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,*,第十二章 含氮化合物代谢,第一节 氨基酸的分解代谢,细胞内蛋白,NH,3,TCA,CO,2,+H,2,O,葡萄糖,食物蛋白,消化,内切外切酶,脂肪酸,尿素,铵盐,酰胺,一、氨基酸的分解与转化共同途径,氨基酸,核苷酸,-,酮酸,蛋白酶,(,二,),脱羧基作用,(,一,),脱氨基作用,2.,非氧化脱氨基,3.,转氨基作用,(,三,),分解产物的去路,1.,氧化脱氨基,1,、氨的去路,2.,酮酸的去路,3.,胺的去路,4.,氨基酸与一碳单位,4,、联合脱氨基作用,(decarboxylation),(deamination),氧化脱氨基酶,氧化脱氨基,广泛存在，活性高，最适,pH,值为,7,，辅助因子,NAD,+,或,NADP,+,，,只催化,L-,谷氨酸脱氢，不需氧，产物为,-,酮酸、,NH,4,+,，,NADH,或,NADPH,。,(oxidative deamination),L-,氨基酸氧化酶,(,FAD,或,FMN,人,),最适,pH,为,10,，生理,pH,条件下活性不高，仅作用,L,-,氨,基酸，需氧，产物,-,酮酸、氨和,H,2,O,2,不是脱氨基主,要方式。,D-,氨基酸氧化酶,分布广活性高，仅作用,D,-,氨基酸，需氧，产物,-,酮酸、氨和,H,2,O,2,但生物体的氨基酸主要由,L-,氨基酸组成，该,E,对生物无重要意义。,L-,谷氨酸脱氢酶,-,酮酸,NAD(P),+,NADPH+H,+,_,NH,3,+,R-CHC,OO,-,_,NH,R-C-C,OO,-,_,氨基酸氧化酶,H,2,O,NH,3,_,O,R-C-C,OO,-,+H,+,_,氨基酸,(,自发进行,),酶主要特征作用特点,glutamate dehydrogenase,D-amino acid oxidses,NAD,+,NADH+H,+,谷氨酸脱,氢酶,HCOOH,CH,2,_,_,HC-NH,2,_,_,CH,2,HCOOH,HCOOH,CH,2,_,_,C=O,CH,2,HCOOH,_,_,NADP,+,NADPH+H,+,+NH,4,+,L-,谷氨酸,-,酮戊二,酸,脊椎动物的谷氨酸脱氢酶,(GDH),由,6,个相同亚基组成，而野生植物,(,拟南芥和玉米,),谷氨酸脱氢酶凝胶电泳,(PAGE),指纹显示两种不同的亚基,(GDH1,GDH2),，但每个,GDH,仍然含,6,个亚基。,拟南芥和玉米中,GDH,同工酶：,(GDH1),6,(GDH1),5,:(GDH2),1,(GDH1),4,:,(GDH2),2,(GDH1),3,:(GDH2),3,(GDH1),2,:,(GDH2),4,(GDH1),1,:,(GDH2),5,GDH,属于典型的多亚基、变构酶：均受,GTP,，,ATP,和,NADH,的别构抑制，而受,GDP,和,ADP,别构激活。,2.,非氧化脱氨基,包括：还原脱氨基、水解脱氨基、脱水脱氨基、硫解脱氨基裂解脱氨基,还原脱氨基,水解脱氨基,苯丙氨酸,-CH,2,-CH-COOH,NH,2,-,反肉桂酸,-CH=CH-COOH,苯丙氨酸解氨酶,NH,3,氨基酸,R-CH-COOH,NH,2,-,脂肪酸,R-CH,2,-COOH+NH,3,2H,+,2e,-,裂解脱氨基,氨基酸,R-CH-COOH,NH,2,-,R,C,H,O,H,C,O,O,H,羟基脂酸,+NH,3,+H,2,O,非氧化脱氨基作用多数存在微生物中,3.,转氨基作用,常见的有谷草转氨酶和谷丙转氨酶,氨基酸转氨酶德辅酶为磷酸吡哆醛，酶活性中心反应历程为,:,+,+,+,转氨酶,C,H,P,O,-,氨基酸,1,H,2,N-C-H,COOH,R,-,酮酸,1,O=C-H,COOH,R,H,2,N-C-H,COOH,R,-,氨基酸,2,(aminotransferation),-,酮酸,2,O=C-H,COOH,R,P,H,2,N-CH,2,COOH,H-C-NH,2,R,+,O=C,H,P,E,H-C=O,COOH,R,H,2,N-CH,2,P,E,COOH,R,C=O,COOH,H-C-NH,2,R,COOH,H-C-N,C,H,P,E,R,COOH,C N,C-H,H,P,E,R,H,2,N-CH,2,P,E,COOH,H-C-N,C,H,P,E,R,COOH,C N,CH,H,R,P,E,O=C,H,P,E,4.,联合脱氨基作用,分两种情况,H-C-NH,2,COOH,CH,3,丙氨酸,-,-,-,酮戊二酸,COOH,C=O,CH,2,CH,2,COOH,-,-,-,-,NADH+H,+,+NH,3,NAD,+,+H,2,O,谷氨酸,脱氢酶,转氨酶,H-C-NH,2,COOH,CH,2,CH,2,COOH,谷氨酸,-,-,-,-,COOH,C=O,CH,3,丙酮酸,-,-,转氨酶与,L,-,谷氨酸脱氢酶组成的脱氨基作用，广泛存在于动植物和微生物中。,(NADPH+H,+,+NH,3,),(NADP,+,+H,2,O),转氨基作用的特点：,已经发现,50,多种,;,广泛存在动植物和微生物细胞质及线粒体中,;,既能使,-,酮酸与,-,氨基酸相互转变，平衡库中各种氨基酸，又是必需氨基酸合成重要途径。,腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用,-,氨基酸,-,酮戊二酸,天门冬氨酸,草酰乙酸,GOT,-,酮酸,谷氨酸,转氨酶,腺苷酸代琥珀酸,IMP,延胡索酸,AMP,苹果酸,H,2,O,腺苷酸,脱氨酶,NH,3,腺嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用仅限于骨骼肌、心肌组织细胞的脱氨基方式，而不是通过联合脱氨基,的方式进行。原因是这两种组织中的谷氨酸脱氢酶含量较少活性低,(,二,),脱羧基作用,胺,CO,2,L-,组氨酸脱羧酶,组胺,L-,谷氨酸脱羧酶,CO,2,-,氨基丁酸,R-CH,2,-NH,2,+CO,2,脱羧酶,R-CH-NH,2,COOH,氨基酸,C,C,N,N,C,H,H,H,-CH,2,-CH,2,-NH,2,C,C,N,N,C,H,H,H,-CH,2,-CH-NH,2,组氨酸,COOH,谷氨酸,CH,2,CH,2,CH-COOH,COOH,NH,2,CH,2,CH,2,CH,2,COOH,NH,2,使血管舒张，降低血压，医学认为，过敏性鼻炎患者是因为体内组氨产生过多，引起鼻道毛细血管扩张，增加分泌，鼻涕较多之故。,中枢神经系统传导递质,氨基酸脱羧基后，产物为有机胺，多数具有很强的生理活性如：赖氨酸,戊二胺,(,尸胺,),，组氨酸,组胺，酪氨酸,酪胺；这些胺都具有强烈的生理作用，如组胺可降低血压，酪胺可升高血压等。富含蛋白类食物腐败后产生胺类物质，误食会引起食物中毒,-,恶心、头晕、萎靡不振，严重者死亡。,(,三,),氨基酸分解产物的去路,(1),形成尿素,(,鸟氨酸循环,),；,(2),生成,NH,4,+,，,(3),生成酰胺；,(4),合成其他含氮化合物,(5),重新合成氨基酸。,1.,氨的去路,线粒体,细胞质,氨甲酰磷酸,CO,2,+NH,3,2ADP+Pi,2ATP,鸟氨酸,瓜氨酸,Pi,鸟氨酸,瓜氨酸,ATP,AMP+PPi,天冬氨酸,精氨代琥珀酸合酶,+H,2,O,鸟氨酸循环,精氨酸,延胡索酸,酶？,酶？,H,2,N-C-O-P=O,O,-,O,-,O,NH,2,(CH,2,),3,CHNH,2,COOH,C=NH,H,2,N,HO,CHNH,2,NH,(CH,2,),3,COOH,C=NH,H,2,N,NH,(CH,2,),3,CHNH,2,COOH,C=O,NH,2,CH,HC,COOH,COOH,NH,(CH,2,),3,CHNH,2,COOH,C,H,2,N,N-CH,CH,2,COOH,COOH,H,2,N-CH,CH,2,COOH,COOH,精氨代琥珀酸,鸟氨酸循环的特点和生物学意义：,该循环又成为,Krebs-,尿素循环，特点为：,a.,循环从瓜氨酸合成开始，前两步反应在线粒体中进行，后三步在细胞液中进行；,b.,整个过程中有,4,种氨基酸参与：精氨酸、天冬氨酸、瓜氨酸和鸟氨酸；,c.,每合成,1,分子尿素消耗,3,分子,ATP,，,4,个高能键；尿素分子中两个酰胺基，一个来自,NH,3,，另一个来自天冬氨酸。,NH,3,的固定发生在线粒体中。,d.,反应过程的酶主要有：氨甲酰磷酸合成酶，氨甲酰磷酸转移酶、精氨琥珀酸合成酶、精氨酸裂解酶；,鸟氨酸循环主要发生部位是动物肝脏，尿素最后通过尿液排泄，有利于解除,NH,3,的毒性，同时伴随,CO,2,排出；在少数植物中，如马勃、洋蕈等也能合成尿素，以解除,NH,3,毒性，因为高浓度的,NH,3,是解联剂。,生物学意义：,2.,氨基酸碳架,-,酮酸的去路,苯丙氨酸,酪氨酸,赖氨酸,亮氨酸,色氨酸,丙氨酸,苏氨酸,甘氨酸,丝氨酸,半胱氨酸,丙酮酸,苯丙氨酸,酪氨酸,天冬氨酸,天冬酰胺,异亮氨酸,蛋氨酸,缬氨酸,谷氨酸,精氨酸,组氨酸,脯氨酸,谷氨酰胺,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰,CoA,-,酮戊二酸,乙酰,CoA,乙酰乙酰,CoA,延胡索酸,(,1),氧化分解,CO,2,NADH/FADH,2,(2),再合成氨基酸,(3),生成糖或脂,生糖氨基酸、生酮氨基酸,NAD,+,NADH+H,+,HCOOH,CH,2,_,_,HC-NH,2,_,_,CH,2,HCOOH,HCOOH,CH,2,_,_,C=O,CH,2,HCOOH,_,_,NADP,+,NADPH+H,+,NH,4,+,L-,谷氨酸,-,酮戊二,酸,谷氨酸,脱,氢酶,-,氨基酸,1,H,2,N-C-H,COOH,R,-,酮酸,1,O=C-H,COOH,R,转氨,酶,丙酮酸,草酰乙酸,丙氨酸,天冬氨酸,氨基酸,脱氨基,-,酮,酸,糖异生途径,糖,糖异生途径,丙酮酸,葡萄糖,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,1,3-,二磷酸甘油酸,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油醛,PEP,6-,磷酸葡萄糖酶,果糖二磷酸酶,乳酸,线粒体,丙酮酸,草酰乙酸,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,ADP+Pi,CO,2,+ATP+H,2,O,NADH,NAD,+,NADH,NAD,+,GTP,GDP+Pi,CO,2,天冬氨酸,Ala,糖酵解途径,氨基酸脱氨基产生的,-,酮酸，,能够转变成丙酮酸、乙酰,CoA,或,TCA,中间产物，进而生成糖或脂肪。大多数氨基酸可以使尿液中糖含量增加，少数几种可使葡萄糖和酮体的含量同时增加，而亮氨酸只能使酮体增加。,氨基酸脱氨后的,-,酮酸能,沿糖异生途径能够转变成糖氨基酸称为生糖氨基酸，能够生成酮体的，并按照脂肪酸代谢途径分解的称为生酮氨基酸。既能生成糖，又能生成酮体的称为生糖兼生酮氨基酸。,名称,中间代谢物,生糖,/,生酮,名称,中间代谢物,生糖,/,生酮,Gly,甘,Ser,丝,Ala,丙,Thr,苏,Cys,半,Glu,谷,His,组,Gys,精,Pro,脯,Val,缬,Met,甲,丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸,丙酮酸,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,琥珀酰,CoA,生糖,生糖,生糖,生糖,生糖,生糖,生糖,生糖,生糖,生糖,生糖,Asp,天,Trp,色,Ile,异亮,Tyr,酪,Phe,苯,Lys,赖,Leu,亮,草酰乙酸,丙酮酸,/,乙酰乙酸,琥珀酰,CoA,/,乙酰,CoA,乙酰乙酸,/,延胡索酸,乙酰乙酸,/,延胡索酸,乙酰,CoA,乙酰乙酸,/,乙酰,CoA,生糖,生糖,/,生酮,生糖,/,生酮,生糖,/,生酮,生糖,/,生酮,生糖,/,生酮,生酮,生糖与生酮氨基酸,3.,胺的去路,(2),转,化为其它含氮化合物。胺可转化为生物碱、生长刺激素等等。如色氨酸经脱氨基后可生成植物生长激素,吲哚乙酸。,胺氧化酶,R-CH,2,-NH,2,R-CH,2,-CHO+H,2,O,2,+NH,3,O,2,H,2,O,R-CH,2,-CHO,醛氧化酶,O,2,H,2,O