第七章基酸代谢 CHOP Hy HCC+0=CN二HOCN=CN CH 氨基酸 磷酸啶哆醛 Ch碱 分子重排 CH-OPOLH CHON,H, HOOC-C-=0+H,N-CH N 酸吡哆胺 S贼异构体 (二)、氧化脱氨基作用( Oxidative Deamination)P306 氧化脱氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脱氢的同时,脱去氨基 过程。 谷氨酸在线粒体中由谷氨酸脱氢酶( glutamate dehydrogonase)催化氧化脱 氨。谷氨酸脱氢酶属不需氧脱氢酶,以NAD或NADP作为辅酶。氧化反应 通过谷氨酸C脱氢转给NAD(P)形成a-亚氨基戊二酸,再水解生成∝-酮戊二 酸和NH3(如下图) CHOH2谷氨敢脱氢魔C0 -CooH + NH CH)-COOH NAD NADH+ H(CH)-COOH (CH)-COOH L谷氨酸 a-削戊二酸 以上反应可逆。一般情况下,反应偏向于谷氨酸的合成,但是当谷氨酸 浓度高而NH3出浓度低时,则有利于∝-酮戊二酸的生成。谷氨酸脱氢酶是 种变构酶,由6个相同的亚基聚合而成,每个亚基的分子量为56000。已知 GTP和AP是此酶的变构抑制剂,而GDP和ADP是变构激活剂。因此当体 内GTP和AIP不足时,谷氨酸加速氧化脱氨,这对于氨基酸氧化供能起着重 要的调节作用 〔三)、联合脱氨基作用 1.a-氨基转氨基作用(P307) 联合脱氨基的过程是:a-氨基酸首先与α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成∝- 酮酸和谷氨酸,然后谷氨酸再经L谷氨酸脱氢酶作用,脱去氨基而生成α酮 戊二酸,(-酮戊二酸再继续参加转氨基作用(下图)。联合脱氨基作用的全过 程是可逆的,因此这一过程也是体内合成非必需氨基酸的主要途径
第七章 氨基酸代谢 ·6· （二）、氧化脱氨基作用(Oxidative Deamination) P306 氧化脱氨基作用是指在酶的催化下氨基酸在氧化脱氢的同时，脱去氨基 的过程。 谷氨酸在线粒体中由谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogonase)催化氧化脱 氨。谷氨酸脱氢酶属不需氧脱氢酶，以 NAD+或 NADP+作为辅酶。氧化反应 通过谷氨酸 Cα脱氢转给 NAD(P)+形成α-亚氨基戊二酸，再水解生成 α-酮戊二 酸和 NH3（如下图）。 以上反应可逆。一般情况下，反应偏向于谷氨酸的合成，但是当谷氨酸 浓度高而 NH3 出浓度低时，则有利于 α-酮戊二酸的生成。谷氨酸脱氢酶是一 种变构酶，由 6 个相同的亚基聚合而成，每个亚基的分子量为 56000。已知 GTP 和 ATP 是此酶的变构抑制剂，而 GDP 和 ADP 是变构激活剂。因此当体 内 GTP 和 ATP 不足时，谷氨酸加速氧化脱氨，这对于氨基酸氧化供能起着重 要的调节作用。 〔三〕、联合脱氨基作用 1. α-氨基转氨基作用（P307） 联合脱氨基的过程是：α-氨基酸首先与 α-酮戊二酸在转氨酶作用下生成 α- 酮酸和谷氨酸，然后谷氨酸再经 L-谷氨酸脱氢酶作用，脱去氨基而生成 α-酮 戊二酸，α-酮戊二酸再继续参加转氨基作用（下图）。联合脱氨基作用的全过 程是可逆的，因此这一过程也是体内合成非必需氨基酸的主要途径
第七章基酸代谢 COOH IH-N-C-H I - COOH NH3氨+NADH4H 氨基酸 COOH 氨酸脱氢酶 COOH 20+NAD I COOH, 谷氨酸 图:以谷氨酸脱氢酶为主的联合脱氨基作用 2.嘌呤核苷酸循环P307 上述联合脱氨基作用主要在肝、肾等组织中进行。骨骼肌和心肌中L-谷 氨酸脱氢酶的活性弱,难于进行以上方式的联合脱氨基过程。肌肉中存在着 另一种氨基酸脱氨基反应,即通过嘌呤核苷酸循环( purine nucleotide cycle) 脱去氨基。在此过程中,氨基酸首先通过连续的转氨基作用将氨基转移给草 酰乙酸,生成天冬氨酸:天冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸(IMP)反应生成腺苷酸 代琥珀酸,后者经过裂解,释放出延胡索酸并生成腺嘌呤核苷酸(AMP)sAMP 在腺苷酸脱氨酶(此酶在肌组织中活性较强)催化下脱去氨基,最终完成氨 基酸的脱氨基作用。IMP可以再参加循环(下图)。由此可见,嘌呤核苷酸循 环实际上也可以看成是另一种形式的联合脱氨基作用。 COOH 氨基酸1cH20c2t-O0 H 天冬氨酸 腺苷酸代瑰 除什酸氨酶 珀酸合成酶 核苷酸 戊二酸 HOOC-CH--C-COOH NH2 R-5-p COOH 腺苷酸代虢珀酸 腺嘌玲核苷酸 (MP 00000oH L谷氯酸草酰乙酸 CHOHCOO HO0OH 草果酸廷胡索酸 图:嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用(P308)
第七章 氨基酸代谢 ·7· 图： 以谷氨酸脱氢酶为主的联合脱氨基作用 2. 嘌呤核苷酸循环 P307 上述联合脱氨基作用主要在肝、肾等组织中进行。骨骼肌和心肌中 L-谷 氨酸脱氢酶的活性弱，难于进行以上方式的联合脱氨基过程。肌肉中存在着 另一种氨基酸脱氨基反应，即通过嘌呤核苷酸循环（purine nucleotide cycle） 脱去氨基。在此过程中，氨基酸首先通过连续的转氨基作用将氨基转移给草 酰乙酸，生成天冬氨酸；天冬氨酸与次黄嘌呤核苷酸（IMP）反应生成腺苷酸 代琥珀酸，后者经过裂解，释放出延胡索酸并生成腺嘌呤核苷酸（AMP）。AMP 在腺苷酸脱氨酶（此酶在肌组织中活性较强）催化下脱去氨基，最终完成氨 基酸的脱氨基作用。IMP 可以再参加循环（下图）。由此可见，嘌呤核苷酸循 环实际上也可以看成是另一种形式的联合脱氨基作用。 图： 嘌呤核苷酸的联合脱氨基作用（P308）
第七章基酸代谢 、a-酮酸的代谢 氨基酸脱氨基后生成的∝-酮酸可以进一步代谢,主要有以下三方面的代 谢途径: (一)生成非必需氨基酸 通过转氨基又生成相应的氨基酸,是非必需氨基酸的生成途径。 (二)转变为糖和脂类 α-酮酸可以转变成糖和脂类,将可以转变成糖的相应氨基酸称生糖氨基酸 ( glucogenic amino acid,转变成酮体的称生酮氨基酸( ketogenic amino acid), 二者兼有者称生糖兼生酮氨基酸( glucogenic and ketogenic amino acid) 表氨基酸生糖及生酮性质的分类 类别 氨基酸 生糖氨基酸甘氦酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氦酸、半胱氨酸、脯氨酸 羟脯氦酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氦酰胺,天冬氨酸、天冬酰胺 甲硫氨酸 生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酩氨酸、苏氨酸、色氨酸 转变过程的中间产物不外乎是:乙酸辅酶A(二碳化合物)、丙酮酸(三 碳化合物)、以及三羧酸循环的中间物,例如琥珀酸单酰辅酶A、延胡索酸、 草酰乙酸(四碳化合物)及α-酮戊二酸(五碳化合物)等 以丙氨酸为例,丙氨酸脱去氨基生成丙酮酸,丙酮酸可以转变成葡萄糖, 所以丙氨酸是生糖氨基酸 又如亮氨酸经过一系列代谢转变生成乙酰辅酰A或乙酰乙酰辅酶 们可以进一步转变成酮体或脂肪,所以亮氨酸是生酮氨基酸 再如,苯丙氨酸与酪氨酸经代谢转变既可生成延胡索酸,又可生成乙酰 乙酸,所以这两种氨基酸是生糖兼生酮氨基酸。 (三)氧化供能 进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和H2O 氨基酸的代谢与糖和脂肪的代谢密切相关、氨基酸可转变成糖与脂肪 糖也可以转变成脂肪及多数非必需氨基酸的碳架部分 由此可见,三羧酸循环是物质代谢的总枢纽,通过它可使糖。脂肪酸及 氨基酸完全氧化,也可使其彼此相互转变,构成一个完整的代谢体系
第七章 氨基酸代谢 ·8· 二、α-酮酸的代谢 氨基酸脱氨基后生成的 α-酮酸可以进一步代谢，主要有以下三方面的代 谢途径： （一）生成非必需氨基酸 通过转氨基又生成相应的氨基酸，是非必需氨基酸的生成途径。 （二）转变为糖和脂类 α-酮酸可以转变成糖和脂类，将可以转变成糖的相应氨基酸称生糖氨基酸 （glucogenic amino acid），转变成酮体的称生酮氨基酸（ketogenic amino acid）， 二者兼有者称生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino acid)。 表:氨基酸生糖及生酮性质的分类 转变过程的中间产物不外乎是：乙酸辅酶 A（二碳化合物）、丙酮酸（三 碳化合物）、以及三羧酸循环的中间物，例如琥珀酸单酰辅酶 A、延胡索酸、 草酰乙酸（四碳化合物）及 α-酮戊二酸（五碳化合物）等。 以丙氨酸为例，丙氨酸脱去氨基生成丙酮酸，丙酮酸可以转变成葡萄糖， 所以丙氨酸是生糖氨基酸； 又如亮氨酸经过一系列代谢转变生成乙酰辅酰 A 或乙酰乙酰辅酶 A，它 们可以进一步转变成酮体或脂肪，所以亮氨酸是生酮氨基酸； 再如，苯丙氨酸与酪氨酸经代谢转变既可生成延胡索酸，又可生成乙酰 乙酸，所以这两种氨基酸是生糖兼生酮氨基酸。 （三）氧化供能 进入三羧酸循环彻底氧化成 CO2 和 H2O。 氨基酸的代谢与糖和脂肪的代谢密切相关、氨基酸可转变成糖与脂肪； 糖也可以转变成脂肪及多数非必需氨基酸的碳架部分。 由此可见，三羧酸循环是物质代谢的总枢纽，通过它可使糖。脂肪酸及 氨基酸完全氧化，也可使其彼此相互转变，构成一个完整的代谢体系
第七章基酸代谢 、脱羧基作用(P308) 氨基酸在氨基酸脱羧酶催化下进行脱羧作用,生成CO2和一个伯胺类化 合物。这个反应除组氨酸外均需要磷酸吡哆醛作为辅酶。 R H3NCHCOO *RCH2NH2+ CO2 氨基酸的脱羧作用,在微生物中很普遍,在高等动植物组织内也有此作 用,但不是氨基酸代谢的主要方式。 氨基酸脱羧酶的专一性很高,除个别脱羧酶外,一种氨基酸脱羧酶一般只 对一种氨基酸起脱羧作用。氨基酸脱羧后形成的胺类中有一些是组成某些维 生素或激素的成分,有一些具有特殊的生理作用,例如脑组织中游离的γ-氨 基丁酸就是谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化脱羧的产物,它对中枢神经系统的传 导有抑制作用。 (CH2)? cCH+ C0 CHNH4 J產 天冬氨酸脱羧酶促使天冬氨酸脱羧形成β-丙氨酸,它是维生素泛酸的组 成成分 H NHa 无冬氫 -丙氢 组胺可使血管舒张、降低血压,而酪胺则使血压升高。前者是组氨酸的脱 羧产物,后者是酪氨酸的脱羧产物 HC=C—CH2- CH--COC HC-CCH, CH NH, HN* NH (CH, CH,NH,+ CO2 H 酪氨酸 酩胺 如果体内生成大量胺类,能引起神经或心血管等系统的功能紊乱,但体 内的胺氧化酶能手化胺类氧化成醛,继而醛氧化成脂肪酸,再分解成CO2和 H2O。 脱羧酶的作用机制如下:
第七章 氨基酸代谢 ·9· 三、脱羧基作用 (P308) 氨基酸在氨基酸脱羧酶催化下进行脱羧作用，生成 CO2 和一个伯胺类化 合物。这个反应除组氨酸外均需要磷酸吡哆醛作为辅酶。 氨基酸的脱羧作用，在微生物中很普遍，在高等动植物组织内也有此作 用，但不是氨基酸代谢的主要方式。 氨基酸脱羧酶的专一性很高，除个别脱羧酶外，一种氨基酸脱羧酶一般只 对一种氨基酸起脱羧作用。氨基酸脱羧后形成的胺类中有一些是组成某些维 生素或激素的成分，有一些具有特殊的生理作用，例如脑组织中游离的γ-氨 基丁酸就是谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化脱羧的产物，它对中枢神经系统的传 导有抑制作用。 天冬氨酸脱羧酶促使天冬氨酸脱羧形成β-丙氨酸，它是维生素泛酸的组 成成分。 组胺可使血管舒张、降低血压，而酪胺则使血压升高。前者是组氨酸的脱 羧产物，后者是酪氨酸的脱羧产物。 如果体内生成大量胺类，能引起神经或心血管等系统的功能紊乱，但体 内的胺氧化酶能手化胺类氧化成醛，继而醛氧化成脂肪酸，再分解成 CO2 和 H2O。 脱羧酶的作用机制如下：
第七章基酸代谢 H-C-NH;+0-CH HC一CH—→ H-C-N-CH一CHNH+0=CH 上式中PCHO代表磷酸吡哆醛。 第三节氨的代谢 机体内代谢产生的氨,以及消化道吸收来的氨进入血液,形成血氨。氨 具有毒性,脑组织对氨的作用尤为敏感。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。 因此,除门静脉血液外,体内血液中氨的浓度很低。正常人血浆中氨的浓度 一般不超过0.60μmolL(o. Img/100m)。严重肝病患者尿素合成功能降低,血 氨增高,引起脑功能紊乱,常与肝性脑病的发病有关 、体内氨的来源(P308) 体内氨有三个主要的来源,即各组织器官中氨基酸及胺分解产生的氨 肠道吸收的氨、以及肾小管上皮细胞分泌的氨 氨基酸脱氨基以及胺、嘌呤、嘧啶的分解。其中氨基酸脱氨基作用产 生的氨是体内氨的主要来源 2.肠道氨基酸和尿素的分解 肠道产氨的量较多,每日约4g。肠内腐败作用增强时,氨的产量增多。 NH3比NH艹易于穿过细胞膜而被吸收:在碱性环境下,NH偏向于转变成 NH3。因此肠道pH偏碱时,氨的吸收加强。临床上对高血氨病人釆用弱酸性 透析液作结肠透析,而禁止用碱性肥皂水灌肠,就是为了减少氨的吸收。肠 道尿素经肠道细菌尿素酶水解也能产生的氨。 3.肾脏中谷氨酰胺的分解 谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的催化下水解成谷氨酸和NH3,这部分氨分泌到 肾小管腔中主要与尿中的H结合成NH+,以铵盐的形式由尿排出体外,这对 调节机体的酸碱平衡起着重要作用。酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入 尿,但碱性尿则可妨碍肾小管细胞中NH3的分泌,此时氨被吸收入血,成为 血氨的另一个来源。 、氨的转运(P309) 氨是有毒物质。必须以无毒形式经血液运输到肝合成尿素或运至肾以铵 盐形式随尿排出体外。氨在血液中主要是以丙氨酸及谷氨酰胺两种形式运输 的 (一)丙氨酸葡萄糖循环 在肌肉中氨基酸的氨基转给丙酮酸生成丙氨酸,运输到肝中再分解成丙
第七章 氨基酸代谢 ·10· 上式中 PCHO 代表磷酸吡哆醛。 第三节 氨的代谢 机体内代谢产生的氨，以及消化道吸收来的氨进入血液，形成血氨。氨 具有毒性，脑组织对氨的作用尤为敏感。体内的氨主要在肝合成尿素而解毒。 因此，除门静脉血液外，体内血液中氨的浓度很低。正常人血浆中氨的浓度 一般不超过 0.60μmol/L(0.1mg/100ml)。严重肝病患者尿素合成功能降低，血 氨增高，引起脑功能紊乱，常与肝性脑病的发病有关。 一、体内氨的来源 (P308) 体内氨有三个主要的来源，即各组织器官中氨基酸及胺分解产生的氨、 肠道吸收的氨、以及肾小管上皮细胞分泌的氨。 1．氨基酸脱氨基以及胺、嘌呤、嘧啶的分解。其中氨基酸脱氨基作用产 生的氨是体内氨的主要来源。 2．肠道氨基酸和尿素的分解 肠道产氨的量较多，每日约 4g。肠内腐败作用增强时，氨的产量增多。 NH3 比 NH4+易于穿过细胞膜而被吸收；在碱性环境下，NH4 +偏向于转变成 NH3。因此肠道 pH 偏碱时，氨的吸收加强。临床上对高血氨病人采用弱酸性 透析液作结肠透析，而禁止用碱性肥皂水灌肠，就是为了减少氨的吸收。肠 道尿素经肠道细菌尿素酶水解也能产生的氨。 3．肾脏中谷氨酰胺的分解 谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的催化下水解成谷氨酸和 NH3，这部分氨分泌到 肾小管腔中主要与尿中的 H+结合成 NH4+，以铵盐的形式由尿排出体外，这对 调节机体的酸碱平衡起着重要作用。酸性尿有利于肾小管细胞中的氨扩散入 尿，但碱性尿则可妨碍肾小管细胞中 NH3 的分泌，此时氨被吸收入血，成为 血氨的另一个来源。 二、氨的转运 (P309) 氨是有毒物质。必须以无毒形式经血液运输到肝合成尿素或运至肾以铵 盐形式随尿排出体外。氨在血液中主要是以丙氨酸及谷氨酰胺两种形式运输 的。 （一）丙氨酸-葡萄糖循环 在肌肉中氨基酸的氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，运输到肝中再分解成丙