目 录氨 基 酸 代 谢
Metabolism of Amino Acids
第 七 章授课教师 陈瑜目 录蛋白质的营养作用
Nutritional Function of Protein
第一节目 录一,蛋白质营养的重要性
1,维持细胞、组织的生长、更新和修补
2,参与多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。
3,氧化供能人体每日 18%能量由蛋白质提供。
目 录二、蛋白质需要量和营养价值
1,氮平衡 (nitrogen balance)
摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。
氮总平衡,摄入氮 = 排出氮（正常成人）
氮正平衡,摄入氮 > 排出氮（儿童、孕妇等）
氮负平衡,摄入氮 < 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）
氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。
目 录
2,生理需要量成人每日最低蛋白质需要量为 30～ 50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为 80g。
3,蛋白质的营养价值
① 必需氨基酸 (essential amino acid)
指体内需要而又不能自身合成,必须由食物供给的氨基酸,共有 8种,Val,Ile,Leu、
Thr,Met,Lys,Phe,Trp。
其余 12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。
目 录
② 蛋白质的营养价值 (nutrition value)
蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。
③ 蛋白质的互补作用指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。
目 录第二节蛋白质的消化、吸收和腐败
Digestion,Absorption and Putrefaction
of Proteins
目 录一,蛋白质的消化
蛋白质消化的生理意义
由大分子转变为小分子，便于吸收。
消除种属特异性和抗原性，防止过敏、
毒性反应。
目 录
消化过程
（一）胃中的消化作用
胃蛋白酶的最适 pH为 1.5～ 2.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。
胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 多肽碎片胃酸、胃蛋白酶
(pepsinogen) (pepsin)
目 录
（二）小肠中的消化
—— 小肠是蛋白质消化的主要部位。
1,胰酶及其作用胰酶 是消化蛋白质的主要酶，最适 pH
为 7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。
内肽酶 (endopeptidase)
水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。
外肽酶 (exopeptidase)
自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶 (A,B)、氨基肽酶。
目 录肠液中酶原的激活胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 羧基肽酶原弹性蛋白酶原 肠激酶 (enterokinase)
胰蛋白酶 糜蛋白酶 羧基肽酶 弹性蛋白酶
(trypsin) (exopeptidase) (carboxypeptidase) (elastase)
可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。
保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。
酶原还可视为酶的贮存形式。
酶原激活的意义目 录氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶氨基酸 +
氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图
2,小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶 (oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶 (aminopeptidase)及二肽酶 (dipeptidase)等。
目 录二、氨基酸的吸收
吸收部位：主要在小肠
吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽
吸收机制,耗能的主动吸收过程目 录
（一）氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸,Na+组成三联体,
由 ATP供能将氨基酸,Na+转入细胞内,
Na+再由钠泵排出细胞 。
载体类型中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体目 录
（二） γ -谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用
γ -谷氨酰基循环 (γ-glutamyl cycle)过程：
谷胱甘肽对氨基酸的转运
谷胱甘肽再合成半胱氨酰甘氨酸
(Cys-Gly)
半胱氨酸甘氨酸肽酶
γ-谷氨酸环化转移酶氨基酸
H 2 N CH
CO O H
R
5-氧脯氨酸谷氨酸
5-氧脯氨酸酶
ATP
ADP+Pi
γ-谷氨酰半胱氨酸
γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶
ADP+Pi
ATP谷胱甘肽合成酶
ATP
ADP+Pi
细胞外
γ-谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽
GSH
细胞内
γ-谷氨酰基循环过程
γ-谷氨酰氨基酸
C O O H
C H N H
2
CH
2
CH
2
C
O
NH CH
C O O H
R
CHH 2N
C OO H
R
氨基酸目 录目 录
利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系
此种转运也是 耗能的主动吸收过程
吸收作用在小肠近端较强
（三） 肽的吸收目 录三、蛋白质的腐败作用肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用
腐败作用的产物大多有害，如 胺、氨,苯酚、
吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质 。
蛋白质的腐败作用 (putrefaction)
目 录
（一）胺类 (amines)的生成蛋白质 氨基酸 胺类蛋白酶 脱羧基作用组氨酸 组胺赖氨酸 尸胺色氨酸 色胺酪氨酸 酪胺目 录
假神经递质 (false neurotransmitter)
某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。
苯乙胺 苯乙醇胺
CH 2
CH 2NH 2 CH
2 NH 2
C OHH
酪胺 β-羟酪胺
CH
2
CH
2
NH
2
OH
CH
2
NH
2
C OHH
OH
目 录
β-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，
它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。
目 录
（二） 氨的生成未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素氨
(ammonia)
肠道细菌脱氨基作用尿素酶
降低肠道 pH,NH3转变为 NH4+以胺盐形式排出，
可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。
目 录
（三） 其它有害物质的生成酪氨酸 苯酚半胱氨酸 硫化氢色氨酸 吲哚目 录第三节氨基酸的一般代谢
General Metabolism of Amino Acids
目 录一、概 述
蛋白质的半寿期 (half-life)
蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，
用 t1/2表示
蛋白质转换 (protein turnover)
目 录
真核生物中蛋白质的降解有两条途径
不依赖 ATP
利用组织蛋白酶 (cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白
② 依赖泛素 (ubiquitin)的降解过程
① 溶酶体内降解过程
依赖 ATP
降解异常蛋白和短寿命蛋白目 录
泛素
76个氨基酸的小分子蛋白 (8.5kD)
普遍存在于真核生物而得名
一级结构高度保守
1,泛素化 (ubiquitination)
泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，
并使其激活。
2,蛋白酶体 (proteasome)对泛素化蛋白质的降解
泛素介导的蛋白质降解过程目 录泛素化过程
E1：泛素活化酶
E2：泛素携带蛋白
E3：泛素蛋白连接酶泛素 C O-
O
+ HS-E1
ATP AMP+PPi
泛素 C
O
S E1
HS-E2 HS-E1
泛素 C
O
S E2泛素 C
O
S E1
被降解蛋白质 HS-E2
泛素 C
O
S E2 泛素 C NH 被降解蛋白质
O
E3
目 录
氨基酸代谢库 (metabolic pool)
食物蛋白经消化吸收的氨基酸 （ 外源性氨基酸 ） 与体内组织蛋白降解产生的氨基酸
（ 内源性氨基酸 ） 混在一起,分布于体内各处参与代谢,称为氨基酸代谢库 。
氨基酸代谢库食物蛋白质组织蛋白质分解体内合成氨基酸
(非必需氨基酸 )
氨基酸代谢概况
α-酮酸酮 体氧化供能糖胺 类氨尿素代谢转变其它含氮化合物
(嘌呤、嘧啶等 )
合成目 录目 录二,氨基酸的脱氨基作用定义指氨基酸脱去氨基生成相应 α-酮酸的过程。
脱氨基 方式氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基非氧化脱氨基转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联目 录
（一）转氨基作用 (transamination)
1,定义在转氨酶 (transaminase)的作用下,某一氨基酸的 α-氨基转移到另一种 α-酮酸的酮基上,生成相应的氨基酸,原来的氨基酸则转变成 α-酮酸的过程 。
目 录
2,反应式
特点：没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。
大多数氨基酸可参与转氨基作用，但 赖氨酸、
脯氨酸、羟脯氨酸 除外。
目 录
3,转氨酶正常人各组织 GOT及 GPT活性 (单位 /克湿组织 )
血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。
组织 GOT GPT
心 156 000 7100
肝 142 000 440 00
骨骼肌 990 00 4800
肾 910 00 190 00
组织 GOT GPT
胰腺脾肺血清
280 00 2000
140 00 1200
100 00 700
20 16
目 录
4,转氨基作用的机制
转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸 磷酸吡哆醛
α-酮酸 磷酸吡哆胺谷氨酸
α-酮戊二酸转氨酶目 录
H2O
目 录转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。
通过此种方式并未产生游离的氨。
5,转氨基作用的生理 意义目 录
（二） L-谷氨酸氧化脱氨基作用
存在于肝、脑、肾中
辅酶为 NAD+ 或 NADP+,产生游离的 NH3。
GTP,ATP为其抑制剂
GDP,ADP为其激活剂催化酶：
L-谷氨酸脱氢酶
L-谷氨酸
NH3
α-酮戊二酸
NAD(P)+
NAD(P)H+H+ H
2O
NH 2
CH
(C H 2 ) 2
CO O H
CO O H
NH
C
(CH 2 ) 2
C OO H
C OO H
O
C
( C 2 ) 2
C O O H
C O O H
+
目 录
（三）联合脱氨基作用两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下 α-氨基生成 α-酮酸的过程。
2,类型
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用
1,定义
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环目 录
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸谷氨酸α-酮酸
α-酮戊二酸
H2O+NAD+
转氨酶
NH3+NADH+H+
L-谷氨酸脱氢酶
此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。
主要在肝、肾组织进行。
目 录
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸
(IMP)
腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸谷氨酸
α-酮酸转氨酶
1
草酰乙酸天冬氨酸转氨酶
2
此种方式主要在肌肉组织进行。
腺苷酸脱氢酶
H2O
NH3
延胡索酸腺嘌呤核苷酸
(AMP)
目 录三,α -酮酸的代谢
（一）经氨基化生成非必需氨基酸
（二）转变成糖及脂类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、
羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、
天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、
羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、
天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、
羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、
天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类目 录
（三）氧化供能
α-酮酸在体内可通过 TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为 H2O和 CO2，同时生成 ATP。
琥珀酰 CoA
延胡索酸草酰乙酸
α-酮戊二酸柠檬酸乙酰 CoA
丙酮酸
PEP
磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖
α-磷酸甘油 脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰 CoA
丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸酮体亮氨酸 赖氨酸酪氨酸 色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸 谷氨酰胺组氨酸 缬氨酸
CO2
CO2
氨基酸
、
糖及脂肪代谢的联系
T A C
目 录目 录第四节氨 的 代 谢
Metabolism of Ammonia
目 录
氨是机体正常代谢产物，具有毒性。
体内的氨主要在肝合成尿素 (urea)而解毒。
正常人血氨浓度一般不超过 0.6μmol/L。
目 录一、血氨的来源与去路
1,血氨的来源
① 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,
胺类的分解也可以产生氨
RCH2NH2 RCHO + NH3胺氧化酶
② 肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨
③ 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶目 录
2,血氨的去路
① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路
② 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物
③ 合成谷氨酰胺谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶
ATP ADP+Pi
④ 肾小管泌氨分泌的 NH3在酸性条件下生成 NH4+,随尿排出。
目 录二、氨的转运
1,丙氨酸 -葡萄糖循环 (alanine-glucose cycle)
反应过程
生理意义
① 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。
② 肝为肌肉提供葡萄糖。
丙氨酸葡萄糖肌肉蛋白质氨基酸
NH3
谷氨酸
α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖
α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸
NH3
尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸 -葡萄糖循环葡萄糖目 录目 录
2,谷氨酰胺的运氨作用
反应过程谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATP ADP+Pi
谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。
生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式 。
目 录三、尿素的生成（ BuN)
NH3在肝中合成尿素；占排氮总量 80 — 90%；
肝在 NH3解毒上非常重要,体内 NH3来源与去路保持平衡,血 NH3浓度低,稳定 。
（一）生成部位主要在 肝细胞 的线粒体及胞液中。
目 录肝是尿素合成的主要器官实验：
1） 肝切除,血,尿中 BuN含量 ↓
2） 切肾,保肝,尿素可合成,不能排出,血尿素 ↑
3） 肝肾同时切除,血中 BuN低水平,血氨 ↑
4） 临床：急性肝坏死,—— 血,尿中不含 BuN,而
AA含量多 。
说明 尿素 是在 肝脏合成,由 肾脏排出 体外 。
目 录
（二）生成过程尿 素 生 成 的 过 程 由 Hans Krebs 和 Kurt
Henseleit 提出,称为 鸟 氨 酸 循 环 (orinithine
cycle),又称 尿素循环 (urea cycle) 或 Krebs-
Henseleit循环 。
通过鸟氨酸循环,2分子氨与 1分子 CO2结合生成 1分子尿素及 1分子水 。 尿素是中性,无毒,
水溶性很强的物质,由血液运输至肾,从尿中排出 。
目 录目 录
1,氨基甲酰磷酸的合成
CO2 + NH3 + H2O + 2ATP
氨基甲酰磷酸合成酶 Ⅰ
（ N-乙酰谷氨酸,Mg2+）
C
O
H2N O ~ PO32- + 2ADP + Pi
氨基甲酰磷酸
反应在线粒体中进行目 录
反应由氨基甲酰磷酸合成酶 Ⅰ (carbamoyl
phosphate synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ )催化 。
N-乙酰谷氨酸为其激活剂,反应消耗 2分子 ATP。
N-乙酰谷氨酸 (AGA)
CO O H
CH
3
C - NH - CH
(CH
2
)
2
CO O H
O
目 录
2,瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶
H3PO4
+
氨基甲酰磷酸
NH
2
(CH
2
)
3
CH
C OO H
NH
2
鸟 氨 酸鸟 氨 酸
NH 2
C
O
O
~ PO 32-
NH
CH
COO H
NH
2
NH
2
C O
瓜 氨 酸
(C H
2
)
3
目 录
由鸟氨酸氨基甲酰转移酶 (ornithine carbamoyl
transferase,OCT)催化,OCT常与 CPS-Ⅰ 构成复合体。
反应在线粒体中进行,瓜氨酸生成后进入胞液。
目 录
3,精氨酸的合成
反应在 胞液 中进行。
精氨酸代琥珀酸合成酶
ATP AMP+PPiH2O
Mg2+
+
天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸
NH
CH
COO H
NH
2
NH
2
C O
瓜 氨 酸
(C H
2
)
3
CO O H
C HH
2 N
CH 2
CO O H
NH
(C H
2
)
3
CH
CO O H
NH
2
NH
2
C N
CO O H
C H
CH
2
CO O H
（限速酶）
目 录精氨酸 延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸
C O O H
CH
CH
H O O C
+
NH
(CH
2
)
3
CH
C O O H
NH
2
NH
2
C NH
NH
(CH
2
)
3
CH
C O O H
NH
2
NH
2
C N
C O O H
C H
CH
2
C O O H
目 录
4,精氨酸水解生成尿素
反应在胞液中进行尿素 鸟氨酸精氨酸鸟氨酸循环
2ADP+Pi
CO2 + NH3 + H2O
氨基甲酰磷酸
2ATP N-乙酰谷氨酸
Pi
鸟氨酸 瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸
α-酮戊二酸谷氨酸
α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸
ATP
AMP + PPi
鸟氨酸尿素线粒体胞 液目 录目 录
（三）反应小结
原料,2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。
过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。
耗能,3 个 ATP,4 个高能磷酸键 。
目 录
（四）尿素生成的调节
1,食物蛋白质的影响 高蛋白膳食 合成 ↑
低蛋白膳食 合成 ↓
2,CPS-Ⅰ 的调节,AGA、精氨酸为其激活剂
3,尿素生成酶系的调节：
目 录酶 相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶
4.5
163.0
1.0
3.3
149.0
正常成人肝尿素合成酶的相对活性酶 相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶正常成人肝尿素合成酶的相对活性目 录
CPS-Ⅰ 在 线粒体,以 NH3为 N源 合成氨基甲酰磷酸 → 尿素 —— 作为 肝细胞分化 程度指标；
CPS-Ⅱ 在 胞液,以 谷氨酰胺 的酰胺基 为 N源 合成氨基甲酰磷酸 → 合成嘧啶 —— 作为 细胞增殖 程度的指标；
总之：两种氨基甲酰转移酶的活性对调节尿素与核酸合成重要 。
目 录
（五）高氨血症和氨中毒
血氨浓度升高称 高氨血症 ( hyperammonemia)，
常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。
高氨血症时可引起脑功能障碍，称 氨中毒
(ammonia poisoning)，也称肝昏迷 。
目 录
TAC ↓
脑供能不足
α-酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酰胺
NH3 NH3
脑内 α-酮戊二酸 ↓
氨中毒的可能机制（肝昏迷）
目 录第五节个别氨基酸的代谢
Metabolism of Individual Amino Acids
目 录一、氨基酸脱羧基作用
脱羧基作用 (decarboxylation)
氨基酸脱羧酶氨基酸 胺类
RCH2NH2 + CO2磷酸吡哆醛
C
C O O H
NH 2H
R
目 录
（一） γ -氨基丁酸
(γ-aminobutyric acid,GABA)
L-谷氨酸 GABA
CO2
L- 谷氨酸脱酶
GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。
目 录
（二）牛磺酸 (taurine)
牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。
L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸磺酸丙氨酸脱羧酶
CO2
目 录
（三）组胺 (histamine)
L-组氨酸 组胺组氨酸脱羧酶
CO2
组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。
目 录
（四） 5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine,5-HT)
色氨酸 5-羟色氨酸 5-HT色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸脱羧酶
CO2
5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；
在外周组织有收缩血管的作用。
目 录
（五）多胺 (polyamines)
鸟氨酸 腐胺
S-腺苷甲硫氨酸
(SAM )
脱羧基 SAM
鸟氨酸脱羧酶
CO2
SAM脱羧酶
CO2
精脒 (spermidine)
丙胺转移酶
5'-甲基 -硫 -腺苷丙胺转移酶精胺 (spermine)
多胺是调节细胞生长的重要物质 。 在生长旺盛的组织 （ 如胚胎,再生肝,肿瘤组织 ） 含量较高,
其限速酶 鸟氨酸脱羧酶 活性较强 。
目 录二、一碳单位的代谢
定义
（一）概述某些氨基酸代谢过程中产生的 只含有一个碳原子 的基团，称为 一碳单位 (one carbon unit)。
目 录
种类甲基 (methyl) -CH3
甲烯基 (methylene) -CH2-
甲炔基 (methenyl) -CH=
甲酰基 (formyl) -CHO
亚胺甲基 (formimino) -CH=NH
目 录
（二） 四氢叶酸是一碳单位的载体
FH4的生成
F FH2 FH4
FH2还原酶 FH2还原酶
NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ NADP+
5
目 录
FH4携带一碳单位的形式
（ 一碳单位通常是结合在 FH4分子的 N5,N10位上）
N5— CH3— FH4
N5,N10— CH2— FH4
N5,N10=CH— FH4
N10— CHO— FH4
N5— CH=NH— FH4
目 录
一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸 N5,N10— CH2— FH4
甘氨酸 N5,N10— CH2— FH4
组氨酸 N5— CH=NH— FH4
色氨酸 N10— CHO— FH4
（三）一碳单位与氨基酸代谢目 录
（四）一碳单位的互相转变
N10— CHO— FH4
N5,N10=CH— FH4
N5,N10— CH2— FH4
N5— CH3— FH4
N5— CH=NH— FH4
H+
H2O
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
NH3
目 录
（五）一碳单位的生理功能
作为合成嘌呤和嘧啶的原料
把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来目 录三、含硫氨基酸的代谢
CH2SH
CHNH2
COOH
胱氨酸 甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸
CH 2
C H NH 2
C OO H
CH 2
C H NH 2
C OO H
S S
S CH
3
CH
2
CH NH
2
CO O H
CH
2
目 录
（一）甲硫氨酸的代谢
1,甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶
PPi+Pi
+
甲硫氨酸 ATP S— 腺苷甲硫氨酸
(SAM)
目 录甲基转移酶
RH RH— CH3 腺苷
SAM S— 腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸
SAM为体内甲基的直接供体目 录
2,甲硫氨酸循环 (methionine cycle)
甲硫氨酸
S-腺苷同型半胱氨酸
S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸
FH4
N5— CH3— FH4 N5— CH3— FH4
转甲基酶
(VitB12)
H2O
腺苷 RH
ATP
PPi+Pi
RH -CH3
目 录
3,肌酸的合成
肌酸 (creatine)和磷酸肌酸 (creatine phosphate)
是能量储存,利用的重要化合物 。
肝是合成肌酸的主要器官 。
肌酸以 甘氨酸为骨架,由精氨酸提供脒基,
SAM提供甲基 而合成 。
肌酸在肌酸激酶的作用下,转变为磷酸肌酸 。
肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐
(creatinine)。
+
目 录目 录
（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢
1,半胱氨酸与胱氨酸的互变
-2H
+2H
CH2SH
CHNH2
COOH
CH2
CHNH2
COOH
CH2
CHNH2
COOH
S S
2
目 录
2,硫酸根的代谢含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。
SO42- + ATP AMP - SO3- (腺苷 -5′-磷酸硫酸 )
3-PO3H2-AMP-SO3-
（ 3′-磷酸腺苷 -5′-磷酸硫酸,PAPS）
PAPS为活性硫酸，
是体内硫酸基的供体目 录四、芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸目 录
（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸 + O2 酪氨酸 + H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤
NADPH+H+NADP+
此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。
目 录
1,儿茶酚胺 (catecholamine)与黑色素 (melanin)的合成目 录
帕金森病 (Parkinson disease)患者多巴胺生成减少 。
在黑色素细胞中,酪氨酸可经 酪氨酸酶 等催化合成黑色素 。
人体缺乏 酪氨酸酶,黑色素合成障碍,皮肤,毛发等发白,称为 白化病 (albinism)。
目 录
2,酪氨酸的分解代谢
体内 代谢尿黑酸的酶 先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。
目 录
3,苯酮酸尿症 (phenyl keronuria,PKU)
体内 苯丙氨酸羟化酶 缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。
目 录
（二）色氨酸代谢色氨酸
5-羟色胺一碳单位丙酮酸 + 乙酰乙酰 CoA
维生素 PP
目 录五、支链氨基酸的代谢支链氨基酸亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸
CH
3
CH
CH
2
C H NH
2
C OO H
CH
3
CH
3
CH
C H NH
2
C OO H
CH
3
CH
3
CH
CH
2
C H NH
2
C OO H
CH
3
氨基酸的重要含氮衍生物化合物 生理功能 氨基酸前体嘌呤碱嘧啶碱卟啉化合物肌酸、磷酸肌酸尼克酸儿茶酚胺甲状腺素黑色素
5 - 羟色胺组胺
γ - 氨基丁酸精胺、精脒含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分血红素、细胞色素能量储存维生素神经递质、激素激素皮肤色素血管收缩剂、神经递质血管舒张剂神经递质细胞增殖促进剂
Asp,Gln,Gl y
Asp
Gly
Gly,Ar g,Met
Trp
Tyr,Phe
Tyr
Tyr,Phe
Trp
Hi s
Glu
Ar g,Met
一氧化氮（ NO ） 细胞信号转导分子 Ar g
目 录
Metabolism of Amino Acids
第 七 章授课教师 陈瑜目 录蛋白质的营养作用
Nutritional Function of Protein
第一节目 录一,蛋白质营养的重要性
1,维持细胞、组织的生长、更新和修补
2,参与多种重要的生理活动催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）等。
3,氧化供能人体每日 18%能量由蛋白质提供。
目 录二、蛋白质需要量和营养价值
1,氮平衡 (nitrogen balance)
摄入食物的含氮量与排泄物（尿与粪）中含氮量之间的关系。
氮总平衡,摄入氮 = 排出氮（正常成人）
氮正平衡,摄入氮 > 排出氮（儿童、孕妇等）
氮负平衡,摄入氮 < 排出氮（饥饿、消耗性疾病患者）
氮平衡的意义：可以反映体内蛋白质代谢的慨况。
目 录
2,生理需要量成人每日最低蛋白质需要量为 30～ 50g，我国营养学会推荐成人每日蛋白质需要量为 80g。
3,蛋白质的营养价值
① 必需氨基酸 (essential amino acid)
指体内需要而又不能自身合成,必须由食物供给的氨基酸,共有 8种,Val,Ile,Leu、
Thr,Met,Lys,Phe,Trp。
其余 12种氨基酸体内可以合成，称非必需氨基酸。
目 录
② 蛋白质的营养价值 (nutrition value)
蛋白质的营养价值取决于必需氨基酸的数量、种类、量质比。
③ 蛋白质的互补作用指营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充而提高营养价值。
目 录第二节蛋白质的消化、吸收和腐败
Digestion,Absorption and Putrefaction
of Proteins
目 录一,蛋白质的消化
蛋白质消化的生理意义
由大分子转变为小分子，便于吸收。
消除种属特异性和抗原性，防止过敏、
毒性反应。
目 录
消化过程
（一）胃中的消化作用
胃蛋白酶的最适 pH为 1.5～ 2.5，对蛋白质肽键作用特异性差，产物主要为多肽及少量氨基酸。
胃蛋白酶原 胃蛋白酶 + 多肽碎片胃酸、胃蛋白酶
(pepsinogen) (pepsin)
目 录
（二）小肠中的消化
—— 小肠是蛋白质消化的主要部位。
1,胰酶及其作用胰酶 是消化蛋白质的主要酶，最适 pH
为 7.0左右，包括内肽酶和外肽酶。
内肽酶 (endopeptidase)
水解蛋白质肽链内部的一些肽键，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶。
外肽酶 (exopeptidase)
自肽链的末段开始每次水解一个氨基酸残基，如羧基肽酶 (A,B)、氨基肽酶。
目 录肠液中酶原的激活胰蛋白酶原 糜蛋白酶原 羧基肽酶原弹性蛋白酶原 肠激酶 (enterokinase)
胰蛋白酶 糜蛋白酶 羧基肽酶 弹性蛋白酶
(trypsin) (exopeptidase) (carboxypeptidase) (elastase)
可保护胰组织免受蛋白酶的自身消化作用。
保证酶在其特定的部位和环境发挥催化作用。
酶原还可视为酶的贮存形式。
酶原激活的意义目 录氨基肽酶 内肽酶 羧基肽酶氨基酸 +
氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意图
2,小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用主要是寡肽酶 (oligopeptidase)的作用，例如氨基肽酶 (aminopeptidase)及二肽酶 (dipeptidase)等。
目 录二、氨基酸的吸收
吸收部位：主要在小肠
吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽
吸收机制,耗能的主动吸收过程目 录
（一）氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸,Na+组成三联体,
由 ATP供能将氨基酸,Na+转入细胞内,
Na+再由钠泵排出细胞 。
载体类型中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体目 录
（二） γ -谷氨酰基循环对氨基酸的转运作用
γ -谷氨酰基循环 (γ-glutamyl cycle)过程：
谷胱甘肽对氨基酸的转运
谷胱甘肽再合成半胱氨酰甘氨酸
(Cys-Gly)
半胱氨酸甘氨酸肽酶
γ-谷氨酸环化转移酶氨基酸
H 2 N CH
CO O H
R
5-氧脯氨酸谷氨酸
5-氧脯氨酸酶
ATP
ADP+Pi
γ-谷氨酰半胱氨酸
γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶
ADP+Pi
ATP谷胱甘肽合成酶
ATP
ADP+Pi
细胞外
γ-谷氨酰基转移酶细胞膜谷胱甘肽
GSH
细胞内
γ-谷氨酰基循环过程
γ-谷氨酰氨基酸
C O O H
C H N H
2
CH
2
CH
2
C
O
NH CH
C O O H
R
CHH 2N
C OO H
R
氨基酸目 录目 录
利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系
此种转运也是 耗能的主动吸收过程
吸收作用在小肠近端较强
（三） 肽的吸收目 录三、蛋白质的腐败作用肠道细菌对未被消化和吸收的蛋白质及其消化产物所起的作用
腐败作用的产物大多有害，如 胺、氨,苯酚、
吲哚等；也可产生少量的脂肪酸及维生素等可被机体利用的物质 。
蛋白质的腐败作用 (putrefaction)
目 录
（一）胺类 (amines)的生成蛋白质 氨基酸 胺类蛋白酶 脱羧基作用组氨酸 组胺赖氨酸 尸胺色氨酸 色胺酪氨酸 酪胺目 录
假神经递质 (false neurotransmitter)
某些物质结构与神经递质结构相似，可取代正常神经递质从而影响脑功能，称假神经递质。
苯乙胺 苯乙醇胺
CH 2
CH 2NH 2 CH
2 NH 2
C OHH
酪胺 β-羟酪胺
CH
2
CH
2
NH
2
OH
CH
2
NH
2
C OHH
OH
目 录
β-羟酪胺和苯乙醇胺结构类似儿茶酚胺，
它们可取代儿茶酚胺与脑细胞结合，但不能传递神经冲动，使大脑发生异常抑制。
目 录
（二） 氨的生成未被吸收的氨基酸渗入肠道的尿素氨
(ammonia)
肠道细菌脱氨基作用尿素酶
降低肠道 pH,NH3转变为 NH4+以胺盐形式排出，
可减少氨的吸收，这是酸性灌肠的依据。
目 录
（三） 其它有害物质的生成酪氨酸 苯酚半胱氨酸 硫化氢色氨酸 吲哚目 录第三节氨基酸的一般代谢
General Metabolism of Amino Acids
目 录一、概 述
蛋白质的半寿期 (half-life)
蛋白质降低其原浓度一半所需要的时间，
用 t1/2表示
蛋白质转换 (protein turnover)
目 录
真核生物中蛋白质的降解有两条途径
不依赖 ATP
利用组织蛋白酶 (cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白
② 依赖泛素 (ubiquitin)的降解过程
① 溶酶体内降解过程
依赖 ATP
降解异常蛋白和短寿命蛋白目 录
泛素
76个氨基酸的小分子蛋白 (8.5kD)
普遍存在于真核生物而得名
一级结构高度保守
1,泛素化 (ubiquitination)
泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，
并使其激活。
2,蛋白酶体 (proteasome)对泛素化蛋白质的降解
泛素介导的蛋白质降解过程目 录泛素化过程
E1：泛素活化酶
E2：泛素携带蛋白
E3：泛素蛋白连接酶泛素 C O-
O
+ HS-E1
ATP AMP+PPi
泛素 C
O
S E1
HS-E2 HS-E1
泛素 C
O
S E2泛素 C
O
S E1
被降解蛋白质 HS-E2
泛素 C
O
S E2 泛素 C NH 被降解蛋白质
O
E3
目 录
氨基酸代谢库 (metabolic pool)
食物蛋白经消化吸收的氨基酸 （ 外源性氨基酸 ） 与体内组织蛋白降解产生的氨基酸
（ 内源性氨基酸 ） 混在一起,分布于体内各处参与代谢,称为氨基酸代谢库 。
氨基酸代谢库食物蛋白质组织蛋白质分解体内合成氨基酸
(非必需氨基酸 )
氨基酸代谢概况
α-酮酸酮 体氧化供能糖胺 类氨尿素代谢转变其它含氮化合物
(嘌呤、嘧啶等 )
合成目 录目 录二,氨基酸的脱氨基作用定义指氨基酸脱去氨基生成相应 α-酮酸的过程。
脱氨基 方式氧化脱氨基转氨基作用联合脱氨基非氧化脱氨基转氨基和氧化脱氨基偶联转氨基和嘌呤核苷酸循环偶联目 录
（一）转氨基作用 (transamination)
1,定义在转氨酶 (transaminase)的作用下,某一氨基酸的 α-氨基转移到另一种 α-酮酸的酮基上,生成相应的氨基酸,原来的氨基酸则转变成 α-酮酸的过程 。
目 录
2,反应式
特点：没有游离的氨产生，但改变了氨基酸代谢库中各种氨基酸的比例。
大多数氨基酸可参与转氨基作用，但 赖氨酸、
脯氨酸、羟脯氨酸 除外。
目 录
3,转氨酶正常人各组织 GOT及 GPT活性 (单位 /克湿组织 )
血清转氨酶活性，临床上可作为疾病诊断和预后的指标之一。
组织 GOT GPT
心 156 000 7100
肝 142 000 440 00
骨骼肌 990 00 4800
肾 910 00 190 00
组织 GOT GPT
胰腺脾肺血清
280 00 2000
140 00 1200
100 00 700
20 16
目 录
4,转氨基作用的机制
转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛氨基酸 磷酸吡哆醛
α-酮酸 磷酸吡哆胺谷氨酸
α-酮戊二酸转氨酶目 录
H2O
目 录转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。
通过此种方式并未产生游离的氨。
5,转氨基作用的生理 意义目 录
（二） L-谷氨酸氧化脱氨基作用
存在于肝、脑、肾中
辅酶为 NAD+ 或 NADP+,产生游离的 NH3。
GTP,ATP为其抑制剂
GDP,ADP为其激活剂催化酶：
L-谷氨酸脱氢酶
L-谷氨酸
NH3
α-酮戊二酸
NAD(P)+
NAD(P)H+H+ H
2O
NH 2
CH
(C H 2 ) 2
CO O H
CO O H
NH
C
(CH 2 ) 2
C OO H
C OO H
O
C
( C 2 ) 2
C O O H
C O O H
+
目 录
（三）联合脱氨基作用两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下 α-氨基生成 α-酮酸的过程。
2,类型
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用
1,定义
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环目 录
① 转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸谷氨酸α-酮酸
α-酮戊二酸
H2O+NAD+
转氨酶
NH3+NADH+H+
L-谷氨酸脱氢酶
此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。
主要在肝、肾组织进行。
目 录
② 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环苹果酸腺苷酸代琥珀酸次黄嘌呤核苷酸
(IMP)
腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸谷氨酸
α-酮酸转氨酶
1
草酰乙酸天冬氨酸转氨酶
2
此种方式主要在肌肉组织进行。
腺苷酸脱氢酶
H2O
NH3
延胡索酸腺嘌呤核苷酸
(AMP)
目 录三,α -酮酸的代谢
（一）经氨基化生成非必需氨基酸
（二）转变成糖及脂类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、
羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、
天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、
羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、
天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、
羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、
天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别 氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类目 录
（三）氧化供能
α-酮酸在体内可通过 TAC 和氧化磷酸化彻底氧化为 H2O和 CO2，同时生成 ATP。
琥珀酰 CoA
延胡索酸草酰乙酸
α-酮戊二酸柠檬酸乙酰 CoA
丙酮酸
PEP
磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖
α-磷酸甘油 脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰 CoA
丙氨酸半胱氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸酮体亮氨酸 赖氨酸酪氨酸 色氨酸苯丙氨酸谷氨酸精氨酸 谷氨酰胺组氨酸 缬氨酸
CO2
CO2
氨基酸
、
糖及脂肪代谢的联系
T A C
目 录目 录第四节氨 的 代 谢
Metabolism of Ammonia
目 录
氨是机体正常代谢产物，具有毒性。
体内的氨主要在肝合成尿素 (urea)而解毒。
正常人血氨浓度一般不超过 0.6μmol/L。
目 录一、血氨的来源与去路
1,血氨的来源
① 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源,
胺类的分解也可以产生氨
RCH2NH2 RCHO + NH3胺氧化酶
② 肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨
③ 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶目 录
2,血氨的去路
① 在肝内合成尿素，这是最主要的去路
② 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物
③ 合成谷氨酰胺谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶
ATP ADP+Pi
④ 肾小管泌氨分泌的 NH3在酸性条件下生成 NH4+,随尿排出。
目 录二、氨的转运
1,丙氨酸 -葡萄糖循环 (alanine-glucose cycle)
反应过程
生理意义
① 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。
② 肝为肌肉提供葡萄糖。
丙氨酸葡萄糖肌肉蛋白质氨基酸
NH3
谷氨酸
α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途径肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖
α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸
NH3
尿素尿素循环糖异生肝丙氨酸 -葡萄糖循环葡萄糖目 录目 录
2,谷氨酰胺的运氨作用
反应过程谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATP ADP+Pi
谷氨酰胺酶在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。
生理意义谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储存及运输形式 。
目 录三、尿素的生成（ BuN)
NH3在肝中合成尿素；占排氮总量 80 — 90%；
肝在 NH3解毒上非常重要,体内 NH3来源与去路保持平衡,血 NH3浓度低,稳定 。
（一）生成部位主要在 肝细胞 的线粒体及胞液中。
目 录肝是尿素合成的主要器官实验：
1） 肝切除,血,尿中 BuN含量 ↓
2） 切肾,保肝,尿素可合成,不能排出,血尿素 ↑
3） 肝肾同时切除,血中 BuN低水平,血氨 ↑
4） 临床：急性肝坏死,—— 血,尿中不含 BuN,而
AA含量多 。
说明 尿素 是在 肝脏合成,由 肾脏排出 体外 。
目 录
（二）生成过程尿 素 生 成 的 过 程 由 Hans Krebs 和 Kurt
Henseleit 提出,称为 鸟 氨 酸 循 环 (orinithine
cycle),又称 尿素循环 (urea cycle) 或 Krebs-
Henseleit循环 。
通过鸟氨酸循环,2分子氨与 1分子 CO2结合生成 1分子尿素及 1分子水 。 尿素是中性,无毒,
水溶性很强的物质,由血液运输至肾,从尿中排出 。
目 录目 录
1,氨基甲酰磷酸的合成
CO2 + NH3 + H2O + 2ATP
氨基甲酰磷酸合成酶 Ⅰ
（ N-乙酰谷氨酸,Mg2+）
C
O
H2N O ~ PO32- + 2ADP + Pi
氨基甲酰磷酸
反应在线粒体中进行目 录
反应由氨基甲酰磷酸合成酶 Ⅰ (carbamoyl
phosphate synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ )催化 。
N-乙酰谷氨酸为其激活剂,反应消耗 2分子 ATP。
N-乙酰谷氨酸 (AGA)
CO O H
CH
3
C - NH - CH
(CH
2
)
2
CO O H
O
目 录
2,瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶
H3PO4
+
氨基甲酰磷酸
NH
2
(CH
2
)
3
CH
C OO H
NH
2
鸟 氨 酸鸟 氨 酸
NH 2
C
O
O
~ PO 32-
NH
CH
COO H
NH
2
NH
2
C O
瓜 氨 酸
(C H
2
)
3
目 录
由鸟氨酸氨基甲酰转移酶 (ornithine carbamoyl
transferase,OCT)催化,OCT常与 CPS-Ⅰ 构成复合体。
反应在线粒体中进行,瓜氨酸生成后进入胞液。
目 录
3,精氨酸的合成
反应在 胞液 中进行。
精氨酸代琥珀酸合成酶
ATP AMP+PPiH2O
Mg2+
+
天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸
NH
CH
COO H
NH
2
NH
2
C O
瓜 氨 酸
(C H
2
)
3
CO O H
C HH
2 N
CH 2
CO O H
NH
(C H
2
)
3
CH
CO O H
NH
2
NH
2
C N
CO O H
C H
CH
2
CO O H
（限速酶）
目 录精氨酸 延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸
C O O H
CH
CH
H O O C
+
NH
(CH
2
)
3
CH
C O O H
NH
2
NH
2
C NH
NH
(CH
2
)
3
CH
C O O H
NH
2
NH
2
C N
C O O H
C H
CH
2
C O O H
目 录
4,精氨酸水解生成尿素
反应在胞液中进行尿素 鸟氨酸精氨酸鸟氨酸循环
2ADP+Pi
CO2 + NH3 + H2O
氨基甲酰磷酸
2ATP N-乙酰谷氨酸
Pi
鸟氨酸 瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸
α-酮戊二酸谷氨酸
α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸
ATP
AMP + PPi
鸟氨酸尿素线粒体胞 液目 录目 录
（三）反应小结
原料,2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个来自天冬氨酸。
过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。
耗能,3 个 ATP,4 个高能磷酸键 。
目 录
（四）尿素生成的调节
1,食物蛋白质的影响 高蛋白膳食 合成 ↑
低蛋白膳食 合成 ↓
2,CPS-Ⅰ 的调节,AGA、精氨酸为其激活剂
3,尿素生成酶系的调节：
目 录酶 相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶
4.5
163.0
1.0
3.3
149.0
正常成人肝尿素合成酶的相对活性酶 相对活性氨基甲酰磷酸合成酶鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶正常成人肝尿素合成酶的相对活性目 录
CPS-Ⅰ 在 线粒体,以 NH3为 N源 合成氨基甲酰磷酸 → 尿素 —— 作为 肝细胞分化 程度指标；
CPS-Ⅱ 在 胞液,以 谷氨酰胺 的酰胺基 为 N源 合成氨基甲酰磷酸 → 合成嘧啶 —— 作为 细胞增殖 程度的指标；
总之：两种氨基甲酰转移酶的活性对调节尿素与核酸合成重要 。
目 录
（五）高氨血症和氨中毒
血氨浓度升高称 高氨血症 ( hyperammonemia)，
常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。
高氨血症时可引起脑功能障碍，称 氨中毒
(ammonia poisoning)，也称肝昏迷 。
目 录
TAC ↓
脑供能不足
α-酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酰胺
NH3 NH3
脑内 α-酮戊二酸 ↓
氨中毒的可能机制（肝昏迷）
目 录第五节个别氨基酸的代谢
Metabolism of Individual Amino Acids
目 录一、氨基酸脱羧基作用
脱羧基作用 (decarboxylation)
氨基酸脱羧酶氨基酸 胺类
RCH2NH2 + CO2磷酸吡哆醛
C
C O O H
NH 2H
R
目 录
（一） γ -氨基丁酸
(γ-aminobutyric acid,GABA)
L-谷氨酸 GABA
CO2
L- 谷氨酸脱酶
GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。
目 录
（二）牛磺酸 (taurine)
牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。
L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸磺酸丙氨酸脱羧酶
CO2
目 录
（三）组胺 (histamine)
L-组氨酸 组胺组氨酸脱羧酶
CO2
组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。
目 录
（四） 5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine,5-HT)
色氨酸 5-羟色氨酸 5-HT色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸脱羧酶
CO2
5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用；
在外周组织有收缩血管的作用。
目 录
（五）多胺 (polyamines)
鸟氨酸 腐胺
S-腺苷甲硫氨酸
(SAM )
脱羧基 SAM
鸟氨酸脱羧酶
CO2
SAM脱羧酶
CO2
精脒 (spermidine)
丙胺转移酶
5'-甲基 -硫 -腺苷丙胺转移酶精胺 (spermine)
多胺是调节细胞生长的重要物质 。 在生长旺盛的组织 （ 如胚胎,再生肝,肿瘤组织 ） 含量较高,
其限速酶 鸟氨酸脱羧酶 活性较强 。
目 录二、一碳单位的代谢
定义
（一）概述某些氨基酸代谢过程中产生的 只含有一个碳原子 的基团，称为 一碳单位 (one carbon unit)。
目 录
种类甲基 (methyl) -CH3
甲烯基 (methylene) -CH2-
甲炔基 (methenyl) -CH=
甲酰基 (formyl) -CHO
亚胺甲基 (formimino) -CH=NH
目 录
（二） 四氢叶酸是一碳单位的载体
FH4的生成
F FH2 FH4
FH2还原酶 FH2还原酶
NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ NADP+
5
目 录
FH4携带一碳单位的形式
（ 一碳单位通常是结合在 FH4分子的 N5,N10位上）
N5— CH3— FH4
N5,N10— CH2— FH4
N5,N10=CH— FH4
N10— CHO— FH4
N5— CH=NH— FH4
目 录
一碳单位主要来源于氨基酸代谢丝氨酸 N5,N10— CH2— FH4
甘氨酸 N5,N10— CH2— FH4
组氨酸 N5— CH=NH— FH4
色氨酸 N10— CHO— FH4
（三）一碳单位与氨基酸代谢目 录
（四）一碳单位的互相转变
N10— CHO— FH4
N5,N10=CH— FH4
N5,N10— CH2— FH4
N5— CH3— FH4
N5— CH=NH— FH4
H+
H2O
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
NH3
目 录
（五）一碳单位的生理功能
作为合成嘌呤和嘧啶的原料
把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来目 录三、含硫氨基酸的代谢
CH2SH
CHNH2
COOH
胱氨酸 甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸
CH 2
C H NH 2
C OO H
CH 2
C H NH 2
C OO H
S S
S CH
3
CH
2
CH NH
2
CO O H
CH
2
目 录
（一）甲硫氨酸的代谢
1,甲硫氨酸与转甲基作用腺苷转移酶
PPi+Pi
+
甲硫氨酸 ATP S— 腺苷甲硫氨酸
(SAM)
目 录甲基转移酶
RH RH— CH3 腺苷
SAM S— 腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸
SAM为体内甲基的直接供体目 录
2,甲硫氨酸循环 (methionine cycle)
甲硫氨酸
S-腺苷同型半胱氨酸
S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸
FH4
N5— CH3— FH4 N5— CH3— FH4
转甲基酶
(VitB12)
H2O
腺苷 RH
ATP
PPi+Pi
RH -CH3
目 录
3,肌酸的合成
肌酸 (creatine)和磷酸肌酸 (creatine phosphate)
是能量储存,利用的重要化合物 。
肝是合成肌酸的主要器官 。
肌酸以 甘氨酸为骨架,由精氨酸提供脒基,
SAM提供甲基 而合成 。
肌酸在肌酸激酶的作用下,转变为磷酸肌酸 。
肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐
(creatinine)。
+
目 录目 录
（二）半胱氨酸与胱氨酸的代谢
1,半胱氨酸与胱氨酸的互变
-2H
+2H
CH2SH
CHNH2
COOH
CH2
CHNH2
COOH
CH2
CHNH2
COOH
S S
2
目 录
2,硫酸根的代谢含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源。
SO42- + ATP AMP - SO3- (腺苷 -5′-磷酸硫酸 )
3-PO3H2-AMP-SO3-
（ 3′-磷酸腺苷 -5′-磷酸硫酸,PAPS）
PAPS为活性硫酸，
是体内硫酸基的供体目 录四、芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸目 录
（一）苯丙氨酸和酪氨酸的代谢苯丙氨酸 + O2 酪氨酸 + H2O苯丙氨酸羟化酶四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤
NADPH+H+NADP+
此反应为苯丙氨酸的主要代谢途径。
目 录
1,儿茶酚胺 (catecholamine)与黑色素 (melanin)的合成目 录
帕金森病 (Parkinson disease)患者多巴胺生成减少 。
在黑色素细胞中,酪氨酸可经 酪氨酸酶 等催化合成黑色素 。
人体缺乏 酪氨酸酶,黑色素合成障碍,皮肤,毛发等发白,称为 白化病 (albinism)。
目 录
2,酪氨酸的分解代谢
体内 代谢尿黑酸的酶 先天缺陷时，尿黑酸分解受阻，可出现尿黑酸症。
目 录
3,苯酮酸尿症 (phenyl keronuria,PKU)
体内 苯丙氨酸羟化酶 缺陷，苯丙氨酸不能正常转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一种遗传代谢病。
目 录
（二）色氨酸代谢色氨酸
5-羟色胺一碳单位丙酮酸 + 乙酰乙酰 CoA
维生素 PP
目 录五、支链氨基酸的代谢支链氨基酸亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸
CH
3
CH
CH
2
C H NH
2
C OO H
CH
3
CH
3
CH
C H NH
2
C OO H
CH
3
CH
3
CH
CH
2
C H NH
2
C OO H
CH
3
氨基酸的重要含氮衍生物化合物 生理功能 氨基酸前体嘌呤碱嘧啶碱卟啉化合物肌酸、磷酸肌酸尼克酸儿茶酚胺甲状腺素黑色素
5 - 羟色胺组胺
γ - 氨基丁酸精胺、精脒含氮碱基、核酸成分含氮碱基、核酸成分血红素、细胞色素能量储存维生素神经递质、激素激素皮肤色素血管收缩剂、神经递质血管舒张剂神经递质细胞增殖促进剂
Asp,Gln,Gl y
Asp
Gly
Gly,Ar g,Met
Trp
Tyr,Phe
Tyr
Tyr,Phe
Trp
Hi s
Glu
Ar g,Met
一氧化氮（ NO ） 细胞信号转导分子 Ar g
目 录
