第十章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢
本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，
以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径 。
思考 ?
第一节 蛋白质的酶促降解
第二节 氨基酸的分解
第三节 氨基酸分解产物的转化
第四节 氨的同化及氨基酸的生物合成
第一节 蛋白质的酶促降解
一、蛋白质酶的种类和专一性
肽酶 （ Peptidase）
蛋白酶 (Proteinase)
二、细胞内蛋白质降解
溶酶体途径,
— 无选择地降解蛋白质
泛肽（ ubiguitin）途径,
— 给选择降解的蛋白质加以标记
肽酶的种类和专一性
编号 名 称 作 用 特 征
3,4,11
3,4,13
?-氨酰肽水解酶
(?-aminoacyl
peptide hydrolase)
作用于多肽链的 N-末端
?-羧肽水解酶
(?-carboxyl
peptide hydrolase)
作用于多肽链的 C-末端
3,4,14 二羧肽水解酶
(depeptide
hydrolase)
水解二肽
蛋白酶的种类和专一性
编号 名 称 作用特征 实例
3,4,2,1
3,4,2,2
丝氨酸蛋白酶类
(serine pritelnase)
活性中心含
Ser
3,4,2,3
3,4,2,4
硫醇蛋白酶类
(Thiol pritelnase)
活性中心含
Cys
羧基（酸性）蛋白酶类
[carboxyl(asid)
pritelnase]
活性中心含
Asp,最适 pH
在 5以下
金属蛋白酶类
(metallopritelnase)
活性中心含有
Zn2+, Mg2+等
金属
胰凝乳蛋白酶
胰蛋白酶
凝血酶
木瓜蛋白酶
无花果蛋白酶
菠萝酶
胃蛋白酶
凝乳酶
枯草杆菌蛋白酶
嗜热菌蛋白酶
消化道内几种蛋白酶的专一性
（ Phe.Tyr.Trp） （ Arg.Lys）
（脂肪族）
胰凝乳
蛋白酶 胃蛋白酶 弹性蛋白酶
羧肽酶
胰蛋白酶
氨肽酶 羧肽酶
（ Phe,Trp）
蛋白质降解的泛肽途径
E1-S-
E1-SH
E2-S-
E1-SH
E2-SH
E2-SH
ATP AMP+PPi E3
多 泛肽化蛋白
ATP
26S蛋白酶体
20S蛋白酶体
ATP
19S调节亚基
去折叠
水解
E1：泛肽激活酶 E2：泛肽载体蛋白
E3：泛肽 -蛋白质连接酶
（ ubiquitin）
第二节 氨基酸的分解与转化
一,氨基酸代谢概况
三,氨基酸的脱羧基作用
二,氨基酸的脱氨基作用
氨基酸代谢概况
食物蛋白质
氨基酸 特殊途径
?-酮酸
糖及其代谢
中间产物
脂肪及其代
谢中间产物
TCA
鸟氨酸
循环
NH4+
NH4+
NH3
CO2 H2O
体蛋白
尿素 尿酸
激素
卟啉
尼克酰氨
衍生物
肌酸胺
嘧啶
嘌呤
生物固氮
硝酸还原
（次生物质代谢）
CO2 胺
二、氨基酸的脱氨基作用
4,非氧化脱氨基作用
1,氧化脱氨基作用
2,转氨基作用
3,联合脱氨基作用
1、氧化脱氨基作用
氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的 α -酮酸
的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型,
α -氨基酸
氨基酸氧化酶（ FAD,FMN）
α-酮酸
R-CH-COO-
NH+3 |
R-C-COO-+NH3
O || H
2O+O2 H2O2
L-谷氨酸脱氢酶 + H
2O + NH3
NAD(P)+ NAD(P)H+H+
COOH
CH2
CH2
C=O
COOH
COOH
CH2
CH2
CH NH2
COOH
2、转氨基作用
α -氨基酸 1
R1-CH-COO-
NH+3
|
α-酮酸 1
R1-C-COO-
O
||
R2-C-COO-
O
||
α-酮酸 2
R2-CH-COO-
NH+3 |
α-氨基酸 2 转氨酶
（辅酶：磷酸吡哆醛）
在转氨酶的催化下,α-氨基酸的氨基转移到 α-酮酸的酮基碳原子
上，结果原来的 α-氨基酸生成相应的 α-酮酸，而原来的 α-酮酸则形成了
相应的 α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。
?-氨基酸 磷酸吡哆醛
醛亚胺
酮亚胺 磷酸吡哆胺
磷酸吡哆醛的作用机理
?-酮酸
互变异构
谷丙转氨酶和谷草转氨酶
谷丙转氨酶
（ GPT）
谷草转氨酶
(GOT)
谷氨酰胺的生成和利用
+NH2 +H2O
ATP ADP+Pi
谷氨酰胺合成酶
Mg2+
+2H 谷氨酸合成酶
3、联合脱氨基作用
（ 1）概念
（ 2）类型
a,转氨酶 与 L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联
b,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联
转氨基作用
和氧化脱氨基
作用联合进行
的脱氨基作用
方式。
转氨酶与 L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联
转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶
H20+NAD+
NH3+NADH
α-酮酸
α -氨基酸 α-酮戊二酸
L-谷氨酸
转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联
α-氨基酸
α-酮酸
α-酮戊二酸
谷氨酸 草酰乙酸
天冬氨酸
腺苷酰琥珀酸
苹果酸 延胡索酸 腺苷酸
次黄苷酸
4、非氧化脱氨基作用（自学）
（ 1） 直接脱氨基作用
（ 2） 还原脱氨基作用
（ 3） 水解脱氨基作用
（ 4） 脱水脱氨基作用
（ 5） 氧化还原脱氨基作用
三、氨基酸的脱羧基作用
1、概念
3,脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢 ）
氨基酸在脱羧酶的
作用下脱掉羧基生成相
应的一级胺类化合物
的作用。脱羧酶的辅
酶为磷酸吡哆醛。
直接脱羧 胺
羟化脱羧 羟胺
2、类型,
第三节 氨基酸分解产物的转化
一,氨的代谢转变
二,氨基酸碳骨架的转化途径
三,氨基酸与一碳基团
四,氨基酸与生物活性物质
一,氨的代谢转变
1,重新生成氨基酸
2,谷氨酰胺和天冬酰氨的生成
3,尿素的生成 —— 尿素循环
4,合成其他含 N物质
谷氨酸的重新生成
L-谷氨酸脱氢酶
谷氨酸 + H2O ?-酮戊二 酸 + NH3
NAD（ P） + NAD（ P） H
谷氨酸 +丙酮酸 ?-酮戊二 酸 + 丙氨酸 转氨酶
在大脑中发生上述反应，大量消耗了 ?-酮戊二 酸和 NADPH，
引起中毒症状。
在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生
成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。
2、尿 素 的 生 成
（ 1）概念
（ 2） 总反应和 过程
在排尿动物体内由
NH3合成 尿素是在肝脏
中通过一个循环机制完
成的，这一个循环称为
尿素循环。
NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸 +2H2O ? NH2-CO-NH2
+ 2ADP +2+ AMP +PPi+延胡索酸
尿素循环
氨基酸
谷氨酸
谷氨酸
氨甲酰磷酸
鸟氨酸 瓜氨酸
瓜氨酸
精氨琥珀酸
鸟氨酸
精氨酸
延胡索酸
草酰乙酸
氨基酸
谷氨酸
?-酮戊
二酸
天冬氨酸
2ADP+Pi 2ATP+CO2+NH3+H2O 1
细胞溶液
线粒体
NH2-C-NH2
O
尿素
?-酮戊
二酸
?-酮戊
二酸
H2N-C- P
O
2
3
4
5
二,氨基酸碳骨架的转化途径
1,再氨基化生成氨基酸
2,转变成糖或脂肪
?生糖氨基酸
?生酮氨基酸
3,氧化供能生成 CO2和 H2O
作业：分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成 CO2,
H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的 ATP数。
氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径
草酰乙酸
磷酸烯
醇式酸
?-酮戊二酸
天冬氨酸
天冬酰氨
丙酮酸
延胡索酸
琥珀酰 CoA
乙酰 CoA 乙酰乙酰 CoA
苯丙氨酸
酪氨酸
亮氨酸
赖氨酸
色氨酸
丙氨酸
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
半胱氨酸
谷氨酸
谷氨酰胺
精氨酸
组氨酸
脯氨酸
异亮氨酸
亮氨酸
缬氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸
天冬氨酸
异亮氨酸
甲硫氨酸
缬氨酸
葡萄糖
柠檬酸
一碳基团
在代谢过程中，某些化合
物（如氨基酸）可以分解产生具
有一个碳原子的基团（不包括
CO2），称为一碳基团，一碳基
团的转移除了和许多氨基酸的代
谢直接有关外，还参与嘌呤和胸
腺嘧啶及磷脂的生物合成。
? 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化,
其辅酶 为 FH4
? 一碳基团和氨基酸代谢
-CH=NH 亚氨甲基
H-CO- 甲酰基
-CH2OH 甲醇基
-CH= 次甲基
-CH2- 亚甲基
-CH3 甲基
叶酸 和 四氢叶酸（ FH4或 THFA）
叶
酸
四
氢
叶
酸 H
H
10
5
N5,N10-CH2-FH4 N5-CHO-FH4
CH2 CHO
一碳基团的
来源与转变 S-腺苷蛋氨酸
N5-CH3-FH4
N5, N10 - CH2-FH4
N5,N10 = CH-FH4
N10 -CHO-FH4
N5, N10 -CH2-FH4还原酶
N5, N10 -CH2-FH4脱氢酶
环水化酶
丝 氨酸
组氨酸
苷氨酸
参与 甲基化 反应
为 胸腺嘧啶 合成提供 甲基
参与 嘌呤 合成
FH4
FH4
FH4
HCOOH
H2O
NAD+
NDAH+H+
NAD+
NDAH+H+
H+
参与 嘌呤 合成
四、氨基酸与生物活性物质
?酪氨酸代谢与黑色素的形成
?色氨酸代谢与 5-羟色胺与吲哚乙酸
?谷氨酸与 ?-氨基丁酸
?组氨酸与组胺
?半胱氨酸和牛磺酸
第 四节 氨的同化及氨基酸的生物合
成
一,氨基酸的生物合成
二,生物固氮
三、氨基酸重要衍生物的
生物合成 (自学 )
自然界的氮素循环
硝酸盐
亚硝酸
NH3
生物固氮
工业固氮
固氮生物 动植物
硝酸盐还原
大气固氮 大气氮素
岩浆源的
固定氮
火成岩 反硝化作用
氧化亚氮
蛋白质
入地下水
动植物废物
死的有机体
生物 固 N的化学本质
2NH3 3H2
6e-
N2 +
12ATP+12H2O 12ADP+12Pi
固氮酶
（ 厌氧环境 ）
N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 NADPH
生物固氮的作用机理
e- e- e- e-
固 N 酶
? ATP酶活性：能催化 ATP分解, 从中获
取能量推动电子向还原底物上转移 。
（ 2） 作用机理,
（ 3） 特点,是一种多功能酶
N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白
? 氧化还原酶：不仅能催化 N2还原，还可
催化 N2O化合物等还原。
（ 1） 结构组成
二聚体、含 Fe和 S
形成 [Fe4S4]簇
四聚体（ α 2β 2）
含 Mo,Fe和 S
硝酸还原作用
（ 2） 硝酸还原酶
(3) 亚硝酸还原酶
（ 1） 硝酸还原作用的化学本质
NH+4 NO-3 2e
- 6e-
硝酸还原酶 亚硝酸还原酶
NO-2
硝酸还原酶
a、铁氧还蛋白 —— 硝酸还原酶
b,NAD(P)H-硝酸还原酶
H2O NO-3 + 2Fd还原态 + 2H+ NO-2 + 2Fd氧化态 +
+ NAD(P)H + H+ NO-2 + NAD(P)+ + H2O NO3 -
亚硝酸还原酶
2H2O
a、铁氧还蛋白 —— 亚硝酸还原酶
NO-2 + 6Fd还原态 + 8H+ NH+4 + 6Fd氧化态 + 2H2O
b,NAD(P)H—— 亚硝酸还原酶
NO-2 + 3NAD(P)H + NH+4 + 3NAD(P)+ + 5H+
氨的同化
1,谷氨酸的形成途径
2、氨甲酰磷酸的生成
三、氨基酸的生物合成
1,必需氨基酸
2,20种 氨基酸的生物合成概况
3,氨基酸生物合成的调节
必需氨基酸的概念
Thr,Val,Leu,Ile、
Met,Lys,Phe,Trp
(His,Arg)
凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨
基酸，称为必需氨基酸。
?
人的必需氨基酸,
二
十
种
氨
基
酸
的
生
物
合
成
概
况
谷氨酸族
天冬氨
酸族
丙氨
酸族
丝氨
酸族 His 和芳香族
氨基酸生物合成的分族情况
（ 1） 丙氨酸族
丙酮酸 Ala,Val,Leu
（ 2） 丝氨酸族
甘油酸 -3-磷酸 Ser,Gly,Cys
（ 3） 谷氨酸族
?-酮戊二酸 Glu,Gln,Pro,Arg
（ 4） 天冬氨酸族
草酰乙酸 Asp,Asn,Lys,Thr,Ile,Met
（ 5） 组氨酸和芳香氨基酸族
磷酸核糖 His
磷酸赤藓糖 +PEP Phe,Tyr,Trp
3,氨基酸生物合成的调节
(1) 通过终端产物对氨基酸
生物合成的抑制
(2) 通过酶生成量的改变调节
氨基酸的生物合成
氨基酸合成的反馈调控
反硝化作用
氧化亚氮
氨甲酰磷酸
分支酸
脱氧庚酮糖酸 -7-磷
酸
天冬氨酸
天冬氨酰磷酸
赤藓糖 -4-磷酸
脱氢奎尼酸
莽草酸
谷氨酸
磷酸烯醇式丙酮酸 +
预苯酸
Try
Phe Trp Ile
Trp
His
CTP AMP
Gln
Lys
Met Thr
酮丁酸
Gly
Ala
谷氨酰胺合酶 天冬氨酰半醛
高丝氨酸
氨基苯甲酸
本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，
以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径 。
思考 ?
第一节 蛋白质的酶促降解
第二节 氨基酸的分解
第三节 氨基酸分解产物的转化
第四节 氨的同化及氨基酸的生物合成
第一节 蛋白质的酶促降解
一、蛋白质酶的种类和专一性
肽酶 （ Peptidase）
蛋白酶 (Proteinase)
二、细胞内蛋白质降解
溶酶体途径,
— 无选择地降解蛋白质
泛肽（ ubiguitin）途径,
— 给选择降解的蛋白质加以标记
肽酶的种类和专一性
编号 名 称 作 用 特 征
3,4,11
3,4,13
?-氨酰肽水解酶
(?-aminoacyl
peptide hydrolase)
作用于多肽链的 N-末端
?-羧肽水解酶
(?-carboxyl
peptide hydrolase)
作用于多肽链的 C-末端
3,4,14 二羧肽水解酶
(depeptide
hydrolase)
水解二肽
蛋白酶的种类和专一性
编号 名 称 作用特征 实例
3,4,2,1
3,4,2,2
丝氨酸蛋白酶类
(serine pritelnase)
活性中心含
Ser
3,4,2,3
3,4,2,4
硫醇蛋白酶类
(Thiol pritelnase)
活性中心含
Cys
羧基（酸性）蛋白酶类
[carboxyl(asid)
pritelnase]
活性中心含
Asp,最适 pH
在 5以下
金属蛋白酶类
(metallopritelnase)
活性中心含有
Zn2+, Mg2+等
金属
胰凝乳蛋白酶
胰蛋白酶
凝血酶
木瓜蛋白酶
无花果蛋白酶
菠萝酶
胃蛋白酶
凝乳酶
枯草杆菌蛋白酶
嗜热菌蛋白酶
消化道内几种蛋白酶的专一性
（ Phe.Tyr.Trp） （ Arg.Lys）
（脂肪族）
胰凝乳
蛋白酶 胃蛋白酶 弹性蛋白酶
羧肽酶
胰蛋白酶
氨肽酶 羧肽酶
（ Phe,Trp）
蛋白质降解的泛肽途径
E1-S-
E1-SH
E2-S-
E1-SH
E2-SH
E2-SH
ATP AMP+PPi E3
多 泛肽化蛋白
ATP
26S蛋白酶体
20S蛋白酶体
ATP
19S调节亚基
去折叠
水解
E1：泛肽激活酶 E2：泛肽载体蛋白
E3：泛肽 -蛋白质连接酶
（ ubiquitin）
第二节 氨基酸的分解与转化
一,氨基酸代谢概况
三,氨基酸的脱羧基作用
二,氨基酸的脱氨基作用
氨基酸代谢概况
食物蛋白质
氨基酸 特殊途径
?-酮酸
糖及其代谢
中间产物
脂肪及其代
谢中间产物
TCA
鸟氨酸
循环
NH4+
NH4+
NH3
CO2 H2O
体蛋白
尿素 尿酸
激素
卟啉
尼克酰氨
衍生物
肌酸胺
嘧啶
嘌呤
生物固氮
硝酸还原
（次生物质代谢）
CO2 胺
二、氨基酸的脱氨基作用
4,非氧化脱氨基作用
1,氧化脱氨基作用
2,转氨基作用
3,联合脱氨基作用
1、氧化脱氨基作用
氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的 α -酮酸
的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型,
α -氨基酸
氨基酸氧化酶（ FAD,FMN）
α-酮酸
R-CH-COO-
NH+3 |
R-C-COO-+NH3
O || H
2O+O2 H2O2
L-谷氨酸脱氢酶 + H
2O + NH3
NAD(P)+ NAD(P)H+H+
COOH
CH2
CH2
C=O
COOH
COOH
CH2
CH2
CH NH2
COOH
2、转氨基作用
α -氨基酸 1
R1-CH-COO-
NH+3
|
α-酮酸 1
R1-C-COO-
O
||
R2-C-COO-
O
||
α-酮酸 2
R2-CH-COO-
NH+3 |
α-氨基酸 2 转氨酶
（辅酶：磷酸吡哆醛）
在转氨酶的催化下,α-氨基酸的氨基转移到 α-酮酸的酮基碳原子
上，结果原来的 α-氨基酸生成相应的 α-酮酸，而原来的 α-酮酸则形成了
相应的 α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用。
?-氨基酸 磷酸吡哆醛
醛亚胺
酮亚胺 磷酸吡哆胺
磷酸吡哆醛的作用机理
?-酮酸
互变异构
谷丙转氨酶和谷草转氨酶
谷丙转氨酶
（ GPT）
谷草转氨酶
(GOT)
谷氨酰胺的生成和利用
+NH2 +H2O
ATP ADP+Pi
谷氨酰胺合成酶
Mg2+
+2H 谷氨酸合成酶
3、联合脱氨基作用
（ 1）概念
（ 2）类型
a,转氨酶 与 L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联
b,转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联
转氨基作用
和氧化脱氨基
作用联合进行
的脱氨基作用
方式。
转氨酶与 L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联
转氨酶 L-谷氨酸脱氢酶
H20+NAD+
NH3+NADH
α-酮酸
α -氨基酸 α-酮戊二酸
L-谷氨酸
转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联
α-氨基酸
α-酮酸
α-酮戊二酸
谷氨酸 草酰乙酸
天冬氨酸
腺苷酰琥珀酸
苹果酸 延胡索酸 腺苷酸
次黄苷酸
4、非氧化脱氨基作用（自学）
（ 1） 直接脱氨基作用
（ 2） 还原脱氨基作用
（ 3） 水解脱氨基作用
（ 4） 脱水脱氨基作用
（ 5） 氧化还原脱氨基作用
三、氨基酸的脱羧基作用
1、概念
3,脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢 ）
氨基酸在脱羧酶的
作用下脱掉羧基生成相
应的一级胺类化合物
的作用。脱羧酶的辅
酶为磷酸吡哆醛。
直接脱羧 胺
羟化脱羧 羟胺
2、类型,
第三节 氨基酸分解产物的转化
一,氨的代谢转变
二,氨基酸碳骨架的转化途径
三,氨基酸与一碳基团
四,氨基酸与生物活性物质
一,氨的代谢转变
1,重新生成氨基酸
2,谷氨酰胺和天冬酰氨的生成
3,尿素的生成 —— 尿素循环
4,合成其他含 N物质
谷氨酸的重新生成
L-谷氨酸脱氢酶
谷氨酸 + H2O ?-酮戊二 酸 + NH3
NAD（ P） + NAD（ P） H
谷氨酸 +丙酮酸 ?-酮戊二 酸 + 丙氨酸 转氨酶
在大脑中发生上述反应，大量消耗了 ?-酮戊二 酸和 NADPH，
引起中毒症状。
在肌肉中，可利用这一反应生成的谷氨酸的转氨基作用，生
成丙氨酸，将氨转运到肝脏中去。
2、尿 素 的 生 成
（ 1）概念
（ 2） 总反应和 过程
在排尿动物体内由
NH3合成 尿素是在肝脏
中通过一个循环机制完
成的，这一个循环称为
尿素循环。
NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸 +2H2O ? NH2-CO-NH2
+ 2ADP +2+ AMP +PPi+延胡索酸
尿素循环
氨基酸
谷氨酸
谷氨酸
氨甲酰磷酸
鸟氨酸 瓜氨酸
瓜氨酸
精氨琥珀酸
鸟氨酸
精氨酸
延胡索酸
草酰乙酸
氨基酸
谷氨酸
?-酮戊
二酸
天冬氨酸
2ADP+Pi 2ATP+CO2+NH3+H2O 1
细胞溶液
线粒体
NH2-C-NH2
O
尿素
?-酮戊
二酸
?-酮戊
二酸
H2N-C- P
O
2
3
4
5
二,氨基酸碳骨架的转化途径
1,再氨基化生成氨基酸
2,转变成糖或脂肪
?生糖氨基酸
?生酮氨基酸
3,氧化供能生成 CO2和 H2O
作业：分别写出谷氨酸在体内生成糖和氧化分解成 CO2,
H2O的代谢途径，并计算氧化分解时可产生的 ATP数。
氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径
草酰乙酸
磷酸烯
醇式酸
?-酮戊二酸
天冬氨酸
天冬酰氨
丙酮酸
延胡索酸
琥珀酰 CoA
乙酰 CoA 乙酰乙酰 CoA
苯丙氨酸
酪氨酸
亮氨酸
赖氨酸
色氨酸
丙氨酸
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
半胱氨酸
谷氨酸
谷氨酰胺
精氨酸
组氨酸
脯氨酸
异亮氨酸
亮氨酸
缬氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸
天冬氨酸
异亮氨酸
甲硫氨酸
缬氨酸
葡萄糖
柠檬酸
一碳基团
在代谢过程中，某些化合
物（如氨基酸）可以分解产生具
有一个碳原子的基团（不包括
CO2），称为一碳基团，一碳基
团的转移除了和许多氨基酸的代
谢直接有关外，还参与嘌呤和胸
腺嘧啶及磷脂的生物合成。
? 一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化,
其辅酶 为 FH4
? 一碳基团和氨基酸代谢
-CH=NH 亚氨甲基
H-CO- 甲酰基
-CH2OH 甲醇基
-CH= 次甲基
-CH2- 亚甲基
-CH3 甲基
叶酸 和 四氢叶酸（ FH4或 THFA）
叶
酸
四
氢
叶
酸 H
H
10
5
N5,N10-CH2-FH4 N5-CHO-FH4
CH2 CHO
一碳基团的
来源与转变 S-腺苷蛋氨酸
N5-CH3-FH4
N5, N10 - CH2-FH4
N5,N10 = CH-FH4
N10 -CHO-FH4
N5, N10 -CH2-FH4还原酶
N5, N10 -CH2-FH4脱氢酶
环水化酶
丝 氨酸
组氨酸
苷氨酸
参与 甲基化 反应
为 胸腺嘧啶 合成提供 甲基
参与 嘌呤 合成
FH4
FH4
FH4
HCOOH
H2O
NAD+
NDAH+H+
NAD+
NDAH+H+
H+
参与 嘌呤 合成
四、氨基酸与生物活性物质
?酪氨酸代谢与黑色素的形成
?色氨酸代谢与 5-羟色胺与吲哚乙酸
?谷氨酸与 ?-氨基丁酸
?组氨酸与组胺
?半胱氨酸和牛磺酸
第 四节 氨的同化及氨基酸的生物合
成
一,氨基酸的生物合成
二,生物固氮
三、氨基酸重要衍生物的
生物合成 (自学 )
自然界的氮素循环
硝酸盐
亚硝酸
NH3
生物固氮
工业固氮
固氮生物 动植物
硝酸盐还原
大气固氮 大气氮素
岩浆源的
固定氮
火成岩 反硝化作用
氧化亚氮
蛋白质
入地下水
动植物废物
死的有机体
生物 固 N的化学本质
2NH3 3H2
6e-
N2 +
12ATP+12H2O 12ADP+12Pi
固氮酶
（ 厌氧环境 ）
N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白 NADPH
生物固氮的作用机理
e- e- e- e-
固 N 酶
? ATP酶活性：能催化 ATP分解, 从中获
取能量推动电子向还原底物上转移 。
（ 2） 作用机理,
（ 3） 特点,是一种多功能酶
N2 还原剂 铁蛋白 钼铁蛋白
? 氧化还原酶：不仅能催化 N2还原，还可
催化 N2O化合物等还原。
（ 1） 结构组成
二聚体、含 Fe和 S
形成 [Fe4S4]簇
四聚体（ α 2β 2）
含 Mo,Fe和 S
硝酸还原作用
（ 2） 硝酸还原酶
(3) 亚硝酸还原酶
（ 1） 硝酸还原作用的化学本质
NH+4 NO-3 2e
- 6e-
硝酸还原酶 亚硝酸还原酶
NO-2
硝酸还原酶
a、铁氧还蛋白 —— 硝酸还原酶
b,NAD(P)H-硝酸还原酶
H2O NO-3 + 2Fd还原态 + 2H+ NO-2 + 2Fd氧化态 +
+ NAD(P)H + H+ NO-2 + NAD(P)+ + H2O NO3 -
亚硝酸还原酶
2H2O
a、铁氧还蛋白 —— 亚硝酸还原酶
NO-2 + 6Fd还原态 + 8H+ NH+4 + 6Fd氧化态 + 2H2O
b,NAD(P)H—— 亚硝酸还原酶
NO-2 + 3NAD(P)H + NH+4 + 3NAD(P)+ + 5H+
氨的同化
1,谷氨酸的形成途径
2、氨甲酰磷酸的生成
三、氨基酸的生物合成
1,必需氨基酸
2,20种 氨基酸的生物合成概况
3,氨基酸生物合成的调节
必需氨基酸的概念
Thr,Val,Leu,Ile、
Met,Lys,Phe,Trp
(His,Arg)
凡是机体不能自己合成，必需来自外界的氨
基酸，称为必需氨基酸。
?
人的必需氨基酸,
二
十
种
氨
基
酸
的
生
物
合
成
概
况
谷氨酸族
天冬氨
酸族
丙氨
酸族
丝氨
酸族 His 和芳香族
氨基酸生物合成的分族情况
（ 1） 丙氨酸族
丙酮酸 Ala,Val,Leu
（ 2） 丝氨酸族
甘油酸 -3-磷酸 Ser,Gly,Cys
（ 3） 谷氨酸族
?-酮戊二酸 Glu,Gln,Pro,Arg
（ 4） 天冬氨酸族
草酰乙酸 Asp,Asn,Lys,Thr,Ile,Met
（ 5） 组氨酸和芳香氨基酸族
磷酸核糖 His
磷酸赤藓糖 +PEP Phe,Tyr,Trp
3,氨基酸生物合成的调节
(1) 通过终端产物对氨基酸
生物合成的抑制
(2) 通过酶生成量的改变调节
氨基酸的生物合成
氨基酸合成的反馈调控
反硝化作用
氧化亚氮
氨甲酰磷酸
分支酸
脱氧庚酮糖酸 -7-磷
酸
天冬氨酸
天冬氨酰磷酸
赤藓糖 -4-磷酸
脱氢奎尼酸
莽草酸
谷氨酸
磷酸烯醇式丙酮酸 +
预苯酸
Try
Phe Trp Ile
Trp
His
CTP AMP
Gln
Lys
Met Thr
酮丁酸
Gly
Ala
谷氨酰胺合酶 天冬氨酰半醛
高丝氨酸
氨基苯甲酸
