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,*,第十一章 蛋白质降解及氨基酸代谢,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,第三节 氨基酸的分解代谢,第四节 氨的运输与尿素形成,第五节 氨基酸碳骨架的进一步代谢,第六节 由氨基酸衍生的重要化合物,第七节 氨基酸的生物合成概况,第十一章 蛋白质降解及氨基酸代谢第一节 蛋白质的营养,1,肠激酶,胰蛋白酶原 胰蛋白酶,胰凝乳蛋白酶原 胰凝乳蛋白酶,弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶,羧肽酶原 羧肽酶,氨肽酶原 氨肽酶,激活作用依次递减,一、蛋白质的,消化,2、小肠消化,肠激酶一、,2,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,一、蛋白质生理功用,二、蛋白质的营养价值与必需氨基酸,三、氮平衡及最低生理需求量,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡一、蛋白质生理功用,3,一、蛋白质生理功用,1、,维持细胞生长、发育、更新和修复,2、,催化功能,酶,3、,免疫功能,抗体,4、,调节功能,激素,5、组成重要化合物,脂蛋白、糖蛋白,等,6、,供能,：1克蛋白质 4千卡能量,7、其水解产物,氨基酸 参与重要生理作用,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,一、蛋白质生理功用1、维持细胞生长、发育、更新和修复第一节,4,二、蛋白质的营养价值与必需氨基酸,衡量蛋白质的营养价值高、低（优、劣）标准：,含量多少和种类多少？,是否与人体蛋白质组分相近？,人体有8种,必需氨基酸,：,Phe、Met、Trp、Lys、The、Val、Leu、Ile.,Arg. His,. 在体内只合成少量，也有人将之划为必需氨基酸。,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,蛋白质的互补作用：,采用混合食用蛋白质，使氨基酸种类和含量更接近人类，而提高蛋白质的生理价值的现象。例：采用小麦：小米：牛肉：大豆 = 39：13：26：22 混合饲料喂大鼠，测其生理价值是89，远高于单独食用的生理价值。,二、蛋白质的营养价值与必需氨基酸衡量蛋白质的营养价值高、低（,5,三、氮平衡及最低生理需求,氮平衡： 机体摄入蛋白质（氮）量 机体排出蛋白质（氮）量,正氮平衡：,负氮平衡：,蛋白质含氮量：16 %，即：1 克 N = 6.25 克蛋白质，,机体排出蛋白质（N）量约 5 克，,故成人每日需食入 3050 克蛋白质才能维持氮平衡，营养学上称之为,最低生理需求量,。,动态平衡,第一节 蛋白质的营养价值及氮平衡,三、氮平衡及最低生理需求氮平衡： 机体摄入蛋白质（氮）量,6,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,一、消化,二、吸收,三、腐败作用,四、氨基酸代谢概况,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用一、消化二、吸收三、腐,7,一、蛋白质的,消化,（蛋白质降解） P302,1、胃部消化,食物,胃,促进胃分泌胃泌素,刺激胃中壁细胞分泌盐酸,主细胞,胃蛋白酶原,松散,分泌,自身催化,胃蛋白酶,N-端42个氨基酸的肽段脱落,可水解Phe、Trp、Tyr、Leu、 Glu等肽键,食物蛋白质 （大分子）,多肽（小分子）,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,一、蛋白质的消化（蛋白质降解） P3021、胃部消化食物,8,一、蛋白质的,消化,2、小肠消化,胃液及蛋白质消化产物多肽等,小肠,胃酸,H,2,CO,3,肠促胰液肽,血液,胰腺,食物中的氨基酸,及游离氨基酸,十二脂肠分泌蛋白酶原,降低小肠酸性（pH升高）,刺激,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,一、蛋白质的消化2、小肠消化胃液及蛋白质消化产物多肽等小肠胃,9,二、,蛋白质的,吸收,吸收形式：游离氨基酸、二肽；小肠C吸收,吸收机制：耗能需Na,+,的主动转运：,Na,+,K,+,ATP酶（Na,+,泵）作用。,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,二、蛋白质的吸收吸收形式：游离氨基酸、二肽；小肠C吸收 第,10,三、,蛋白质的,腐败作用,未被消化吸收的蛋白质及氨基酸在大肠下部受细菌作用，产生胺类、酚类、吲哚及H,2,S、NH,3,等产物。,作用方式： 1、脱羧基、脱氨基作用：,2、氧化还原及水解等:,Ala 乙胺+ CO,2,， Ala 丙酮酸 + NH,3,鸟氨酸 腐胺+ CO,2, Lys 尸胺, Tyr 酪胺+ CO,2,Trp 吲哚， Cys H,2,S 酚类 + NH,3,第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,三、蛋白质的腐败作用未被消化吸收的蛋白质及氨基酸在大肠下部受,11,消化吸收,合成,分解,肾,合成,外源：食物prot 内源：自身合成,非必需氨基酸,组织prot(酶等),脱羧基 脱氨基作用,排出,NH,3,胺类 CO,2,酮酸,糖类,尿素,TCA 酮体,四、氨基酸代谢概况,体内氨基酸代谢库,非蛋白含氮化合物,(,嘌呤,嘧啶,胆碱,肌酸等,),(鸟氨酸循环),第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败作用,消化吸收 合成分解肾合成外源：食物prot 内,12,第三节 氨基酸的分解代谢,P303,一、脱氨基作用,二、脱酰胺基作用,三、转氨基作用,四、联合脱氨基作用,（二）非氧化脱氨基作用,（一）氧化脱氨基作用,五、脱羧基作用,第三节 氨基酸的分解代谢 P303一、脱氨基作用二、脱酰,13,（一）氧化脱氨基作用,P306-307,一、脱氨基作用,氨基酸氧化酶,催化氧化脱氨基作用的酶主要有：,1、L氨基酸氧化酶（二种类型）： 一类以FAD为辅基，一类以FMN为 辅基,2、D氨基酸氧化酶：以FAD为辅基，催化DAA氧化脱氨基。,3、氧化专一氨基酸的酶：,（1）甘氨酸氧化酶（FAD）,（2）D天冬氨酸氧化酶（FAD）,（3）L谷氨酸脱氢酶（NAD,+,或NADP,+,）：不需氧脱氢酶,（反应包括 脱氢、 水解 二个步骤）,（一）氧化脱氨基作用P306-307一、脱氨基作用氨基酸氧化,14,（一）氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,（1）,甘氨酸氧化酶（FAD）：,（2）D天冬氨酸氧化酶（FAD）,（3）L谷氨酸脱氢酶（NAD,+,或NADP,+,）：不需氧脱氢酶,（一）氧化脱氨基作用一、脱氨基作用（1） 甘氨酸氧化酶,15,（一）氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,谷氨酸脱氢酶,味精（谷氨酸钠盐）生产：酮戊二酸 谷氨酸,NH,3,L谷氨酸脱氢酶催化的反应特点：,（A）该酶分布广、活性强，真核C中多存在于线粒体基质内。,（B）不直接需氧，以NAD,+,或NADP,+,为辅酶。,（C）可逆反应，平衡点的移动决定于产物：NADH（或NADPH）,呼吸链,主要作用是催化谷氨酸脱 2H 脱 NH,3,合成尿素,（D） 此酶为,别 构 酶,，分子量：336000，含6个相同的亚基。,（-） （+）,ATP、GTP、NADH ， ADP、GDP,（一）氧化脱氨基作用一、脱氨基作用 L谷氨酸脱氢酶催化的反,16,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,大多在微生物C 内进行,1、还原脱氨基作用,2、水解脱氨基作用,3、脱水脱氨基作用,4,、脱硫氢基脱氨基作用,5、氧化还原脱氨基作用,（二）非氧化脱氨基作用一、脱氨基作用大多在微生物C 内进行1,17,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,1、还原脱氨基作用,2、水解脱氨基作用,（二）非氧化脱氨基作用一、脱氨基作用1、还原脱氨基作用2、水,18,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,3、脱水脱氨基作用,4,、脱硫氢基脱氨基作用,分子重排,分子重排,（二）非氧化脱氨基作用一、脱氨基作用 3、脱水脱氨基作用,19,（二）非氧化脱氨基作用,一、脱氨基作用,5、氧化还原脱氨基作用：,（二）非氧化脱氨基作用一、脱氨基作用 5、氧化还原脱氨基作用,20,二、脱酰胺基作用,二、脱酰胺基作用,21,三、转氨基作用,（一）概念,（二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷酸吡哆醛）,（三）作用机制,P303-05,三、转氨基作用（一）概念（二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷,22,（一）概念,三、转氨基作用,指,- 氨基酸和酮酸之间在酶催化下的氨基转移作用,- 氨基酸1,- 酮酸1,例：,转氨酶,- 酮酸2,- 氨基酸2,用,15,NH,2,标记实验证明，除Gly、Lys、The、Pro等氨基酸外，其余氨基酸均能进行,转氨反应。不同氨基酸与,- 酮戊二酸的转氨作用,在氨基酸分解代谢中占有重要地位。,（一）概念三、转氨基作用指- 氨基酸和酮酸之间在酶催化下的,23,（二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷酸吡哆醛）,三、转氨基作用,例： 谷丙转氨酶（GPT）：主要存在肝C内，,谷草转氨酶（GOT）：主要存在心肌C内，,若肝C或心肌C损伤发炎，可使血清GPT或GOT 升高,特点(体现在5个方面)：,1、种类多、分布广，至今已发现50多种,2,、大多需- 酮戊二酸为氨基受体，以L-谷氨酸与- 酮戊二酸转氨体系最为重要。,4、,动物和高等植物的转氨酶一般催化：,L-AA 和,- 酮酸,之间,的转氨作用。,3、反应可逆，平衡常数约为1，是体内合成非必需氨基酸的重要途径。,5 、辅基磷酸吡哆醛与酶蛋白以牢固的共价键形式结合：,醛亚胺= NH,2,Lys 酶,（P 305 图30-3）,（二）转氨酶（氨基移换酶）及辅基（磷酸吡哆醛）三、转氨基作用,24,（三）作用机制,三、转氨基作用,当加入氨基酸底物时，底物替代酶Lys NH,2,与磷酸吡哆醛相连，形成磷酸吡哆醛亚胺。（P 224 图16-2）,- 酮酸,+ （PNH,2,）磷酸吡哆胺 酮亚胺,（三）作用机制三、转氨基作用当加入氨基酸底物时，底物替代酶,25,四、联合脱氨基作用,通过联合,转氨基作用,（转氨酶）,和,氧化脱氨基作用,（L-谷氨酸脱氢酶）,实现,联合脱氨基作用,主要有二种方式：,（一）,- 酮戊二酸L-谷氨酸-转氨体系,（二）嘌呤核苷酸循环,P307,四、联合脱氨基作用通过联合转氨基作用（转氨酶）和氧化脱氨基作,26,（一）,- 酮戊二酸-L-谷氨酸-转氨体系,四、联合脱氨基作用,上述参与联合脱氨基作用的转氨体系广泛存在机体内,反应要点：,1、NH,3,的根本来源是参加反应的第一个氨基酸NH,2,，- 酮戊二酸和谷氨酸只起传递氨基的作用；,2、可逆过程，故也是体内合成非必需氨基酸的重要途径；,3、生成的NADH（或NADPH）可进入呼吸链氧化磷酸化产生3ATP。,（一）- 酮戊二酸-L-谷氨酸-转氨体系四、联合脱氨基作用,27,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,此种联合脱氨基作用是存在于,骨骼肌、心肌,等组织C中另一种脱氨基方式,嘌呤核苷酸循环是如何进行的呢？,（二）嘌呤核苷酸循环四、联合脱氨基作用此种联合脱氨基作用是存,28,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,草酰乙酸,苹果酸,Glu,-KG,（二）嘌呤核苷酸循环四、联合脱氨基作用草酰乙酸苹果酸,29,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,（二）嘌呤核苷酸循环四、联合脱氨基作用,30,（二）嘌呤核苷酸循环,四、联合脱氨基作用,1、此循环起始物是,天冬氨酸，,生成物是,延胡索酸,和,NH,3,2、,IMP,和,AMP,在此循环中起传递氨基的作用，类似,- 酮戊二酸,和,谷氨酸,的作用。,3、,延胡索酸,可加水转变成苹果酸，脱氢生成草酰乙酸，再接受谷氨酸的氨基即可生成天冬氨酸,反应要点,（二）嘌呤核苷酸循环四、联合脱氨基作用1、此循环起始物是天冬,31,五、脱羧基作用,AA CO,2,+ 胺类 醛+ NH,3,胺氧化酶,几种氨基酸脱羧基产物的生理功能,五、脱羧基作用AA,32,几种氨基酸脱羧基产物的生理功能,CO,2,1、His,组胺,（组织胺）可 血压， 胃液分泌,His脱羧酶（可不需辅酶）,酪胺,（ 血压）,4、Trp,2、 Tyr,Tyr脱羧酶,CO,2,3、LGlu,-氨基丁酸,（抑制性神经递质）,Glu脱羧酶,色胺,（若Trp先羟化再脱羧，则生成,5羟色胺,）,Trp脱羧酶,CO,2,CO,2,(神经递质）(5 HT),几种氨基酸脱羧基产物的生理功能CO2 1、His组胺（组,33,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,一、氨基氮的排泄,二、AA碳骨架的进一步代谢,三、生糖氨基酸和生酮氨基酸,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢一、氨基氮的排泄,34,一、氨基氮的排泄,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,实验表明，给家兔注射,NH,4,Cl,使血,NH,3,大于5mg %，兔即死亡。若,人体血NH,3, 大于5mg %时，亦可导致氨中毒,（例肝昏迷）。NH,3,脑，脑C线粒体内可进行以下反应：,结果使脑C中,- 酮戊二酸,，TCA速度 ，脑ATP生成 ，导致脑功能障碍 昏迷。,（一）,排泄形式,（二）,NH,3,的转运,（三）,尿素形成（鸟氨酸循环）,一、氨基氮的排泄第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,35,（一）排泄形式,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,NH,3,有毒性，如何由组织C转运 血 肾？,1、排氨,（NH,3,）,动物：水生或海洋动物等；,（肾）,2、排尿酸动物：鸟类及爬虫类等，将,NH,3,固体尿酸 排出,3、排尿素动物：陆生动物等，将,NH,3,尿素 排出,（一）排泄形式第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之,36,（二）NH,3,的转运,P309,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,1、通过,谷氨酰胺,进行,2、通过,葡萄糖 丙氨酸循环,进行,谷氨酰胺是一个中性无毒物，其作用体现在三个方面：,NH,3,在血液中的,运输,形式,NH,3,在组织C中的,解毒,形式,NH,3,在体内的,储存,形式 (可用于合成其它含氮物),谷氨酰胺的形成,中间产物是谷氨酰,|,5,|,磷酸,（二）NH3的转运 P309第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架,37,（中性无毒） 丙氨酸 葡萄糖,（二）NH,3,的转运,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,2、通过,葡萄糖 丙氨酸循环,进行,P305,GPT,丙氨酸 丙酮酸,（骨骼肌）,（糖酵解）,丙氨酸 丙酮酸 葡萄糖,（肝）,NH,3,尿素,- 酮戊二酸 谷氨酸 - 酮戊二酸,生理意义：经济利用 骨骼肌 NH,3,丙氨酸 NH,3,尿素,一举两得 丙酮酸 （血液） 丙酮酸,（肝）,（血液）,（中性无毒） 丙氨酸,38,（二）NH,3,的转运,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,（二）NH3的转运第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代,39,（二）NH,3,的转运,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,（二）NH3的转运第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代,40,（三）尿素形成（鸟氨酸循环）,一、氨基氮的排泄,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,1、反应部位：肝C 线粒体及胞液,4、反应要点,3、尿素合成的详细步骤,2、早期发现：1932年 Krebs及学生研究鸟氨酸、瓜氨酸、精氨 酸三者关系，提出鸟氨酸循环：,（三）尿素形成（鸟氨酸循环） 一、氨基氮的排泄第四节,41,3、尿素合成的详细步骤,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,（1）氨甲酰磷酸的形成,（2）瓜氨酸的形成,（3）精氨琥珀酸的形成,（4）精氨酸形成,（5）尿素合成,3、尿素合成的详细步骤第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一,42,（1）氨甲酰磷酸的形成,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,3、尿素合成,回尿素合成,氨甲酰磷酸合酶,NH,3,+ CO,2,+ 2ATP,A、此酶为调节酶，AGA为其正调节物（别构激活剂）；,B、反应基本不可逆，生成的氨甲酰磷酸为高能化合物；,C,、此酶存在于线粒体内，胞液中有,氨甲酰磷酸合酶,（参与嘧啶的合成）。,N-乙酰谷氨酸（AGA）,（+）,氨甲酰磷酸,（1）氨甲酰磷酸的形成第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一,43,（2）瓜氨酸的形成,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,3、尿素合成,鸟氨酸转氨甲酰酶,（线粒体）需Mg,2+,激活。,（ 常和,氨甲酰磷酸合酶,形成复合物,）,回尿素合成,（2）瓜氨酸的形成第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代,44,（3）精氨琥珀酸的形成,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,3、尿素合成,瓜氨酸形成后即离开线粒体进入（胞液）,精氨琥珀酸合成酶,天冬氨酸 + ATP,AMP+Pi,回尿素合成,（3）精氨琥珀酸的形成第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一,45,（4）精氨酸形成,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,3、尿素合成,精氨琥珀酸裂解酶,回尿素合成,（4）精氨酸形成第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,46,（5）尿素合成,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,3、尿素合成,精氨酸水解成尿素和鸟氨酸,精氨酸酶,（5）尿素合成第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之,47,Mg,2+,尿素合成总结,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,氨甲酰磷酸合酶,NH,3,+ CO,2,+ 2ATP,N-乙酰谷氨酸（AGA）,（+）,氨甲酰磷酸,瓜氨酸,鸟氨酸,鸟氨酸转氨,甲酰酶,精氨琥珀酸合成酶,精氨,琥珀酸,天冬氨酸 + ATP,AMP+Pi,精氨琥珀酸裂解酶,精氨酸,延胡索酸,精氨酸酶,尿素,回尿素合成,Mg2+尿素合成总结第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步,48,4、反应要点,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,（1）共需5个酶的催化：,一合一转、一合一裂、精氨酸酶,（氨甲酰磷酸合成酶是调节酶）； （精氨琥珀酸合成酶活性低，此反应为限速步骤）,（2）尿素形成（反应）部位：,第: 线粒体内；第、: 胞液中。 尿素 血 排泄部位,（3）尿素 H,2,NCON H,2,中二个NH,2,基分别来自Glu、Asp 或其它AA,所以合成1分子尿素可清除2,NH,3,+ CO,2,（4）反应中共消耗3分子ATP的四个高能磷酸键,第(1)步: 2 ATP，第(3)步:,1 ATP（生成1 AMP+PPi）,按消耗 4 ATP计算:合成尿素分子中每个,N H,2,: 平均消耗 2 ATP.,例:,Glu,氧化分解为,CO,2,、H,2,O和尿素时，净产生的ATP数？,NH,3,尿素,- KG TCA NADH,4、反应要点第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一,49,空,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之一、氨基氮的排泄,空第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢之一、氨基氮的,50,二、AA碳骨架的进一步代谢 P314,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,20种氨基酸的氧化分解途径各异，但它们最后都集中形成5种产物进入TCA而彻底氧化为CO,2,和H,2,O。（P315 图30-13）,二、AA碳骨架的进一步代谢 P314第四节 氨基酸的氨基氮,51,二、AA碳骨架的进一步代谢,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,（一）形成,乙酰辅酶A,的途径,（二）形成,- 酮戊二酸,途径,（三）形成,琥珀酰CoA,途径,(四) 形成,延胡索酸,途径：（Phe、Tyr）(P318 图30-17、30-18),（五）形成,草酰乙酸,途径：(Asn、Asp) (P329 图30-31),Thr 、 Cys 、 Gly、 Ser、 Ala,Phe 、Tyr,、,Leu,、,Lys,、,Trp,Arg、 His、 Pro、 Gln、Glu,Met、Ile、Val,二、AA碳骨架的进一步代谢第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的,52,（一）形成乙酰辅酶A的途径,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,1、,丙酮酸,乙酰辅酶A,2、乙酰乙酰辅酶A,乙酰辅酶A,包括5个氨基酸：Thr 、 Cys 、 Gly、 Ser、 Ala,（一）形成乙酰辅酶A的途径第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的,53,Ser、Cys形成丙酮酸的过程,非氧化脱氨基作用,3、脱水脱氨基作用,4,、脱硫氢基脱氨基作用,分子重排,分子重排,Ser、Cys形成丙酮酸的过程非氧化脱氨基作用 3、脱水脱氨,54,（一）形成乙酰辅酶A的途径,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,2、乙酰乙酰辅酶A,乙酰辅酶A,包括5个氨基酸：,Phe 、Tyr,(见P319图30-18),、,Leu,(见P320图30-19),、,Lys,(见P321图30-20),、,Trp,(见P322图30-21),参见P318 图30-17,Phe,Tyr,Leu,Lys,Trp,乙酰乙酸,- 酮己二酸,乙酰乙酰辅酶A,乙酰辅酶A,P318 图30-17,（一）形成乙酰辅酶A的途径第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的,55,（一）形成乙酰辅酶A的途径,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,（一）形成乙酰辅酶A的途径第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的,56,（一）形成乙酰辅酶A的途径,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,乙酰乙酰辅酶A,注：二个氧化酶 先天缺乏即为分子病：高Tyr血症、尿黑酸症,Phe Tyr（为不可逆反应）,（一）形成乙酰辅酶A的途径第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的,57,（二）形成- 酮戊二酸途径,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,包括5个氨基酸：,Arg,(见P324图30-24),、 His,(见P324图30-25),、 Pro,(见P325图30-26),、 Gln、Glu,P323 图30-23,（二）形成- 酮戊二酸途径第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架,58,（三）形成琥珀酰CoA途径,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之二： AA碳骨架的进一步代谢,包括3个氨基酸：,Met、Ile、Val,(见P327、328 图30-28、29、30),P326 图30-27,（三）形成琥珀酰CoA途径第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的,59,三、生糖氨基酸和生酮氨基酸,第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的进一步代谢,之三：生糖氨基酸和生酮氨基酸,1、生酮氨基酸,2. 生酮兼生糖氨基酸,3、生糖氨基酸,Phe、Tyr、Trp,Leu、Lys,15种,三、生糖氨基酸和生酮氨基酸第四节 氨基酸的氨基氮及碳骨架的,60,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,（P329）,一、氨基酸与一碳单位,二、氨基酸与生物活性物质,（一）一碳单位定义及形式,（二）一碳单位载体与活化形式,（三）氨基酸与一碳单位,（二）Trp与生物活性物质,（三）肌酸与磷酸肌酸,（四）多胺化合物,（一）Tyr与生物活性物质,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物（P329）一、氨基酸与一,61,（一）一碳单位定义及形式,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之一：氨基酸与一碳单位,1、定义：含一个碳原子的基团（除CO,2,）,2、形式：,CH,3,、 CH,2,、 =CH、 CHO、CH=NH、 CH,2,OH,（甲基）（亚甲基）（次甲基）（甲酰基）（亚氨甲基）（羟甲基）,（一）一碳单位定义及形式第五节 由氨基酸衍生的重要化合物之,62,（二）一碳单位载体与活化形式,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之一：氨基酸与一碳单位,1、载体：四氢叶酸（FH,4,） N,5,、N,10,位为携带部位。,2、活化形式：,（1）,N,5,CH,3,FH,4,； （2）N,5,N,10,CH,2,FH,4,； （3）N,10,CHO.FH,4；,（4）N,5,CH=NHFH,4,； （5）N,5,N,10,=CHFH,4,；,（6）S腺苷甲硫氨酸,(SAM),P330 图30-32,（二）一碳单位载体与活化形式第五节 由氨基酸衍生的重要化合,63,（三） 氨基酸与一碳单位,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之一：氨基酸与一碳单位,(三) 氨基酸与一碳单位:,Ser转羟甲基酶,(1) L- Ser + FH,4,Gly 乙醛酸 HCOOH,N,5,N,10,CH,2,FH,4,(2) FH,4,(3) Thr 乙醛 N,5,N,10,=CHFH,4,+H,2,O,(4),His N亚氨甲酰谷氨酸 谷氨酸,NH,3,FH,4,N,5,CH=NHFH,4,(5),Trp,甲醛 甲酸 N,10, CHO.FH,4,FH4,(6),Met,+ ATP S,腺苷甲硫氨酸 高半胱氨酸,CH,3,S,腺苷,FH,4,N,5,CH,3,FH,4,（三） 氨基酸与一碳单位第五节 由氨基酸衍生的重要化合物之,64,（一）Tyr与生物活性物质,（合成过程见P333图）,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之二：氨基酸与生物活性物质,CO,2,羟化酶 SAM,Tyr 多巴 多巴胺 去甲肾上腺素 肾上腺素,I,2,多巴醌 黑色素,甲状腺素,酪胺 延胡索酸,乙酰乙酸,（一）Tyr与生物活性物质（合成过程见P333图）第五节,65,（二）Trp与生物活性物质,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之二：氨基酸与生物活性物质,吲哚丙酮酸 吲哚乙酸（植物生长激素）,Trp 5-羟色氨酸 5-羟色胺 （5-HT）,5-羟吲哚乙酸 （5-HIAA),O,2,甲醛 甲酸（1C） 一碳单位（N,10,-CHOFH,4,）,色胺 H,2,O,犬尿AA Ala 丙酮酸 乙酰COA,H,2,O 约3% 尼克酸 NAD,+,、NADP,+,3-羟邻氨基苯甲酸 95% 乙酰乙酰COA（4C）,Trp 羟化酶,脱羧酶,（二）Trp与生物活性物质第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,66,（三）肌酸与磷酸肌酸,（合成过程见P334图30-37）,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之二：氨基酸与生物活性物质,（三）肌酸与磷酸肌酸： Gly 鸟氨酸,Arg 胍基乙酸,脒基本转移酶,（三）肌酸与磷酸肌酸（合成过程见P334图30-37）第五节,67,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之二：氨基酸与生物活性物质,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物之二：氨基酸与生物活性物质,68,（四）多胺化合物,第五节 由氨基酸衍生的重要化合物,之二：氨基酸与生物活性物质,（四）多胺化合物第五节 由氨基酸衍生的重要化合物之二：氨基,69,第六节 氨基酸的生物合成,一、概述,二、脂肪族AA生物合成途径,三、芳香族AA及组氨酸的生物合成途径,四、氨基酸合成的调控,五、20种氨基酸合成简图,第六节 氨基酸的生物合成一、概述二、脂肪族AA生物合成途径,70,一、概述,第六节 氨基酸的生物合成,之一：概述,不同生物合成氨基酸的能力不同，能够合成氨基酸的种类也不相同，故对人及大多数动物有必需AA和非必需AA之说。但高等植物（可利用氨或硝酸作为氮源）和某些微生物（例大肠杆菌）可合成自己所需的全部AA。,氨基酸合成的研究，大多以微生物为材料，不仅取材方便，且容易将遗传和生物化学技术结合起来，应用遗传突变技术可获得在合成AA方面具有各种特点的遗传突变株，基本阐明了构成蛋白质20种AA的生物合成途径。,例：,一、概述第六节 氨基酸的生物合成之一：概述 不同生物,71,一、概述,第六节 氨基酸的生物合成,之一：概述,突变株微生物的同一种氨基酸正常合成路线在发生变异的步骤受阻，通过对积累中间产物C的测定，即可判断某种氨基酸（F）的一个中间代谢环节。（可删除）,不同的AA合成途径各异，但许多AA的合成与机体的几个中心代谢环节有密切的关系。如：糖酵解、磷酸戊糖途径、三羧酸循环等，可以其中5种以上的中间产物作为前体。,如：,脂肪族AA生物合成途径可归为4种类型,芳香族,AA,和组氨酸的生物合成简介,一、概述第六节 氨基酸的生物合成之一：概述 突变株微生,72,脂肪族AA生物合成途径的4种类型,第六节 氨基酸的生物合成,之一：概述,1、 酮戊二酸衍生类型：Glu、Gln、Pro、Arg、,Lys,(蕈类和眼虫),2、 草酰乙酸衍生类型：Asp、Asn、Met、Thr、,Ile,、,Lys,（细菌和植物)）,3、 丙酮酸衍生类型：Ala、Val、,Leu（还需乙酰CoA参与）,4、 3-磷酸甘油酸衍生类型：Ser、Cys、Gly,芳香族,AA,和组氨酸的生物合成简介,1,、芳香族,AA,：,Phe,、,Tyr,、,Trp,赤藓糖,-4-,磷酸,磷酸戊糖途径,磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） 糖酵解,2、His合成：,（ATP）,磷酸戊糖途径 5-磷酸核糖 5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP） His,脂肪族AA生物合成途径的4种类型第六节 氨基酸的生物合成之,73,二、脂肪族AA生物合成途径,第六节 氨基酸的生物合成,之二：脂肪族AA生物合成途径,1、酮戊二酸衍生类型 谷氨酸类型：（掌握：Glu、Gln的合成）,2、草酰乙酸衍生类型天冬氨酸类型：（掌握：Asp、 Asn的合成）,3、 丙酮酸衍生类型,4、 3-磷酸甘油酸衍生类型,也称谷氨酸族AA，包括Glu、Gln、Pro、Arg、Lys,也称,天冬氨酸族，包括,Asp、Asn、Met、Thr 、,Lys,、,Ile,也称丙酮酸族AA，包括Ala、Val、,Leu,也称丝氨酸族AA，包括Ser、Cys、Gly,P343,二、脂肪族AA生物合成途径第六节 氨基酸的生物合成之二：脂,74,1、酮戊二酸衍生类型 谷氨酸类型：（掌握：Glu、Gln的合成）,第六节 氨基酸的生物合成,之二：脂肪族AA生物合成途径,L- Glu脱氢酶 (Km=1.1mmol/L):要求NH,3,较高,（1） NH,3,+-KG L- Glu + H,2,O,NAD(P)H NAD(P),+,Gln合成酶 (Km=0.2mmol/L)可受复杂反馈抑制系统的调节(后述),(2) L- Glu Gln,ATP+NH,3,ADP+Pi,谷氨酸合成酶,(3) -KG + Gln 2 L- Glu,NADPH NADP,+,在生理条件下,NH,3,低,故机体以,(2) (3),合成途径为主,.,也称谷氨酸族AA，包括Glu、Gln、Pro,(p345),、Arg,(p346),、Lys,(p347),1、酮戊二酸衍生类型 谷氨酸类型：（掌握：Glu、,75,2、草酰乙酸衍生类型天冬氨酸类型：（掌握：Asp、Asn的合成）,第六节 氨基酸的生物合成,之二：脂肪族AA生物合成途径,Asp,草酰乙酸,-KG,Glu,(GOT),Glu +AMP+PPi,（1）,ATP + Gln,Asp,（2）,Asn,Asn合成酶,（3）Met、Thr、Lys的合成,（,4,）,Ile,的合成,也称,天冬氨酸族，包括,Asp、Asn、Met、Thr 、,Lys,、,Ile,ATP+ NH,4,+,(细菌),2、草酰乙酸衍生类型天冬氨酸类型：（掌握：Asp、Asn,76,（3）Met、Thr、Lys的合成,（P349-351，图31-9、-10、-11、-12）,第六节 氨基酸的生物合成,之二：脂肪族AA生物合成途径,（3）Met、Thr、Lys的合成（P349-351，图31,77,（,4,）,Ile,的合成（P352，图31-13）,第六节 氨基酸的生物合成,之二：脂肪族AA生物合成途径,Ile的6个C原子有四个来自Asp，2个来自丙酮酸,丙酮酸,（4）Ile的合成（P352，图31-13）第六节 氨基酸,78,3、丙酮酸衍生类型,第六节 氨基酸的生物合成,之二：脂肪族AA生物合成途径,也称丙酮酸族AA，包括Ala、Val、,Leu,（1）Val 的合成：,（2）Leu 的合成：,P352，图31-13,P353，图31-15,（,3,）,Ala,的合成：,3、丙酮酸衍生类型第六节 氨基酸的生物合成之二：脂肪族AA,79,4、3-磷酸甘油酸衍生类型,（P354，图31-16、17）,第六节 氨基酸的生物合成,之二：脂肪族AA生物合成途径,也称丝氨酸族AA，包括Ser、Cys、Gly,4、3-磷酸甘油酸衍生类型（P354，图31-16、17）第,80,三、芳香族AA及组氨酸的生物合成途径,第六节 氨基酸的生物合成,之三：芳香族AA及组氨酸的生物合成途径,1、分枝酸的形成,2,、,Phe、Tyr、Trp的合成,3、 His 的合成,三、芳香族AA及组氨酸的生物合成途径第六节 氨基酸的生物合,81,1、分枝酸的形成,(p356),第六节 氨基酸的生物合成,之三：芳香族AA及组氨酸的生物合成途径,1、分枝酸的形成(p356)第六节 氨基酸的生物合成之三：,82,2,、,Phe、Tyr、Trp的合成,(p357),第六节 氨基酸的生物合成,之三：芳香族AA及组氨酸的生物合成途径,2、Phe、Tyr、Trp的合成(p357)第六节 氨基酸,83,第六节 氨基酸的生物合成,之三：芳香族AA及组氨酸的生物合成途径,Trp（11C）,第六节 氨基酸的生物合成之三：芳香族AA及组氨酸的生物合成,84,3、 His 的合成,(p360),第六节 氨基酸的生物合成,之三：芳香族AA及组氨酸的生物合成途径,3、 His 的合成(p360)第六节 氨基酸的生物合成之,85,四、氨基酸合成的调控,第六节 氨基酸的生物合成,之四：氨基酸合成的调控,（一）酶活性调节,1、终产物的负反馈作用,2、酶的多重性抑制,3、连续反馈控制,4、复杂反馈抑制系统,（二）酶生成量的调控,四、氨基酸合成的调控第六节 氨基酸的生物合成之四：氨基酸合,86,1、终产物的负反馈作用,（一）酶活性调节之一,第六节 氨基酸的生物合成,之四：氨基酸合成的调控,A B C D E,A B C D E,E,1,E,2,E,3,E,4,（-）,（-）,E,5,F G H,（-）,1、终产物的负反馈作用 （一）酶活性调节之,87,2、酶的多重性抑制,（一）酶活性调节之二,第六节 氨基酸的生物合成,之四：氨基酸合成的调控,A B C D E,例：三种芳香族AA合成调节（P 362图31-24）,F G H,E,1,（-）,（-）,E,1+,（-）,（-）,2、酶的多重性抑制 （一）酶活性调,88,A B C D E,例：P362 图31-25,3、连续反馈控制,（一）酶活性调节之三,第六节 氨基酸的生物合成,之四：氨基酸合成的调控,F G H,（-）,（-）,（-）,3、连续反馈控制 （一）酶活性,89,4、复杂反馈抑制系统,（一）酶活性调节之四,第六节 氨基酸的生物合成,之四：氨基酸合成的调控,P362 图31-26,（8种含氮物对谷氨酰胺合酶的调控）,4、复杂反馈抑制系统 （一）酶活性调节,90,(+),（二）酶生成量的调控,p363-363,第六节 氨基酸的生物合成,之四：氨基酸合成的调控,主要通过有关酶编码基因活性的改变,有关酶编码基因活性,合成产物,(图31-25 标A、B、C酶),阻遏酶,（-）,合成产物,（-）,(+)（二）酶生成量的调控p363-363第六节 氨基酸的,91,Asn,Gly,葡萄糖,G-6-P,磷酸戊糖通路,3-p-,甘油酸,Ser,Cys,PEP,5,-,P-核糖,PRPP,His,4-P-,赤藓糖,莽草酸,分枝酸,预苯酸,Trp,Phe,Tyr,丙酮酸,Ala,-酮异戊酸,Val,Leu,草酰乙酸,Asp,L-天冬氨酰-,-半醛,Lys,L-高丝氨酸,-酮戊二酸,Glu,Gln,Pro,Arg,Met,Thr,Ile,丙酮酸,20种氨基酸合成简图,乙酰辅酶A,丙酮酸,4-P-,赤藓糖,分枝酸,Asn Gly葡萄糖G-6-P磷酸戊糖通路3-p,92,第十一章蛋白质降解及氨基酸代谢课件,93,第七节 生物固氮作用,一、氮循环及氨化作用： 微生物固定 土壤,（一）氮循环： 自然界,氮,氨 植物利用,微生物分解,含氮化合物（尸体、排泄物） 空气,（二）氨化作用： 有机营养微生物都有不同程度的氨化能力,蛋白质、氨基酸、尿素及其它有机含氮物由微生物分解为氨的过程。,第七节 生物固氮作用一、氮循环及氨化作用： 微生物,94,二、生物固氮作用,（一）概念：指某些微生物和藻类通过其体内固氮酶系，将分子氮转变为氨的作用 （,N,2,NH,3,）,大多植物不能利用,N,2,，只能吸收和利用氨和硝酸盐（,NO,3,、,NO,2,NH,3,）,生物固氮对维持自然界氮循环及植物生长所需的氮来源起重要作用。,（二）固氮生物类型：,1,、自养固氮生物：指能独立依靠自身提供能量和碳源进行固氮的生物。,自养固氮生物包括好气和厌氧细菌、光能自养细菌、烃氧化细菌、,蓝藻,等，,蓝藻是光自养固氮生物,：利用太阳光能进行光合作用和固氮作用 。,2、共生固氮生物：独立生活时没有固氮能力，但可从,宿主植物,摄取碳源和 能源，借以进行固氮作用。（多为豆科植物根部）,微生物固氮量：2*10,11,公斤/年,二、生物固氮作用（一）概念：指某些微生物和藻类通过其体内固氮,95,（三）生物固氮反应： 其机制尚未完全阐明,1、酶：固氮酶系（复合固氮酶）,2、辅助因子：ATP、NADPH+H,+,Fd,ox,还原型铁氧还蛋白(Fd,red,),3、最适pH: 68,4、总反应式：,（三）生物固氮反应： 其机制尚未完全阐明 1、酶：固氮酶,96,三、氨的形成与利用：,三、氨的形成与利用：,97,