSI AGA 在线粒体中进行，耗能。 氨甲酰磷酸合成酶（CPSⅠ)催化形成氨甲酰磷酸 N-乙酰谷氨酸为别构激活剂。

鸟氨酸转氨甲酰酶转移氨甲酰基，瓜氨酸形成后进入细胞质。 B、形成瓜氨酸： 在线粒体内； 鸟氨酸转氨甲酰酶转移氨甲酰基，瓜氨酸形成后进入细胞质。

C、精氨琥珀酸生成： 在细胞质； 精氨琥珀酸合成酶催化瓜氨酸与Asp缩合； 消耗2个高能键。

D、形成精氨酸 精氨琥珀酸酶催化精氨琥珀酸上Asp碳骨架以延胡索酸形式移去 精氨琥珀酸

E、尿素形成、鸟氨酸再生

尿素循环过程

3、总反应式 NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O  NH2-CO-NH2 + 2ADP +2Pi+ AMP +PPi+延胡索酸 （以Asp的形式加入，消耗2个高能磷酸键） （以氨甲酰磷酸的形式加入，消耗2ATP）

尿素生成的要点 亚细胞定位：线粒体（前两步在线粒体中进行，可避免氨进入血液引起神经中毒）和 细胞质 限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶 耗能过程：4ATP/尿素 N与 C的来源：氨基酸脱下的氨基、天氡氨酸和CO2 共除去2分子氨和1分子CO2

五、氨基酸碳骨架——α-酮酸的命运 1、再氨基化生成新的氨基酸 2、进入TCA,彻底氧化供能，生成CO2和H2O. 3、转变成糖或脂肪及生物活性物质

氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径 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 葡萄糖 丙酮酸 磷酸烯醇式酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 天冬氨酸 天冬酰氨 草酰乙酸 苯丙氨酸 酪氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 组氨酸 脯氨酸 延胡索酸 柠檬酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸 氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径

氨基酸氧化途径 解释 半苏丙甘丝->丙酮酸 半块酥饼干,四个旧铜板;         弹尽粮绝来,容色本已老;         老本胡吃掉,天天嚼青草;         腹中早无谷,无脸惊先祖;            留下一双鞋,全部喂老虎.             “一个孤独的老年人的悲惨命运”. 亮赖色苯酪->乙酰乙酰辅酶A 酪苯->延胡索酸;天(Asp) 天(Asn)->草酰乙酸 脯谷精酰(Gln)组->α酮 戊二酸 硫异缬->琥珀酰辅酶A.

3、转变成糖或脂肪及其他生物活性物质 生糖氨基酸：在体内可转变成糖的AA称为生糖AA。生糖氨基酸可降解为丙酮酸、草酰乙酸、α—酮戊二酸等糖代谢中间物，按糖代谢途径进行代谢。 生酮氨基酸：在体内能转变为酮体的AA称为生酮氨基酸。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 苯丙氨酸和酪氨酸、Ala，Thr，Ser等既生糖又生酮 Leu，Lys是严格的生酮氨基酸。

氨基酸碳骨架的去路 Ala Cys Gly Ser Thr Leu Lys Phe Trp Tyr Asn Asp Asp Phe Tyr 葡萄糖 Ala Cys Gly Ser Thr 磷酸烯醇式 丙酮酸 Leu Lys Phe Trp Tyr 丙酮酸 Asn Asp 草酰乙酸 乙酰 CoA 乙酰乙酰 CoA Asp Phe Tyr 酮体 延胡索酸 柠檬酸 Arg Gln Glu His Pro 琥珀酰 CoA  -酮戊二酸 Ile Met Val 氨基酸碳骨架的去路

氨基酸的分解与转化简图 脱氨 脱羧基 CO2 胺类

本 节 要 求 掌握氨基酸的一般代谢：转氨基作用、联合脱氨基作用； 掌握体内氨的去向、转运 掌握尿素的生成过程。 掌握生糖氨基酸、生酮氨基酸的概念； 熟悉α-酮酸的代谢。

第三节 氨基酸衍生物 一、一碳基团(单位) （OCU） 第三节 氨基酸衍生物 一、一碳基团(单位) （OCU） 1、概念：在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2和甲烷），称为一碳基团。 -CH=NH 亚氨甲基 H-CO- 甲酰基 -CH2OH 羟甲基 -CH= 次甲基（甲炔基） -CH2- 亚甲基(甲烯基) -CH3 甲基 2、形式

3、载体 N CH 2 H O R 3 5 —甲基四氢叶酸 （ C F 4 ） 5, 10 —甲烯四氢叶酸  ,N

CH R NH CHO N （ C H F  ) ,N —甲酰四氢叶酸 O —亚氨甲基四氢叶酸 —甲炔四氢叶酸 10 5, 5 10 4 + CH H 2 O R NH CHO 10 N 5, —甲炔四氢叶酸 （ 5 C H F 4  ) ,N 10 —甲酰四氢叶酸 O —亚氨甲基四氢叶酸

4、一碳基团的生物学意义 一碳单位是甲基供体 一碳基团转移与许多氨基酸代谢有关。例如Gly、Ser、Thr、His等都可作为一碳基团的供体。 参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。 参与许多活性物质的合成如肾上腺素、肌酸、胆碱

5、OCU与氨基酸代谢:一碳单位的来源 甘氨酸裂解酶 甲烯基四氢叶酸 亚甲基四氢叶酸

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。

二、氨基酸与生物活性物质 多胺合成

苯丙氨酸的和酪氨酸的分解代谢 尿黑酸氧化酶

三、氨基酸代谢缺陷症 1、酪氨酸代谢异常： 白化病（缺乏酪氨酸酶）、尿黑酸症（缺乏尿黑酸氧化酶）、帕金森氏病(多巴胺合成不足)。 2、苯丙氨酸代谢异常： 苯丙酮尿症（PKU）：缺乏苯丙氨酸-4-单加氧酶 3、支链氨基酸代谢异常 枫糖尿症

本 节 要 求 掌握一碳单位的概念、运载体及一碳单位的生理功能 了解氨基酸代谢缺陷症

填空题 1、氨基酸共有的代谢途径有____和____。 2.转氨酶的辅基是_____。 3.人类对氨基代谢的终产物是_____，鸟类对氨基代谢的终产物是______，植物解除氨的毒害的方法是______。 4.哺乳动物产生1分子尿素需要消耗______分子的ATP。 5.脑细胞中氨的主要代谢去向是_____。 6.通过______的脱羧可产生β-丙氨酸。 7.不能进行糖异生的氨基酸是_____ 。

判断题 1.[ ]对于苯丙酮尿患者来说酪氨酸也是必需氨基酸。 2.[ ]氨基酸脱羧酶通常也需要吡哆醛磷酸作为其辅基。 1.[ ]对于苯丙酮尿患者来说酪氨酸也是必需氨基酸。 2.[ ]氨基酸脱羧酶通常也需要吡哆醛磷酸作为其辅基。 3.[ ]动物产生尿素的主要器官是肾脏。 4.[ ]参与尿素循环的酶都位于线粒体内。 5.[ ]L-氨基酸氧化酶是参与氨基酸脱氨基作用的主要酶。

[ ]以下哪一种氨基酸是严格的生酮氨基酸？A.Thr B.Ser C.Arg D.Lys E.Pro [ ]以下哪一种氨基酸不能进行转氨基反应？A.Thr B.Glu C.Ala D.Asp E.His .[ ]以下哪一种氨基酸的脱羧基反应不需要磷酸吡哆醛作为辅基？A.Thr B.Glu C.Ala D.Asp E.His .[ ]线粒体内的氨甲酰磷酸合成酶的激活因子是 A.乙酰CoA B.NADH C.NADPH D.N-乙酰谷氨酸 E.叶酸

问答题 1.氨造成脑损害的确切机制尚不清楚。试根据氨对产能代谢中某些关键中间物水平的影响提出一种可能的机制。 2.以丙氨酸为例说明生糖氨基酸转变成糖的过程。 3、分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成CO2、H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的ATP数 4、大多数转氨酶优先利用α-酮戊二酸作为氨基受体的意义是什么? 5、为什么高浓度的氨会降低柠檬循环的速度？

第四节 氨基酸的合成代谢 一、氨基酸合成中的碳源和氮源 二、氨基酸合成的一般途径 三、各族氨基酸的生物合成

一、氨基酸合成中的碳源和氮源 NH3＋α-酮酸 →氨基酸 氨基酸代谢库 α- 酮酸 NH3 酮体 糖 氧化供能 尿素 (metabolic pool) 合成 脱氨基作用 α- 酮酸 NH3 酮体 糖 氧化供能 尿素 NH3＋α-酮酸　→氨基酸

食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的N源 生物体内所有含氮化合物都是氮的还原形式（NH3,-NH2,=NH）而自然界无机N的主要形式是氧化态（N2,NO3-） 生物固N（某些微生物和藻类） 硝酸还原生成（植物体中的N源） 食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的N源

氮循环 蛋白质 蛋白质合成 蛋白质水解 氨基酸 氨基酸和其他含氮物分解 氨基酸生物合成 （植物） （动物，微生物） 生物固氮 N NH NH 2 3 3 微生物作用 被植物吸收 硝酸盐 （土壤）

1、生物固氮 定义：某些微生物通过体内固氮酶系的作用将分子状态的氮转化成氨的过程称为固氮作用. P377 1、生物固氮 定义：某些微生物通过体内固氮酶系的作用将分子状态的氮转化成氨的过程称为固氮作用. 非共生固氮菌: 在土壤和水中能独立地固定分子氮的微生物. 共生固氮菌:要与高等植物共生才能起固氮作用的微生物 (如根瘤菌).

固 N 酶 （1）结构组成 （2）特点：是一种多功能酶  氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O化合物等还原。 铁硫蛋白:二聚体、含Fe和S形成[Fe4S4]簇 （1）结构组成 铁-钼蛋白:四聚体（α2β2）含Mo、Fe和S （2）特点：是一种多功能酶  氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O化合物等还原。  ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。 ATP （3）作用机理： e- e- e- e- N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 NADPH （厌氧环境）

N2＋8e ＋16ATP＋8H+ NH3＋16ADP＋16Pi＋H2 - 固氮酶系 Mg2+ N = N 三键键能为945 KJ/mol C-O 键键能351KJ/mol 固氮酶系将N2 还原成NH3 的过程 要克服很大的反应活化能（16ATP） 人工固氮：Fritz haber（1868－1934）高温高压（400－500℃，200大气压）Fe粉催化 闪电固氮： 固氮条件： 还原剂 ATP 厌氧

2、硝酸还原作用（植物体中的N源） 在植物体内N是以NH3进入AA的，而植物从土壤中吸收的主要是硝酸盐。 NO2- NO3- NH3 硝酸还原酶 NO2- 亚硝酸还原酶 NO3- NH3 6e- 2e- 硝酸盐还原作用主要在叶中进行，需光；但在种子萌发初期或缺N的情况下，主要在根中进行。

（1）硝酸还原酶（植物叶绿体） a、铁氧还蛋白——硝酸还原酶 2H+ + H2O NO-3 2Fd还原态 NO-2 2Fd氧化态 b、NAD(P)H-硝酸还原酶 ＋ NAD(P)H H+ NO-2 NAD(P)+ H2O NO3 - (2) 亚硝酸还原酶（细胞质） NO-2 + 6Fd还原态 8H+ NH+4 6Fd氧化态 2H2O NO-2 ＋ 3NAD(P)H ＋ 5H+ NH+4 + 3NAD(P)+ + 2H2O

3、分解代谢产生的NH3 动物体NH3的来源主要是含氮有机物的分解：氨基酸的脱氨作用、核酸的分解、少量的抗生素、维生素的分解

（二）碳架的来源 直接碳源是相应的α-酮酸 α-酮酸的来源： 来自糖代谢：如Pyr、OAA、α酮戊二酸 来自脂类代谢 植物能合成20种AA相应的全部碳架或前体。人和动物只能直接合成部分AA相应的α-酮酸。其中人类不能合成的10种氨基酸，即Thr、Val、Leu、Ile、Met、Lys、Phe、Trp (His、 Arg)

二、氨基酸生物合成的一般途径 （一）氨的同化 1、谷氨酸的形成途径 2、氨甲酰磷酸的生成

1、 谷AA合成途径 NH3 谷AA 其它AA 谷AA脱氢酶(动物和微生物) CH2 - COOH C=O CH2 - COOH CHNH2 +NH3 +NAD(P)H +NAD(P)+ +H2O α-酮戊二酸 （TCA循环产生的） 此反应要求有较高浓度的NH3，足以使光合磷酸化解偶联，所以不可能是植物无机氨转为有机氮的主要途径

谷氨酰胺合成酶（高等植物的主要途径） CH2 - COOH CHNH2 CONH2 +NH3 +ATP +ADP ＋Pi＋H2O 谷AA合酶 总反应: NH3 +ATP +α-酮戊二酸+2H 谷AA+ADP+H2O+Pi

2、 氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物） 原料：NH3 CO2 ATP 氨甲酰磷酸合成酶 NH3 + CO2 + 2ATP 利用体内代谢的氨 原料：NH3 CO2 ATP 氨甲酰磷酸合成酶 辅因子 NH3 + CO2 + 2ATP H2N-C-OPO3H2 + 2ADP+Pi Mg2+ O 在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的酰胺基，不是由氨来的。

（二）、转氨基作用 氨基酸的合成主要通过转氨基作用 AA-R1 α-酮酸R2 α-酮酸R1 AA-R2 转氨酶 α-酮酸R1 AA-R2 许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站”，先合成Glu 其它AA。

三、各族氨基酸的生物合成 有C架（α-酮酸） 氨基酸的合成 有AA提供氨基(最主要为谷AA--领头AA) 多数氨基酸的合成途径是它们分解代谢的逆过程。 氨基酸生物合成的分族情况 根据AA合成的碳架来源不同，可将氨基酸分为若干类型(族)，每一类型中有相同的碳架来源

1、丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu 2、丝氨酸族 甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys 3、谷氨酸族 -酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg 4、天冬氨酸族 草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met 5、组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸核糖 His 磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp

1、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 CHNH2 COOH CH3 C=O - COOH CH3 CHNH2 - 谷丙转氨酶 + + 丙酮酸 丙AA 谷AA α-酮戊二酸

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

包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys) 2、丝氨酸族氨基酸的合成 包括：丝(Ser)、甘(Gly)、半胱(Cys) 丝AA 半胱AA 乙醛酸 甘AA 3-磷酸甘油酸 甘AA碳架：光呼吸、乙醛酸途径中的乙醛酸 CH2 - COOH CHNH2 CHO + CH2NH2 C=O α-酮戊二酸 甘AA 谷AA 乙醛酸

2 丝AA合成途径 H2O COOH CHNH2 +NH3+CO2 +2H+ + 2e- - CH2NH2 CH2OH 碳架:EMP中的3-磷酸甘油酸

丝AA+乙酰-CoA O-乙酰丝AA+CoA 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 转乙酰基酶 提供硫氢基团 Cys的合成中有硫化物的参与，此处的硫化物是由硫酸还原而成 半胱氨酸的合成途径（动物中） L-高半胱氨酸+丝氨酸 L，L胱硫醚 水解 H2O L-半胱氨酸

硫酸根的还原 1、SO42-活化 ATP硫化酶 激酶 APS 3‘-磷酸腺苷5’-磷酸硫酸

PAPS还原酶 硫化物

3、天冬氨酸族氨基酸的合成 共同碳架：TCA中的草酰乙酸 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- C=O CH+NH3 + 转氨 天冬AA Mg2+ 天冬酰胺+H2O + AMP+PPi 天冬AA+NH3 + ATP 天冬酰胺合酶 （植，细菌） Mg2+ 天冬酰胺+谷AA+AMP+PPi（动） 天冬AA+谷氨酰胺+ATP

天氡氨酸族几种氨基酸的关系 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)

4、谷氨酸族氨基酸的合成 谷AA +NH3 +ATP 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 α-酮戊二酸 +NH3 +NADH 谷AA +NAD+ +H2O （动物和细菌，不普遍） 合酶 谷AA +NH3 +ATP 谷氨酰胺+ADP+Pi+H2O Glu合酶 2谷AA（普遍） 谷氨酰胺+ α-酮戊二酸 NADPH+H+ NADP+

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

5、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

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

丝氨酸族 丙氨酸族 His 和芳香族 天冬氨酸族 谷氨酸族

氨基酸合成途径 解释 飘然而去戊二酸, α酮戊二酸→P、A、 G、G 推门一看百草仙. 草酰乙酸→T、M、I、L 氨基酸合成途径                 解释 飘然而去戊二酸,                  α酮戊二酸→P、A、 G、G 推门一看百草仙.                  草酰乙酸→T、M、I、L 晚安来客医病痛,                  丙酮酸→V、A、L 告诉吃3-甘油酸.                   3-磷酸甘油酸→G、S、C 服完药吃藓烯醇,                  4-磷酸赤藓糖,磷酸烯醇 式丙酮酸→V、W(色) 喝   PRPP、ATP.                         PRPP,ATP.

本 节 要 求 掌握Gln、Glu合成 掌握氨基酸合成中的碳源和氮源 熟悉各族氨基酸合成的碳架来源

作 业 如果1分子乙酰CoA经过TCA循环氧化成和可产生12分子的ATP，则1分子丙氨酸在哺乳动物体内彻底氧化净产生多少分子的ATP？在鱼类又能产生多少分子的ATP？