生物化學(xué)教學(xué)課件：Chapte 12 蛋白質(zhì)代謝

1、第十二章第十二章 蛋白質(zhì)代謝蛋白質(zhì)代謝Chapter 12 Metabolism of Proteins (1)價格：價格：700-1000700-1000元元/ /斤斤成分：膠原蛋白成分：膠原蛋白價格：價格：2323元元/ /斤斤成分：膠原蛋白成分：膠原蛋白膠原蛋白：膠原蛋白：甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸魚翅豬蹄1主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 概述概述Overview第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的代謝氨基酸的代謝Metabolism of amino acids第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成Biosynthesis of proteins2第一節(jié)第一節(jié) 概述概述lKeep the cel

2、ls and tissues growing, renewing and mendinglTake part in some kinds of important physiological activitieslOxidation and supply energyThe significance of proteins 3蛋白質(zhì)需要不斷更新蛋白質(zhì)需要不斷更新u 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)處于經(jīng)常的分解和合成之中。細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)處于經(jīng)常的分解和合成之中。蛋白質(zhì)的壽命是有限的，不同的蛋白質(zhì)有不同的半衰期，長蛋白質(zhì)的壽命是有限的，不同的蛋白質(zhì)有不同的半衰期，長至幾十天，短至幾分鐘。衰老蛋白質(zhì)分解后的氨基酸可用于

3、新至幾十天，短至幾分鐘。衰老蛋白質(zhì)分解后的氨基酸可用于新蛋白質(zhì)的合成，但損耗部分氨基酸。蛋白質(zhì)的合成，但損耗部分氨基酸。 蛋白質(zhì)可作為細(xì)胞分裂的物質(zhì)基礎(chǔ)、損傷組織的修復(fù)者，而蛋白質(zhì)可作為細(xì)胞分裂的物質(zhì)基礎(chǔ)、損傷組織的修復(fù)者，而糖和脂肪則不能。糖和脂肪則不能。 u因此，需要常供給蛋白質(zhì)，以維持細(xì)胞組織生長、更新和修復(fù)。因此，需要常供給蛋白質(zhì)，以維持細(xì)胞組織生長、更新和修復(fù)。 Lowest requirement: 3050g/day Recommend requirement: 80g/day (65kg man)4蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸消化消化吸收吸收血液中的氨基酸血液中的氨基酸各種組織蛋白

4、質(zhì)、酶和激素等各種組織蛋白質(zhì)、酶和激素等氨基轉(zhuǎn)換氨基轉(zhuǎn)換新的氨基酸（非必需氨基酸）新的氨基酸（非必需氨基酸）脫氨基脫氨基氨基氨基轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變尿素尿素含氮部分：含氮部分：不含氮部分不含氮部分CO2+H2O+能量能量合成合成糖類、脂肪糖類、脂肪組織細(xì)胞組織細(xì)胞(氨基酸氨基酸)運(yùn)輸運(yùn)輸合成合成氧化分解氧化分解蛋白質(zhì)的代謝蛋白質(zhì)的代謝5一、蛋白質(zhì)的消化與吸收一、蛋白質(zhì)的消化與吸收 Digestion and absorption of proteins消化消化Digestion：生物體從外界攝取的蛋白質(zhì)降解為氨基酸的過程。蛋白質(zhì)的消化開始于胃(胃蛋白酶)，主要在小腸中進(jìn)行吸收吸收 Absorption：蛋

5、白質(zhì)水解產(chǎn)生的氨基酸透過小腸粘膜進(jìn)入血液或淋巴的過程稱為吸收。食物蛋白質(zhì)消化形成氨基酸后,通過門靜脈被輸送到肝。肝臟是氨基酸進(jìn)行各種代謝變化的重要器官。6 消化過程消化過程 （1）胃中的消化作用）胃中的消化作用 (Digestion of proteins in stomach)u胃蛋白酶胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及少量氨基酸。水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及少量氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 + 多肽碎片多肽碎片胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen) (pepsin) 7（2）小腸中的消化）小腸中的消化小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位。小腸是蛋白質(zhì)消化的主要部位。

6、胰酶是消化蛋白質(zhì)的主要酶，最適pH為7.0左右，包括內(nèi)肽酶和外肽酶。不同酶具有不同的專一性，分布多肽鏈不同分布多肽鏈不同部位的肽鍵。部位的肽鍵。l內(nèi)肽酶內(nèi)肽酶 (endopeptidase)水解蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)部肽鏈內(nèi)部的一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。l外肽酶外肽酶(exopeptidase)自肽鏈末段肽鏈末段開始每次水解一個氨基酸殘基，如羧肽酶、氨肽酶。 消化過程消化過程 8Digestion of proteinsH2N-CH-C-NH-CH-R2R1RnRRn-1OOOamino peptidaseendopeptidasecarboxy peptidaseamino acid

7、 + H2N-CH-C-NH-CH-COOHRROdipeptidaseamino acidpolypeptidedipeptideNH-CH-C-NH-C- NH-CH-C-NH-CH-COOH氨肽酶氨肽酶內(nèi)肽酶內(nèi)肽酶羧肽酶羧肽酶二肽酶二肽酶（氨基酸）（氨基酸）（氨基酸）（氨基酸）（多肽）（多肽）（二肽）（二肽）Oligopeptidase)Oligopeptidase)寡肽酶寡肽酶9（依賴泛素(ubiquitin)的蛋白質(zhì)降解）以色列以色列以色列以色列美國美國102. 2. 氨基酸的吸收氨基酸的吸收吸收部位：吸收部位：主要在小腸，由小腸粘膜細(xì)胞吸收主要在小腸，由小腸粘膜細(xì)胞吸收吸收形式：吸

8、收形式：氨基酸、寡肽、二肽氨基酸、寡肽、二肽吸收機(jī)制：吸收機(jī)制：耗能的主動吸收過程耗能的主動吸收過程吸收過程：吸收過程：由腸粘膜上的由腸粘膜上的需鈉需鈉氨基酸吸收載體氨基酸吸收載體完成完成11氨基酸吸收載體是一種活性受氨基酸吸收載體是一種活性受NaNa+ +調(diào)節(jié)的膜蛋白。調(diào)節(jié)的膜蛋白。載體蛋載體蛋白與氨基酸、白與氨基酸、NaNa+ +組成三聯(lián)體，由組成三聯(lián)體，由ATPATP供能將氨基酸、供能將氨基酸、NaNa+ +轉(zhuǎn)入細(xì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，胞內(nèi)，NaNa+ +再由鈉泵排出細(xì)胞。不同的氨基酸的吸收由不同的載再由鈉泵排出細(xì)胞。不同的氨基酸的吸收由不同的載體完成。體完成。載體類型載體類型中性氨基酸載體中性氨

9、基酸載體堿性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體2. 2. 氨基酸的吸收氨基酸的吸收吸收后的氨基酸在肝臟分解一小部分，大部分隨血液循環(huán)運(yùn)往外吸收后的氨基酸在肝臟分解一小部分，大部分隨血液循環(huán)運(yùn)往外周組織參與組織蛋白的更新。周組織參與組織蛋白的更新。12二、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值二、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值Nutritious value of proteinsu人體的蛋白質(zhì)需要不斷更新。u為了適應(yīng)多種蛋白質(zhì)合成的需要，人和動物必需從食品中獲取各種氨基酸。u蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值營養(yǎng)價值的高低，主要取決于所含必需氨基酸必需氨基酸（Essentialaminoac

10、ids）的種類、含量及其比例是否與人體所需要的相近。13Essential amino acidsuEssential amino acids : Amino acids that cannot be synthesized by the body and must be obtained from the diet. Eight kinds of essential AAS: Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr 蛋蛋 色色 賴賴 纈纈 異異 亮亮 苯苯 蘇蘇“假假 設(shè)設(shè) 來來 借借 一一 兩兩 本本 書書” 纈異亮亮苯蛋色蘇賴“借一兩本淡色書來”14uNon- e

11、ssential amino acids other 12 kinds of AasuSemi-essential amino acids Tyr Tyr 酪氨酸酪氨酸PhePhe苯丙氨酸苯丙氨酸 CysCys半胱氨酸半胱氨酸MetMet蛋氨酸蛋氨酸uNote: HisHis（精氨酸）（精氨酸）and ArgArg（組氨酸）（組氨酸）are essential AAs OR Semi-essential AAs for infants and children. Essential amino acids15 Essential amino acids16燕窩、雞蛋、豆腐、銀耳主要營養(yǎng)成份對比

12、燕窩、雞蛋、豆腐、銀耳主要營養(yǎng)成份對比17食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用營養(yǎng)價值低的蛋白質(zhì)混合食用，則必需氨基酸互相補(bǔ)充，從而提高營養(yǎng)價值。Trp Lys Trp Lys Essential amino acids18蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值的測定蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值的測定氮源氮源 （1）蛋白質(zhì)消化率：）蛋白質(zhì)消化率：食物蛋白在人體內(nèi)消化率的高低，是評價食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的一種重要方面。（2）蛋白質(zhì)的利用率：）蛋白質(zhì)的利用率：指食物蛋白質(zhì)（氨基酸）被消化后在體內(nèi)被利用的程度。 蛋白質(zhì)的生物學(xué)價值（生物價）（BV） 蛋白質(zhì)凈利用率（NPU） 蛋白質(zhì)效率比值（PER） 氨基酸分?jǐn)?shù)（AAS）19第二節(jié)第二節(jié) 氨基酸的代謝

13、氨基酸的代謝 （Amino acid metabolism)Amino acidmetabolic pooldeaminationdecarboxylationNH3-Keto acidKetone bodiesOxidationGlucoseUreaAmineCO2conversionNon- protein nitrogen compoundsabsorptiondegradationsynthesisDietary proteinsTissue proteinsAmino acids synthesizedAmino acid參看（參看（P259 圖圖 122）20一、氨基酸的脫氨基作用

14、一、氨基酸的脫氨基作用u氨基酸脫去氨基生成氨基酸脫去氨基生成-酮酸酮酸的過程叫做脫氨基作用的過程叫做脫氨基作用( deamination )。u脫氨基作用是氨基酸的分解代謝的主要途徑。 Four types for deamination of AAs:1. oxidative deamination（氧化脫氨）（氧化脫氨）2. transamination (aminotransferation)3. union deamination 4. non-oxidative deamination211. Oxidative deaminationu-氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成氨基酸在酶的催

15、化下脫去氨基生成-酮酸酮酸的過程，叫做的過程，叫做 oxidative deamination（氧化脫氨基作用）（氧化脫氨基作用）-酮酸氨基酸R-CH（NH2）COOH R-COCOOH + NH3 +1/2 O +1/2 O2 21. Oxidative deaminationu主要的酶：主要的酶： 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（amino acid amino acid oxidaseoxidase）：）：是一種需氧脫氫酶，以FAD或FMN為輔基。不是氨基酸代謝的主要酶不是氨基酸代謝的主要酶L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶（L-glutamate L-glutamate dehydrogen

16、asedehydrogenase）：）：不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶?；钚愿撸植紡V泛，具有活性高，分布廣泛，具有重要作用。重要作用。u 反應(yīng)反應(yīng)：包括脫氫和水解兩步。包括脫氫和水解兩步。-酮酸亞氨基酸氨基酸R-CH（NH2）COOH R-C（=NH）COOH R-COCOOH + NH3 -2H -2H +H+H2 2O O 氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶23COOHCHNH2(CH2)2COOHL-Glu L-Glu DehydrogenaseNAD+NADH+H+COOHC NH(CH2)2COOHCOOHC(CH2)2COOHH2ONH3O-ketoglutarateL-谷氨酸

17、脫氫酶谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸1. Oxidative deaminationu 反應(yīng)反應(yīng)：在氨基酸代謝、糖代謝中具有重要作用。在氨基酸代謝、糖代謝中具有重要作用。TCAL-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸L-谷氨酸鈉谷氨酸鈉u-酮戊二酸和酮戊二酸和L-谷氨酸的相互轉(zhuǎn)化：谷氨酸的相互轉(zhuǎn)化：242. Transamination（轉(zhuǎn)氨作用）（轉(zhuǎn)氨作用） l 轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)催化，將 -氨基酸氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到 -酮酸酮酸酮基的位置上，生成相應(yīng)的-氨基酸，而原來的-氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的-酮酸。CR1HNH3COO+ CR2OCOOCR2HNH3CO

18、O+CR1OCOO Aminotransferasesamino acid-1amino acid-2keto acid-2keto acid-1磷酸吡哆醛(胺)轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 reversible Aminotransferases utilize a coenzyme - pyridoxal phosphate(磷酸吡哆醛)- which is derived from vitamin B6.本質(zhì)上沒有導(dǎo)致氨基的凈去除本質(zhì)上沒有導(dǎo)致氨基的凈去除. .25谷丙轉(zhuǎn)氨酶（谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）（glutamic pyruvic transaminase）：GPT催化催化 -酮戊二酸與丙氨酸之間的氨基

19、移換反應(yīng)酮戊二酸與丙氨酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。，為可逆反應(yīng)。P260GPT在肝中活性高，在肝中活性高，在肝有病在肝有病時，可致血清中時，可致血清中GPT活性明顯升高?；钚悦黠@升高。兩種重要的兩種重要的轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 (transaminase)丙氨酸丙氨酸 + -酮戊二酸酮戊二酸 GPT丙酮酸丙酮酸 + 谷氨酸谷氨酸26 谷草轉(zhuǎn)氨酶（谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT）(glutamic oxaloacetic transaminase)GOT催化天冬氨酸與催化天冬氨酸與 -酮戊二酸之間的氨基移換反酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。應(yīng)，為可逆反應(yīng)。GOT在心肌中活性較高，在心肌中活性較高，在在心

20、肌疾患心肌疾患時，血清中時，血清中GOT活性明顯升高?；钚悦黠@升高。兩種重要的兩種重要的轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 (transaminase)天冬氨酸天冬氨酸 + 酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸 + 谷氨酸谷氨酸GOTu生理意義：生理意義：u接受氨基的主要酮酸有：接受氨基的主要酮酸有：u轉(zhuǎn)氨基作用的特點：轉(zhuǎn)氨基作用的特點：* 只有氨基的轉(zhuǎn)移，沒有氨的生成只有氨基的轉(zhuǎn)移，沒有氨的生成 * 催化的反應(yīng)可逆催化的反應(yīng)可逆 * 其輔酶都是磷酸吡哆醛其輔酶都是磷酸吡哆醛是體內(nèi)合成非必需氨基酸的重要途徑是體內(nèi)合成非必需氨基酸的重要途徑*丙酮酸丙酮酸 * -酮戊二酸酮戊二酸 *草酰乙酸草酰乙酸 Transaminat

21、ion（轉(zhuǎn)氨作用）（轉(zhuǎn)氨作用） 283. Union deamination (聯(lián)合脫氨聯(lián)合脫氨) l The - amino group of most amino acids is transferred to - ketoglutarate(-酮戊二酸) to form an - keto acid and glutamate (谷氨酸) by transaminase. Glutamate is then oxidatively deaminated to yield ammonia and - ketoglutarate by glutamate dehydrogenase(谷氨酸脫

22、氫酶).此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必合成非必需氨基酸的主要方式需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。l轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)氨作用和谷氨酸的氧化脫氨基谷氨酸的氧化脫氨基聯(lián)合進(jìn)行。29R-CH-COOHNH2R-C-COOHOCOOHCH2COOHCO2COOHCH2COOHCHNH22NAD+ + H2ONADH + H+ + NH3-ketoglutarate-amino acid-keto acidL-glutamate dehydrogenasetransaminaseGluTransaminationOxidative deaminationUnion

23、deamination (聯(lián)合脫氨聯(lián)合脫氨) 嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)(Purine nucleotide cycle)骨骼肌骨骼肌和心肌心肌中存在的氨基酸脫氨基作用: 嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)31二、氨基酸的脫羧基作用二、氨基酸的脫羧基作用Decarboxylation of amino acidsl氨基酸在氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化（輔酶為磷酸吡哆醛（VB6）下，脫羧產(chǎn)生為CO2和胺的過程，稱為 。 所產(chǎn)生的胺可由胺氧化酶胺氧化酶氧化為醛、酸醛、酸。 酸可由尿液排出，也可再氧化為氧化為CO2和水和水。u不是氨基酸分解的主要方式不是氨基酸分解的主要方式。RCH2NH

24、2RCHORCOOHamine oxidaseH2O+O2NH3+H2O21/2O2amineorganic acidRCHCOOHNH2decarboxylaseCO2amino acid(Vit B6)脫羧酶脫羧酶胺氧化酶胺氧化酶胺胺32Decarboxylation of amino acidsNHNCH2CHCOOHNH2 L-His decarboxylaseL-HisNHNCH2CH2NH2histamineCO2(組胺）組胺）(L-組氨酸）組氨酸）CO2COOHCH2L-Glu L-glu decarboxylaseGABACH2CH2NH2COOHCH2CH2CHNH2COOH

25、-aminobutyric acid (-氨基丁酸氨基丁酸)(L-谷氨酸）谷氨酸）33Decarboxylation of amino acidsNHCH2CH COOHNH2NHCH2CH COOHNH2HOTrp5-hydroxytryptophandecarboxylaseCO2NHCH2CH2NH2HO5-hydroxytryptamineTryptophanhydroxylase(5-羥色胺）羥色胺）(色氨酸）色氨酸）34三、氨與三、氨與a-酮酸的轉(zhuǎn)化酮酸的轉(zhuǎn)化氨基酸氨基酸脫氨基作用脫氨基作用脫羧基作用脫羧基作用NH3 -酮酸酮酸CO2胺胺l再與再與-酮酸合成氨基酸酮酸合成氨基酸l轉(zhuǎn)

26、變成無毒的轉(zhuǎn)變成無毒的谷氨酰胺谷氨酰胺l合成合成尿素尿素l直接排氨直接排氨u再合成氨基酸u轉(zhuǎn)化為糖和脂肪u氧化供能351. Metabolism of Ammonial氨是機(jī)體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性。氨是機(jī)體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性。l正常人血氨濃度一般不超過正常人血氨濃度一般不超過 0.6 0.6 molmol/L/L。l體內(nèi)的氨主要在肝體內(nèi)的氨主要在肝合成尿素合成尿素而解毒。而解毒。NH3 植物或某些微生物體內(nèi)動物體內(nèi)動物體內(nèi) 丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán) NH3重新利用（主要是谷氨酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)） 轉(zhuǎn)變成廢物排泄 合成尿素合成尿素天冬酰胺儲存NH336Alanine-glucose cyc

27、le (丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán))proteinamino acidNH3pyruvate-keto acidGmusclepyruvateGNAD+ + H2ONADH + H+bloodliverureaGluAlaAlaAlaGluG-keto acid+ NH3丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸EMP糖異生糖異生尿素循環(huán)尿素循環(huán) 谷氨酸谷氨酸37Transportation of ammonia by GlnCONH2(CH2)2CHNH2COOHGln synthetaseCOOH(CH2)2CHNH2COOH+ NH3ATPADP+ PiGluGlnGlu

28、taminaseH2O谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸( (腦、肌肉腦、肌肉) )( (肝和腎肝和腎) )谷氨酰胺是氨的谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物解毒產(chǎn)物，也是氨的，也是氨的儲存儲存及及運(yùn)輸運(yùn)輸形式。形式。 38動物體內(nèi)動物體內(nèi)NH3轉(zhuǎn)變的主要方式。轉(zhuǎn)變的主要方式。氨的排泄氨的排泄39Formation of ureal Site: liver (mitochondria and cytosol)l Process - ornithine cycle（鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)）ornithineNH3 + CO2H2ONH3H2OH2Oureaarginas

29、eArgcitrulline瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸鳥氨酸鳥氨酸40 Formation of carbamoyl phosphate （氨基甲酰磷酸）氨基甲酰磷酸） (in mitochondria 線粒體線粒體) Carbamoyl phosphate synthetase (CPS) is an allosteric enzyme and is absolutely dependent up on N-acetylglutamic acid (AGA) for its activity.H2N-C-OPO3H2O2ATP2ADP+PiNH3 + CO2 + H2Ocarbamoyl ph

30、osphate CPS IFormation of urea氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶I I（CPS-CPS-）氨的活化氨的活化41 Formation of citrulline （瓜氨酸）瓜氨酸） (in mitochondria)H2N-C-OPO3H2Ocarbamoyl phosphate+NH2（CH ）2 3CHNH2COOHornithineNH（CH ）2 3CHNH2COOHNH2COPicitrullineOCTOCT: ornithine carbamoyl transferase鳥氨酸氨鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶基甲酰轉(zhuǎn)移酶鳥氨酸鳥氨酸瓜氨

31、酸瓜氨酸Formation of urea42 Formation of arginine (in cytosol 胞液胞液) two sub-steps：NH（CH ）2 3CHNH2COOHNH2COcitrulline+COOHH2-N-C-HCH2COOHATP AMP+PPiNH（CH ）2 3CHNH2COOHNH2CCOOHN-C-HCH2COOHarginino succinateAspASSASS:argininosuccinatesynthetase瓜氨酸瓜氨酸*天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶 (尿素合成的限速酶尿素合成

32、的限速酶)Formation of urea43NH（CH ）2 3CHNH2COOHNH2CCOOHN-C-HCH2COOHarginino succinateASLNH（CH ）2 3CHNH2COOHNH2CCOOHCHHCCOOHNH+fumarateArgASL:argininosuccinatelyase精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸延胡索酸延胡索酸精氨酸精氨酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶Formation of urea44 Formation of urea (in cytosol)NH2（CH ）2 3CHNH2COOHornithineNH（CH ）2 3CHNH

33、2COOHNH2CNHH2Oarginase+NH2NH2COureaArg鳥氨酸鳥氨酸精氨酸精氨酸精氨酸酶精氨酸酶尿素尿素可再轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)可再轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)Formation of urea45胞液胞液線粒體線粒體2ATP+CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 2ADP+Pi瓜氨酸瓜氨酸精氨酸代精氨酸代琥珀酸琥珀酸ATP+AspAMP+PPi草酰乙酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸 鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸Pi延胡索酸延胡索酸精氨酸精氨酸尿素尿素鳥氨酸鳥氨酸H2O尿素合成的鳥氨酸循環(huán)尿素合成的鳥氨酸循環(huán)氨基酸氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸-酮酸酮酸(天冬氨酸

34、天冬氨酸)NAD+NADH+ H +TAC46Summary of urea synthesisl One nitrogen of urea molecule comes from ammonia, another nitrogen comes from Asp(天冬氨酸天冬氨酸).l Rate limiting enzyme: ASS（精氨酸代琥珀酸合成酶）精氨酸代琥珀酸合成酶）.可調(diào)節(jié)尿素的合成速度?？烧{(diào)節(jié)尿素的合成速度。增大精氨酸濃度也可加速尿素的合成。增大精氨酸濃度也可加速尿素的合成。Total formula：CO2 + NH3 + Asp+2H2O +3ATP urea + fum

35、arate + 2ADP + AMP + PPi + 2Pi47還原氨基化non- essential AAs合成glucose or lipids氧化CO2 + H2O + ATP生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸AAsNH3 -keto acid2. Metabolism of -keto acid轉(zhuǎn)氨作用48 uAmino acids of converted into glucose are termed glucogenic amino acids (生糖氨基酸). 14種種uAmino acids of converted into ketone bodies or f

36、atty acids are termed ketogenic amino acids (生酮氨基酸). 亮氨酸亮氨酸uAmino acids of converted into both glucose and ketone bodies are termed glucogenic and ketogenic amino acids (生酮兼生糖氨基酸). 5種種Formation of glucose or lipids 49 -KetoglutarateSuccinylCoAFumarateOxaloacetatePyruvateAcetylCoAAcetoacetylCoAInterm

37、ediatesofTCAPEPGlucoseFattyacidKetonebodies-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA乙酰乙酰CoAFormation of glucose or lipids 50琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸檸檬酸檸檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸色氨酸色氨酸異亮氨酸異亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸

38、色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸異亮氨酸異亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸絲氨酸絲氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 纈氨酸纈氨酸酮體酮體亮氨酸亮氨酸 賴氨酸賴氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺組氨酸組氨酸 纈氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系T A C51四、個別氨基酸的分解代謝四、個別氨基酸的分解代謝1. Metabolism of one carbon unit 一碳單位代謝一碳單位代謝2. Metabolism of sulfur-containing AAs3. Metabolis

39、m of aromatic AAs4. Others (Metabolism of branched-chain AAs, etc.)52某些某些氨基酸氨基酸代謝過程中代謝過程中只提供含有只提供含有一個碳原子一個碳原子的的有機(jī)基團(tuán)有機(jī)基團(tuán)，稱為一碳基團(tuán)（稱為一碳基團(tuán)（ one carbon group ）或）或一碳單位（一碳單位（ one carbon unit ）。One carbon units (or groups) are one carbon-containing groups produced in catabolism of some amino acids. 1. Metabo

40、lism of one carbon unitCH3CH2CHCHOCHNHmethylmethylenemethenylformylformimino甲基甲基亞甲基亞甲基次甲基次甲基甲?；柞；鶃啺芳谆鶃啺芳谆?3Tetrahydrofolic acid (FH4)NHHNNNH2NCH2HN12345678910OHCONHHCCOOHCH2CH2COOHl One carbon units are carried by FH4（四氫葉酸）. The N5 and N10 of FH4 participate in the transfer of one carbon units. 54N

41、N510CH2N5-CH3FH4N5,-CH2-FH4N10NNH510CH3NN510CHN5,=CH-FH4N10NHN510CHO-CHOFH4N10NNH510CH=NH-CH=NHFH4N555一一碳單位的產(chǎn)生、互變與生理功用碳單位的產(chǎn)生、互變與生理功用+H2O-H2O+2H-2HS-腺苷甲腺苷甲硫氨酸硫氨酸（SAM）蘇、絲蘇、絲甘甘組組N-亞氨甲基谷氨酸亞氨甲基谷氨酸乙醛酸乙醛酸 N5-CH=NH FH4谷谷NH3色色N10-CHO FH4甲酸甲酸N5,N10-CH=FH4絲絲甘甘N5,N10-CH2-FH4+2HN5-CH3 FH4嘌呤嘌呤(C2) 嘌呤嘌呤(C8) 胸腺嘧啶胸腺

42、嘧啶(-CH3)蛋蛋 同型半同型半胱氨酸胱氨酸56u One carbon unit exchangeH2OCH2FH4N5CH=NH FH4N10CHO FH4CHFH4NH3NH3H2ONADPH+H+NAPD+NADH+H+NAD+N5CH3FH4N5,N10N5,N10uSignificance of one carbon unit：Synthesis of nucleic acid. N10CHOFH4 N5,N10CH2FH4572. 甘氨酸及絲氨酸的分解代謝甘氨酸及絲氨酸的分解代謝CH2CHNH2COOH+ FH4 Ser hydroxymethyl transferaseH2O

43、N5, N10-CH2-FH4+CH2NH2COOHSerGly+ FH4Gly lyaseN5, N10-CH2-FH4+ CO2CH2NH2COOH+ NH3NAD+NADH+H+Gly583. Metabolism of sulfur-containing AAsCH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOH胱氨酸胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸半胱氨酸半胱氨酸含硫氨基酸含硫氨基酸CH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCH3CH2CHNH2COOHCH2cysteinecystine

44、Methionine593. 含硫氨基酸的代謝含硫氨基酸的代謝l 甲硫氨酸（Met）將甲基提供給受體物質(zhì)上的作用是轉(zhuǎn)甲基作用轉(zhuǎn)甲基作用（Transmethylation）。Met是體內(nèi)合成許多重要化合物，如腎上腺素、膽堿、肌酸和核酸等的甲基供體。NNNNOOHOHCH2SCH2CH3CH2CHCOOH3NNH2S-Adenosylmethionine (SAM)l 甲基供體的活性形式為S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine, SAM）。l SAM也是一種一碳單位衍生物，其載體是S-腺苷同型半胱氨酸，攜帶的一碳單位是甲基。60l 從從甲硫氨酸（甲硫氨酸（MetMet）形成）

45、形成的的S-S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸，在提供甲基以后，在提供甲基以后轉(zhuǎn)變?yōu)橥娃D(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼幔ɑ蚋甙腚装彼幔ɑ蚋甙腚装彼岚腚装彼幔?，），然后再反方向重新然后再反方向重新合成甲硫氨酸，這一循環(huán)反應(yīng)過程稱為合成甲硫氨酸，這一循環(huán)反應(yīng)過程稱為S-S-腺苷甲硫氨酸循環(huán)腺苷甲硫氨酸循環(huán)或或活性甲基循環(huán)活性甲基循環(huán)。 P267圖12-10l 甲硫氨酸也可完全氧化分解：甲硫氨酸也可完全氧化分解：高半胱氨酸絲氨酸丙氨酸丁胺酸硫醚-酮丁酸丙酰CoA琥珀酰CoA奇數(shù)脂肪酸分解途徑TCA循環(huán)MetMet3. 含硫氨基酸的代謝含硫氨基酸的代謝61S-S-腺苷甲硫氨酸循環(huán)腺苷甲硫氨酸循環(huán)甲硫氨酸甲硫氨酸S-腺苷

46、甲硫氨酸（腺苷甲硫氨酸（SAM）甲硫氨酰腺苷轉(zhuǎn)移酶甲硫氨酰腺苷轉(zhuǎn)移酶ATPPPi + PiFH4N5-CH3 FH4甲硫氨酸合成酶甲硫氨酸合成酶（Vit B12）甲基受體甲基受體甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶甲基受體甲基受體-CH3S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸S-腺苷同型腺苷同型半胱氨酸裂解酶半胱氨酸裂解酶H2O腺苷腺苷62Metabolism of cysteine and cystine胱氨酸胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸氧化脫羧氧化脫羧?；撬崤；撬嵫趸摪毖趸摪北岜?+ 氨氨 + H2S互變互變H2SO4PAPS（3/磷酸腺苷-5/磷酸硫酸）活性硫酸(膽汁鹽膽汁鹽

47、) SO42-ATPPPi adenosine-5-phosphosulfate (AMPS)ATPADP 3-phospho- adenosine-5-phosphosulfate (PAPS)SHCH2CHCOOHNH2CysH2SONH3pyruvateMetabolism of cysteine and cystine（半胱氨酸）（半胱氨酸）64芳香族氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸4. Metabolism of aromatic amino acids(Phe)(Tyr)(Trp)65u苯丙氨酸在苯丙氨酸在苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼幔旱淖饔孟罗D(zhuǎn)變?yōu)槔野彼幔篊H2CHNH2COOH+O2CH2CHNH2COOH+OHH2Otetrahydro- biopterindihydro- biopterinPhe hydroxylaseNADPH+H+NADP+PheTyr (苯丙氨酸苯丙氨酸) ( (酪氨酸酪氨酸) )苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶四氫生物碟呤四氫生物碟呤二氫生物碟呤二氫生物碟呤苯丙氨酸和酪氨酸的代謝苯丙氨酸和酪氨酸的代謝 66苯丙氨酸和酪氨酸的代謝苯丙氨酸和酪氨酸的代謝 NH3苯丙酮酸苯丙酮酸苯丙氨酸苯丙氨酸四氫生物蝶呤四氫生物蝶呤 +