氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids 授课教师：方王楷 生物化学与分子生物学教研室

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1 氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids 授课教师：方王楷 生物化学与分子生物学教研室
第 十 二 章 氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids 授课教师：方王楷 生物化学与分子生物学教研室

2 第一节 氨基酸的代谢概况 Overview of Metabolism of Amino Acids

3 一、氮平衡状态反映氨基酸摄入与消耗的状态
氮平衡(nitrogen balance) 氨基酸的摄入和消耗的状态 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） 测定尿与粪中的含氮量（排出氮）及摄入食物的含氮量（摄入氮）可以反映体内氨基酸的代谢状况。

4 二、氨基酸在体内满足各种生理需求 (一)外源性氨基酸和内源性氨基酸组成氨基酸代谢库 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。

5 （二）氨基酸在体内主要功能 1.大部分氨基酸用于蛋白质生物合成 食物蛋白质消化、吸收的氨基酸 蛋白质的合成 组织蛋白质降解所产生的氨基酸

6 2.氨基酸的碳骨架可进入能量代谢 氨基酸代谢库中的氨基酸过多，食物蛋白质中某些氨基酸超过机体合成蛋白质的需要时，这些氨基酸就会进入分解代谢，彻底氧化，产生能量。 机体每日产生的能量约有18％来自氨基酸的氧化分解。 饥饿时蛋白质降解释放氨基酸。这些氨基酸并不直接氧化供能，而是转变成为葡萄糖或酮体；产生的葡萄糖则满足饥饿时机体对葡萄糖的需要，酮体也可进入能量代谢。

7 3.氨基酸代谢转换而产生多种物质 氨基酸可通过代谢转变而产生多种物质含氮化合物，包括神经递质、核苷酸、激素及其他多种含氮生理活性物质。 产生一些重要的化学基团，具有重要调节功能，或者用于非营养物质的（转化）代谢。

8 氨基酸衍生的重要含氮物 氨基酸 衍生的化合物 生理功能 天冬氨酸、谷氨酰氨、甘氨酸 嘌呤碱 含氮碱基、核酸成分 天冬氨酸 嘧啶碱 甘氨酸
卟啉化合物 血红素、细胞色素 甘氨酸、精氨酸、甲硫氨酸 肌酸、磷酸肌酸 能量储存 色氨酸 5-羟色胺、尼克酸 神经递质、维生素 苯丙氨酸、酪氨酸 儿茶酚胺、甲状腺素 神经递质、激素 酪氨酸 黑色素 皮肤色素 谷氨酸 γ-氨基丁酸 神经递质 甲硫氨酸、鸟氨酸 精胺、亚精胺 细胞增殖促进剂 半胱氨酸 牛磺酸 结合胆汁酸成分

9 氨基酸代谢概况 尿素 酮 体 氨 食物蛋白质 α-酮酸 氧化供能 氨基酸代谢库 组织 糖 蛋白质 胺 类 体内合成氨基酸 其他含氮化合物
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 其他含氮化合物 (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

10 第二节 体内氨基酸的来源 Sources of Amino Acids in Body

11 （一）氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养非必需氨基酸
一、机体从食物蛋白质获取氨基酸 （一）氨基酸可分为营养必需氨基酸和营养非必需氨基酸 营养必需氨基酸(nutritionally 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。 （nutritionally non-essential amino acid）

12 组氨酸和精氨酸虽能在人体内合成，但合成量不多，长期缺乏也能造成负氮平衡，可以将这两种氨基酸视为营养半必需氨基酸（nutritionally semi-essential amino acid）。

13 Nonessential Essential Alanine Arginine* Asparagine Histidine * Aspartate Valine Cysteine Lysine Glutamate Isoleucine Glutamine Leucine Glycine Phenylalanine Proline Methionine Serine Threonine Tyrosine Tyrptophan

14 （二）机体摄取食物蛋白质以满足对氨基酸的需要
蛋白质的生理需要量 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。 蛋白质的营养价值 营养必需氨基酸种类多、数量足的蛋白质，其营养价值高，反之则营养价值低。

15 食物蛋白质的互补作用 营养价值低的蛋白质混合食用，则营养必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值，称为食物蛋白质的互补作用。

16 nutritional value Legumes(豆类) poor in Trp, but rich in Lys;
Cereals (谷类) poor in Lys, but rich in Trp Mutual complementation of amino acids Protein deficiency-kwashiorkor, generalized edema and liver enlargement, abdomen bulged Suggestion: the combined-action of protein in diet

17 （三）食物蛋白在胃和肠道被消化成氨基酸和寡肽
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。

18 1. 食物蛋白质在胃中消化 胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 多肽碎片 胃酸、胃蛋白酶 (pepsin) (pepsinogen)
HCl (parietal cells ) and Pepsinogen (chief cells ) --induced by gastrin. 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，水解由芳香族氨基酸的羧基所形成的肽键 ，产物主要为多肽及少量氨基酸 Food is retained in the stomach for 2-4 hrs HCl kills microorganisms, denatures proteins, and provides an acid environment for the action of pepsin

19 ——小肠是蛋白质消化的主要部位 2. 蛋白质在小肠被水解成氨基酸和小肽 ⑴ 胰液蛋白酶消化蛋白质产生寡肽和少量氨基酸
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。

20 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。
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。 Trypsin（胰蛋白酶）: carbonyl of arg and lys Chymotrypsin(糜蛋白酶）: carbonyl of Trp, Tyr, Phe, Met, Leu Elastase（弹性蛋白酶）: carbonyl of Ala, Gly, Ser 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)。 Carboxypeptidase A: 除脯、精、赖氨酸之外的C端 Carboxypeptidase B: amino side of Arg, lys in C-terminal

21 胰蛋白酶的自身激活作用较弱。由于胰液中各种蛋白酶均以酶原形式存在，同时胰液中还存在胰蛋白酶抑制剂，能保护胰腺组织免受蛋白酶的自身消化。
肠液中酶原的激活 胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 弹性蛋白酶原 羧肽酶原 肠激酶(enterokinase) 胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 羧肽酶 (trypsin) 　　(exopeptidase) (elastase) (carboxypeptidase) 胰蛋白酶 胰蛋白酶的自身激活作用较弱。由于胰液中各种蛋白酶均以酶原形式存在，同时胰液中还存在胰蛋白酶抑制剂，能保护胰腺组织免受蛋白酶的自身消化。

22 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。 酶原还可视为酶的储存形式。

23 ⑵小肠黏膜细胞的消化酶水解寡肽为氨基酸 ——在小肠黏膜细胞中进行
主要是寡肽酶(oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等， 最终产生氨基酸。

24 carboxypepidase endopeptidase aminopeptidase dipeptidase Amino acids + 1/3 Amino acids 95%

25 （四）氨基酸的吸收是一个主动转运过程 吸收部位：主要在小肠黏膜细胞 吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽 吸收机制：耗能的主动吸收过程

26 氨基酸转运载体 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 β-氨基酸转运蛋白 转运蛋白 （transporter）

27 The mechanism of AA’s absorption
K+-ATPase K+ Na+ Na+ Amino acids outer Carrier protein Member ATP innner ADP+Pi Na+ Amino acids K+ Na+ intestine

28 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

29 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

30 转运体系将小肽转运进入肠黏膜细胞 吸收部位：小肠近端 转运体系：二肽或三肽转运体系 吸收机制：耗能的主动吸收过程

31 （五）未被吸收的蛋白质被肠道细菌代谢 蛋白质的腐败作用(putrefaction)
在消化过程中，有一小部分蛋白质未被消化或虽经消化、但未被吸收，肠道细菌对这部分蛋白质及其消化产物的代谢。 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。

32 1．肠道细菌使氨基酸脱羧基产生胺类 –CO2 Amines AA 组氨酸 组胺 赖氨酸 尸胺 色氨酸 色胺 酪氨酸 酪胺

33 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

34 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。

35 + NH3 AA 2．在肠道细菌作用下氨基酸脱氨基生成氨
A. some amino acids are degraded by intestine bacteria intestine bacteria + NH3 AA Ammonia diffuse blood

36 B. urea from the blood to the intestine with resultant increased diffusion of NH3 into the intestine
Enter instein Urea enzyme CO2 +2NH3 diffuse blood ammonia Urea in blood 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。

37 3．腐败作用产生其他有害物质 酪氨酸 苯酚 半胱氨酸 硫化氢 色氨酸 吲哚
除了胺类和氨以外，通过腐败作用还可产生一些其他有害物质，例如苯酚、吲哚、甲基吲哚及硫化氢等。

38 二、体内蛋白质降解生成氨基酸 （一）体内蛋白质被不断地转换更新 蛋白质转换(protein turnover)
指体内蛋白质的不断降解与合成的动态平衡。 蛋白质半寿期(half life) 蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示。

39 Protein and amino acid cycle
1-2% Body protein Re-utilization for new protein synthesis Protein degradation 75-80% Amino acids T1/2 (half life) Protein circulation

40 （二）体内蛋白质在不同因素的控制下被降解
1．蛋白质功能调控的机制之一是降解蛋白质 具有调节功能的蛋白质在需要时合成，随后被迅速降解，某些因素导致这些蛋白质的半寿期延长，则会导致基因表达的异常。

41 2．结构蛋白需要更新 组织细胞的结构蛋白多为长寿蛋白质，但仍然以一定的速率被降解。细胞代谢过程中经常产生影响蛋白质结构的物质，通过氧化作用而损伤蛋白质。这些蛋白质即通过特定的机制被降解，细胞则重新合成相同的蛋白质以替代被降解的蛋白质。

42 3. 饥饿状态引起蛋白质降解 在机体处于饥饿状态时，机体也会降解一部分蛋白质，释放出氨基酸。氨基酸分解代谢的中间产物通过糖异生途径转变成葡萄糖，对维持血糖水平具有重要意义。

43 （三）真核细胞内有两条主要的蛋白质的 降解途径 1．外在和长寿蛋白质在溶酶体通过ATP-非依赖途径降解 不依赖ATP
利用溶酶体中的组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白

44 溶酶体的主要功能是消化作用，是细胞内的消化器官，含有多种蛋白酶 。
根据完成生理功能的不同阶段可将溶酶体分为: 初级溶酶体——由高尔基体分泌形成，含有多种水解酶原。 次级溶酶体——正在进行或完成消化作用的消化泡，内含水解酶和相应底物。 残体 ——后溶酶体，已失去酶活性，仅留未消化的残渣。

45 2．异常和短寿蛋白质在蛋白酶体通过需要ATP的泛素途径降解
降解异常蛋白和短寿命蛋白 泛素(ubiquitin) 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

46 泛素介导的蛋白质降解过程 （1）泛素化使蛋白质贴上了被降解的标签 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。 （2）泛素化的蛋白质在蛋白酶体降解 蛋白酶体对泛素化蛋白质的降解。

47 E2：carrier protein E3：ligase
The ubiquitin degradation pathway ATP AMP+PPi E2-SH E3 E1-S- E2-S- （ubiquitin） E1-SH E2-SH E1-SH E1：activiting enzyme E2：carrier protein E3：ligase ubiquitinational protein ATP 19S regulate substrate ATP 20S Proteasome 26S Proteasome

48 蛋白酶体 α-亚基 β-亚基 核心颗粒 调节颗粒 蛋白酶体是一个26S蛋白质复合物，由20S的核心颗粒(core particle, CP)和19S的调节颗粒(regulatory particle, RP)组成

49 门 催化部位 蛋白酶体核心颗粒 蛋白酶体的核心颗粒是由4个环——2个α环和2个β环组成的圆柱体，每个α环由7个α类型的亚基组成，它们位于圆柱体的顶端。每个β环由7个β类型的亚基组成，它们位于圆柱体的中央。

50 三、营养非必需氨基酸可在体内通过不同途径合成
（一）α-酮戊二酸还原氨化生成谷氨酸 α－酮戊二酸 L－谷氨酸 NH4+ H2O

51 （二）丙酮酸和草酰乙酸通过转氨基作用生成丙氨酸和天冬氨酸
转氨酶 谷氨酸或天冬氨酸 α － 酮戊二酸 或草酰乙酸

52 （三）谷氨酰胺合成酶利用谷氨酸和游离氨合成谷氨酰胺
NH3+ NH3+ L-谷氨酸 L-谷氨酰胺 NH4+ Mg-ATP Mg-ADP ＋ Pi

53 （四）天冬氨酸在天冬酰胺合成酶催化下形成天冬酰胺
NH3+ NH3+ L-天冬氨酸 L-天冬酰胺 天冬酰胺合成酶 Glu Gln Mg-ATP Mg-AMP ＋ PPi

54 （五）利用3-磷酸甘油酸合成丝氨酸 α－ D - 3 -磷酸甘油醛 NAD＋ NADH ＋ H+ 磷酸羟基丙酮酸 NH3+
转氨酶 NH3+ NAD＋ NADH ＋ H+ L- 丝氨酸 磷酸羟基丙酮酸 磷酸- L - 丝氨酸 D - 3 -磷酸甘油醛 α－ KA AA H2O Pi （五）利用3-磷酸甘油酸合成丝氨酸

55 （六）甘氨酸在哺乳动物中 有几条合成途径

56 （七）脯氨酸是从谷氨酸形成的 L-谷氨酸 L-谷氨酸-γ -半缩醛 Δ2-吡咯-5-羧酸 L-脯氨酸 H3N＋ NADH ＋ H+ H2O
NH3＋ L-谷氨酸-γ -半缩醛 H2O NH＋ Δ2-吡咯-5-羧酸 NADH ＋ H+ NAD＋ NH2＋ L-脯氨酸

57 （八）甲硫氨酸分解代谢过程可产生半胱氨酸
NH3+ H2O L-丝氨酸 L-同型半胱氨酸 L-半胱氨酸 L-同型丝氨酸 胱硫醚 （八）甲硫氨酸分解代谢过程可产生半胱氨酸

58 （九）苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶催化下形成酪氨酸
NADP＋ NADPH ＋ H＋ 酶 II 四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤 酶 I O2 H2O CH2 – CH – COO- CH2 – CH – COO- NH3+ NH3+ HO L- 酪氨酸 L- 丙氨酸

59 （十）组氨酸和精氨酸是营养性半必需氨基酸
组氨酸（histidine）和精氨酸（arginine）都是营养半必需氨基酸，当组氨酸短期缺乏时，成年人和成年大鼠能够维持氮平衡，而正在生长的动物需要食物中的组氨酸，假如延长研究时间，成年人也需要补充组氨酸。

60 Catabolism of Amino Acid Nitrogen
第三节 氨基酸氮的代谢 Catabolism of Amino Acid Nitrogen

61 一、脱氨基是氨基酸分解代谢的起始反应 （一）待分解的氨基酸经转氨酶作用移去α-氨基 转氨基作用（transamination）：
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。

62 反应式 转氨酶又称氨基转移酶（aminotransferase） 大多数氨基酸可参与转氨基作用，但赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸除外

63 体内存在多种转氨酶，不同氨基酸与α-酮酸之间的转氨基作用只能由专一的转氨酶催化。
体内有两种重要的转氨酶: 谷氨酸转氨酶 谷-丙转氨酶（glutamate-pyruvate transaminase，GPT或ALT） 谷-草转氨酶（glutamate-oxaloacetate transaminase, GOT或AST） .丙氨酸转氨酶

64 Glu+pyruvate glutamate-pyruvate aminotransferase GPT, ALT -Ketoglutarate+Ala Glu+Oxaloacetate Glutamic oxaloacetictransaminase GOT, AST -Ketoglutarate+Asp （草酰乙酸） （α-酮戊二酸） (丙酮酸） *** ALT and AST are components of a "liver function test". Levels increase with damage to liver (cirrhosis, hepatitis) or muscle (trauma)

65 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。

66 （二）所有的转氨酶均有相同的辅基和相同 的作用机制 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

67 目 录

68 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。

69 （三）联合脱氨基作用将氨基最终从氨基酸除去并产生氨
转氨基和氧化脱氨基偶联 转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联 联合脱氨基

70 It is inhibited by GTP and ATP, and activated by GDP and ADP
谷氨酸脱氢酶催化Ｌ-谷氨酸氧化脱氨基 urea cycle L-谷氨酸脱氢酶 存在于肝、脑、肾中 辅酶为 NAD+ 或NADP+ It is inhibited by GTP and ATP, and activated by GDP and ADP

71 Combined Deamination ?

72 转氨基作用和谷氨酸氧化脱氨的结合被称为转氨脱氨作用（transdeamination），又称联合脱氨作用。

73 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。
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。

74 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 此种方式主要在肌肉组织进行 天冬氨酸 草酰乙酸 延胡索酸 苹果酸 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 氨基酸 NH3 α-酮戊
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP) 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 α-酮戊 二酸 氨基酸 谷氨酸 α-酮酸 转氨酶 1 腺苷酸 脱氨酶 H2O NH3 草酰乙酸 天冬氨酸 转氨酶 2 腺苷酸 代琥珀酸 延胡索酸 腺嘌呤 核苷酸 (AMP) 苹果酸

75 二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式转运
正常情况下，血氨水平在47～65 μmol/L 氨是以无毒丙氨酸及谷氨酰胺两种形式经血液转运。运输到肝合成尿素，或运至肾以铵盐的形式排出。

76 丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucose cycle)
（一）丙氨酸-葡萄糖循环将氨从肌肉运输到肝 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

77 Alanine-Glucose cycle
In the liver alanine transaminase tranfers the ammonia to α-KG and regenerates pyruvate. The pyruvate can then be diverted into gluconeogenesis. This process is refered to as the glucose-alanine cycle Alanine transaminase has an important function in the delivery of skeletal muscle carbon and nitrogen (in the form of alanine) to the liver In skeletal muscle, pyruvate is transaminated to alanine, thus affording an additional route of nitrogen transport from muscle to liver

78 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

79 (二） 谷氨酰胺是运输氨的重要分子 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
谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式。

80 Gln regeneration

81 COOH CH CHNH COOH CONH CH CHNH COOH 临床上用此酶分解血 的Asn治疗白血病 谷氨酰胺 NH3 Asp
2 CHNH 2 NH3 COOH Asp 白血病细胞不能 天冬酰胺酶 CONH 2 CH 2 H2O CHNH 谷氨酸 2 COOH Asn

82 三、肝合成尿素是机体排泄氨的主要方式 体内氨的去路 ① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 80%-90%
① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 80%-90% ② 合成非必需氨基酸及其他含氮化合物 ③ 合成谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 ATP ADP+Pi ④ 肾小管泌氨 谷氨酰胺酶 谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3 分泌的NH3在酸性条件下生成NH4+，随尿排出

83 Krebs-henseleit cycle
（一）在肝进行的鸟氨酸循环合成尿素 ——主要在肝细胞的线粒体及胞液中 Krebs-henseleit cycle Ornithine cycle 氨基甲酰磷酸 The urea cycle：1932 by Hans Krebs and Kurt Henseleit as the first metabolic cycle elucidated

84 + 2ADP + Pi 1. CO2、氨和ATP缩合形成氨基甲酰磷酸 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

85 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)

86 2．氨基甲酰磷酸与鸟氨酸反应生成瓜氨酸 + 鸟氨酸 氨基甲酰磷酸 瓜氨酸 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 H3PO4 NH C O NH NH NH
(CH (CH ) ) 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 (CH ) 2 2 3 3 + 2 3 CH CH NH NH CH NH 2 2 H3PO4 2 COOH COOH COOH 鸟氨酸 氨基甲酰磷酸 瓜氨酸

87 由鸟氨酸氨基甲酰转移酶(ornithine carbamoyl transferase,OCT)催化
线粒体内膜存在一种碱性氨基酸转运蛋白，将瓜氨酸向线粒体外转运，同时将鸟氨酸向线粒体内转运。 反应在线粒体中进行，瓜氨酸生成后进入胞液。

88 3. 瓜氨酸与天冬氨酸反应生成精氨酸代琥珀酸 反应在胞液中进行 + 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 瓜氨酸 精氨酸代琥珀酸合成酶 NH C O
2 C O NH + 精氨酸代琥珀酸合成酶 ATP AMP+PPi H2O Mg2+ (CH ) 2 3 CH NH 2 COOH 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 瓜氨酸

89 4. 精氨酸代琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索酸 精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 精氨酸 延胡索酸

90 5. 精氨酸裂解释放出尿素并再形成鸟氨酸 反应在胞液中进行

91 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

92 Mitochondria cytosol OCT （鸟氨酸） （瓜氨酸） 1 2 5 3 4
Carbamoyl phosphate synthetase (Mitochondrial) Eukaryotes have two forms of CPS, the mitochondrial CPS I uses ammonia as the N donor for urea synthesis. The cytosolic CPS II uses glutamine as its N donor for pyrimidine biosynthesis 2ATP+HCO3–+NH3carbamoyl phosphate+2ADP+ Pi 2. Ornithine transcarbamoylase (Mitochondrial) carbamoyl phosphate + ornithine  citrulline Antiport: (cytosolic ornithine  mitochondria) coupled to (mitochondrial citrulline  cytosol) 3. Argininosuccinate synthetase (Cytosolic) citrulline + aspartate + ATP  argininosuccinate + AMP + PPi 4. Argininosuccinase (Cytosolic) argininosuccinate  fumarate + arginine The skeleton of Asp is recovered in fumarate. The reactions are the same for all organisms that are capable of synthesizing arginine 5. Arginase (Cytosolic)    Only the ureotelic animals have large amounts of the arginase   arginine + H2O  urea + ornithine 4

93 反应小结 NH3 + HCO3– + aspartate + 3 ATP + H2O  urea + fumarate + 2 ADP + 2 Pi + AMP + ppi 原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸，但都是各种氨基酸分解代谢过程中所脱掉的氨基。 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键，尿素合成过程不可逆 。

94 （二）尿素合成受膳食蛋白质和两个调节酶活性的调节
The intake of the protein in food：the intake↑↑urea synthesis AGA(N-乙酰谷氨酸）：CPS I (氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ) is an allosteric enzyme sensitive to activation by N-acetylglutamate（AGA） which is derived from glutamate and acetyl-CoA. 精氨酸是AGA合成酶的激活剂，所以可 ↑ 尿素合成。 All intermediate products accelerate the reaction rate-limiting enzyme of urea cycle is argininosuccinate synthetase(精氨酸代琥珀酸合成酶)

95

96 （三）尿素合成障碍引起高血氨症和氨中毒 1.血氨来源 氨基酸脱氨基作用和胺类的分解均可以产生氨
（产生的氨主要以谷氨酰胺和丙氨酸的形式在血液中运输，正常情况下并不会增加血液中游离氨的浓度 ） RCH2NH2 RCHO NH3 胺氧化酶

97 肠道细菌腐败作用产生氨 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 临床上对高血氨病人采用弱酸性透析液作结肠透析，而禁止用碱性的肥皂水灌肠，就是为了减少氨的吸收。

98 酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入尿，但碱性尿则妨碍肾小管细胞中的NH3的分泌。
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 酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入尿，但碱性尿则妨碍肾小管细胞中的NH3的分泌。

99 2．尿素合成障碍可导致高血氨症 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)。

100 遗传性缺陷导致高氨血症 1型血氨过多症，氨基甲酰磷酸合酶I缺陷引起。 2型血氨过多症，因鸟氨酸氨基甲酰转移酶缺失所致。 瓜氨酸血症，精氨酸代琥珀酸合酶活性缺失或活性极低。 精氨酸代琥珀酸尿症，精氨酸代琥珀酸裂解酶缺失。 高精氨酸血症，红细胞精氨酸酶的水平降低。

101 ① 高血氨可减少脑内α-酮戊二酸，导致能量代谢障碍。
3 ．血氨浓度过高导致氨中毒的机制 ① 高血氨可减少脑内α-酮戊二酸，导致能量代谢障碍。 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 ↓ ↓

102 ② 脑星状细胞内谷氨酰胺增多，可导致水分渗入细胞，引起脑水肿。
③ 谷氨酸以及由谷氨酸产生的γ-氨基丁酸都是主要的信号分子。过多谷氨酸用于合成谷氨酰胺，可导致脑内谷氨酸和γ-氨基丁酸减少，影响脑的功能。

103 Catabolism of the Carbon Skeletons of Amino Acids
第四节 氨基酸碳链骨架的代谢 Catabolism of the Carbon Skeletons of Amino Acids

104 一、α-酮酸（α-ketoacid）经氨基化生成非必需氨基酸
氨基酸经脱氨基作用生成的α-酮酸并不一定进入分解代谢，而是重新氨基化，形成原来的氨基酸，或经过一个循环反应过程后，重新形成原来的氨基酸。

105 二、氨基酸脱氨基后的碳链骨架可转变成糖或酮体
分解产生乙酰CoA和乙酰乙酸的氨基酸即为生酮氨基酸（ketogenic amino acid）。 产生丙酮酸和三羧酸循环中间物 (a-ketoglutarate, succinyl CoA, fumarate or malate)的氨基酸即为生糖氨基酸（glucogenic amino acid）。 氨基酸分解后可产生两个产物分子，分别转变成葡萄糖和酮体，因而属于生糖兼生酮氨基酸（glucogenic and ketogenic amino acid）。

106

107 T C A循环 糖 脂肪 葡萄糖或糖原 甘油三酯 氨基酸分解代谢产生用于合成葡萄糖和酮体的材料 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循环 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 甲硫氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸 目 录

108 三、氨基酸脱氨基后的碳链骨架可彻底氧化分解供能
氨基酸经脱氨基 产生α-酮酸在体内可通过TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为H2O和CO2，同时生成ATP。

109 氨基酸分解代谢的中间产物主要有3类： 丙酮酸 可进入线粒体氧化产生乙酰CoA，进入三羧酸循环而彻底氧化 酮体 可直接分解产生乙酰CoA 三羧酸循环的中间产物 通过三羧酸循环中的反应转变成苹果酸，运输到线粒体外，在胞质内依次转变成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后进入线粒体彻底氧化

110 一般在下列3种代谢状况下，氨基酸才氧化降解：
①细胞的蛋白质进行正常的合成和降解时，蛋白质合成并不需要蛋白质降解释放出的某些氨基酸，这些氨基酸会进行氧化分解。 ②食品富含蛋白质，消化产生的氨基酸超过了蛋白质合成的需要，由于氨基酸不能在体内储存，过量的氨基酸在体内被氧化降解。 ③机体处于饥饿状态或未控制的糖尿病状态时，机体不能利用或不能合适地利用糖作为能源，细胞的蛋白质被用做重要的能源。

111 Conversion of Amino Acids to Special Products
第五节 氨基酸代谢转换产生的特殊产物 Conversion of Amino Acids to Special Products

112 氨基酸脱羧酶 (decarboxylase)
一、机体利用某些氨基酸产生具有生物活性的胺类化合物 （一）脱羧基(decarboxylation)作用将氨基酸转变成胺类化合物 氨基酸脱羧酶 (decarboxylase) 氨基酸 胺类 RCH2NH2 + CO2 磷酸吡哆醛

113 胺类是体内重要的生物活性物质，在参与特定的生理反应之后，胺类物质可通过生物转化作用而被分解 。
O2 + H2O H2O2+ NH3 RCH2NH2 RCHO RCOOH 单胺氧化酶 羧酸 胺 醛

114 -aminobutyric acid (GABA)
（二）氨基酸脱羧基(decarboxylation)可产生重要的生物活性物质 1．谷氨酸脱羧生成γ-氨基丁酸 -aminobutyric acid (GABA) L-Glu decarboxylase – CO2 GABA L-Glu 脑 维生素B6是谷氨酸脱羧酶的辅酶。治疗妊娠呕吐。 抑制中枢神经系统 O2 TCA 琥珀酸 琥珀酸半醛

115 Histidine decarboxylase
2．组氨酸脱羧生成组胺 L-Histidine 肥大细胞 – CO2 Histidine decarboxylase Histamine 强烈的血管舒张剂。增加血管的通透性，降低血压，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。 Histamine 氧化/甲基化

116 5-hydroxytryptophan（5-HT）
3．色氨酸经5-羟色氨酸生成5-羟色胺 Tryptophan – CO2 Hydroxylase decarboxylase 5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；在外周组织（胃肠）有收缩血管的作用。 5-羟色醛 5-羟吲哚乙酸 单胺氧化酶 O2 尿 5-hydroxytryptophan（5-HT）

117 Polyaminies: (putrescine腐胺,spermidine精脒,spermine精胺)
4．精氨酸和甲硫氨酸可合成多胺类物质 Polyaminies: (putrescine腐胺,spermidine精脒,spermine精胺) 鸟氨酸脱羧酶 精氨酸酶 精氨酸 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 氧化 多胺促进细胞增殖：与DNA及RNA结合，稳定其结构，促进核酸及蛋白质的合成。 在生长旺盛的组织，如胚胎、再生肝及癌组织中，多胺含量升高。 乙酰基结合

118 二、分解氨基酸获得一碳单位 （一）一碳单位是由四氢叶酸转运的分子结构成分 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，称为一碳单位(one carbon unit)。

119 One carbon unit: some AA may turn into the group including one carbon in the AA metabolism
Such as: methl CH 甲基 methylene CH 甲烯基 methenyl CH= 甲炔基 formyl CHO 甲酰基 formimino CH=NH 亚氨甲基 体内合成核苷酸的重要材料

120 四氢叶酸是一碳单位的载体 FH4的生成 F FH2 FH4 F还原酶 FH2还原酶 NADPH+H+ NADP+ 食物

121 Forms of one carbon unit in FH4
N5，N10-CH2-FH4 N5-CH3-FH4 N5,N10=CH-FH4 N10-CHO-FH4 N5-CH=NH-FH4

122 （二）一碳单位主要经氨基酸分解而获得 1．一碳单位从几种氨基酸分解过程中产生 丝氨酸 甘氨酸

123 色氨酸 组氨酸

124 2.一碳单位的互相转变 N10—CHO—FH4 N5, N10=CH—FH4 N5—CH=NH—FH4 N5, N10—CH2—FH4
氧化还原反应 H+ H2O NH3 N5, N10=CH—FH4 N5—CH=NH—FH4 NADPH+H+ NADP+ N5, N10—CH2—FH4 NADH+H+ NAD+ N5—CH3—FH4

125 Serine Hydroxymethyl Transferase
Glycine CO2+ NH3 Serine Hydroxymethyl Transferase biosynthesis methionine Histidine N5-methyl-THF THF NADH NAD+ 甲硫氨酸 biosynthesis thymidylate N5,N10-methylene-THF N5,N10甲烯四氢叶酸 胸苷酸 NADPH NADP+ NAD+ THF N5,N10-methenyl-THF N5,N10甲炔四氢叶酸 Glycine cataboase H2O 嘌呤 biosynthesis purines NADH N10-formyl-THF N10甲酰四氢叶酸 Tryptophan

126 一碳单位的生理功能 作为合成嘌呤和嘧啶的原料—合成核酸，把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来 通过S-腺苷甲硫氨酸（SAM）向其它化合物提供甲基

127 三、含硫氨基酸可产生重要的化学修饰基团 三种含硫氨基酸 半胱氨酸 胱氨酸 甲硫氨酸

128 （一）甲硫氨酸是甲基转移的中间载体 1. S-腺苷甲硫氨酸是甲基的直接供体 + 甲硫氨酸 ATP S-腺苷甲硫氨酸(SAM) 腺苷转移酶
PPi+Pi 甲硫氨酸 ATP S-腺苷甲硫氨酸(SAM)

129 S-腺苷甲硫氨酸在甲基转移酶（methyltransferase）催化下，将甲基转移至其他物质使其甲基化。
修饰DNA的结构而控制基因表达 修饰非营养物质而使之失活 合成反应中通过加甲基而生成生物活性物质 甲胎蛋白（AFP)的表达调控 胎儿----AFP表达；出生后很快就停止表达；正常成人血清中无法检测到AFP。AFP和癌变有关系 组胺的分解 胆碱、肌酸、肉碱以及肾上腺素等

130 2.甲硫氨酸转甲基后可通过甲硫氨酸循环(methionine cycle)再生
ATP 甲硫氨酸 FH4 腺苷转移酶 (VitB12) PPi+Pi N5-CH3-FH4 N5-CH3-FH4 转甲基酶 S-腺苷甲硫氨酸 同型半胱氨酸 腺苷 RH H2O RH -CH3 S-腺苷同型 半胱氨酸

131 Met cycle FH4 is produced!!! O H R CH SAM PPi +Pi Met ATP N5-CH3-FH4
methyl-transferase FH4 is produced!!! O H RH R CH 2 S (CH ) C-NH COOH R-CH3 SAH H2O A SAHH 同型半胱氨酸 S-腺苷同型半胱氨酸

132 Only one! FH4 and Met cycle N5,N10 -methylene- FH4 同型半胱氨酸 homocysteine
NADH Carbon donors (serine, glycine) combine with THF NAD+ N5-CH3-FH4 FH4 Only one! 同型半胱氨酸 homocysteine methionine vitamin B12 adenosine ATP FH4 and Met cycle all 3 phosphate groups are lost! This FH4 can then go and interact with serine or glycine to regenerate N5,N10 -methylene-THF-which can either be used to generate more N5-methyl-THF, or generate N10-formyl-THF Therefore, folates are reused and conserved H2O PPi + Pi s-adenosylhomocysteine s-adenosylmethionine S-腺苷同型半胱氨酸 methyl group donated to biological substrate, e.g. norepinephrine 去甲肾上腺素

133 维生素B12缺乏症 甲硫氨酸合成↓ 四氢叶酸再利用↓ 核苷酸合成↓ DNA合成↓
维生素B12缺乏症是一种由于维生素B12 摄入不足或者吸收障碍所导致的疾病。主要表现为巨幼细胞性贫血。 巨幼细胞性贫血（megaloblastic anemia）是由于脱氧核糖核酸 （DNA）合成障碍所引起的一种贫血，主要系体内缺乏维生素B12或叶酸所致，亦可因遗传性或药物等获得性DNA合成障碍引起。本症特点是呈大红细胞性贫血，骨髓内出现巨幼红细胞系列，并且细胞形态的巨型改变也见于粒细胞、巨核细胞系列，甚至某些增殖性体细胞。该巨幼红细胞易在骨髓内破坏，出现无效性红细胞生成。约95%的病例系因叶酸或（和）维生素B12缺乏引起的营养性贫血。

134 高同型半胱氨酸血症 概念：血液中同型半胱氨酸超出正常范围。 同型半胱氨酸来源 （Hyperhomocysteinaemia）
正常空腹血浆同型半胱氨酸水平为5～15μmol/L，若检查结果显示同型半胱氨酸水平高于15.0 μmol/L，则可诊断为高同型半胱氨酸血症。 同型半胱氨酸来源 同型半胱氨酸来源于食物摄取的甲硫氨酸，在肝脏、肌肉及其他一些组织中由甲硫氨酸脱甲基生成的一种含硫氨基酸。

135 高同型半胱氨酸血症 代谢途径 （Hyperhomocysteinaemia）
⑴ 甲硫氨酸循环，同型半胱氨酸在甲硫氨酸合成酶的作用下以维生素B12为辅助因子、5-甲基四氢叶酸作为甲基供体生成甲硫氨酸，其中5-甲基四氢叶酸是在亚甲基四氢叶酸还原酶作用下由叶酸循环合成生成； ⑵ 进入分解代谢，同型半胱氨酸在胱硫醚合成酶作用下生成胱硫醚，此酶活性需VitB6存在;胱硫醚在胱硫醚酶的作用下生成半胱氨酸，胱硫醚酶活性也需VitB6存在。半胱氨酸最后分解为丙酮酸、硫酸和水。

136 引起同型半胱氨酸水平升高的因素 同型半胱氨酸在人体内的代谢途径中，任何一种酶或其辅助因子的异常或缺乏，都可能造成同型半胱氨酸正常代谢障碍，使之在体内聚积而出现高同型半胱氨酸血症。最常见的病因如下： ⑴ 营养性因素：由于人体无法自身合成维生素B12，只能通过食物中摄取，若患有慢性酒精性肝炎，内因子缺乏，炎症性肠病等可导致叶酸等维生素吸收减少造成辅因子含量不足； ⑵ 遗传性因素：同型半胱氨酸代谢过程相关的酶发生基因突变，使得基因编码的酶活性减低或不表达，其中最常见的是胱硫醚合成酶缺乏症。

137 同型半胱氨酸与动脉粥样硬化 实验研究资料显示:高同型半胱氨酸可能通过破坏内皮细胞功能和刺激血小板源性生长因子的促细胞分裂作用，来促进动脉粥样硬化的发生和发展，同时与血栓形成有关 1.内皮毒性作用　同型半胱氨酸可引起内皮细胞损伤，尤其合并高血压时更易受损，并且破坏血管壁弹力层和胶原纤维。 2.刺激血管平滑肌细胞增生　同型半胱氨酸可直接诱导血管平滑肌细胞增殖。 3.致血栓作用　Hcy促进血栓调节因子的表达，激活蛋白C和凝血因子Ⅻ、Ⅴ，血小板内前列腺素合成增加，从而促进血小板粘附和聚集。 4.脂肪、糖、蛋白代谢紊乱　动脉内皮损伤，Hcy可促进脂质沉积于动脉壁，泡沫细胞增加，还可改变动脉壁糖蛋白分子纤维化结构，促进斑块钙化，Hcy可促进低密度脂蛋白氧化。

138 （二）胱氨酸和半胱氨酸代谢产生修饰基团 （1） 半胱氨酸与胱氨酸的互变 2 -2H +2H CH2SH CHNH2 COOH CH2 S

139 ⑵半胱氨酸可生成牛磺酸 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分之一 L-Cys Decarboxylase -CO2 3（O） taurine

140 含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。
⑶半胱氨酸生成活性硫酸根 含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。 SO42- + ATP AMP - SO3- (腺苷-5´-磷酸硫酸) 3-PO3H2-AMP-SO3- （3´-磷酸腺苷-5´-磷酸硫酸，PAPS） PAPS为活性硫酸， 是体内硫酸基的供体

141 四、机体利用氨基酸合成其他含氮化合物 （一）以苯丙氨酸和酪氨酸为原料产生儿茶酚胺和黑色素 ⑴苯丙氨酸经羟化转变为酪氨酸
肝组织 苯丙氨酸羟化酶 苯丙氨酸 + O2 酪氨酸 + H2O 四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤 NADP+ NADPH+H+ 此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径

142 苯丙酮酸尿症(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。

143 IQ study: 53  93 Phenylalanine Hydroxylase & PKU
Phenylketonuria (PKU) = lack of phenylalanine hydroxylase - can’t hydroxylate phenylalanine to tyrosine [Phe] = 0.1 mM normally  1.2 mM in PKU IQ study: 53  93 影响患者的大脑发育，引起智力障碍和癫痫，并使患者出现皮肤白化、头发变黄、尿液有鼠臭味等症状

144 ⑵ 酪氨酸转变为儿茶酚胺和黑色素 肾上腺髓质及神经组织

145 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)。

146 Tyr Catabolism Tyr NH3+ | - CH2 - CH - COO- Homogentisate HO - - OH
酪氨酸的分解代谢 Homogentisate 尿黑酸 Phe Hydroxylase CH2 - COO- HO OH NH3+ | - CH2 - CH - COO- HO - Tyr 对羟基丙酮酸 O || - CH2 - C - COO- HO - Tyr aminotransferase

147 cis trans CH2 - COO- HO - - OH Homogentisate
尿黑酸 -OOC - CH = CH - C - CH2 - C - CH2 - COO- || || O O cis -OOC - CH = CH - C - CH2 - C - CH2 - COO- || || O O trans H || -OOC - C = C - COO H3C - C - CH2 - COO- H O acetoacetate fumarate Phenylalanine catabolism always follows the pathway of tyrosine catabolism. The main pathway for tyrosine degradation involves conversion to fumarate and acetoacetate(乙酰乙酸) , allowing phenylalanine and tyrosine to be classified as both glucogenic and ketogenic 乙酰乙酸 延胡索酸

148 尿黑酸症（alcaptonuria） 尿黑酸尿症是常染色体隐性遗传病，由于先天性尿黑酸氧化酶缺乏，因而由酪氨酸分解而来的尿黑酸不能进一步分解为乙酰乙酸，致使过多的尿黑酸由尿排出，并在空气中氧化为黑色。

149 （3）苯丙氨酸和酪氨酸脱羧羟化产生假性神经递质
两种氨基酸在脑内脱羧羟化产生假性神经递质——苯乙醇胺及β-羟酪胺(鱆胺)，假性神经递质产量增多可能与肝昏迷的发生有关。

150 （二）色氨酸生成不同物质 5-羟色胺 一碳单位 色氨酸 维生素 PP 丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA

151 （三）以氨基酸为原料合成肌酸 肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。
肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatine phosphate)是能量储存、利用的重要化合物。 肝是合成肌酸的主要器官。 肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。

152 肌酸的代谢 + H2O 目 录

153 对正常成人来说，每日产生肌酸酐的量是恒定的，而且不会在过滤后被肾小管重吸收。它的排泄量反映血液中的肌酸酐含量和肾小球的过滤速率，也就是肾脏的机能。当肾发生严重病变时，肌酸酐排泄受阻，血液中肌酸酐含量升高。血液中肌酸酐的测定，在检查肾功能是否正常时十分重要，肌酸酐的值越高，肾脏的障碍越大。 一般正常值为： 男性 0.7～1.2 mg/dL（60～110 μmol/L） 女性 0.5～1.0 mg/dL（45～90 μmol/L） 五岁以下 0.3～0.5mg/dl

154 （四）以氨基酸为原料合成乙醇胺和胆碱 乙醇胺和胆碱是体内合成磷脂的重要原料，胆碱还是合成乙酰胆碱的原料。 - 胆碱 丝氨酸 乙醇胺
3S-腺苷甲硫氨酸 HOCH2CHCOOH NH2 - HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2 +N（CH3） CO2 胆碱 丝氨酸 乙醇胺 乙醇胺和胆碱是体内合成磷脂的重要原料，胆碱还是合成乙酰胆碱的原料。

155 （五）卟啉化合物的合成需要甘氨酸作为原料
血红素是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶多种功能蛋白的辅基。血红素的卟啉环是以甘氨酸和琥珀酰CoA为原料合成的。

156 （六）以氨基酸为原料合成碱基 合成核苷酸的碱基的主要原料为氨基酸和一碳单位提供。

157 （七）精氨酸是NO的原料 一氧化氮合酶 （NOS） + O2 + NO NADPH+H NADP+ 精氨酸 瓜氨酸 一氧化氮 目 录

158 氨基酸的重要含氮衍生物 目 录

159 Urea cycle N-acetylglutamate
The synthesis of carbamoyl phosphate and the urea cycle are dependent on the presence of NAcGlu, which allosterically activates CPS1. Synthesis of NAcGlu by NAGS, is stimulated by both Arg, allosteric stimulator of NAGS, and Glu, a product in the transamination reactions and one of NAGS's substrates, both of which are elevated when free amino acids are elevated. So, Arg is not only a substrate for the urea cycle reactions but also serves as an activator for the urea cycle. Urea cycle

160 Urea Cycle Disorders

161 hyperammonemia Primary vs. secondary
Primary hyperammonemia is caused by several inborn errors of metabolism that are characterised by reduced activity of any of the enzymes in the urea cycle. Secondary hyperammonemia is caused by inborn errors of intermediary metabolism characterised by reduced activity in enzymes that are not part of the urea cycle (e.g. .Propionic acidemia 丙酸血症, Methylmalonic acidemia甲基丙二酸血症) or dysfunction of cells that make major contributions to metabolism (e.g. hepatic failure). cerebral edema lethargy convulsion coma death

162 选择题练习 氨基酸代谢

163 1. 体内氨基酸脱氨基的主要方式是( ) A 转氨基 B 联合脱氨基 C 氧化脱氨基 D 非氧化脱氨基 E 脱水脱氨基

164 2. 体内氨的主要代谢去路是( ) A 合成尿素 B 生成谷氨酰胺 C 合成非必需氨基酸 D 渗入肠道 E 肾泌氨排出

165 3. 关于胃蛋白酶,不正确的是( ) A 以酶原的方式分泌 B 由胃粘膜主细胞产生 C 可由盐酸激活 D 属于外肽酶 E 具凝乳作用

166 4. 关于一碳单位代谢描述错误的是( ) A 一碳单位不能游离存在 B 四氢叶酸是一碳单位代谢辅酶 C N5-CH3-FH4是直接的甲基供体 D 组氨酸代谢可产生亚氨甲基 E 甘氨酸代谢克产生甲烯基

167 5. 氨基酸脱羧的产物是( ) A 氨和二氧化碳 B 胺和二氧化碳 C -酮酸和胺 D -酮酸和氨 E 草酰乙酸和氨

168 6. 哪种物质缺乏会引起白化病? A 苯丙氨酸羟化酶 B 酪氨酸转氨酶 C 酪氨酸酶 D 酪氨酸脱羧酶 E 酪氨酸羟化酶

169 7. 血氨升高的主要原因是( ) A 体内氨基酸分解增加 B 食物蛋白质摄入过多 C 肠道氨吸收增加 D 肝功能障碍 E 肾功能障碍

170 8. 氨基酸彻底分解的产物是( ) A 胺,二氧化碳 B 二氧化碳,水,尿素 C 尿酸 D 氨,二氧化碳 E 肌酸酐,肌酸

171 9. 甲基的直接提供体是( ) A S-腺苷甲硫氨酸 B 甲硫氨酸 C 同型半胱氨酸 D 胆碱 E N5-CH3-FH4

172 10. 哪种酶先天缺乏可产生尿黑酸尿症? A 酪氨酸酶 B 尿黑酸氧化酶 C 酪氨酸转氨酶 D 酪氨酸羟化酶 E 苯丙氨酸羟化酶

173 11. Which one is glucogenic and ketogenic amino acid? ( )
A Gly B Ser C Cys D Ile E Asp

174 12. The ALT most active tissue is ( )
A blood serum B cardiac muscle C spleen D liver E lung

175 13. The average value of nitrogen content in proteins is ( )
B 15% C 16% D 18% E 24%

176 14. The vitamine joining in methionine cycle is ( )
A B1 B PP C B12 D B6 E B2

177 15. -酮酸的代谢去路有( ) A 可转变为糖 B 可转变为脂肪 C 生成非必需氨基酸 D 氧化生成二氧化碳和水 E 生成必需氨基酸

178 16. 蛋白质消化酶中属内肽酶的有( ) A 胃蛋白酶 B 胰蛋白酶 C 氨基肽酶 D 羧基肽酶 E 弹性蛋白酶

179 17. 可生成或提供一碳单位的氨基酸有( ) A 丝氨酸 B 组氨酸 C 甘氨酸 D 色氨酸 E 甲硫氨酸

180 18. 嘌呤核苷酸循环中参与的物质有( ) A 草酰乙酸 B -酮戊二酸 C 腺嘌呤核苷酸 D 次黄嘌呤核苷酸 E 苹果酸

181 19. The amino acids which join in ornithine cycle are ( )
A aspartic acid B citrulline C N-acetylglutamic acid D arginine E ornithine

182 20. The main transporting forms of ammonia between tissues are ( )
A urea B ammonium ion C ammonia D alanine E glutamine