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1、四川大学考研生化课件第11章 蛋和氨基酸 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望氨基酸氨基酸 代谢库代谢库Protein from foodSynthesis in vivoProtein in vivoResourceFate-KetoacidAmmonia UreaSubstance with nitrogenAmines CO2NH3EnergyKeto bodiesGlucose2 Effects：1）分解Abnormal protein（变异、外
2、来）,起保护作用 2）自然衰老Cell，更新机制（Red cell,120 day）3）水解代谢活性高的proteins（H，E）4）应急动用的供能机制 3 Nitrogen Balance 摄入氮量和排除氮量的关系摄入氮量和排除氮量的关系 All Nitrogen Balance 摄入氮量排除氮量摄入氮量排除氮量 Positive Nitrogen Balance 摄入氮量摄入氮量排除氮量排除氮量 Negative Nitrogen Balance 摄入氮量摄入氮量OutIn 1mg%即中毒昏迷。即中毒昏迷。一、一、Metabolism of Ammonia 44水生动物：排水生动物：排Am
3、monium陆生（人和其它哺乳动陆生（人和其它哺乳动物）：排物）：排 Urea(尿素，脲尿素，脲)鸟类、爬行类：排鸟类、爬行类：排 Uric acid植物：不排放，以植物：不排放，以Asn、Gln形式回收利用，贮存。形式回收利用，贮存。各种生物排各种生物排NH3方式方式：45 Aa经经脱氨脱氨作用和作用和胺胺的的分解分解产生；产生；肠道细菌肠道细菌分解分解Aa产生；产生；肾上皮细胞，由肾上皮细胞，由Gln分解而来。分解而来。Resource of ammonia (Human and Animal)46 1、Ala-Glc Cycle，氨运入肝脏氨运入肝脏 Aa +Pyruvate(Muscl
4、e)Ala 经血液经血液循环循环 Liver,联合脱氨联合脱氨 Pyruvate Glc 血液循环血液循环 Muscle Pyruvate 再次转氨再次转氨 糖异生糖异生NH3氨的转运（氨的转运（氨以氨以Ala 和和Gln 2种形式运输）种形式运输）47Ala-Glc cycleGlu-KGPyrAlaAlaAlaUreaNH3 -KGGluPyrGlcGlcGlc AANH3Blood|MusclePROTEINMUSCLELiver4849 2、Gln转运氨转运氨 Glu+NH3 Gln GlnGlutamine synthetase（Brain,muscle etc)Glutaminas
5、eGlu+NH3(Blood cycle)(Liver,kidney）50谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用L-Glu(E)Gln(Q)NH3+ATPADP+PiGln synthetaseGln合成酶合成酶(Brain,muscle)H2ONH3谷氨酰酶谷氨酰酶(Liver,kidney)Urea,ammonium salt etc临床上用谷氨酸盐临床上用谷氨酸盐降低血氨降低血氨51 52 Excretion of ammonium 氨的排泄氨的排泄 NH3可用于氨基酸和酰胺的合成以便储存和利用，但也作为废物排除体外，不同动物采取不同的排除形式。人和其它哺乳动物以Urea形式排除体外，即所
6、谓“ornithine cycle or Urea cycle”，由系列酶的催化完成。53排氨生物排氨生物：NH3转变成酰胺（转变成酰胺（Gln），），运到排泄部位后再分解。（运到排泄部位后再分解。（原生动物、原生动物、线虫和鱼类线虫和鱼类）以尿酸排出：以尿酸排出：将将NH3转变为溶解度较小转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（体内水分。（陆生爬虫及鸟类陆生爬虫及鸟类）：经尿素循环（肝脏）将经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（转变为尿素而排出。（哺乳动物哺乳动物）重新利用合成重新利用合成AA：合成酰胺：合成酰胺（高等植（高等植
7、物中）物中）;嘧啶环的合成嘧啶环的合成（核酸代谢）（核酸代谢）1、氨的去路氨的去路：以尿素排出以尿素排出54氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶-I2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶II 2ATP2ADP+Pi尿素循环（尿素循环（Ornithine Cycle，in liver）1、过程（、过程（Mit）a.氨甲酰氨甲酰 合成合成CO2+NH4+H2O NH2-CO HCO3-+Gln NH2-CO +Glu （Cytosol）b.瓜氨酸瓜氨酸(Cit)合成合成NH2-CO +鸟氨酸（鸟氨酸（Orn）瓜氨酸瓜氨酸 Orn转氨甲酰基酶转氨甲酰基酶（Mit）CTP55 2.Pr
8、ocess in cytosol 瓜氨酸出瓜氨酸出Mit精氨酰琥珀酸精氨酰琥珀酸 Arg+Fumarate 精氨酰琥珀酸合成酶精氨酰琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi精氨酰琥珀酸裂合酶精氨酰琥珀酸裂合酶瓜氨酸瓜氨酸+Asp 精氨酰琥珀酸精氨酰琥珀酸MalateOAAAsp鸟氨酸鸟氨酸Arg,H2ONH2-CO-NH2(Urea)56NH3+CO2+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸2ATP2ADP+PiN-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸鸟氨酸鸟氨酸Pi瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸Urea鸟氨酸鸟氨酸H2OATPAMP+PPi天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸-酮戊
9、二酸酮戊二酸aa-酮酸酮酸线粒体线粒体胞液胞液鸟氨酸循的全过程鸟氨酸循的全过程精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸57 Mit瓜氨酸瓜氨酸Arg鸟氨酸鸟氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸 Asp KG Glu Malate OAA Fumarate 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 CO2NH4+Cytosol尿素循环与柠檬酸循环的联系尿素循环与柠檬酸循环的联系Cycle58 每合成一个每合成一个UreaUrea，循环一次，需：，循环一次，需：（1 1）氨氨甲甲酰酰P P供供1 1分分子子NHNH2 2、AspAsp 供供 1 1分分子子NHNH2 2，COCO2 2供供1 1分子分子COCO2 2（2 2）Arg
10、-Arg-琥珀酸合成需琥珀酸合成需 1ATP 1ATP（2 2 高能键）高能键）（3 3）1 1分子分子ureaurea入肾、尿排出入肾、尿排出 总耗能总耗能4 4高能键高能键（4 4）酶类酶类 MitMit：氨氨甲甲酰酰-P-P合合成成酶酶，2ATP2ATP，OrnOrn转转氨氨甲甲酰酰酶酶（CitCit）。）。Cyt Cyt：Arg-Arg-琥合成酶，耗琥合成酶，耗2 2高能键高能键Arg-Arg-琥裂合酶琥裂合酶 ，ArgArg酶（酶（ArginaseArginase），），Asp Asp 转氨酶转氨酶GluGlu脱氢酶脱氢酶 酶缺陷病人将酶缺陷病人将NHNH3 3中毒：智力迟钝，神经发
11、育停滞。中毒：智力迟钝，神经发育停滞。小儿忌小儿忌prpr，喂，喂-酮戊二酸及酮酸酮戊二酸及酮酸59 CO2 2NH3（其中（其中1分子来自于天冬氨酸分子来自于天冬氨酸*）4ATP生理意义：生理意义：体内氨的主要去路体内氨的主要去路,解氨毒的重要途径。解氨毒的重要途径。总反应方程式：总反应方程式：Urea+2ADP+AMP+2Pi+PPi2NH3+CO2+3ATP+H2O限速酶：限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶鱼类等水生，鱼类等水生，鱼类等水生，鱼类等水生，NHNH3 3+Glu+GluGlnGln（运出细胞）（运出细胞）（运出细胞）（运出细胞）Glu+NHGlu+NH3 3
12、水水水水鸟类，尿酸（鸟类，尿酸（鸟类，尿酸（鸟类，尿酸（uric aciduric acid）合成复杂，）合成复杂，）合成复杂，）合成复杂，NANA代谢中提到。代谢中提到。代谢中提到。代谢中提到。60脱羧骨架脱羧骨架脱羧骨架脱羧骨架FA metabolismFA metabolism（amineamine胺、胺、胺、胺、aldehydealdehyde醛、醛、醛、醛、acidacid酸）酸）酸）酸）COCO2 2排出及合成新物质排出及合成新物质排出及合成新物质排出及合成新物质NHNH3 3合成合成合成合成New AaNew Aa，Protein and UreaProtein and Urea
13、脱氨后的脱氨后的keto acid骨架：骨架：20 20种不同种不同种不同种不同keto acidketo acid分解方式不同，可以生糖或生酮。分解方式不同，可以生糖或生酮。分解方式不同，可以生糖或生酮。分解方式不同，可以生糖或生酮。但最终都进但最终都进但最终都进但最终都进TCA CycleTCA Cycle，按进入方式可分为，按进入方式可分为，按进入方式可分为，按进入方式可分为6 6类类类类。二、二、Metabolism of-keto acid61进入方式进入方式 4 4进入方式进入方式 1 1进入方式进入方式 3 3进入方式进入方式 2 2进入方式进入方式 6 6进入方式进入方式 5
14、5氨基酸碳骨架进入氨基酸碳骨架进入TCA循环的途径循环的途径62 1 1、生成、生成、生成、生成Aa Aa keto acidketo acid NEAA(NEAA(非必需氨基酸非必需氨基酸非必需氨基酸非必需氨基酸)2 2、氧化成、氧化成、氧化成、氧化成COCO2 2和和和和HH2 2OO Pyruvate Pyruvate、OAA OAA、-ketoglutarate TCA Cycle-ketoglutarate TCA Cycle 3 3、转变为、转变为、转变为、转变为FAFA和和和和SugarSugar Glucogenic Aa(Glucogenic Aa(All non-essen
15、tial AaAll non-essential Aa，1313/14/14)Ketogenic Aa(Ketogenic Aa(Lys?,Lys?,Leu Leu)GlucoGlucogenicgenic with with KetoKetogenicgenic Aa Aa(Ile(Ile、LysLys、PhePhe、TrpTrp、TyrTyr，5 5）即）即）即）即 异赖异赖异赖异赖3 3芳芳芳芳 如如如如AlaAla、SerSer、CysCys也可形成也可形成也可形成也可形成AcCoA OAAAcCoA OAA，生糖生糖生糖生糖AaAa和生酮和生酮和生酮和生酮AaAa的界定并非严格的界定
16、并非严格的界定并非严格的界定并非严格AminationAmination63Glucogenic vs Ketogenic Amino Acids*Only Ketogenic(2)#Only Glucogenic(9)#64Part 5 Catabolism of Amino Acids 一、一、一、一、One Carbon Group MetabolismOne Carbon Group Metabolism 具一个具一个具一个具一个C C原子的基团称原子的基团称原子的基团称原子的基团称一一一一C C单位单位单位单位，体内一，体内一，体内一，体内一C C单位包括：单位包括：单位包括：单位包
17、括：甲基甲基甲基甲基 CHCH3 3亚甲基亚甲基亚甲基亚甲基CHCH2 2（甲叉基，甲烯基）（甲叉基，甲烯基）（甲叉基，甲烯基）（甲叉基，甲烯基）次甲基次甲基次甲基次甲基CHCH（甲川基，甲炔基）（甲川基，甲炔基）（甲川基，甲炔基）（甲川基，甲炔基）甲酰基甲酰基甲酰基甲酰基HCOHCO亚氨甲基亚氨甲基亚氨甲基亚氨甲基 CH=NHCH=NH（亚氨甲基）（亚氨甲基）（亚氨甲基）（亚氨甲基）羟甲基羟甲基羟甲基羟甲基CHCH2 2OHOH 凡属一凡属一凡属一凡属一C C单位的转移和转化都叫单位的转移和转化都叫单位的转移和转化都叫单位的转移和转化都叫一一一一C C单位代谢单位代谢单位代谢单位代谢 一一一
18、一C C代谢与代谢与代谢与代谢与FHFH4 4，FHFH2 2，S S腺苷腺苷腺苷腺苷MetMet有关有关有关有关 65 载体：载体：载体：载体：THFATHFA（F THFAF THFA）还原酶催化，）还原酶催化，）还原酶催化，）还原酶催化，NADPHNADPH2 2供氢供氢供氢供氢 部位：部位：部位：部位：N N5 5 和和和和 N N101066 一一C单位供体单位供体Aa 一一一一C C单位除与单位除与单位除与单位除与AaAa代谢有关外，还与代谢有关外，还与代谢有关外，还与代谢有关外，还与PuPu、PyPy合成，合成，合成，合成，肾肾肾肾上腺素、肌酸、胆碱、卵磷脂上腺素、肌酸、胆碱、卵
19、磷脂上腺素、肌酸、胆碱、卵磷脂上腺素、肌酸、胆碱、卵磷脂合成有关，的生物学合成有关，的生物学合成有关，的生物学合成有关，的生物学意义意义意义意义重重重重要要要要。主要来源主要来源主要来源主要来源:苏、组、甘、苏、组、甘、苏、组、甘、苏、组、甘、甲甲甲甲 、丝、丝、丝、丝 (塑竹竿加丝塑竹竿加丝塑竹竿加丝塑竹竿加丝)1 1、Gly Gly 甲川甲川甲川甲川FHFH4 4 （PuCPuC8 8）；甲酰）；甲酰）；甲酰）；甲酰FHFH4 4（PuCPuC2 2）2 2、ThrThr 乙醛乙醛乙醛乙醛+Gly+Gly3 3、SerSer 甲叉甲叉甲叉甲叉FHFH4 4+Gly+Gly4 4、HisHi
20、s 亚氨甲基亚氨甲基亚氨甲基亚氨甲基FHFH4 4；甲川；甲川；甲川；甲川FHFH4 4 5 5、MetMet S-S-腺苷腺苷腺苷腺苷-Met-MetMet Met 是近是近是近是近5050种物质的种物质的种物质的种物质的CHCH3 3供体，如肌酸、胆碱，肾上供体，如肌酸、胆碱，肾上供体，如肌酸、胆碱，肾上供体，如肌酸、胆碱，肾上腺素等。失去的甲基由腺素等。失去的甲基由腺素等。失去的甲基由腺素等。失去的甲基由N N5 5CHCH3 3FHFH4 4补充，供给。补充，供给。补充，供给。补充，供给。67S-adenosyl methionine is a key 1-carbon donor68
21、 一碳基团的来源和转变一碳基团的来源和转变69 二二、Catabolism of Gly and Ser 丙酮酸丙酮酸TCA CYCLE甘氨酸代谢途径甘氨酸代谢途径 Gly Ser70 三、三、Catabolism of Met，CysH and Cys Met Met S-S-腺苷腺苷腺苷腺苷 Met Met S-S-腺苷同型腺苷同型腺苷同型腺苷同型CysCys 同型同型同型同型Cys Cys (高高高高Cys)Cys)ATPPPi+PiCH3腺苷腺苷N5-CH3-FH4FH4 Propionyl CoA Succinyly CoA Propionyl CoA Succinyly CoA T
22、CA CYCLETCA CYCLE71 游离游离Cys极少，极少，CysH与与Cys的代谢基本相同的代谢基本相同。Cys Pyruvate +NH3牛黄酸牛黄酸H2SO43-磷酸腺苷磷酸腺苷5磷酸硫酸磷酸硫酸 （活性硫酸根）（活性硫酸根）Other Metabolism72 四、四、Catabolisn of Tyr,Trp and Phe 苯乙酸苯乙酸苯乙酸苯乙酸苯乳酸苯乳酸苯乳酸苯乳酸黑色物质黑色物质黑色物质黑色物质乙酰乙酸（生酮）乙酰乙酸（生酮）乙酰乙酸（生酮）乙酰乙酸（生酮）延胡索酸（生糖）延胡索酸（生糖）延胡索酸（生糖）延胡索酸（生糖）Phe hydroxylasePhe hydro
23、xylasePhe TyrPhe hydroxylasePhe hydroxylase基缺，患基缺，患基缺，患基缺，患苯丙酮尿症苯丙酮尿症苯丙酮尿症苯丙酮尿症（PhenylketonuriaPhenylketonuria）尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶基缺，患基缺，患基缺，患基缺，患黑酸尿症黑酸尿症黑酸尿症黑酸尿症（AlcaptonuriaAlcaptonuria）酪胺、肾上腺酪胺、肾上腺酪胺、肾上腺酪胺、肾上腺素、黑色素等素、黑色素等素、黑色素等素、黑色素等A Attention:ttention:尿黑酸尿黑酸尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶Other metabolismOthe
24、r metabolism 73Phenylketonuria(PKU)DiseaseDeficiency of Phe hydroxylaseOccurs in 1:16,000 live births in U.S.Seizures,mental retardation,brain damageTreatment:?Screening of all newborns mandated in all statesPheTyrTransaminationPhenylpyruvate(urine)苯丙酮尿症苯丙酮尿症苯丙酮尿症苯丙酮尿症74 Trp Trp (生糖、酮生糖、酮生糖、酮生糖、酮)转化
25、为转化为转化为转化为Pyruvate AcCoAPyruvate AcCoA（生糖和生酮）（生糖和生酮）（生糖和生酮）（生糖和生酮）转化为尼克酸转化为尼克酸转化为尼克酸转化为尼克酸 （合成维生素原料，特例，但少）（合成维生素原料，特例，但少）（合成维生素原料，特例，但少）（合成维生素原料，特例，但少）NAD/NADPNAD/NADP 转化为转化为转化为转化为5 5羟基色胺羟基色胺羟基色胺羟基色胺（动物，（动物，（动物，（动物，血管收缩血管收缩血管收缩血管收缩、体温调节体温调节体温调节体温调节等）等）等）等）转化为转化为转化为转化为吲哚乙酸吲哚乙酸吲哚乙酸吲哚乙酸（植物生长（植物生长（植物生长（
26、植物生长刺激素刺激素刺激素刺激素）75Tryptophan Metabolism:Serotonin FormationTryptophan(Trp)Indole ringTrphydroxylaseO25-Hydroxy-tryptophanDecarboxylaseCO25-Hydroxy-Tryptamine(5-HT);(Serotonin)76Serotonin Metabolism:Melatonin2 StepsSerotoninMelatoninMelatonin:Formed principally in pineal gland Synthesis controlled b
27、y light,among other factors Induces skin lightening Suppresses ovarian卵巢卵巢function Possible use in sleep disorders（松果腺）（松果腺）77 五、五、Metabolism of Other Aa （一）（一）Leu,Ile and Val（代谢途径相似）（代谢途径相似）Leu AcCoA+AcAcCoA Ile AcCoA+Propionyl CoA Val Propionyl CoA Succinyl CoA 78 （二）（二）Catabolism of Thr Gly+乙醛（转化
28、乙醛（转化为为AcCoA）Thr (Liver、kidney and some microorganism)-ketobutyrateButyrate+Propionate Propionyl CoA(Some microorganism)（三）（三）Catabolism of His His Glu （四）（四）Catabolism of Lys Lys Glu +AcAcCoA79 （五）（五）Catabolism of Arg Arg Urea+Orn Orn Glu （六）（六）Catabolism of Ala、Glu and Asp Affter Oxidative Deamina
29、tion and Transamination,Form Pyruvate,-ketoglutarate and OAA?Another improtant rout of Glu is GAGA 支路：支路：Glu脱羧的脱羧的-aminobutyrate 是神经递质和大脑细胞能源是神经递质和大脑细胞能源物质。物质。80GABA FormationGlutamateGamma-aminobutyrate(GABA)GABA is an important inhibitory neurotransmitterin the brainDrugs(e.g.,benzodiazepines苯苯(并并
30、)二氮卓类二氮卓类,苯苯(并并)二氮卓类二氮卓类)that enhance the effects of GABA are useful in treating epilepsy GlutamatedecarboxylaseCO2（癫痫）（癫痫）81 六六 Aa and Bioactive SubstanceAa是很多物质的前体，如是很多物质的前体，如 H，V，CoE，生物碱，卟，生物碱，卟啉，抗菌素，色素，神经递质。啉，抗菌素，色素，神经递质。GSH 在在Aa转运入转运入Cell中中(已讲已讲)。同时，它是机体氧化还原。同时，它是机体氧化还原体系的重要成员。体系的重要成员。肌酸肌酸 （脊椎动
31、物脊椎动物贮能形式贮能形式）肌酸肌酸在骨肌中含量较丰富，是脊椎动物贮能的在骨肌中含量较丰富，是脊椎动物贮能的一种形式。一种形式。非脊椎非脊椎中则为中则为 Arg。82 GABA(-NH2-丁酸丁酸)-氨基丁酸是抑制性神经递质氨基丁酸是抑制性神经递质 5-OH-Trp与与吲哚乙酸吲哚乙酸、组胺组胺 5OHTrp是一种血管收缩素，升压是一种血管收缩素，升压 Trp吲哚乙酸催熟（植物）吲哚乙酸催熟（植物）组胺是一种血管舒张素，降压。组胺是一种血管舒张素，降压。乙酰胆碱乙酰胆碱与与卵磷脂卵磷脂 由由Ser形成形成，Met提供甲基提供甲基 乙乙酰酰胆胆碱碱是是兴兴奋奋性性神神经经递递质质，胆胆碱碱经经胆
32、胆碱碱乙乙酰酰化化E 催化而成乙酰胆碱催化而成乙酰胆碱.卵磷脂是生物膜重要组份卵磷脂是生物膜重要组份83 卟啉卟啉卟卟啉啉是是血血色色素素，胆胆红红素素，Cyt，叶叶绿绿素素等等环环的的核核心心部部分分，它们的基本结构都是四吡咯环。合成吡咯环的是它们的基本结构都是四吡咯环。合成吡咯环的是Gly+琥珀酰琥珀酰CoA胆色素原（吡咯环衍生物）胆色素原（吡咯环衍生物）Tyr与与黑色素黑色素、肾上腺素肾上腺素、多巴胺多巴胺 Cys与与牛黄酸牛黄酸 甲基苯丙胺甲基苯丙胺过份兴奋过份兴奋84 Summarization 1、内源性和外源性蛋白质主要靠各种内源性和外源性蛋白质主要靠各种Proteases水解为
33、水解为Aa.合成合成New Protein；产生许多重要生物分子的前体，如产生许多重要生物分子的前体，如H，pu,py,V 分解成其它代谢产物排除体外分解成其它代谢产物排除体外 2、Free Aa进进Cell有有 2 ways:Positive transform主动转运主动转运 r-Glutamyl cycle，ATP、GSH参加参加 85 3、Aa入细胞后，入细胞后，脱羧脱羧（R-CH2-NH2+CO2）;脱氨脱氨（Keto acid 和和Glu的转氨最重要。方式：转氨的转氨最重要。方式：转氨氧化脱氨和嘌呤核苷酸循环氧化脱氨和嘌呤核苷酸循环)。转氨酶（。转氨酶（PLP）和）和NDA/NAD
34、P参加。参加。4、氨的转运形式为氨的转运形式为Gln。5、Urea通过尿素循环形成，直接前体为通过尿素循环形成，直接前体为Arg，Asp和和ATP等参加。等参加。6、生糖生糖Aa(非必须氨基酸非必须氨基酸)，2种生酮种生酮Aa(Leu,Lys?),生糖兼生酮生糖兼生酮Aa(异赖异赖3芳芳)7、Aa的碳骨架以的碳骨架以6 pathways enter TCA Cycle86 Ala,Ser,Cys,Gly,Thr Pyruvate AcCoA Asp and Asn OAA Gln,His,Pro,Arg Glu -ketoglutarate Succinyl CoA AcCoA Phe,Leu
35、,Tyr,Lys,Trp AcAcCoA AcCoA Tyr,Phe Fumarate Met,Ile,Val87Part 6 Anabolism of AA 1 1、不同生物合成、不同生物合成、不同生物合成、不同生物合成AaAa的能力不同，合成的种类的能力不同，合成的种类的能力不同，合成的种类的能力不同，合成的种类差异大。机体维持正常生长所必需，自身不能合差异大。机体维持正常生长所必需，自身不能合差异大。机体维持正常生长所必需，自身不能合差异大。机体维持正常生长所必需，自身不能合成，只有从外界获得的成，只有从外界获得的成，只有从外界获得的成，只有从外界获得的AaAa，叫，叫，叫，叫EAAEA
36、A（人和大白鼠（人和大白鼠（人和大白鼠（人和大白鼠为为为为1010种）。能自己合成的为种）。能自己合成的为种）。能自己合成的为种）。能自己合成的为NEAANEAA。2 2、氨基酸合成碳骨架来源于、氨基酸合成碳骨架来源于、氨基酸合成碳骨架来源于、氨基酸合成碳骨架来源于TCA CYCLETCA CYCLE、EMPEMP、PPPPPP。按其途径划分为：。按其途径划分为：。按其途径划分为：。按其途径划分为：88 酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸酮戊二酸提供碳骨架提供碳骨架提供碳骨架提供碳骨架 包括包括包括包括GluGlu、MetMet、ThrThr、IleIle、LysLys（以（以（以（以OAAOAA）3-
37、3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸提供碳骨架提供碳骨架提供碳骨架提供碳骨架 包括包括包括包括SerSer、CysCys、GlyGly 其始物为其始物为其始物为其始物为赤藓糖赤藓糖赤藓糖赤藓糖4 4磷酸和磷酸和磷酸和磷酸和PEPPEP 包括包括包括包括Phe Phe、TyrTyr、TrpTrp（TrpTrp合成中还有合成中还有合成中还有合成中还有PRPPPRPP和和和和SerSer参加）参加）参加）参加）HisHis合成是嘌呤核苷酸代谢的一个分支。合成需合成是嘌呤核苷酸代谢的一个分支。合成需合成是嘌呤核苷酸代谢的一个分支。合成需合成是嘌呤核苷酸代谢的一个分支。合成需要要要要PRPPPR
38、PP（5-5-磷酸核糖磷酸核糖磷酸核糖磷酸核糖-1-1-焦磷酸）和焦磷酸）和焦磷酸）和焦磷酸）和ATPATP的的的的N-CN-C基团。基团。基团。基团。89一一、氨的同化氨的同化 定义：定义：生物体将无机态的氨转化为生物体将无机态的氨转化为含氮有机化合含氮有机化合物物的过程（的过程（N素亦称生命元素）素亦称生命元素）生物体生物体N的来源的来源 食物来源的食物来源的N（食物中的蛋白质和氨基酸）：人（食物中的蛋白质和氨基酸）：人和动物的和动物的N源源 生物固生物固N（某些微生物和藻类通过体内固氮酶系（某些微生物和藻类通过体内固氮酶系的作用将分子氮转变成的作用将分子氮转变成氨氨的过程，的过程，186
39、2年发现）年发现）90 生物固生物固N机制的研究历史：机制的研究历史：1862-1962：完整的细胞水平（分离固氮微生物）：完整的细胞水平（分离固氮微生物）1960-1966：无细胞水平（发现固：无细胞水平（发现固N需要铁氧还蛋需要铁氧还蛋白等白等 作电子传递体，需要作电子传递体，需要ATP等）等）1966-目前：分子水平（目前：分子水平（Nitragenase固固N酶纯化，酶纯化，组分组分I为钼铁蛋白；组分为钼铁蛋白；组分II为铁蛋白，为铁蛋白，1992年测定年测定其空间结构）其空间结构）91硝酸还原生成（植物体中的硝酸还原生成（植物体中的N源）源）NO3-氨同化的途径氨同化的途径 Glu的
40、形成途径的形成途径 氨甲酰磷酸形成途径氨甲酰磷酸形成途径硝酸还原酶硝酸还原酶NO2-亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶NH3AAPro其它含其它含N 化合物化合物921、Glu合成途径合成途径Glu DHase（细菌）（细菌）NH3 Glu other AACH2-COOHCH2-C=OCOOH-CH2-COOHCH2-CHNH2COOH-+NH3+NADH+NAD+H2O -KG（From TCA cycle)此反应要求有较高浓度的此反应要求有较高浓度的NH3，足以使光合磷酸化解偶联，不足以使光合磷酸化解偶联，不可能是无机氨转为有机氮的主要可能是无机氨转为有机氮的主要途径途径93 谷氨酰胺合成酶谷氨酰
41、胺合成酶（高等植物的主要途径）（高等植物的主要途径）CH2-COOHCH2-CHNH2COOH-CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH-+NH3+ATP+ADP+Pi+H2O 谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺(贮存了贮存了贮存了贮存了氨）氨）氨）氨）可做为可做为可做为可做为NH3的的的的供体将供体将供体将供体将其其转移转移转移转移CH2-CONH2CH2-CHNH2COOH-CH2-COOHCH2-C=OCOOH-+2HCH2-COOHCH2-CHNH2COOH-2 总反应总反应:NH3+ATP+-酮戊二酸酮戊二酸+2H 谷谷AA+ADP+H2O+Pi Glu合成酶合成酶942、氨甲酰磷
42、酸合成途径氨甲酰磷酸合成途径（微生物和动物）（微生物和动物）原料：原料：NH3 CO2 ATP 氨甲酰激酶氨甲酰激酶NH3+CO2+ATPMg2+O H2N-C-OPO3H2+ADP=氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶NH3+CO2+2ATPMg2+辅因子辅因子 O H2N-C-OPO3H2+2ADP+Pi在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的在植物体中，氨甲酰磷酸中的氮来自谷氨酰胺的酰胺基，不是由氨来的。酰胺基，不是由氨来的。酰胺基，不是由氨来的。酰胺基，不是由氨来的
43、。利用体内代谢的氨利用体内代谢的氨95二、氨基酸的合成二、氨基酸的合成v主要通过转氨基作用主要通过转氨基作用AA-R1-酮酸酮酸R1转氨酶AA-R2-酮酸酮酸R2v 许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最许多氨基酸可以作为氨基的供体，其中最主要的是谷氨酸，其被称为氨基的主要的是谷氨酸，其被称为氨基的“转换站转换站”，先，先 Glu 其它其它AA。v 氨基酸的合成氨基酸的合成有有C架（架（-酮酸）酮酸）AA提供氨基提供氨基(最主要为最主要为Glu，领头，领头AA)96包括：包括：Ala、Val、Leu1、丙氨酸族氨基酸的合成丙氨酸族氨基酸的合成 共同碳架：共同碳架：EMP中的中的Pyruvate
44、COOH CH3 C=O-CH2-COOHCH2-CHNH2COOH-COOH CH3 CHNH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH-GPT+97 丙氨酸族其它氨基酸的合成丙氨酸族其它氨基酸的合成2 Pyruvate-酮异戊酸酮异戊酸 缩合CO2转氨基Val-酮异己酸酮异己酸 Leu转氨基-CH3C=OCOO-CH2-CH3CH3-CH-C=OCOOH-CH3-CH-酮异戊酸酮异戊酸 982、丝氨酸族氨基酸的合成丝氨酸族氨基酸的合成包括：包括：Ser、Gly、CysGly碳架：光呼吸乙醇酸途径中的碳架：光呼吸乙醇酸途径中的乙醛酸乙醛酸CH2-COOHCH2-CHNH2COOH-COOH
45、CHO-+COOH CH2NH2-CH2-COOHCH2-C=OCOOH-+-KG Gly Glu 乙醛酸 99 COOH CH2NH2-COOH CH2OH CHNH2-+NH3+CO2+2H+2e-2H2O Ser Gly 碳架碳架:EMP中的中的3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸Ser还有其它合成途径还有其它合成途径100COOH HO-CHCH2O-P-COOH C=OCH2O-P-COOH CHNH2CH2O-P-COOH CH2OH CHNH2-COOH HO-CHCH2OH-COOH C=OCH2OH-H2O Pi磷酸酶磷酸酶转氨基转氨基氧化氧化H2O Pi转氨转氨磷酸化途径磷酸化途径非磷
46、酸化途径非磷酸化途径3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸3-磷酸羟基丙酮酸磷酸羟基丙酮酸3-磷磷酸酸丝丝氨氨酸酸甘油酸甘油酸3-羟基丙酮酸羟基丙酮酸Ser101 半胱氨酸的合成途径半胱氨酸的合成途径（植物或微生物中）（植物或微生物中）Ser+乙酰乙酰-CoA O-乙酰乙酰-Ser+CoA O-乙酰乙酰-Ser+硫化物硫化物 Cys+乙酸乙酸 三种氨基酸的关系三种氨基酸的关系乙醛酸GlySerCys3-磷酸甘油酸转乙酰基酶提供硫氢基团提供硫氢基团102半胱氨酸的合成途径半胱氨酸的合成途径（动物中）（动物中）L-高半胱氨酸高半胱氨酸+Ser胱硫醚胱硫醚L-CysH2OH2O1033、天冬氨酸族氨基酸的合成天冬
47、氨酸族氨基酸的合成包括：包括：Asp、Asn、Lys、Thr、Met、Ile共同碳架：共同碳架：TCA中的中的OAACH2-COO-C=OCOO-CH2-COO-CH2-CH+NH3COO-CH2-COO-CH+NH3COO-CH2-COO-CH2-C=OCOO-+转氨转氨天冬酰胺天冬酰胺合酶合酶Mg2+Mg2+Asp+NH3+ATPAsn+H2O+AMP+PPi Asp+Gln+ATP Asn+Glu+AMP+PPi（植,细菌）（动）104CH2-COOHCHNH2COOH-天冬氨酸族其它氨基酸的合成天冬氨酸族其它氨基酸的合成ATPADPAsp kinaseCH2-C-O-P=OCHNH2C
48、OOH-O=OHOHNADPH+H+NADP+Asp kinase天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸CH2-CHOCHNH2COOH-天冬天冬氨酸半醛氨酸半醛L-高丝氨酸高丝氨酸MetThr Ile（4个个C来自来自Asp,2个个C来自丙酮酸）来自丙酮酸）,-二氨基庚二酸二氨基庚二酸LysCO2Asp105 几种氨基酸的关系几种氨基酸的关系 OAALys ThrMetIleAsnAsp-天冬氨酸半醛天冬氨酸半醛1064、谷氨酸族氨基酸的合成谷氨酸族氨基酸的合成包括：包括：Glu、Gln、Pro、Hyp、Arg共同碳架：共同碳架：TCA中的中的-KG -KG Glu 为还原同化作用为还原同化作用-KG+N
49、H3+NADH+NAD+H2OGluDHase Glu+NH3+ATP Gln+ADP+Pi+H2OSynthetase （动物和真菌，（动物和真菌，不普遍不普遍）Gln+-KG 2Glu（普遍普遍）NADPH+H+NADP+Glu合酶合酶107由由Glu ProCH2-COOHCH2-CHNH2COOH-CH2-COOHCH2-CHNH2CHO-NAD(P)H NAD(P)+ATPADPMg2+H2CCH2HCNCHCOOH NADHNAD+H2CCH2H2CNHCHCOOH1/2O2 CCH2H2CNHCHCOOHHHO(谷氨酰半醛)(-二氢吡咯-5-羧酸)(Pro)(羟脯AA)108由G
50、lu 其它AACH2-COOHCH2-CHNH2COOH-CH2-CH2NH2CH2-CHNH2COOH-CH2-COOHCH2-HC-NH-C-CH3COOH-O=CH2-CHOCH2-HC-NH-C-CH3COOH-O=-C=OCH2-CH2CH2-CHNH2COOH-NHNH2-CH2-CH2CH2-CHNH2COOH-NHNH2-CH2-CH2CH2-CHNH2COOH-NHNH-C=N-CH-C-NH2-COOHCH2COOH-转乙酰酶转乙酰酶AcCoACoANADPH+H+NADP+转氨作用转甲酰酶氨甲酰磷酸磷酸天冬氨酸延胡索酸裂解酶精氨酸精氨酰琥珀酸瓜氨酸瓜氨酸鸟氨酸鸟氨酸N-乙