氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids

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1 氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids
第七章 氨 基 酸 代 谢 Metabolism of Amino Acids

2 核酸 (磷酸二酯键) 糖原 (糖苷键) 甘油三脂 (酯键) 蛋白质 (肽键) 葡萄糖 甘油 + 脂肪酸 磷酸+戊糖+碱基 氨基酸
生物物质的物质代谢框架 核酸 (磷酸二酯键) 糖原 (糖苷键) 甘油三脂 (酯键) 蛋白质 (肽键) DNA复制 RNA转录 蛋白质翻译 葡萄糖 甘油 + 脂肪酸 磷酸+戊糖+碱基 氨基酸 非必需氨基酸合成 分解成尿酸 非必需氨基酸合成 丙酮酸或乙酰辅酶A 三羧酸循环与氧化磷酸化

3 目的与要求 1.掌握联合脱氨基作用的过程和意义 2.掌握尿素合成的部位和全过程 3.掌握一碳单位的概念、来源、载体和功能 4.掌握下列概念 nitrogen balance; essential amino acid; amino acid pool； one carbon unit;蛋白质的互补作用；联合脱氨基作用

4 本章内容纲要 第一节 组织氨基酸库动态平衡 第二节  氨基酸脱氨基作用 与氨基酸骨架碳代谢 第三节 氨 的 代 谢 第四节 个别氨基酸的代谢

5 第一节 组织氨基酸库动态平衡 Dynamics of amino acid pool in putative tissues

6 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。

7 氨基酸库中氨基酸的来源与去路 氨基酸代谢库 食物蛋白质 组织 蛋白质 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸) α-酮酸 酮 体 氧化供能 糖 氨
消化吸收 组织 蛋白质 泛素分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸) 氨基酸库中氨基酸的来源与去路 α-酮酸 脱氨基作用 酮 体 氧化供能 糖 胺类、SAM 脱羧基作用 氨 尿素 肝脏中 代谢转变 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶、血红素等) 翻译 一般代谢 个别代谢 转氨基作用 目 录

8 一、 食物蛋白质消化 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。

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11 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。

12 （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。

13 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 胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 羧基肽酶原 弹性蛋白酶原 肠激酶(enterokinase) 胰蛋白酶 糜蛋白酶 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。

14 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

15 二、食物氨基酸的吸收 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

16 γ-谷氨酰基循环

17 （一）氨基酸吸收载体转运方式 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

18 （二）氨基酸的γ-谷氨酰基循环转运方式 γ-谷氨酰基循环(γ-glutamyl cycle, Meister γ-谷氨酰基)过程：
谷胱甘肽对氨基酸的转运 谷胱甘肽再合成

19 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

20 （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

21 三、内源性蛋白质分解 蛋白质转换与内源性蛋白质中氨基酸的再利用:
(protein turnover) 与(recycling), 错误折叠蛋白质;合成多余的;或应当降解处理的调节蛋白等; 蛋白质的稳定性与降解途径 蛋白质的半寿期(half-life) 蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，用t1/2表示

22 真核生物中蛋白质的降解有两条途径 ① 溶酶体内降解过程 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 ① 溶酶体内降解过程 依赖ATP 降解异常蛋白和短寿命蛋白

23 泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。
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 泛素介导的蛋白质降解过程 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。 蛋白酶体(proteasome)对泛素化蛋白质的降解

24 + 泛素化过程 泛素 C O- O HS-E1 S E1 HS-E2 HS-E1 泛素 C O S E2 S E1 被降解蛋白质 HS-E2
ATP AMP+PPi S E1 HS-E2 HS-E1 泛素 C O S E2 S E1 被降解蛋白质 HS-E2 泛素 C O S E2 NH 被降解蛋白质 E3 E1：泛素活化酶 E2：泛素携带蛋白 E3：泛素蛋白连接酶 泛素化过程

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26 四、 蛋白质营养作用

27 体内蛋白需要与膳食蛋白供应 1. 氮的总平衡 摄入氮=排出氮 正常成人 2. 氮的正平衡 摄入氮>排出氮 儿童、孕妇和恢复期病人
氮平衡(nitrogen balance) 蛋白质平均含氮量16% 1. 氮的总平衡 摄入氮=排出氮 正常成人 2. 氮的正平衡 摄入氮>排出氮 儿童、孕妇和恢复期病人 3. 氮的负平衡 摄入氮<排出氮 饥饿、消耗性疾病

28 人体膳食蛋白质需要量与供给量 成人： 实际分解量20g/日 最低需30-50g/日 我国营养学会推荐供给量80g/日

29 膳食蛋白质营养价值 营养必需氨基酸：体内不能合成，必需由食物供给的氨基酸
赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸 组氨酸、精氨酸 半必需氨基酸： 酪氨酸、半胱氨酸

30 食物蛋白质营养价值之间的互补 营养价值较低的食物蛋白质混合食用， 从而提高蛋白质营养价值的作用。 如： 谷类蛋白质：赖氨酸少，色氨酸多
豆类蛋白质：赖氨酸多，色氨酸少

31 五、未吸收蛋白在肠道细菌作用下 发生腐败作用 蛋白质腐败作用(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。

32 （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

33 （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。

34 （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

35 第二节 氨基酸脱氨基作用 与氨基酸骨架碳代谢
Deamination of amino acid and metabolism of carbon backbone derived from amino acid

36 脱氨基定义：指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。
一、脱氨基作用 脱氨基定义：指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。 α-酮酸 α-氨基 脱氨基方式 转氨基作用 单纯脱氨基 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

37 （一）转氨基脱氨基(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。

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40 2. 反应式 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。

41 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

42 目 录

43 4. 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。

44 5. 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。

45 （二）单纯脱氨基（ L-谷氨酸脱氢酶） 存在于肝、脑、肾中 催化酶： 辅酶为 NAD+ 或NADP+ L-谷氨酸脱氢酶
NH3 α-酮戊二酸 NAD(P)+ NAD(P)H+H+ H2O 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

46 （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

47 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。

48 ② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环（主要在肌肉）
次黄嘌呤 核苷酸 (IMP) α-酮戊 二酸 氨基酸 谷氨酸 α-酮酸 转氨酶 1 腺苷酸 脱氢酶 H2O NH3 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 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

49 二、主要氨基酸的脱氨基途径

50 成酮氨基酸（ketogenic amino acid）
成糖氨基酸 (glucogenic amino acid) 兼生氨基酸 (glucogenic and ketogenic amino acid) 成酮氨基酸有：亮、赖 兼生氨基酸有：异、苯丙、酪、苏、色

51 三、氨基酸脱氨基后骨架碳链的去路 1.通过转氨基作用等合成非必需氨基酸； 2.合成其它非含氮化合物；
3.氧化供能量，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； 4. 合成糖或脂肪，分为成酮氨基酸（ketogenic amino acid）、成糖氨基酸(glucogenic amino acid)或兼生氨基酸。

52 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T A C 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 A C 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

53 第三节 氨 的 代 谢 Metabolism of Ammonia

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

55 一、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)。

56 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 ↓

57 二、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, 此外,胺类的分解也可以产生氨 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

58 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 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。

59 三、氨的血液转运 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

60 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

61 2. 谷氨酰胺的运氨作用 反应过程 ADP+Pi ATP 谷氨酰胺合成酶 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 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。

62 脑、肌肉组织 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺酶 肝脏内

63 L-谷氨酸 NH3 α-酮戊二酸 NAD(P)+ NAD(P)H+H+ H2O 线粒体内L-谷氨酸脱氢酶负责将外部转运来的氨仅在线粒体内分解下来,以便后来合成尿素

64 四、血氨清除－－－尿素生成 （一）生成部位与生成部位器官的确定策略 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。 （二）生成过程与酶代谢研究思路
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。

65 1. 氨基甲酰磷酸的合成 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 反应在线粒体中进行

66 反应由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoyl phosphate synthetaseⅠ, CPS-Ⅰ)催化，是尿素合成的关键酶。
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)

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

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69 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。

70 3. 精氨酸的合成 反应在胞液中进行。 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

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72 精氨酸代琥珀酸裂解酶 精氨酸代琥珀酸 精氨酸 延胡索酸

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74 4. 精氨酸水解生成尿素 反应在胞液中进行 尿素 鸟氨酸 精氨酸

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76 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

77 （三）反应小结 原料：2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。 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。

78 （四）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↓ 2. CPS-Ⅰ的调节：AGA、精氨酸为其激活剂
高蛋白膳食 合成↑ 1. 食物蛋白质的影响 低蛋白膳食 合成↓ 2. CPS-Ⅰ的调节：AGA、精氨酸为其激活剂 3. 尿素生成酶系的调节：

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80 Metabolism of Individual Amino Acids
第五节 个别氨基酸的代谢 Metabolism of Individual Amino Acids

81 一、个别氨基酸的脱羧基作用 脱羧基作用(decarboxylation) 氨基酸脱羧酶 氨基酸 胺类 RCH2NH2 + CO2 磷酸吡哆醛

82 (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。

83 （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。

84 （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。

85 （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，起抑制作用；在外周组织有收缩血管的作用。

86 （五）多胺(polyamines) 鸟氨酸 腐胺 (SAM ) 脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶 SAM脱羧酶 精脒 (spermidine)
CO2 SAM脱羧酶 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 5'-甲基-硫-腺苷 精胺 (spermine) 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。

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88 二、产生一碳单位的氨基酸代谢 （一）一碳单位定义
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)，一氧化碳和二氧化碳除外。

89 种类 甲基 (methyl) -CH3 甲烯基 (methylene) -CH2- 甲炔基 (methenyl) -CH=
甲酰基 (formyl) -CHO 亚胺甲基 (formimino) -CH=NH

90 （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+

91 （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

92 （三）四种产生一碳单位的氨基酸 一碳单位主要来源于氨基酸代谢 丝氨酸 N5, N10—CH2—FH4 甘氨酸 组氨酸
N5—CH=NH—FH4 色氨酸 N10—CHO—FH4

93 （四）一碳单位不同形式相互之间的有限转化
N10—CHO—FH4 H+ H2O NH3 N5, N10=CH—FH4 N5—CH=NH—FH4 NADPH+H+ NADP+ MTX 氨甲蝶呤 N5, N10—CH2—FH4 一碳单位代谢抑制剂 NADH+H+ NAD+ N5—CH3—FH4

94 （五）一碳单位的生理功能 嘌呤从头合成和胸腺嘧啶从头合成的甲基原料
合成SAM的甲基原料，SAM参与体内多数甲基化生物化学反应，例如DNA中甲基胞嘧啶或肌酸合成的甲基化等；SAM还可参与精胺、精咪的合成，为精胺、精咪合成提供丙胺基

95 5-PR PRA GAR FGAR AMP IMP FAICAR AICAR GMP N5, N10—CH2—FH4 N10—CHO—FH4
TMP合酶 N5, N10—CH2—FH4 FH2 dTMP dUMP

96 甲基一碳单位是SAM合成的甲基原料 (VitB12) ATP 甲硫氨酸 FH4 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

97 MTX 氨甲蝶呤 磺胺药物的化学结构与对氨基苯甲酸相似，能竞争性地争夺二氢叶酸合成酶，使细菌的二氢叶酸合成受阻，不能合成四氢叶酸，最终通过一碳单位代谢影响核酸合成而抑菌。二氢叶酸合成酶与对氨基苯甲酸（ＰＡＲＡ）亲合力比磺胺大，必须加大磺胺在血液中的浓度才能发挥其作用，因此，首次用量必须加倍。

98 例1，胞嘧啶的甲基化 SAM

99 例2，磷酸肌酸的合成 + H2O 目 录

100 例3，精脒、精胺的合成 鸟氨酸 腐胺 (SAM ) 脱羧基SAM 鸟氨酸脱羧酶 SAM脱羧酶 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶
CO2 SAM脱羧酶 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 5'-甲基-硫-腺苷 精胺 (spermine)

101 三、含硫氨基酸的代谢 含硫氨基酸 半胱氨酸 胱氨酸 甲硫氨酸

102 （一）甲硫氨酸的代谢 1. 甲硫氨酸与转甲基作用 腺苷转移酶 + PPi+Pi 甲硫氨酸 ATP S—腺苷甲硫氨酸(SAM)

103 SAM为体内甲基的直接供体 RH RH—CH3 腺苷 甲基转移酶 S—腺苷同型半胱氨酸 同型半胱氨酸 SAM

104 2. 甲硫氨酸循环(methionine cycle)
ATP 甲硫氨酸 FH4 (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

105 3. SAM甲基化作用典型例子－－肌酸的合成 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。 肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐(creatinine)。

106 + H2O 目 录

107 肌酸激酶 creatine kinase or creatine phosphokinase, CPK： 同工酶: M亚基（肌型）；B亚基（脑型） MM型：骨骼肌 MB型：心肌 （心肌梗塞时增高） BB型：脑 代谢终产物： 肌酸酐（肌肉） 肾功障碍时，血肌酸酐浓度升高

108 由SAM参加的一些转甲基作用 甲基接受体 甲基化产物 去甲肾上腺素 肾上腺素 胍乙酸 肌酸 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱 γ氨基丁酸 肉毒碱 RNA 甲基化RNA DNA 甲基化DNA 蛋白质 甲基化蛋白质 尼克酰胺 N-甲基尼克酰胺

109 （二）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

110 2. 硫酸根的代谢 含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。 (腺苷-5´-磷酸硫酸) SO42- AMP - SO3- + ATP
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

111 （三） 谷胱甘肽(glutathione)的生成和功能 生成：见 r谷氨酰循环
形式： 2G-SH G-S-S-G 还原型谷胱甘肽 氧化型谷胱甘肽 — 2 H + 2 H 功能： 保护酶和蛋白质的巯基不被氧化，从而维护其功能 2G-SH + 2Met Hb G-S-S-G + 2 Hb + 2 H2O 高铁血红蛋白 血红蛋白 2G-SH + H2O G-S-S-G + 2 H2O 谷胱甘肽过氧化物酶

112 四、芳香族氨基酸的代谢 芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸

113 女王概况 【在位日期】 1937年6月20日 年1月22日 【加冕日期】 1938年6月 28日 【上任君主】 英王威廉四世 【下任君主】 英王爱德华七世 【配偶姓名】 阿尔伯特亲王（Prince Albert） 维多利亚女王 Alexandrina Victoria （生于1819年5月24日—卒于1901年1月22日)

114 维多利亚女王英国历史上在位时间最长的君主，在位时间长达63年。她是第一个以“大不列颠和爱尔兰联合王国女王和印度女皇”名号称呼的英国君主。她在位的63年期间（ 年），是英国最强盛的所谓“日不落帝国”时期，她在位期间直到她去世后，到第一次世界大战开始的1914年，英国都称为维多利亚时代，1914年以后，英国开始走向衰落。 维多利亚女王与她的表兄萨克森—科堡—哥达亲王阿尔伯特结婚，一生育有九个孩子，但由于是近亲通婚，四个王子中的三个都是血友病患者，所幸的是五位公主个个健康美丽，但也是血友病基因携带者，她们与欧洲王室联姻的结果是使这一可怕的疾病在欧洲王室中蔓延。

115 血友病、遗传病与苯酮尿症 遗传病是指由遗传物质发生改变而引起的或者是由致病基因所控制的一类疾病。 有些遗传病完全由遗传因素决定的疾病，常为先天性的，如先天愚型、多指（趾）、先天性聋哑、血友病等；有些遗传病需要遗传因素与环境因素共同作用才能发病，如孝喘病，遗传因素占80%，环境因素占20%；胃及十二指肠溃疡，遗传因素占30%～40%，环境因素占60%～70%。 遗传病常在一个家族中有多人发病，为家族性的，但也有可能一个家系中仅有一个病人，为散发性的，如苯丙酮尿症，因其致病基因频率低，又是常染色体隐性遗传病，只有夫妇双方均带有一个导致该疾病的基因时，子女才会成为这种隐性致病基因的纯合子（同一基因座位上的两个基因都不正常）而得病，因此多为散发，特别在只有一个子女的家庭，偶有散发出现的遗传病患者，就不足为奇了。

116 （一）苯丙氨酸代谢 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。

117 （二）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。

118 发病机理 本症在遗传代谢缺陷所致智力低下中较常见的类型，1934年由Folling首先描述，故又称Folling病。本病因苯丙氨酸羟化酶（或辅因子）缺乏或活性减低，致其主要代谢途径受阻，血液中游离苯丙氨酸浓度异常升高，而次要代谢途径活跃，即食物中苯丙氨酸不能被氧化成酪氨酸，只能在肾脏中被转变成苯丙酮酸。血液中升高的苯丙氨酸与其他氨基酸在进入神经细胞时竞争转运系统，致神经细胞内氨基酸不平衡，从而抑制蛋白质合成及神经突触的形成，造成大脑的不可逆性损害。 临床上常简称为　PKU　（ phenyl keronuria, PKU ），可怕智力障碍遗传病，属常染色体隐性遗传 。

119 临床表现 　　其临床特点为严重智力低下，以言语障碍最为严重，85%的患者处于白痴呆水平。伴有运动机能障碍，肌张力或高或低，不能坐下，不能行走，或走路时躯体摇摆。毛发色浅或黄，皮肤白皙，眼睛虹膜色素偏黄或浅蓝色而呈典型碧眼症。皮肤湿疹也较多见，尿有特殊鼠尿臭味。可有锥体束征及其他病理反射。大多数患者脑电图异常。 诊断出现典型症状后诊断不难，但往往已经为时过晚。为及时做出诊断，目前我国医院都对所有新生儿做高苯丙氨酸血症的新生儿筛选，且应在婴儿能摄入蛋白质（哺乳）后进行。PKU 与其他类型高苯丙氨酸血症的鉴别靠苯丙氨酸食物耐量试验。辅因子缺陷型病例的诊断需更特异的方法。基因诊断技术的进步使本病在胎儿期的诊断成为可能。

120 治疗手段 　　目前对PKU的治疗仅限于食疗法。食疗的根本原则是使患者摄入的苯丙氨酸仅仅满足人体所需苯丙氨酸的最小值。治疗方法是限制饮食中苯丙氨酸的摄入。市售低苯丙氨酸半合成食品可将每日苯丙氨酸摄入量限制在250～500毫克之内。 因苯丙氨酸降解主要在肝脏进行，故有人建议用肝移植的方法为患者提供酶源以治疗本病。 PKU女性妊娠期应继续予以治疗， 否则可致婴儿小头畸型及智力迟钝。 　　对PKU的根治，寄希望与基因疗法，但目前基因疗法尚处于研究阶段。

121 （三）儿茶酚胺与黑色素的合成

122 （四）酪氨酸分解代谢 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。

123 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)。

124 白化病发病率： 美国 白种人：1/17，000 黑种人：1/28，000 爱尔兰 1/10，000

125 白化病 一种皮肤及其附属物色素缺乏的遗传病。可分全身性白化病和局部性白化病两种，以前者最为常见。患者皮肤呈白色，毛发银白或淡黄色；虹膜呈淡红色或淡灰色，半透明，瞳孔淡红，视网膜无色素、羞光，眼球震颤，视力下降；病人对阳光很敏感，日晒后，皮肤可增厚并发生鳞状上皮癌。白化病的发病是由于黑色素代谢障碍所致。 人体内的黑色素由黑色素细胞合成，黑色素细胞内有黑素小体，它含有酪氨酸酶，这种酶能将酪氨酸转变成黑色素（控制酪氨酸酶的基因位于第11号常染色体上 ）。白化病患者体内黑色素细胞数目正常，细胞内也有黑素小体，但由于控制酪氨酸酶的基因发生突变，不能合成酪氨酸酶，于是黑素小体中酪氨酸酶缺乏，不能使酪氨酸转变成黑色素，从而导致皮肤、粘膜、毛发、眼等白化。

126 白化病有多种遗传方式。在遗传的方式上全身性白化病是属于常染色体上的隐性遗传。只有当个体为隐性纯合子(aa)时,才表现为白化病,通常白化病患者的父母为表型正常的杂合子,其因型为(Aa)是致病基因的携带者;患者同胞中也有1/4的发病风险。局部白化病为常染色体显性遗传，如眼白化病（皮肤、毛发均正常）为X伴性隐性或常染色体隐性遗传。白化病遍及全世界，总发病率为1/10000～1/20000。 对白化病目前尚无有效的治疗方法，因此应以预防为主。禁止近亲结婚是重要的预防措施之一，此外对此病作产前诊断也有一定的预防作用。在妊娠4～5个月时，通过胎儿镜取胎儿一小块皮肤，在电子显微境下检查胎儿是否为白化病，以避免患儿的出生，达到优生的目的。

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128 （二）色氨酸代谢 5-羟色胺 一碳单位 色氨酸 色氨酸加氧酶 维生素 PP 丙酮酸 + 乙酰乙酰CoA （兼生）

129 五、支链氨基酸的代谢 支链氨基酸（主要在骨骼肌肉） 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 成糖 成酮 兼生

130 -NH3 转氨基作用 相应的α酮酸 -CO2 氧化脱氨基作用 相应的脂肪酰CoA β氧化 相应的α、β烯脂酰CoA
缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 -NH 转氨基作用 相应的α酮酸 -CO2 氧化脱氨基作用 相应的脂肪酰CoA β氧化 相应的α、β烯脂酰CoA 琥珀酰单酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 琥珀酰单酰CoA

131 六、一氧化氮的合成 一氧化氮生物学效应包括松弛血管平滑肌等降低血压 + NO + O2 NADPH+H+ NADP+ 一氧化氮合酶
（NOS） 精氨酸 瓜氨酸 一氧化氮 一氧化氮生物学效应包括松弛血管平滑肌等降低血压 目 录

132 七、由氨基酸衍生的其他含氮化合物 目 录

133 复习题： 1.指出下列反应的关键酶 鸟氨酸循环；多胺合成；蛋氨酸循环； 儿茶酚胺合成 2.指出下列酶的辅酶 转氨酶；氨基酸脱羧酶；N5-CH3-FH4转甲基酶 3.解释下列名词 必需氨基酸；蛋白质的互补作用；氨基酸库； 联合脱氨基作用；一碳单位；PAPS；SAM 4.指出体内氨基酸、血氨各有那些来源和去路