第八章 含氮化合物的代谢
?蛋白质的酶促降解
?氨基酸的分解与转化
?氨的同化与氨基酸的生物合成
第一节 蛋白质的酶促降解
1,Concept,
一级结构的破坏 —— 肽键 断裂
产物,较短的肽链和氨基酸。
场所,在胞外降解 —— 消化道
2,蛋白水解酶：
肽链内切酶,如胃蛋白酶 (-NH2)、胰凝乳蛋白酶
肽链外切酶 羧肽酶,~A(中性 -),~B(碱性氨基酸 )
氨肽酶
二肽酶
?最终产物为游离的氨基酸
第二节 氨基酸的分解与转化
?蛋白质氨基酸都有 ?-氨基和羧基
?有共同的代谢途径
脱氨基 ??-酮酸 +氨
?-氨基酸 ?
脱羧基 ?胺 +CO2
第二节 氨基酸的分解与转化
1,脱氨基作用
即 ?-氨基酸 脱氨基生成 ?-酮酸和氨的过程。
?氧化脱氨基, 根据需氧与否又分两类酶
需氧脱氢酶,需 FAD、氨基酸氧化酶催化。
L-aa,FAD or FMN— 分布不广、活性不高
D-aa,FAD--分布广、活性高 — 但对 L-aa不起作用
NB：此 FAD不经呼吸链，无 ATP产生。
不需氧脱氢酶, 存在于大多数动植物中
仅有一种,L-Glu脱氢酶 (?next slide)
第二节 氨基酸的分解与转化
?氧化脱氨基, (Cont.)
不需氧脱氢酶,L-Glu脱氢酶
(Fig.)
分布很广、活性最强、专一性很强。
?不能使大多数氨基酸氧化脱氨
第二节 氨基酸的分解与转化
?转氨基作用, 于肝脏和心肌细胞中
在 ?-酮基和 ?-氨基之间发生氨基转移作用。
?转氨酶
GOT,GPT,于肝、心肌、脑细胞中
(Fig.)
?氨基酸代谢与糖代谢紧密相联系。
特点,分布很广、活性强、专一性相对较差、辅酶为 Vit
B6,活体细胞内反应、可逆。
?[转氨酶 ]升高，是否显示有肝炎？
第二节 氨基酸的分解与转化
? 联合脱氨 (基作用 )：
转氨酶只是在 ?-酮基和 ?-氨基之间发生氨基转移作用，不能最
终脱去氨基。 ?联合脱氨
有两种方式：
1,转氨酶 --L-Glu脱氢酶 (肝、肾 )
需 ?-酮戊二酸 作 氨基受体，而 TCA循环大量产生 ?-酮戊二酸。
(Fig)
2,转氨酶 --嘌呤核苷酸循环 (心肌、骨骼肌、脑组织 )
因 L-Glu脱氢酶含量少、活性低。
(Fig.)
NB 氨对神经系统毒性很大，约 50%的氨以此方式脱掉。
第二节 氨基酸的分解与转化
2,脱羧基作用,两种方式 — 不象脱氨基那样多样化
?直接脱羧：
脱羧酶分布广、专一性强，每一个氨基酸都有自己对应的脱羧
酶。除 His外，均需 辅酶,磷酸吡哆醛。生成相应的 胺,进一步氧
化为 醛 。
(Fig.)
?氧化脱羧：
如丙酮酸脱氢酶系。或如酪氨酸酶使 Tyr羟化，生成多巴 (dopa)，
进一步脱羧成为多巴胺 (dopamine)。 ?重要功能 (Fig.)
生物碱 (in plants) 或 黑素 ?black skin & hair (in animals)
3,氨基酸分解产物的去路
若氨中毒 (血液中含 1%)，首先语言发生 障碍 。
?正常生理功能所必需的。
一、氨的代谢转变, 大部分 排泄 掉，一部分生成 含氮物
?各种动物的排氨方式：
海洋水生动物 (鱼 ) 氨
爬行类、鸟类 尿酸
哺乳类 尿素
两栖动物：如青蛙，蝌蚪时排 氨,变态成熟后排 尿素 。
(与其体内的酶变化有关 )
3,氨基酸分解产物的去路
一、氨的代谢转变, (续 )
?氨的代谢去路 —— 主要有 4种转变方式：
A,重新合成氨基酸, 不增加氨基酸的数量，但改变其种类
碳水化合物 + 氨 ?氨基酸
转氨基作用 (?-酮酸 )?另一种氨基酸
B,生成酰胺, 指 Gln,Asn。
(是体内 氨 的储存、运转方式,脑组织 中 氨 的主要去路。 )
3,氨基酸分解产物的去路
?氨的代谢去路 —— 主要有 4种转变方式：
C,生成胺盐,
柠檬酸 或 苹果酸 + 氨 ?胺盐 (in plants)
?中和 pH，维持稳定
D,生成尿素, 称尿素循环或鸟氨酸循环。 (in liver)
(Fig.)
可分为 4步：氨甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成、精氨酸合成、精氨酸
水解生成尿素。总反应式：
2NH3 + CO2 + 3ATP + 3H2O ?(NH2)2CO + 2ADP + AMP + 4Pi
(Fig.)
3,氨基酸分解产物的去路
??-酮酸的代谢去路 —— 有 3种方式：
A,合成氨基酸,
(略 )
B,转变成糖和脂肪,
?按代谢 中间产物 可分为 3类氨基酸，即
生糖氨基酸,通过糖的异生作用
生酮氨基酸,通过乙酰乙酰 CoA，如 Lys,Leu。
生糖生酮氨基酸：如 Ile
(Fig,p236)
C,氧化成 CO2和 H2O：
（略）
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
1,氨的同化
? 谷氨酸合成途径 — 主要的途径
氨 + Glu ?(谷氨酰氨合成酶,ATP) ?Gln
而其它氨基酸经由转氨基作用生成，故 谷氨酸被称为,领
头氨基酸,。
? 氨甲酰磷酸形成途径
氨甲酰 激酶,氨甲酰磷酸 合成酶 均可催化形成氨甲酰磷酸 。
(NH3 is come from Asn rather than free NH3 in plants,)
(Fig.)
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
2,氨基酸的生物合成
?必需氨基酸
不同生物体合成氨基酸的能力不同，据此可分为
必需氨基酸,不能合成 或合成量不足
非必需氨基酸,自身能合成
如：人和大鼠只能合成 10种氨基酸,Arg和 His的合成量不足。
故必需氨基酸有：
Lys,Trp,Val,Phe,Met,Thr,Ile,Leu + Arg和 His。
而植物和多数微生物能合成全部氨基酸。
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
2,氨基酸的生物合成 (续 )
?氨基酸的合成途径
A,还原 氨基化 —— 氨基酸氧化酶脱氨的逆反应。
即上文的 谷氨酸合成 途径。可用 15N标记 NH3的来证实。
B,转氨基 作用 —— 氨基酸合成的 主要形式 。
20种蛋白质氨基酸中只有 Thr,Lys不是由转氨基得到的。
C,氨基酸的 相互转化 —— (非必需氨基酸之间 )
D,莽草酸途径 —— (芳香族 氨基酸,Tyr,Phe,Trp)
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
2,氨基酸的生物合成 (续 )
?氨基酸与一碳单位
A,概念及其生物学意义
指具有 1个碳原子的基团，也称 一碳基团 。
氨基酸代谢
嘌呤和胸腺嘧啶的合成
生物活性物质的合成 (如 S-腺苷甲硫氨酸、肌酸、卵磷脂 )
B,一碳单位的转移
一碳基团的 供体, S-腺苷甲硫氨酸 (直接供体 ),Gly\Ser\Thr\His等。
一碳基团的 载体, FH4。其部位在 N5,N10。
(Fig.)
?蛋白质的酶促降解
?氨基酸的分解与转化
?氨的同化与氨基酸的生物合成
第一节 蛋白质的酶促降解
1,Concept,
一级结构的破坏 —— 肽键 断裂
产物,较短的肽链和氨基酸。
场所,在胞外降解 —— 消化道
2,蛋白水解酶：
肽链内切酶,如胃蛋白酶 (-NH2)、胰凝乳蛋白酶
肽链外切酶 羧肽酶,~A(中性 -),~B(碱性氨基酸 )
氨肽酶
二肽酶
?最终产物为游离的氨基酸
第二节 氨基酸的分解与转化
?蛋白质氨基酸都有 ?-氨基和羧基
?有共同的代谢途径
脱氨基 ??-酮酸 +氨
?-氨基酸 ?
脱羧基 ?胺 +CO2
第二节 氨基酸的分解与转化
1,脱氨基作用
即 ?-氨基酸 脱氨基生成 ?-酮酸和氨的过程。
?氧化脱氨基, 根据需氧与否又分两类酶
需氧脱氢酶,需 FAD、氨基酸氧化酶催化。
L-aa,FAD or FMN— 分布不广、活性不高
D-aa,FAD--分布广、活性高 — 但对 L-aa不起作用
NB：此 FAD不经呼吸链，无 ATP产生。
不需氧脱氢酶, 存在于大多数动植物中
仅有一种,L-Glu脱氢酶 (?next slide)
第二节 氨基酸的分解与转化
?氧化脱氨基, (Cont.)
不需氧脱氢酶,L-Glu脱氢酶
(Fig.)
分布很广、活性最强、专一性很强。
?不能使大多数氨基酸氧化脱氨
第二节 氨基酸的分解与转化
?转氨基作用, 于肝脏和心肌细胞中
在 ?-酮基和 ?-氨基之间发生氨基转移作用。
?转氨酶
GOT,GPT,于肝、心肌、脑细胞中
(Fig.)
?氨基酸代谢与糖代谢紧密相联系。
特点,分布很广、活性强、专一性相对较差、辅酶为 Vit
B6,活体细胞内反应、可逆。
?[转氨酶 ]升高，是否显示有肝炎？
第二节 氨基酸的分解与转化
? 联合脱氨 (基作用 )：
转氨酶只是在 ?-酮基和 ?-氨基之间发生氨基转移作用，不能最
终脱去氨基。 ?联合脱氨
有两种方式：
1,转氨酶 --L-Glu脱氢酶 (肝、肾 )
需 ?-酮戊二酸 作 氨基受体，而 TCA循环大量产生 ?-酮戊二酸。
(Fig)
2,转氨酶 --嘌呤核苷酸循环 (心肌、骨骼肌、脑组织 )
因 L-Glu脱氢酶含量少、活性低。
(Fig.)
NB 氨对神经系统毒性很大，约 50%的氨以此方式脱掉。
第二节 氨基酸的分解与转化
2,脱羧基作用,两种方式 — 不象脱氨基那样多样化
?直接脱羧：
脱羧酶分布广、专一性强，每一个氨基酸都有自己对应的脱羧
酶。除 His外，均需 辅酶,磷酸吡哆醛。生成相应的 胺,进一步氧
化为 醛 。
(Fig.)
?氧化脱羧：
如丙酮酸脱氢酶系。或如酪氨酸酶使 Tyr羟化，生成多巴 (dopa)，
进一步脱羧成为多巴胺 (dopamine)。 ?重要功能 (Fig.)
生物碱 (in plants) 或 黑素 ?black skin & hair (in animals)
3,氨基酸分解产物的去路
若氨中毒 (血液中含 1%)，首先语言发生 障碍 。
?正常生理功能所必需的。
一、氨的代谢转变, 大部分 排泄 掉，一部分生成 含氮物
?各种动物的排氨方式：
海洋水生动物 (鱼 ) 氨
爬行类、鸟类 尿酸
哺乳类 尿素
两栖动物：如青蛙，蝌蚪时排 氨,变态成熟后排 尿素 。
(与其体内的酶变化有关 )
3,氨基酸分解产物的去路
一、氨的代谢转变, (续 )
?氨的代谢去路 —— 主要有 4种转变方式：
A,重新合成氨基酸, 不增加氨基酸的数量，但改变其种类
碳水化合物 + 氨 ?氨基酸
转氨基作用 (?-酮酸 )?另一种氨基酸
B,生成酰胺, 指 Gln,Asn。
(是体内 氨 的储存、运转方式,脑组织 中 氨 的主要去路。 )
3,氨基酸分解产物的去路
?氨的代谢去路 —— 主要有 4种转变方式：
C,生成胺盐,
柠檬酸 或 苹果酸 + 氨 ?胺盐 (in plants)
?中和 pH，维持稳定
D,生成尿素, 称尿素循环或鸟氨酸循环。 (in liver)
(Fig.)
可分为 4步：氨甲酰磷酸合成、瓜氨酸合成、精氨酸合成、精氨酸
水解生成尿素。总反应式：
2NH3 + CO2 + 3ATP + 3H2O ?(NH2)2CO + 2ADP + AMP + 4Pi
(Fig.)
3,氨基酸分解产物的去路
??-酮酸的代谢去路 —— 有 3种方式：
A,合成氨基酸,
(略 )
B,转变成糖和脂肪,
?按代谢 中间产物 可分为 3类氨基酸，即
生糖氨基酸,通过糖的异生作用
生酮氨基酸,通过乙酰乙酰 CoA，如 Lys,Leu。
生糖生酮氨基酸：如 Ile
(Fig,p236)
C,氧化成 CO2和 H2O：
（略）
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
1,氨的同化
? 谷氨酸合成途径 — 主要的途径
氨 + Glu ?(谷氨酰氨合成酶,ATP) ?Gln
而其它氨基酸经由转氨基作用生成，故 谷氨酸被称为,领
头氨基酸,。
? 氨甲酰磷酸形成途径
氨甲酰 激酶,氨甲酰磷酸 合成酶 均可催化形成氨甲酰磷酸 。
(NH3 is come from Asn rather than free NH3 in plants,)
(Fig.)
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
2,氨基酸的生物合成
?必需氨基酸
不同生物体合成氨基酸的能力不同，据此可分为
必需氨基酸,不能合成 或合成量不足
非必需氨基酸,自身能合成
如：人和大鼠只能合成 10种氨基酸,Arg和 His的合成量不足。
故必需氨基酸有：
Lys,Trp,Val,Phe,Met,Thr,Ile,Leu + Arg和 His。
而植物和多数微生物能合成全部氨基酸。
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
2,氨基酸的生物合成 (续 )
?氨基酸的合成途径
A,还原 氨基化 —— 氨基酸氧化酶脱氨的逆反应。
即上文的 谷氨酸合成 途径。可用 15N标记 NH3的来证实。
B,转氨基 作用 —— 氨基酸合成的 主要形式 。
20种蛋白质氨基酸中只有 Thr,Lys不是由转氨基得到的。
C,氨基酸的 相互转化 —— (非必需氨基酸之间 )
D,莽草酸途径 —— (芳香族 氨基酸,Tyr,Phe,Trp)
第三节 氨的同化与氨基酸的生物合成
2,氨基酸的生物合成 (续 )
?氨基酸与一碳单位
A,概念及其生物学意义
指具有 1个碳原子的基团，也称 一碳基团 。
氨基酸代谢
嘌呤和胸腺嘧啶的合成
生物活性物质的合成 (如 S-腺苷甲硫氨酸、肌酸、卵磷脂 )
B,一碳单位的转移
一碳基团的 供体, S-腺苷甲硫氨酸 (直接供体 ),Gly\Ser\Thr\His等。
一碳基团的 载体, FH4。其部位在 N5,N10。
(Fig.)
