第八章 氨基酸代谢 王丽影.

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1 第八章 氨基酸代谢 王丽影

2 概论 1. 蛋白质的营养价值 2. 蛋白质的消化、吸收与腐败 3. 氨基酸的一般代谢 4. 氨的代谢 5. 个别氨基酸代谢

3 1 蛋白质的营养价值 蛋白质的三大生理功能？

4 一．细胞的构建成份：  肌体的生长  组织蛋白质的更新  创伤的修复

5 二．功能执行者  酶的催化作用  激素的信息传递  抗体的免疫性  转化成其他活性物质 调节蛋白、胺类、神经递质、嘌呤、嘧啶等

6 三．能源：  kJ/克蛋白质  次要作用

7 氮平衡(nitrogen balance)： 机体摄入氮 ~ 机体排出氮
总氮平衡： 正氮平衡： 负氮平衡： 机体摄入氮 = 机体排出氮 机体摄入氮 > 机体排出氮 机体摄入氮 < 机体排出氮

8 总氮平衡的要求： 蛋白质最低需要量：30~50克/日 营养学会推荐量： 80克/日

9 蛋白质的营养价值： nutrition value of protein  营养必需氨基酸 (essential amino acid)： 机体不能合成的，必须由体外摄取的氨基酸。 Thr，Val，Trp，Lys， Phe，Met，Leu，Ile

10 体内可以利用其他物质来合成的 氨基酸。  半必需氨基酸： 体内虽然能合成，但量不足以供体 内所需；或以必需氨基酸为原料。
 非必需氨基酸(non-essential amino acid)： 体内可以利用其他物质来合成的 氨基酸。  半必需氨基酸： 体内虽然能合成，但量不足以供体 内所需；或以必需氨基酸为原料。 His，Arg，Tyr，Cys

11 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 一. 蛋白质的消化 淀粉 脂肪 蛋白质 食物 氨基酸 蛋白酶

12 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 蛋白水解酶原的激活过程： 自身激活autocatalysis pepsinogen pepsin
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 蛋白水解酶原的激活过程： 自身激活autocatalysis pepsinogen pepsin 自身激活autocatalysis trypsinogen trypsin chymotrypsinogen chymotrypsin

13 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 消化部位：胃、肠（为主） 1. 胃：胃蛋白酶（pepsin） 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 6肽
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 消化部位：胃、肠（为主） 1. 胃：胃蛋白酶（pepsin） 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 6肽 H+ （1） 最适 pH 1.5 ~ 2.5 （2）水解芳香族氨基酸及亮氨酸的羧基端 （3）凝乳作用 酪蛋白 副酪蛋白 Ca复合物 pepsin Ca++

14 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 2. 肠： （1）胰液中蛋白酶消化 内肽酶：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，弹性蛋白酶 外肽酶：羧基肽酶A、B
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 2. 肠： （1）胰液中蛋白酶消化 内肽酶：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶，弹性蛋白酶 外肽酶：羧基肽酶A、B 最适 pH 为 7.0 左右 均以酶原方式分泌，以一定方式激活 各有专一性

15 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 酶原激活：瀑布式 肠粘膜细胞 胆汁酸 肠激酶 胰蛋白酶原 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶
胰蛋白酶原 胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶 弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶 羧基肽酶原A、B 羧基肽酶A、B

16 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 蛋白水解酶的专一性 O O O   
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 蛋白水解酶的专一性 酶 专 一 性 胃蛋白酶 R3=色、苯丙、丙、酪、甲硫、亮 R4=任何氨基酸 胰蛋白酶 R3=精、赖 R4=任何氨基酸 胰凝乳蛋白酶 R3=苯丙、酪、色 R4=任何氨基酸 弹性蛋白酶 R3=脂肪族氨基酸 R4=任何氨基酸 氨基肽酶 R1=任何氨基酸 R2=除脯氨酸外 羧基肽酶A R5=任何氨基酸 R6=除精、赖、脯氨酸外 羧基肽酶B R5=任何氨基酸 R6=精、赖 O O O    H2N-CH-C-NH-CH---NH-CH-C-NH-CH---NH-CH-C-NH-CH-COOH R1 R2 R3 R4 R5 R6 氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶

17 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 蛋白质 氨基酸(1/3) + 寡肽(2/3) 主动吸收入肠粘膜细胞 刷状缘：寡肽酶 氨基肽酶 二肽酶
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 胰酶 蛋白质 氨基酸(1/3) + 寡肽(2/3) 主动吸收入肠粘膜细胞 (2) 肠粘膜细胞的消化 刷状缘：寡肽酶 氨基肽酶 二肽酶 三肽酶 氨基酸入血

18 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 二 . 吸收 主要在小肠，是耗能的主动吸收 （1）氨基酸载体的转运 存在于小肠粘膜细胞、肾小管细胞、肌肉细胞等
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 二 . 吸收 主要在小肠，是耗能的主动吸收 （1）氨基酸载体的转运 存在于小肠粘膜细胞、肾小管细胞、肌肉细胞等 形成氨基酸-载体-Na+三联复合物 可分为： 中性 主要，快速，对各氨基酸亲和力不同 碱性 Arg，Lys，Orn，Leu（少），慢速 酸性 Asp，Glu，慢速 特殊 Pro，OHPro，Gly，慢速 同一载体上不同氨基酸之间有竞争

19 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （2）-谷氨酰基循环 - glutamyl cycle

20 GT

21 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （3）肽的吸收 二肽和三肽的转运系统 耗能 先于氨基酸

22 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 脱氨 H R-C-COOH NH2 脱羧 碳链降解 三 . 腐败（putrefaction） NH3 胺
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 三 . 腐败（putrefaction） 脱氨 NH3 未消化蛋白质 H R-C-COOH NH2 未吸收的消化产物 细菌 脱羧 胺 碳链降解 其它有害物质

23 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 (1)脱羧生成胺 His  histamine 组胺 Phe  phenylacetamine 苯乙胺 Trp  tryptamine 色胺 Tyr  tyramine 酪胺 Orn  petresin 腐胺 Lys  cadaveine 尸胺

24 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 二胺氧化酶） -羟化 胺类   假神经递质 相应的醛 (苯乙醇胺、  -羟酪胺） 相应的酸  解毒
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 胺类  入肝（单胺氧化酶或 二胺氧化酶） -羟化 胺类   假神经递质 相应的醛 (苯乙醇胺、  -羟酪胺） 相应的酸  解毒 门静脉吸收

25 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 大脑抑制 肝病时， 芳香族氨基酸脑， Phe 抑制儿茶酚胺的合成 Ty r  Tyr羟化酶
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 肝病时， 芳香族氨基酸脑， Phe 抑制儿茶酚胺的合成 Ty r  Tyr羟化酶 多巴  多巴胺  去甲肾上腺素  肾上腺素 - 儿茶酚胺 Ty r酪胺 -羟酪胺 Phe  苯乙醇胺 Trp 5-羟色胺（抑制性） 假神经递质，替代多巴释放 大脑抑制

26 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （2）脱氨生成氨  RCH（NH2）COOH  RCH2COOH+NH3 NH3
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （2）脱氨生成氨  RCH（NH2）COOH  RCH2COOH+NH3 NH3  C=O  2NH3+CO2  NH3 重吸收入肝  NH NH4+ 氨有毒性，NH3 比 NH4+易吸收，降低肠道 pH，可减少 NH3 的吸收。

27 2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （3）其他有害物质的生成 Tyr  酚，甲酚 Trp  吲哚（indole），甲基吲哚（shetol）
2 蛋白质的消化、吸收与腐败 （3）其他有害物质的生成 Tyr  酚，甲酚 Trp  吲哚（indole），甲基吲哚（shetol） Met & Cys  CH3SH，H2S，CH4 大部分排泄 少量重吸收 由肝转化解毒

28 3 氨基酸的一般代谢 体内蛋白质 氨基酸 降解 合成 半寿期（t 1/2） ：蛋白质降低其浓度之一半所需时间，表示 蛋白质的寿命。
3 氨基酸的一般代谢 降解 体内蛋白质 氨基酸 合成 半寿期（t 1/2） ：蛋白质降低其浓度之一半所需时间，表示 蛋白质的寿命。 蛋白质的降解方式： 溶酶体：不依赖ATP，外源性蛋白质、膜蛋白、长寿命蛋白 胞液：依赖ATP和泛素，异常蛋白、短寿命蛋白 泛素(Ubiquitin )： 广泛存在于各真核生物中，是一个含 76 个氨基酸的小分子蛋白质，可与被降解蛋白质形成极大之复合物而完成其降解作用。

29 Ubiquitin: The Ubiquitin Cycle  :

30 3 氨基酸的一般代谢 外源性氨基酸： 从食物吸收而来的氨基酸 内源性氨基酸： 组织蛋白质降解而来的氨基酸
3 氨基酸的一般代谢 外源性氨基酸： 从食物吸收而来的氨基酸 内源性氨基酸： 组织蛋白质降解而来的氨基酸 氨基酸代谢库（metabolic pool）： 外源性氨基酸和内源性氨基酸的总称。这些氨基酸分布于体内各处，参与代谢。氨基酸代谢库以游离氨基酸重量计算。

31 3 氨基酸的一般代谢 肌肉氨基酸： 50 % 肝氨基酸： % 肾氨基酸： % 血浆氨基酸：1~6%， 氨基酸在体内 的运输形式

32 3 氨基酸的一般代谢 氨基酸的来源和去路： NH3尿素 食物蛋白质 组织蛋白质 胺类 体内合成氨基酸 （非必需） 其它含氮化合物
3 氨基酸的一般代谢 氨基酸的来源和去路： NH3尿素 酮酸 酮体 氧化 糖 食物蛋白质 组织蛋白质 氨基酸代谢库 体内合成氨基酸 （非必需） 胺类 其它含氮化合物 （嘌呤、嘧啶）

33 3 氨基酸的一般代谢 氨基酸在体内的正常代谢对于维持 机体的正常生理功能是十分重要的，氨 基酸代谢通路中任何酶的活性异常均会
3 氨基酸的一般代谢 氨基酸在体内的正常代谢对于维持 机体的正常生理功能是十分重要的，氨 基酸代谢通路中任何酶的活性异常均会 导致严重疾病，甚至是致死性的。 目 前 已 发 现100 多 种 先 天 性 氨 基 酸 代 谢 紊 乱 引 起 的 分 子 疾 病。

34 3 氨基酸的一般代谢 一．氨基酸的脱氨基作用 二 ．酮酸的代谢

35 3 氨基酸的一般代谢 一．氨基酸的脱氨基作用 最主要的反应 存在于大多数组织中 有多种方式：氧化脱氨基 转氨基 联合脱氨基（为主）
3 氨基酸的一般代谢 一．氨基酸的脱氨基作用 最主要的反应 存在于大多数组织中 有多种方式：氧化脱氨基 转氨基 联合脱氨基（为主） 非氧化脱氨基

36 3 氨基酸的一般代谢 （一）转氨基作用 一个氨基酸的氨基被转移到另一种酮基上，生成相应的酮酸和氨基酸。 由氨基转移酶（转氨酶）催化。 R R R R2 H-C-NH C=O C=O H-C-NH2 COOH COOH COOH COOH Lys、Pro、OHPro 不参与此 反应

37 3 氨基酸的一般代谢 1. 转氨酶 体内存在多种转氨酶，以L-谷氨酸与酮酸的转氨酶最为重要。如：谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT） 谷丙转氨酶 谷氨酸+丙酮酸 酮戊二酸 +丙氨酸 谷草转氨酶 谷氨酸+草酰乙酸 酮戊二酸+天冬氨酸 组织 心 肝 骨骼肌 肾 胰腺 脾 肺 血清 GOT 单位/克湿组织 GPT

38 3 氨基酸的一般代谢 2. 转氨基作用的机制

39 磷酸吡哆醛（PLP） 维生素B6的磷酸酯－磷酸吡哆醛（PLP）是所有转氨酶的辅酶，在转氨酶的底物不存在时，PLP的醛基和酶活性位点赖氨酸的ε-氨基形成共价Schiff-base连接。氨基酸底物存在时，氨基酸的α-氨基与PLP的醛基形成新的Schiff-base连接。

40 转氨基作用 PLP和α-氨基酸底物形成Schiff-base共价连接

41 PLP-α-氨基酸中间产物aldimine经过一系
列过程生成α-酮酸和PMP

42 转氨基作用 上述反应完成了转氨基作用的一半 ，即： AA1 ＋ E-PLP α-Keto acid1 ＋ E-PMP
另一半反应由上述反应的逆反应构成，即： α-Keto acid2 ＋ E-PMP AA2 ＋ E-PLP 此时，转氨基作用完成，即： AA1 ＋α-Keto acid AA2 ＋ α-Keto acid1

43 3 氨基酸的一般代谢 (二) L-谷氨酸氧化脱氨基作用 部位：肝，肾，脑 方式：不需氧脱氢 酶： L-谷氨酸脱氢酶，此酶是别构酶，受能荷调节
3 氨基酸的一般代谢 (二) L-谷氨酸氧化脱氨基作用 部位：肝，肾，脑 方式：不需氧脱氢 酶： L-谷氨酸脱氢酶，此酶是别构酶，受能荷调节 反应： NH NH O CH-COOH C-COOH C-COOH + NH3 (CH2)2-COOH (CH2)2-COOH (CH2)2-COOH L-谷氨酸 酮戊二酸 意义：此反应使氨基酸氧化供能的速率受ATP/ADP、 GTP/GDP 的反馈调节 +H2O -H2O NAD+ NADH + H+

44 第三节 氨基酸的一般代谢 (三) 联合脱氨基作用 肝、肾、脑中： 氨基酸 酮戊二酸 NH3 + NADH+H+
第三节 氨基酸的一般代谢 (三) 联合脱氨基作用 肝、肾、脑中： 氨基酸 酮戊二酸 NH3 + NADH+H+ 酮酸 谷氨酸 H2O + NAD+ L-谷氨酸脱氢酶 转氨酶

45 (三) 联合脱氨基作用

46 purine nucleoeide cycle
3 氨基酸的一般代谢 (三) 联合脱氨基作用 骨骼肌、心肌： L-谷氨酸脱氢酶活性 嘌呤核苷酸循环 purine nucleoeide cycle

47 嘌呤核苷酸循环 转氨酶 GOT

48 3 氨基酸的一般代谢 二 ．酮酸( ketoacid)的代谢 O 经氨基化生成非必需氨基酸 C-COOH R 氧化供能
3 氨基酸的一般代谢 二 ．酮酸( ketoacid)的代谢 O C-COOH R 经氨基化生成非必需氨基酸 氧化供能 转变成糖或脂类

49

50 3 氨基酸的一般代谢 生糖氨基酸：可在体内转变成葡萄糖的氨基酸 生酮氨基酸：可在体内转变成酮体的氨基酸
3 氨基酸的一般代谢 生糖氨基酸：可在体内转变成葡萄糖的氨基酸 生酮氨基酸：可在体内转变成酮体的氨基酸 生糖兼生酮氨基酸：二者皆可转变的氨基酸 类别 氨基酸 生糖氨基酸 Gly、Ser、Val、His、Arg、Cys、Pro、OHPro、 Ala、Glu、Gln、Asp、Asn、Met 生酮氨基酸 Leu、Lys 生糖兼生酮氨基酸 Ile、Phe、Tyr、Thr、Trp glycogenic amino acid ketogenic amino acid glycogenic and ketogenic amino acid

51 3 氨基酸的一般代谢 三大营养物质的相互转化 糖 脂肪 蛋白质

52 氨基酸、糖、脂肪代谢的联系

53 4 氨的代谢 一. 体内氨的来源 肠道重吸收 氨基酸脱氨 胺类脱氨 NH3 肾小管上皮细胞分泌 嘌呤、嘧啶分解

54 4 氨的代谢 氨有毒性，正常血氨浓度<0.60μmol/L 体内氨的来源、转运、去路受到多种因素的调节，以保持血氨处于动态平衡
4 氨的代谢 氨有毒性，正常血氨浓度<0.60μmol/L 体内氨的来源、转运、去路受到多种因素的调节，以保持血氨处于动态平衡 体内各环节所产氨主要通过肝脏合成尿素而解毒。肝功能衰竭患者肝脏解毒功能降低，血氨升高，通过血脑屏障入脑，引起脑功能障碍，为肝性脑病的原因之 一。

55 4 氨的代谢 二. 氨的转运 （一）Ala-G循环 alanine-glucose cycle G Ala 肌肉 血液 肝 肌肉
4 氨的代谢 二. 氨的转运 （一）Ala-G循环 alanine-glucose cycle 肌肉 蛋白质 G  氨基酸 NH3 Pyr Glu KG Ala G G 尿素 NH3 Pyr Glu Ala KG 尿素循环 转氨酶 转氨酶 Ala 肌肉 血液 肝

56 4 氨的代谢 Ala-G循环: 进食后4小时 ，来自食物的氨基酸血液，血 浆氨基酸浓度达峰值。
4 氨的代谢 Ala-G循环: 进食后4小时 ，来自食物的氨基酸血液，血 浆氨基酸浓度达峰值。 支链氨基酸（Val、Leu、Ile） 肌肉 NH3 Pyr  Ala 脱氨

57 4 氨的代谢 意义： 空腹时， 肌肉输出： Ala 碳链来自G Glu 碳链来自KG、支链氨基酸
4 氨的代谢 空腹时， 肌肉输出： Ala 碳链来自G Glu 碳链来自KG、支链氨基酸 意义： （1） 以无毒的Ala 形式输出NH3  肝 尿素 （2） 肌肉中Ala  肝 糖，再为肌肉提供G （3） 饥饿时，肌肉以Ala、 Glu形式输出成糖物质

58 4 氨的代谢 （二）谷氨酰胺的运氨作用 部位：脑、肌肉 作用：将氨运至 肝、肾 酶：谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺酶 反应：不可逆，耗能 脑、肌肉
4 氨的代谢 （二）谷氨酰胺的运氨作用 部位：脑、肌肉 作用：将氨运至 肝、肾 酶：谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺酶 反应：不可逆，耗能 Glu Gln 血液 Gln Glu NH3 NH3 脑、肌肉 肝、肾

59 4 氨的代谢 谷氨酰胺 氨的解毒形式 氨的运输形式 氨的储存形式 在脑中固定氨 天冬酰胺的合成原料

60 4 氨的代谢 正常细胞： 天冬氨酸天冬酰胺 白血病细胞： 天冬氨酸  天冬酰胺 临床上，天冬酰胺酶的应用可进一步降低天冬酰
4 氨的代谢 正常细胞： 天冬氨酸天冬酰胺 谷氨酰胺 谷氨酸 白血病细胞： 天冬氨酸  天冬酰胺 临床上，天冬酰胺酶的应用可进一步降低天冬酰 胺，从而抑制白血病细胞的生长。 天冬酰胺天冬氨酸 天冬酰胺酶

61 4 氨的代谢 水生动物中过多的NH4+直接排泌出体外 鸟类和爬行动物体内NH4＋转变成尿酸解毒
4 氨的代谢 水生动物中过多的NH4+直接排泌出体外 鸟类和爬行动物体内NH4＋转变成尿酸解毒 大多数脊椎动物是通过鸟氨酸循环把NH4+转变成尿素而解毒 。 鸟氨酸循环由Hans Krebs和Kurt Henseleit在1932年提出，早于三羧酸循环被阐明5年，是第一个被发现的代谢通路。

62 4 氨的代谢 尿素循环urea cycle 三、尿素的生成 鸟氨酸循环 Ornithine cycle
4 氨的代谢 三、尿素的生成 历史：（1）Krebs，1932年发现 肝切片 + NH4+ +HCO3-  尿素 （饥饿时不行） Arginine、Ornithine、Citrulline可加速，但本身量不变 （2）肝中有 精氨酸酶，催化： Arg  尿素 + Orn （3）根据Arg、Orn、Cit这三种氨基酸的结构推测出 一个循环 尿素循环urea cycle 鸟氨酸循环 Ornithine cycle

63 4 氨的代谢 尿素循环： 1. 过程： 氨基甲酰磷酸的合成 瓜氨酸的合成 精氨酸的合成 精氨酸水解生成尿素 2. 组织定位：
4 氨的代谢 尿素循环： 1. 过程： 氨基甲酰磷酸的合成 瓜氨酸的合成 精氨酸的合成 精氨酸水解生成尿素 2. 组织定位： 肝为主，其他器官极微 线粒体和胞液

64 尿素循环 部位:肝脏 五步反应：前2步在线粒体，后三步在胞液

65 1、氨基甲酰磷酸的合成 （1） 氨基甲酰磷酸合成酶I ⊕ N-乙酰谷氨酸
O CO2+NH3+H2O+2ATP NH2-C-O ～P03 +2ADP+Pi （1） 氨基甲酰磷酸合成酶I ⊕ N-乙酰谷氨酸

66 第一步： 合成氨基甲酰磷酸 酶: CPS-I 先生成的氨基甲酸和ATP转移磷酸基团，生成氨基甲酰磷酸。 总的消耗: 2个ATP 生成: 氨基甲酰磷酸 2个ADP。

67 2、瓜氨酸的合成 （2）鸟氨酸氨基甲酰转移酶 （ CH2）3 NH2 NH CH-NH2 + C-O （ CH2）3+Pi
COOH O ～P CH-NH2 COOH 鸟氨酸 氨基甲酰磷酸 瓜氨酸 （2）鸟氨酸氨基甲酰转移酶 （2）

68 第二步： 生成瓜氨酸 酶 : OCT 胞质: 鸟氨酸生成转运入Mit。 线粒体: 鸟氨酸的δ-氨基攻击氨基 甲酰磷酸的碳酰基团，释放出Pi， 生成瓜氨酸, 自Mit入Cs。

69 3、精氨酸代琥珀酸的生成 C=O COOH C= N C-H NH + H2N-C-H NH CH2
NH NH COOH C=O COOH C= N C-H NH H2N-C-H NH CH2 （CH2） CH （CH2）3 COOH CH-NH COOH CH-NH2 COOH COOH 瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 （3）精氨酸代琥珀酸合成酶 （4）精氨酸代琥珀酸裂解酶 （4） （3）

70 第三步： 生成精氨酸代琥珀酸 酶: 合成酶 ATP的腺嘌呤核苷转移给瓜氨酸生成活性中间产物: 瓜氨酸-AMP, 使得天冬氨酸对瓜氨酸的亲核攻击易化， 生成精氨酸代琥珀酸。 反应消耗: 1个ATP 释放: 个AMP 1个焦磷酸

71 4、精氨酸的生成 NH2 C NH COOH NH + CH （CH2）3 CH CH-NH2 HOOC （4） COOH 精氨酸 延胡索酸
精氨酸 延胡索酸 （4）精氨酸代琥珀酸裂解酶 （4）

72 第四步： 合成精氨酸 酶：精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 裂解生成精氨酸和延胡索酸。 延胡索酸是联系鸟氨酸循环和三羧酸循环 的纽带。

73 5、精氨酸水解生成尿素 NH2 C NH NH2 NH2 NH2 （ CH2）3 （ CH2）3 + H2 O C=O + CH-NH2
CH-NH NH COOH COOH 精氨酸 尿素 鸟氨酸 （5）精氨酸酶 （5）

74 第五步： 尿素的生成 酶：精氨酸酶 精氨酸胍基水解，生成尿素和鸟氨酸。 鸟氨酸转运进入线粒体，再参与鸟氨酸循环。

75 4 氨的代谢 尿素循环： Orn 尿素 +NH3 + CO2 -H2O Cit 精氨酸酶 +H2O -H2O +NH3 Arg

76 4 氨的代谢 3. 总反应： 焦磷酸迅速水解，所以整个反应生成1分子尿素消耗4个 高能磷酸键，尿素中的2个氮原子一个来自于天冬氨酸，
4 氨的代谢 3. 总反应： NH2 2NH3 + CO2 + 3ATP +3H2O  C=O +2ADP +AMP + 2Pi + PPi 或者： CO2 + NH4+ + 3ATP + Aspartate + 2H2O Urea + 2ADP + Pi + AMP + Ppi + Fumarate 焦磷酸迅速水解，所以整个反应生成1分子尿素消耗4个 高能磷酸键，尿素中的2个氮原子一个来自于天冬氨酸， 一个来自NH4+ ，生成的延胡索酸是将鸟氨酸循环和三 羧酸循环联系起来的重要成分。

77 鸟氨酸循环的小结 GOT 转氨酶

78 尿素循环和三羧酸循环的联系

79 4 氨的代谢 4. 调节 （1）关键酶： 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ） 位于线粒体  N-乙酰谷氨酸为活力必需，
4 氨的代谢 4. 调节 （1）关键酶： 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ） 位于线粒体  N-乙酰谷氨酸为活力必需， N-乙酰谷氨酸合成酶催化： 乙酰辅酶A + Glu  N-乙酰谷氨酸 Arg激活此酶

80 谷氨酰胺＋HCO3- 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶II 2ADP＋Pi 天冬氨酸氨基 甲酰基转移酶 氨基甲酰磷酸 氨甲酰天冬氨酸

81 4 氨的代谢 （2）食物 蛋白质饮食可诱导 CPS-Ⅰ、OCT、ASA-S ，加速尿素合成 低蛋白质饮食可使尿素合成减慢 （3）其他代谢物
4 氨的代谢 （2）食物 蛋白质饮食可诱导 CPS-Ⅰ、OCT、ASA-S ，加速尿素合成 低蛋白质饮食可使尿素合成减慢 （3）其他代谢物 与其他代谢途径密切相关，受相关代谢物的影响

82 4 氨的代谢 四、氨的去路 尿素合成 % 生成谷氨酰胺 酮酸还原氨基化生成非必需氨基酸 生成嘌呤、嘧啶等其他含氮化合物

83 4 氨的代谢 五、高氨血症和氨中毒 正常时： 氨的来源和去路保持动态平衡，血氨很低（0.1mg/100ml) 肝功能异常时：
4 氨的代谢 五、高氨血症和氨中毒 正常时： 氨的来源和去路保持动态平衡，血氨很低（0.1mg/100ml) 肝功能异常时： 尿素合成障碍，血氨浓度增高，称为高氨血症。 脑中： 氨 + 酮戊二酸  谷氨酸 氨 + 谷氨酸  谷氨酰胺 酮戊二酸消耗，三羧酸循环减弱，脑供能不足，导致脑 功能障碍，严重时可发生昏迷。故称肝昏迷。

84 先天性高氨血症 酶的遗传性缺陷引起的。尿素循环过 程中任何一步的完全阻断都可能是致 死性的，因此这些婴儿往往一出生就
先天性的高氨血症是由于尿素循环中 酶的遗传性缺陷引起的。尿素循环过 程中任何一步的完全阻断都可能是致 死性的，因此这些婴儿往往一出生就 会昏迷甚至不久后就死亡。而这些酶 的部分缺陷则可以引起精神障碍、昏 睡和中枢性的呕吐。

85 5 个别氨基酸的代谢 一、氨基酸的脱羧基作用 二、一碳单位的代谢 三、含硫氨基酸的代谢 四、芳香族氨基酸的代谢 五、支链氨基酸的代谢

86 一、氨基酸的脱羧基作用 酶：氨基酸脱羧酶 辅酶：磷酸吡哆醛 作用：产生一些特殊的生理物质 去路：由肝内胺氧化酶氧化，醛酸 举例：
R R R CH-NH2 + OHC-Py  HC-N=CH-Py  H2C=N=CH-Py COOH COOH CO2 H2O R CHNH2 + OHC-Py 胺 酶：氨基酸脱羧酶 辅酶：磷酸吡哆醛 作用：产生一些特殊的生理物质 去路：由肝内胺氧化酶氧化，醛酸 举例：

87 5 个别氨基酸的代谢 1. 氨基丁酸（aminobutyric acid，GABA） 部位：脑、肾 酶： 谷氨酸脱羧酶
5 个别氨基酸的代谢 1. 氨基丁酸（aminobutyric acid，GABA） Glu  GABA CO2 部位：脑、肾 酶： 谷氨酸脱羧酶 功能：中枢抑制性神经递质，抗颠痫 代谢：转氨生成琥珀酸半醛

88 5 个别氨基酸的代谢 2. 牛磺酸 (taurine) Cys Tau 部位：肝，脑 酶： 磺酸丙氨酸脱羧酶 功能：抗疲劳，增强免疫系统
5 个别氨基酸的代谢 2. 牛磺酸 (taurine) Cys Tau CH2SH CH2SO3H CH2SO3H CH-NH2  CH-NH2  CH2NH2 COOH COOH 3 [O] 磺酸丙氨酸脱羧酶 CO2 部位：肝，脑 酶： 磺酸丙氨酸脱羧酶 功能：抗疲劳，增强免疫系统 结合胆汁酸的组成成分

89 5 个别氨基酸的代谢 3. 组胺 (histamine) His  组胺 部位：肥大细胞、肺、肝、肾、肌肉、胃粘膜
5 个别氨基酸的代谢 3. 组胺 (histamine) His  组胺 CO2 部位：肥大细胞、肺、肝、肾、肌肉、胃粘膜 酶： 组氨酸脱羧酶 功能：舒血管，增加毛细血管的通透性，与过 敏反应有关， 促进胃液分泌 代谢：二胺氧化酶氧化，甲基化，乙酰化等

90 5 个别氨基酸的代谢 4. 5-羟色胺 （5-hydroxytryptamine，5-HT） 色氨酸  5-羟色氨酸  5-HT
5 个别氨基酸的代谢 4. 5-羟色胺 （5-hydroxytryptamine，5-HT） 色氨酸  5-羟色氨酸  5-HT CO2 部位：脑、肾、肝等各组织 酶： 色氨酸羟化酶、5-羟色氨酸脱羧酶 功能：脑中：抑制性神经递质 外周组织：收缩血管 代谢：单胺氧化酶

91 5 个别氨基酸的代谢 5. 多胺 (polyamines) Orn、Met  精脒、 精胺
5 个别氨基酸的代谢 5. 多胺 (polyamines) Orn、Met  精脒、 精胺 （spermidine） （spermine） 部位： 肝、生长旺盛的组织（如肿瘤） 关键酶：尿氨酸脱羧酶 （ornithine decarboxylase，ODC） 功能： 调节细胞生长，促进核酸及蛋白质合成

92 5 个别氨基酸的代谢 二、一碳单位的代谢 一碳单位：某些氨基酸分解代谢过程中产生的含有一个碳原子
5 个别氨基酸的代谢 二、一碳单位的代谢 一碳单位：某些氨基酸分解代谢过程中产生的含有一个碳原子 的基团。均与FH4结合而转运，是体内甲基供体。 四氢叶酸：tetrahydrofolic acid，FH4 H N N H2N-C C CH H O H COOH N C CHCH2  N   C  N  CH  CH2  CH2  COOH C N OH H 一碳单位代谢的辅酶

93 5 个别氨基酸的代谢 一碳单位的种类及其互变： N10-CHO-FH4(N10-甲酰- FH4)
5 个别氨基酸的代谢 一碳单位的种类及其互变： N10-CHO-FH4(N10-甲酰- FH4) N5,N10=CH-FH N5-CH=NH-FH4 (N5,N10-甲炔- FH4) (N5-亚氨甲基- FH4) N5,N10-CH2-FH4 (N5,N10-甲烯- FH4) N5-CH3-FH4 (N5-甲基- FH4) H+ H2O -NH NH3 NADPH + H+ NADP+ NADPH + H+ NADP+

94 5 个别氨基酸的代谢 生理意义： 提供甲基，生成SAM 提供甲基，嘌呤的C2、C8及 dTMP 中的甲基 氨基酸代谢与核苷酸代谢的联系点
5 个别氨基酸的代谢 一碳单位的来源： Ser + FH4  N5N10-CH2-FH4 + Gly Gly + FH4  N5N10-CH2-FH4 + CO2 +NH3 His + FH4  N5-CH=NH-FH4 + Glu Trp HCOOH + 犬尿氨酸 N10-CHO-FH4 FH4 生理意义： 提供甲基，生成SAM 提供甲基，嘌呤的C2、C8及 dTMP 中的甲基 氨基酸代谢与核苷酸代谢的联系点

95 5 个别氨基酸的代谢 结果： 一碳单位与抗菌、抗肿瘤： 细菌：存在着二氢叶酸合成酶，催化：
5 个别氨基酸的代谢 一碳单位与抗菌、抗肿瘤： 细菌：存在着二氢叶酸合成酶，催化： 对氨基苯甲酸 + 二氢蝶呤 + Glu  FH2 类似物 磺胺药，竞争性抑制二氢叶酸合成酶 肿瘤细胞：二氢叶酸还原酶，催化： 叶酸  二氢叶酸  四氢叶酸 氨甲蝶呤，竞争性抑制二氢叶酸还原酶 类似物 结果： FH2 FH4  核苷酸合成 核酸合成 细菌繁殖抑制 肿瘤生长抑制

96 5 个别氨基酸的代谢 三、含硫氨基酸的代谢 (一) 甲硫氨酸的代谢 1.转甲基作用 2.甲硫氨酸循环 3.肌酸的合成 (二) 半胱氨酸的代谢
5 个别氨基酸的代谢 三、含硫氨基酸的代谢 (一) 甲硫氨酸的代谢 1.转甲基作用 2.甲硫氨酸循环 3.肌酸的合成 (二) 半胱氨酸的代谢 1.半胱氨酸与胱氨酸的互变 2.活性硫酸根的代谢 3.谷胱甘肽的合成

97 5 个别氨基酸的代谢 三、含硫氨基酸的代谢 (一) 甲硫氨酸的代谢 (二) 半胱氨酸的代谢

98 甲硫氨酸的代谢 甲硫氨酸在体内最 主要的分解代谢途 径是通过甲硫氨酸 循环提供甲基。 Methionine cycle 甲硫氨酸必须先
活化生成S-腺苷 甲硫氨酸（SAM） 后才能在甲基转 移酶催化下进行 转甲基反应 甲硫氨酸在体内最 主要的分解代谢途 径是通过甲硫氨酸 循环提供甲基。 Methionine cycle

99 5 个别氨基酸的代谢 SAM参与的一些转甲基作用 SAM是体内最重要的甲基直接供体，参 与50多种物质的转甲基反应

100 含硫氨基酸代谢 肌酸代谢 磷酸肌酸由肌酸经肌酸激酶催化合成，含有高能磷酸键。肌酸和磷酸肌酸是能量储 存和利用的重 要化合物。

101 半胱氨酸的代谢 半胱氨酸转化成胱氨酸后，可使活性丧失 某些毒物与酶的巯基结合而使酶失活 二巯基丙醇可使酶的巯基还原，具解毒作用
CH2SH CH2S  S  CH2 CHNH CHNH CHNH2 COOH COOH COOH -2H +2H 半胱氨酸转化成胱氨酸后，可使活性丧失 某些毒物与酶的巯基结合而使酶失活 二巯基丙醇可使酶的巯基还原，具解毒作用 体内的GSH能保护酶的巯基

102 半胱氨酸的代谢 CH2SH CHNH2 Pyr+H2S  H2SO4  SO42- COOH CH2SOOH CH2SOOH
CHNH  C=O  Pyr + H2SO3 COOH COOH CH2SO2OH CH2NH2 牛磺酸 NH2 O2 CO2 [O]

103 半胱氨酸的代谢 ATP + SO42-  AMP-SO3-  3-PO3H-AMP-SO3- + ADP PAPS 活性硫酸根 O -O3S-O-P-O-CH2 A 生物转化 硫酸酯化 酸性糖链 O OH H2O3PO OH 硫酸基转移酶催化以上反应

104 第五节 个别氨基酸的代谢 谷胱甘肽 :由Glu、Gly、Cys构成的三肽。Cys的 SH构成活性基团，具还原性，可保护
第五节 个别氨基酸的代谢 谷胱甘肽 :由Glu、Gly、Cys构成的三肽。Cys的 SH构成活性基团，具还原性，可保护 蛋白质中的巯基；并可消除过氧化物、 自由基及毒物、药物的毒性。 2GSH GSSG NADP NADPH+ H+ GSH还原酶 谷胱甘肽的功用： 保护蛋白质的巯基 还原高铁血红蛋白 过氧化物、自由基的消除 保肝药

105 第五节 个别氨基酸的代谢 四、芳香族氨基酸的代谢 （一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢 1.儿茶酚胺与黑色素的合成 2.酪氨酸的分解代谢
第五节 个别氨基酸的代谢 四、芳香族氨基酸的代谢 （一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢 1.儿茶酚胺与黑色素的合成 2.酪氨酸的分解代谢 3.苯丙酮尿症 （二）色氨酸的代谢

106 四、芳香族氨基酸的代谢 苯丙氨酸主要经羟化生成酪氨酸，酪氨酸一 方面经进一步代谢生成多巴胺、去甲肾上腺
素、肾上腺素等儿茶酚胺类物质，另一方面 代谢生成黑色素。 色氨酸除生成5-羟色胺外，还经分解代谢生 成一碳单位。

107 四、芳香族氨基酸的代谢 酪氨酸可代谢生成多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等儿茶酚胺类物质。

108 四、芳香族氨基酸的代谢 Tyr 酪氨酸的另一条代谢途径是在黑色素细 胞中经羟化、氧化、脱羧等反应生成吲 哚-5,6-醌，再聚合成黑色素。

109 五、支链氨基酸的代谢 Leu、Ile、Val为必需氨基酸，分别是生糖氨基酸，生酮氨基酸及生糖兼生酮氨基酸。

110 氨基酸衍生的重要含氮化合物

111 氨基酸代谢紊乱所致疾病 举例

112 苯丙酮尿症(phenl ketonuria,PKU)
苯丙酮尿症是一种先天性常染色体遗传疾病， 分为数型，其中最典型的一型是由苯丙氨酸羟 化酶的缺失或活性不足引起的。约20,000个新 生儿中有1人存在苯丙氨酸羟化酶的缺乏。 苯丙氨酸羟化酶的缺乏导致体内苯丙氨酸不能 生成酪氨酸，引起苯丙氨酸的积聚，生成苯丙 酮酸及其他代谢产物在尿中出现。 苯丙酮酸对脑部有毒性作用。苯丙酮尿症的新 生儿存在严重的智能发育障碍，甚至致死。最 好的治疗方法就是及早发现，在婴儿膳食中供 给婴儿发育所需的最低量的苯丙氨酸。

113 巨幼红细胞性贫血 巨幼红细胞性贫血是指叶酸、维生素B12 缺乏或其他原因引起DNA合成障碍所致的一类
贫血。人体不能合成叶酸，只能由食物中获得。摄入量不足，需要量增加都能导致叶酸的缺乏。 叶酸和维生素B12 缺乏时幼红细胞内DNA合成减慢，但RNA合成不受影响，导致RNA和DNA比例失调，结果形成核较幼稚而细胞体积大的巨幼细胞。

114 白化病 人体内缺乏酪氨酸酶，酪氨酸不能 在黑色素细胞中被酪氨酸酶催化生成多 巴并进一步代谢生成黑色素，导致患者
的皮肤、毛发变白，称为白化病。

115 小 结 氨基酸的一般代谢: 转氨基作用、联合脱氨基作用以及尿素循环, α-酮酸的代谢、三大营养物质的互变 个别氨基酸的代谢:
小 结 氨基酸的一般代谢: 转氨基作用、联合脱氨基作用以及尿素循环, α-酮酸的代谢、三大营养物质的互变 个别氨基酸的代谢: 氨基酸的脱羧基作用、含硫氨基酸的代谢、芳香族氨基酸的代谢、支链氨基酸的代谢，一碳单位的代谢。