生化第八章氨基酸代谢.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 氨基酸代谢,氨基酸在动物体内的分解代谢概述,TCA,的,Asp,精氨琥珀酸旁路,排氨动物，包括大多数水生动物，硬骨鱼，蝌蚪等,排尿素动物：大多数陆生脊椎动物，还有鲨鱼,排尿酸动物，鸟类和爬行类,食物中蛋白的降解和吸收,胃腺,壁细胞,主细胞,胃粘膜,胃泌素,酶原颗粒,一、蛋白质的酶促降解,肽酶,末端,蛋白酶,肽链内部,羧基末端 羧肽酶,氨基末端 氨肽酶,一个,AA,或二肽,含,AA,较少的肽链,蛋白质 小片段 氨基酸,蛋白酶,肽酶,二、氨基酸的分解代谢,脱氨基作用,脱羧基作用,氨基酸分解产物的代谢,AA,氧化酶的种类,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+NH,3,CH,2,-,COOH,CHNH,2,-,CH,2,COOH,-,-,+,NAD(P),+,+H,2,O,谷氨酸,脱氢酶,ATP GTP NADH,变构抑制,ADP GDP,变构激活,CH,2,-,COOH,C=O,-,CH,2,COOH,谷氨酸,脱氢酶：,体内（正）,体外（反）,2,、转氨基作用,指,-AA,和酮酸之间氨基的转移作用，,-AA,的,-,氨基借助转氨酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的,AA,生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。,O,R,2,-C-COOH,=,R,1,-C-COOH,+,NH,2,O,R,1,-C-COOH,=,R,2,-C-COOH,-,-,+,H,NH,2,H,迄今发现的,转氨酶,都以磷酸吡哆醛（,PLP）,为辅基，它与酶蛋白以牢固的共价键形式结合。,实验证明，除,Lys,、,Thr,外，其余氨基酸均可参加转氨基作用，并各有其特异的转氨酶。,AAR,1,-,酮酸,R2,P-,吡哆醛,醛亚胺酮亚胺,AAR,2,-,酮酸,R,1,例如,谷氨酸+丙酮酸,-,酮戊二酸 +丙氨酸,天冬氨酸+,-,酮戊二酸,草酰乙酸 +谷氨酸,CH,2,-,COO,-,CHNH,+,3,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,CHNH,+,3,COO,-,-,-,+,+,谷丙转氨酶（,GPT,）,肝脏中,谷草转氨酶（,GOT,）,心脏中,3,、联合脱氨基作用,（动物组织主要采取的方式）,-AA,-,酮酸,转氨酶,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，转氨基和氧化脱氨联合在一起才能迅速脱氨。,-,酮戊二酸,Glu,NAD(P),+,NAD(P)H+H,+,Glu,脱氢酶,AA,的,-NH,3,借助转氨作用转移到,-,酮戊二酸上，生成相应的,-,酮酸和,Glu,。,Glu,在,Glu,脱氢酶下脱,NH,3,，,生成,-,酮戊二酸和,NH,3,（,1,）,转氨基和氧化脱氨基联合脱氨,（,2,）以嘌呤核苷酸循环的方式进行联合脱氨,肌肉组织中,(,谷氨酸脱氢酶活性弱,),的另一种氨基酸脱氨基作用，肝有,90%,嘌呤核苷酸循环联合脱氨,氨基酸,-,酮戊二酸 天冬氨酸,IMP,NH,3,-,酮酸 谷氨酸 草酰乙酸 延胡索酸,AMP,H,2,O,苹果酸,腺苷酸代琥珀酸,腺苷酸脱氨酶,-,氨基酸,-,酮,戊二酸,-,酮酸,谷氨酸,天冬,氨酸,草酰,乙酸,延胡索酸,腺苷酸代琥珀酸,次黄嘌呤核苷酸,腺嘌呤,核苷酸,NH,3,腺苷酸脱氨酶,H,2,O,苹果酸,+,腺苷酸代琥珀酸合成酶,GTP,天冬氨酸,次黄嘌呤核苷酸,腺苷酸代琥珀酸,GDP+Pi,+,腺苷酸代琥珀酸裂解酶,腺嘌呤核苷酸,延胡索酸,腺苷酸代琥珀酸,腺苷酸脱氨酶,+NH,3,腺嘌呤核苷酸,（,AMP,）,次黄嘌呤核苷酸,（,IMP,）,+H,2,O,还原脱氨基、脱水脱氨基、水解脱氨基、脱硫氢基脱氨基等。,（,在微生物中个别,AA,进行,但不普遍）,4,、非氧化脱氨,L-,丝氨酸,CH,2,COO,-,C-NH,3,+,=,-,CH,3,COO,-,C=NH,2,+,-,-,COOH,CH,2,OH,NH,2,-C-H,-,-,COOH,CH,3,C=O,-,-,丝氨酸脱水酶,+,NH,3,丙酮酸,-,H,2,O,+,H,2,O,-,氨基丙烯酸,亚氨基丙酸,由解氨酶催化,CH,2,-CHNH,2,-COOH,(,OH),CH=CH-COOH,(,OH),+,NH,3,L-,苯丙氨酸,(酪氨酸),反式肉桂酸,(反式香豆酸),单宁等次生物,辅酶,Q,PAL,脱氨基作用,氧化脱氨作用,转氨基作用,联合脱氨基,作用（两个内容）,非氧化脱氨,小 结,（二）氨在生物体（动物）内的转运,在肌肉或神经细胞中产生的,NH,4,，,是有害的，要先转换为无害的物质，转运到肝脏或肾进行处理,+,Gln,合成酶,Gln,合成酶,Glu,酶,1,、通过,Gln,转运到肝脏或肾,2,、通过,Ala,从骨骼肌,把氨转运到肝脏：,葡萄糖,-,丙氨酸循环,（三）脱 羧 基 作 用,R,1,COOH,H-C-NH,2,-,-,H,R,2,O=C,-,-,+,AA,胺类化合物,脱羧酶,（辅酶为磷酸吡哆醛）,磷酸吡哆醛,R,1,COOH,H-C-N=C,-,-,-,H,-,R,2,醛亚胺,+,H,2,O,R,1,H,H-C-N=C,-,-,-,H,-,R,2,CO,2,H2,O,H,R,2,O=C,-,-,+,R,1,H,H-C-NH,2,-,-,专一性强,仅,His,不需,磷酸吡哆醛作辅酶,Glu -,氨基丁酸+,CO,2,Asp -Ala+CO,2,Lys,尸胺+,CO,2,鸟,AA,腐胺+,CO,2,丝氨酸 乙醇胺 胆碱 卵磷脂,色氨酸 吲哚丙酮酸 吲哚乙醛 吲哚乙酸,胺类有一定作用，但有些胺类化合物有害（尤其对人），应维持在一定水平，体内胺氧化酶可将多余的胺氧化成醛，进一步氧化成脂肪酸。,RCH,2,NH,2,+O,2,+H,2,O RCHO+H,2,O,2,+NH,3,RCHO+1/2O,2,RCOOH CO,2,+H,2,O,AA,尿素,（四）氨基酸分解产物的代谢,氨的去路,排氨生物：,以,NH,3,形式随水直接排出体外。,(,原生动物、线虫和鱼类,水生动物,),以尿酸排出：,将,NH,3,转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）,以尿素排出,：,经尿素循环（肝脏）将,NH,3,转变为尿素而排出。（哺乳动物）,重新利用合成,AA,合成酰胺,（高等植物中）,嘧啶环的合成,（核酸代谢）,大量氨入脑,与,-,酮戊二酸合成谷氨酸,或与脑中的谷氨酸合成谷氨酰胺,造成脑中,-,酮戊二酸减少,TAC,减弱,ATP,生成减少,引起大脑功能障碍的现象,.,严重时可导致,肝昏迷,.,1,、氨的代谢转变,（,1,）尿素的合成,鸟氨酸循环或尿素循环,尿素合成的部位,肝脏是生成尿素的主要器官（,证据,P.216,）,尿素生成的机制和鸟氨酸循环,小鼠肝切片铵盐 铵盐 、尿素,O,2,鸟氨酸或瓜氨酸促进尿素生成,肝中含精氨酸酶，催化精氨酸水解为尿素和鸟氨酸,NH,3,NH,2,CO NH,2,尿素,？,肝,1932,年德国学者克雷布斯（,Krebs,）等首先提出尿素生成的,鸟氨酸循环,学说。,NH,2,（,CH,2,）,3,H,2,N-CH,COOH,NH,2,CO,NH,（,CH,2,）,3,H,2,N-CH,COOH,（,CH,2,）,3,H,2,N-CH,COOH,NH,2,C NH,NH,NH,2,CO,NH,2,NH,3,CO,2,H,2,O,H,2,O,NH,3,H,2,O,鸟氨酸循环,尿素,鸟氨酸,瓜氨酸,精氨酸,NH,3,+CO,2,+H,2,O,2ATP,2ADP+2Pi,氨基甲酰磷酸,鸟氨酸 瓜氨酸,瓜氨酸,天冬氨酸,ATP,AMP+PPi,精氨酸代琥珀酸,精氨酸,延胡索酸,+H,2,O,尿素,鸟氨酸,Pi,鸟氨酸循环,线粒体,鸟氨酸循环的中间步骤,H,2,O,1,）氨基甲酰磷酸的合成,CO,2,+NH,3,+H,2,O+2ATP,氨基甲酰磷酸合成酶,(,肝,mito,）,N-,乙酰谷氨酸,(+),，,Mg,2+,NH,2,-C-O-P=O+2ADP+Pi,O,OH,OH,（,CPSI,）,氨基甲酰磷酸,（调节酶）,尿素合成限速酶,(,活性最低,),2,）瓜氨酸的合成,NH,2,CO,P,O,NH,2,（,CH,2,）,3,CHNH,2,COOH,OCT,NH,2,C=O,NH,（,CH,2,）,3,CH-NH,2,COOH,+,+,H,3,PO,4,氨基甲酰磷酸 鸟氨酸 瓜氨酸,OCT,：鸟氨酸氨基甲酰转移酶（线粒体）,3,）精氨酸的合成,NH,2,C=O,NH,（,CH,2,）,3,CH-NH,2,COOH,COOH,CH-NH,2,CH,2,COOH,精氨酸代琥珀酸,合成酶（胞液）,ATP AMP+PPi H,2,O,+,NH,2,COOH,C=N C-H,NH CH,2,（,CH,2,）,3,COOH,CH-NH,2,COOH,瓜氨酸,天冬氨酸,精氨酸代琥珀酸,各种氨基酸,谷氨酸,草酰乙酸,天冬氨酸,精氨酸代琥,珀酸裂解酶,NH,2,C=NH,NH,（,CH,2,）,3,CH-NH,2,COOH,+,COOH,CH,CH,COOH,精氨酸 延胡索酸,联系尿素与三羧酸循环,4,）精氨酸水解生成尿素,NH,2,C=NH,NH,（,CH,2,）,3,CH-NH,2,COOH,精氨酸酶,(,胞液,),+H,2,O,NH,2,C=O,NH,2,NH,2,（,CH,2,）,3,CHNH,2,COOH,精氨酸 尿素 鸟氨酸,+,线粒体,尿素生成总反应式,2NH,3CO,2,+3ATP+2H,2,O,CO,（,NH,2,）,2,+2ADP+AMP+2Pi+PPi,尿素循环和,TCA,的联系（,Krebs,双循环）,尿素合成小结,1.,原料,:,2NH,3,（,Asp NH,3,）、,CO,2,2.,产物,:,1,尿素,3.,部位,:,肝,4.,过程,:,鸟氨酸循环,5.,排泄,:,肾,6.,意义,:,解除氨毒,并消耗部分,CO,2,7.,消耗,4,个高能键,2NH,3,+CO,2,+3ATP+2H,2,O,CO,（,NH,2,）,2,+2ADP+AMP+2Pi+PPi,8.,总反应式,:,（,2,）酰胺的生成,谷氨酰胺,谷氨酸,+NH,3,谷,酰胺,合成酶,+ATP,（,3,）嘧啶环的合成,谷氨酰胺,谷氨酸,+NH,3,谷氨酰胺酶,H,2,O,扩散排出体外,（尿氨）,在肾内：,在脑、肝、肌肉等组织：,2,、,-酮酸的代谢转变,（,1,）再合成,AA,（,2,）转变成糖和脂肪,生糖,AA：,凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和,-酮,戊二酸的,AA。（Asp Asn Ser Gly Thr Ala,Cys Glu Gln His Arg Pro Val Met）,生酮,AA：,凡能生成乙酰,CoA,或乙酰乙酸的,AA。Leu,Lys,在动物肝脏中,转变成酮体,）,生糖兼生酮,AA,：二者兼有的,AA,。（,Ile Tyr Phe Trp,）,3,）氧化成,CO,2,和,H,2,O,氨基酸碳骨架进入,TCA,的途径：,六种氨基酸被降解成为丙酮酸,Ala Thr Gly Ser Cys Trp,7,种氨基酸可以转化成为乙酰,CoA,5,种氨基酸可以转化成为,酮戊二酸,4,种氨基酸可以转化成为,琥珀酰辅酶,A,Asp和Asn被降解为草酰乙酸,三、氨基酸合成代谢概况,（一）氨基酸合成途径的类型,必需氨基酸,:,人体自身不能合成或合成的量不足,必 须通过食物供应的氨基酸,.,口诀：,携 苏 丹 来 奔 以 色 列,缬 苏 蛋 赖 苯丙 异亮 色 亮,AA的生物合成,主要通过转氨基作用,AA-R,1,-,酮酸,R,1,转氨酶,AA-R,2酮酸,R,2,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,Glu,其它,AA。,氨基酸的合成,有,C,架（,-,酮酸）,有,AA,提供氨基(最主要为谷,AA，,领头,AA),1,、,-,酮戊二酸衍,生类型,(,谷氨酸族氨基酸的合成,),包括：,Glu、Gln、Pro、Arg,共同碳架：,TCA,中的,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸,Glu,为还原同化作用,+,NH,3,+NADH,+,NAD,+,+H,2,O,谷,AA,脱,H,酶,（动物和真菌，,不普遍,）,谷氨酰胺+,-,酮戊二酸,2谷,AA（,普遍,）,-,酮戊二酸,谷,AA,+,NH,3,+ATP,谷氨酰胺+,ADP+Pi+H,2,O,合酶,Glu,合酶,NADPH+H,+,NADP,+,几种氨基酸的关系,-,酮戊二酸,谷,AA,谷氨酰胺,脯,AA,羟脯,AA,鸟,AA,瓜,AA,精,AA,2,、,草酰乙酸衍生类型,(,天冬氨酸族氨基酸的合成,),包括：,Asp、Asn、Lys、Thr、Met、Ile,共同碳架：,TCA,中的,草酰乙酸,CH,2,-,COO,-,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,+,NH,3,COO,-,-,-,CH,2,-,COO,-,CH,2,-,C=O,COO,-,-,-,+,+,转氨,天冬,AA,天冬酰胺合酶,Mg,2+,Mg,2+,天冬,AA+NH,3,+ATP,天冬酰胺+,H,2,O,+AMP+PPi,天冬,AA+,谷氨酰胺+,ATP,天冬酰胺+谷,AA+AMP+PPi,（植，细菌）,（动）,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,-,天冬氨酸半醛,包括：,Ala、Val、Leu,3,、丙酮酸,衍生类型,(,丙氨酸族氨基酸的合成,),共同碳架：,EMP,中的,丙酮酸,COOH,CH,3,C=O,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,CHNH,2,COOH,-,-,COOH,CH,3,CHNH,2,-,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,C=O,COOH,-,-,谷丙转氨酶,+,+,丙酮酸,谷,AA,丙,AA,-,酮戊二酸,谷丙转氨酶：,GPT,丙氨酸族其它氨基酸的合成,2丙酮酸,-,酮异戊酸,缩合,CO,2,转氨基,缬氨酸,-,酮异己酸,亮氨酸,转氨基,-,CH,3,C=O,COO,-,-,-,CH,2,-,CH,3,CH,3,-CH,-,C=O,COOH,-,-,CH,3,-CH,-,酮异戊酸,4,、甘油,-,-,磷酸衍生类型,(,丝氨酸族氨基酸的合成,),包括：,Ser、Gly、Cys,甘,AA,碳架：光呼吸乙醇酸途径中的,乙醛酸,CH,2,-,COOH,CH,2CHNH,2,COOH,-,-,COOH,CHO,-,+,COOH,CH,2,NH,2,-,CH,2,-,COOH,CH,2,-,C=O,COOH,-,-,+,-,酮戊二酸,甘,AA,谷,AA,乙醛酸,COOH,CH,2,NH,2,-,COOH,CH,2,OH,CHNH,2,-,+,NH,3,+CO,2,+2H,+,+,2e,-,2,H,2,O,丝,AA,甘,AA,碳架:,EMP,中的,3-磷酸甘油酸,丝,AA,还有其它合成途径,COOH,HO-CH,CH,2,O-P,-,-,COOH,C=O,CH,2,O-P,-,-,COOH,CHNH,2,CH,2,O-P,-,-,COOH,CH,2OH,CHNH,2,-,COOH,C=O,CH,2,O-P,-,-,COOH,HO-CH,CH,2,OH,-,-,COOH,C=O,CH,2,OH,-,-,H,2,O,Pi,磷酸酶,转氨基,氧化,H,2,O,Pi,转氨,磷酸化途径,非磷酸化途径,3-磷酸甘油酸,3-磷酸羟基丙酮酸,3-磷酸丝氨酸,甘油酸,3-羟基丙酮酸,丝氨酸,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,乙醛酸,甘,AA,丝,AA,半胱,AA,3-磷酸甘油酸,转乙酰基酶,提供硫氢基团（,P273）,5,、,4-磷酸-赤藓糖和烯醇式丙酮酸磷酸衍生类型,(,芳香族氨基酸的合成,),包括酪,AA(Tyr,)、,苯丙,AA(Phe,),、,色,AA(Trp,),芳香族,AA,碳架：,4-磷酸-赤藓糖,(,PPP),和,PEP,(EMP),CH,2,HC,C,CH-NH,2,COOH,-,-,NH,CH,N,来自核糖,来自谷氨酰胺的酰胺基,从谷氨酸经转氨作用而来,来自,ATP,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,6,、组氨酸生物合成,（二）氨基酸与一碳单位,定义,：某些氨基酸在体内分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，又称一碳基团。,种类,：甲基,-CH,3,亚甲基,-CH,2,-,次甲基,-CH=,甲酰基,-HC=O,亚氨甲基,-CH=NH,羟甲基,-CH,2,OH,载体：,四氢叶酸,FH,4,（辅酶）,一碳单位不能游离存在,结合部位,：,FH,4,的,N,5,，,N,10,位,一碳单位的来源,1.,亚甲基来自,丝氨酸,和甘氨酸代谢,CH,2,OH,CHNH,2,COOH,+FH,4,丝氨酸羟甲,基转移酶,-H,2,O,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,CH,2,NH,2,COOH,+,丝氨酸 甘氨酸,一碳单位主要来源,CH,2,NH,2,COOH,+,FH,4,甘氨酸氨解酶,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,、,NH,3,、,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,甘氨酸,2.,甲酰基来自色氨酸和甘氨酸代谢中产生的甲酸,色氨酸 犬尿氨酸,+HCOOH,甘氨酸 乙醛酸 甲酸,氧化,脱氨基,氧化,HCOOH N,10,-CHO-FH,4,FH,4,甲酰化酶,FH,4,ATP ADP+Pi,3.,亚氨甲基来自组氨酸分解代谢,HC=C-CH,2,CH-COOH,HN N NH,2,C,H,HOOC-CH-,（,CH,2,）,2,-COOH,HN,NH,C,H,组氨酸 亚氨甲酰谷氨酸,亚氨甲基转移酶,FH,4,N,5,-CH=NH-FH,4,谷氨酸,4.,次甲基的生成,（,1,）亚甲基脱氢,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,N,5,，,N,10,=CH-FH,4,2H,（,2,）甲酰基脱水,N,10,-CHO-FH,4,N,5,，,N,10,=CH-FH,4,+,+,H,2,O,（,3,）亚氨甲基脱氨,N,5,-CH=NH-FH,4,N,5,，,N,10,=CH-FH,4,+,NH,3,5.,甲基的生成,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,N,5,-CH,3,-FH,4,NADH(H,+,)NAD,+,（不可逆）,一碳单位的相互转变,可通过氧化还原反应互相转变但,N,5,甲基四氢叶酸不可逆,可将其甲基转给同型半胱氨酸而生成甲硫氨酸,蛋氨酸,S-,腺苷蛋氨酸,甲基化物,ATP PPi+Pi,FH,4,同型半胱氨酸,N,5,-CH,3,-FH,4,甲基,B12,丝氨酸,N,5,，,N,10,-CH,2,-FH,4,脱氧胸苷酸,FH,4,H,2,O,甘氨酸,组氨酸,N,5,-CH=NH-FH,4,N,5,N,10,=CH-FH,4,嘌呤核苷酸,FH,4,NH,3,甲酸,N,10,-CHO-FH,4,ATP ADP+Pi,FH,4,DNA,RNA,一碳单位的来源、转变及利用,一碳单位代谢的生理意义,1.,氨基酸代谢的产物,2.,合成嘌呤、嘧啶的必要原料,提供嘌呤、嘧啶环上的,C,3.,提供甲基，合成重要化合物,SAM,激素 核酸 磷脂,一碳单位将核酸与氨基酸代谢密切联系起来,一碳单位与,AA,、,核苷酸代谢有什么联系,？,甘 丝 组色,一碳单位,嘌呤核苷酸,胸苷酸,AA,代谢,核苷酸代谢,精,肌酸,