生物化學(xué)：第八章 含氮物代謝

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1、 第八章第八章 含氮化合物代謝含氮化合物代謝 周口師范學(xué)院生命科學(xué)系周口師范學(xué)院生命科學(xué)系(2008. 11) 一一、 核酸的酶促降解核酸的酶促降解 二、二、核苷酸的分解代謝核苷酸的分解代謝 三、三、核苷酸的合成代謝核苷酸的合成代謝 第一節(jié)第一節(jié) 核苷酸的代謝核苷酸的代謝核酸核酸酶核酸酶單核苷酸磷酸單脂酶磷酸單脂酶核苷 + 磷酸嘧啶（嘌呤） 核糖（脫氧核糖）核苷酶核苷酶核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脫氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑醛縮酶醛縮酶乙醛甘油醛-3-磷酸A.核酸外切酶：作用于核酸鏈的末端（3端或5端），逐個(gè)水解下核苷酸。 脫氧核糖核酸外切酶：

2、只作用DNA 核糖核酸外切酶:只作用于RNAB.核酸內(nèi)切酶:從核酸分子內(nèi)部切斷3，5-磷酸二酯鍵。C.限制性內(nèi)切酶：在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在的一類能識(shí)別并水解外源雙鏈DNA的核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割DNA,常作為工具酶。外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)外切核酸酶對(duì)核酸的水解位點(diǎn)5 p p p pOHB p p p p3 BBBBBBB牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶（ 5 5 端外切得端外切得3 -核核苷酸苷酸）蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶（ 3 3 端外切得端外切得5 -核核苷酸苷酸）限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶常用的常用的DNA限制性內(nèi)切酶的專一性限制性內(nèi)切酶的專一性酶酶辨認(rèn)的序列和切口辨認(rèn)的序列和切口說(shuō)明說(shuō)

3、明 A G C T T C G A G G A T C C C C T A G G A G A T C T T C T A G A G A A T T C C T T A A G A A G C T T T T C G A A G T C G A C C A G C T G C C C G G G G G G C C C Bam H IAlu IBgl IEco R IHind Sal ISma I四核苷酸，平端切口四核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，平端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口

4、六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口六核苷酸，粘端切口限制性內(nèi)切酶的命名和意義限制性內(nèi)切酶的命名和意義二、核苷酸的降解二、核苷酸的降解嘌呤的降解嘌呤的降解 嘧啶的降解嘧啶的降解 核苷酸核苷酸 核苷核苷核苷酸酶核苷酸酶PiH2O嘧啶或嘌呤堿嘧啶或嘌呤堿1-磷酸核糖磷酸核糖核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶Pi 腺嘌呤腺嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤 H H2 2O O H H2 2O O NHNH3 3 NHNH3 3 次黃嘌呤次黃嘌呤 黃嘌呤黃嘌呤 H H2 2O+OO+O2 2 H H2 2O O2 2 H H2 2O+OO+O2 2 H H2 2O O2 2 尿囊素尿囊素 尿酸尿酸 H H2 2O COO CO

5、2 2+H+H2 2O O2 2 2H 2H2 2O+OO+O2 2 尿囊酸尿囊酸 尿素尿素 + + 乙醛酸乙醛酸 H H2 2O 2HO 2H2 2O O 4NH4NH3 3 + 2CO + 2CO2 2 （植物）腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶 這是一個(gè)氧化降解過(guò)程，不同生物降解的產(chǎn)物不同。這是一個(gè)氧化降解過(guò)程，不同生物降解的產(chǎn)物不同。嘌呤代謝產(chǎn)物嘌呤代謝產(chǎn)物排泄動(dòng)物排泄動(dòng)物尿酸尿酸人類、靈長(zhǎng)類動(dòng)物、鳥類、昆蟲人類、靈長(zhǎng)類動(dòng)物、鳥類、昆蟲尿囊素尿囊素除靈長(zhǎng)類外其它哺乳類動(dòng)物除靈長(zhǎng)類外其它哺乳類動(dòng)物尿囊酸尿囊酸某些硬骨魚類某些硬骨魚類尿素、乙醛酸

6、尿素、乙醛酸大多數(shù)魚類、兩棲類動(dòng)物大多數(shù)魚類、兩棲類動(dòng)物氨、二氧化碳氨、二氧化碳甲殼類動(dòng)物、軟體動(dòng)物甲殼類動(dòng)物、軟體動(dòng)物l嘧啶堿的降解過(guò)程主要在肝細(xì)胞中進(jìn)行。嘧啶堿的降解過(guò)程主要在肝細(xì)胞中進(jìn)行。l不同的嘧啶堿其分解代謝途徑和產(chǎn)物不同不同的嘧啶堿其分解代謝途徑和產(chǎn)物不同。嘧啶的降解嘧啶的降解這是一個(gè)還原降解過(guò)程這是一個(gè)還原降解過(guò)程。胞嘧啶和尿嘧啶的降解胞嘧啶和尿嘧啶的降解 二氫嘧啶酶二氫嘧啶酶H2O -脲基丙酸脲基丙酸胞嘧啶脫氨酶胞嘧啶脫氨酶H2O NH3胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫尿嘧啶脫氫酶NADPH+H+ NADP+二氫二氫尿嘧啶尿嘧啶 -脲基丙酸酶脲基丙酸酶NH3 + C

7、O2H2O -丙氨酸丙氨酸 丙二酸單酰丙二酸單酰CoA乙酰乙酰CoATAC尿素尿素胸腺嘧啶的降解胸腺嘧啶的降解 二氫嘧啶酶二氫嘧啶酶H2O -脲基異丁酸脲基異丁酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶二氫胸腺嘧二氫胸腺嘧啶脫氫酶啶脫氫酶NADPH+H+ NADP+二氫胸二氫胸腺嘧啶腺嘧啶 -脲基異丁酸酶脲基異丁酸酶NH3 + CO2H2O -氨基異丁酸氨基異丁酸 尿素尿素甲基丙二酸甲基丙二酸單酰單酰CoA琥珀酰琥珀酰CoATAC糖異生糖異生三三 核苷酸的合成代謝核苷酸的合成代謝A 核苷酸的生物合成 C 核苷酸合成的調(diào)節(jié)及意義 B 各種核苷酸的相互轉(zhuǎn)變A 核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成1 1、嘌呤核苷酸的生物合成、

8、嘌呤核苷酸的生物合成(1) 從頭合成途徑(2) 補(bǔ)救途徑2 2、嘧啶核苷酸的生物合成、嘧啶核苷酸的生物合成(1) 從頭合成途徑(2) 補(bǔ)救合成途徑l通過(guò)利用一些簡(jiǎn)單的前體物，如5-磷酸核糖，氨基酸，一碳單位及CO2等，逐步合成核苷酸的過(guò)程稱為從頭合成途徑(de novo synthesis)。l這一途徑主要見(jiàn)于肝，其次為小腸和胸腺。 所有合成反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。從頭合成途徑從頭合成途徑補(bǔ)救合成途徑補(bǔ)救合成途徑l又稱再利用合成途徑(salvage pathway)。指利用分解代謝產(chǎn)生的自由嘌呤堿合成核苷酸的過(guò)程。l這一途徑可在大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行。 四氫葉酸（FH4）是一碳單位的載體 先形成IMP

9、(次黃嘌呤核苷酸)，然后在單磷酸的水平上轉(zhuǎn)變成AMP、GMP。 IMP合成從5-P-核糖開(kāi)始的，在ATP參與下先形成PRPP(5 -磷酸核糖焦磷酸) 嘌呤的各個(gè)原子是在PRPP的C1上逐漸加上去的。由Asp、Gln、 Gly、甲酸、CO2 提供N和C ，合成時(shí)先形成右環(huán)，再形成左環(huán)。(1.1) 嘌呤核苷酸的從頭合成嘌呤核苷酸的從頭合成來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自谷氨酰胺的酰胺氮來(lái)自來(lái)自“甲酸鹽甲酸鹽”來(lái)自天冬氨酸來(lái)自天冬氨酸來(lái)自甘氨酸來(lái)自甘氨酸來(lái)自來(lái)自CO2來(lái)自來(lái)自“甲酸鹽甲酸鹽”次黃苷酸次黃苷酸（IMP）的合成：的合成：l首先在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下，消耗ATP，由5-磷酸核糖合成PRPP

10、(1-焦磷酸-5-磷酸核糖)。lPRPP再經(jīng)過(guò)大約10步反應(yīng)，合成第一個(gè)嘌呤核苷酸次黃苷酸（IMP）。R-5-P（5-磷酸核糖）磷酸核糖）ATPAMPPRPP合成酶合成酶PRPP（5-磷酸核糖磷酸核糖-1-焦磷酸）焦磷酸）在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單在谷氨酰胺、甘氨酸、一碳單位、二氧化碳及天冬氨酸的參位、二氧化碳及天冬氨酸的參與下，逐步合成與下，逐步合成IMPIMP的的合成過(guò)合成過(guò)程程H2O + NAD+XMPIMP脫氫酶脫氫酶NADH + H+Asp + GTPIMPAMP-S腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶GDP + PiGln + ATPGMP鳥苷酸合成酶鳥苷酸合成酶Glu + A

11、MP + PPiAMP腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶延胡索酸延胡索酸lIMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（代琥珀酸（AMP-S），然后裂解產(chǎn)生腺苷酸（），然后裂解產(chǎn)生腺苷酸（AMP）。）。lIMP也可在也可在IMP脫氫酶的催化下，以脫氫酶的催化下，以NAD+為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸為受氫體，脫氫氧化為黃苷酸 (XMP），后者再在鳥苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鳥苷酸），后者再在鳥苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鳥苷酸（GMP）。）。核糖核苷酸的還原核糖核苷酸的還原-

12、脫氧核苷酸合成脫氧核苷酸合成硫氧還蛋白硫氧還蛋白硫氧還蛋白還原酶硫氧還蛋白還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶核糖核酸還原酶系核糖核酸還原酶系核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADP+NADPH+H+硫氧還蛋白硫氧還蛋白還原酶還原酶FADATP 、Mg2+硫氧還蛋白硫氧還蛋白（還原型）（還原型）SHSH硫氧還蛋白硫氧還蛋白（氧化型）（氧化型）SSOP-P-CH2NOHOH核糖核苷二磷酸核糖核苷二磷酸OP-P-CH2NOHH+ H2O脫氧核糖核苷二磷酸脫氧核糖核苷二磷酸 三磷酸嘌呤核苷的合成三磷酸嘌呤核苷的合成 AMP/GMPADP/GDP核苷單磷酸激酶核苷單磷酸激酶ATP ADPATP/GT

13、P核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶ATP ADPdATP/dGTP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶ATP ADPdADP/dGDPNADPH+H+NADP+H2O核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶合成合成RNA合成合成DNA 磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶嘌呤嘌呤+PRPPA(G)MP+PPi嘌呤嘌呤+1-P-核糖核糖嘌呤核苷嘌呤核苷 A(G)MPATP ADP（1.2） 嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成過(guò)程嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成過(guò)程2.1 2.1 嘧啶核苷酸從頭合成途徑嘧啶核苷酸從頭合成途徑c、UMP轉(zhuǎn)變?yōu)镃TP a、嘧啶環(huán)上原子的來(lái)源 b、UMP的從頭合成 其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先由氨甲酰磷酸與天冬氨酸形成

14、嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸（PRPP）結(jié)合形成 UMP，其關(guān)鍵的中間產(chǎn)物是乳清酸。胞苷酸則由尿苷酸在三磷酸的水平上轉(zhuǎn)變而來(lái)。d、脫氧嘧啶核苷酸的合成嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源嘧啶環(huán)上各原子的來(lái)源 天冬氨酸天冬氨酸CO2NH3NNCCCC654321H2N-CO-P氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲甲酰磷酸酰磷酸和天冬氨酸合成的。和天冬氨酸合成的。l在氨基甲酰磷酸合成酶在氨基甲酰磷酸合成酶的催化下，以的催化下，以Gln，CO2，ATP為原料合為原料合氨基甲酰磷酸。氨基甲酰磷酸。Gln + CO2 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 + Glu氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶2

15、ATP2ADP + Pil氨基甲酰磷酸在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下，轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，氨基甲酰磷酸在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶的催化下，轉(zhuǎn)移一分子天冬氨酸，從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反應(yīng)，合成從而合成氨甲酰天冬氨酸，然后再經(jīng)脫氫、脫羧、環(huán)化等反應(yīng)，合成第一個(gè)嘧啶核苷酸，即第一個(gè)嘧啶核苷酸，即UMP。 胞苷酸的合成胞苷酸的合成 CTPGln+ATPGlu+ADP+PiCTP合成酶合成酶UMPUDPATPADP核苷單磷核苷單磷酸激酶酸激酶UTPATPADP核苷二磷核苷二磷酸激酶酸激酶合成合成RNA脫氧嘧啶核苷酸的合成脫氧嘧啶核苷酸的合成 磷酸磷酸酶酶CTPCDPH2O Pi核糖核

16、苷酸還原核糖核苷酸還原酶酶dCDPNADPH+H+ NADP+H2ON5,N10-CH2-FH4FH2dTMP胸苷酸合酶胸苷酸合酶dUMPH2ONH3脫氨脫氨酶酶dCMPH2OPi磷酸磷酸酶酶核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶dCTPATP ADPUDPdUDP磷酸酶磷酸酶核糖核苷核糖核苷酸還原酶酸還原酶核苷單磷酸激酶核苷單磷酸激酶dTDPdTTP核苷二磷核苷二磷酸激酶酸激酶合成合成DNA脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成 胸腺嘧啶核苷酸合成酶胸腺嘧啶核苷酸合成酶NADPH+H+SerNADP+Gly N5、N10CH2 FH4 FH2二氫葉酸二氫葉酸還原酶還原酶Ser羥甲基羥甲基轉(zhuǎn)移

17、酶轉(zhuǎn)移酶ONHNOdR-PCH3ONHNOdR-P（2.22.2）嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑）嘧啶核苷酸補(bǔ)救合成途徑尿嘧啶尿嘧啶+PRPP尿嘧啶尿嘧啶+1-P-核糖核糖尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+ATPUMP+PPi尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷+PiUMP+ADP核核苷苷酸酸的的合合成成及及相相互互關(guān)關(guān)系系1.嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)嘌呤核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)核苷酸合成的調(diào)節(jié)及意義核苷酸合成的調(diào)節(jié)及意義 2.抗代謝藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的抑制抗代謝藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的抑制3.嘧啶核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)嘧啶核苷酸從頭合成的調(diào)節(jié)4.抗代謝藥物對(duì)嘧啶核苷酸合成的抑制抗代謝藥物對(duì)嘧啶核苷酸合成的抑制+_IMP腺苷酸代腺苷酸

18、代琥珀酸琥珀酸XMPAMPADPATPGMPGDPGTPATP_+GTPR-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPPPRAIMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸AMP ADPATPXMPGMPGDP GTP酰胺轉(zhuǎn)移酶酰胺轉(zhuǎn)移酶l能夠抑制嘌呤核苷酸合成的一些抗代謝藥物，通常是屬于嘌呤、氨基酸或葉酸的類似物，主要通過(guò)對(duì)代謝酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，來(lái)干擾或抑制嘌呤核苷酸的合成，因而具有抗腫瘤治療作用。2.抗代謝藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的抑制抗代謝藥物對(duì)嘌呤核苷酸合成的抑制嘌呤類似物嘌呤類似物臨床上應(yīng)用較多的嘌呤類似物包括臨床上應(yīng)用較多的嘌呤類似物包括6-巰基嘌呤（巰基嘌呤（6-mercaptopurine，6-

19、MP）、）、6-巰基鳥嘌呤、巰基鳥嘌呤、8-氮雜鳥嘌呤等。氮雜鳥嘌呤等。6-MP的化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤類似，因而可以抑制的化學(xué)結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤類似，因而可以抑制IMP轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)锳MP或或GMP，從而干擾嘌呤核苷酸的合成。，從而干擾嘌呤核苷酸的合成。次黃嘌呤次黃嘌呤(hypoxanthine, H )6-巰基嘌呤巰基嘌呤(6-mercaptopurine, 6-MP)氨基酸類似物氨基酸類似物l臨床上應(yīng)用較多的氨基酸類似物包括氮雜絲氨酸（臨床上應(yīng)用較多的氨基酸類似物包括氮雜絲氨酸（azaserine）和）和6-重氮重氮-5-氧正亮氨酸（氧正亮氨酸（diazonorleucine）。）。l這些氨基酸類

20、似物的分子結(jié)構(gòu)與谷氨酰胺類似，因而可干擾這些氨基酸類似物的分子結(jié)構(gòu)與谷氨酰胺類似，因而可干擾谷氨酰胺谷氨酰胺在嘌在嘌呤核苷酸合成中的作用，抑制嘌呤核苷酸的合成呤核苷酸合成中的作用，抑制嘌呤核苷酸的合成。葉酸類似物葉酸類似物l臨床上應(yīng)用較多的葉酸類似物包括氨蝶呤（臨床上應(yīng)用較多的葉酸類似物包括氨蝶呤（aminopterin）及甲氨蝶呤）及甲氨蝶呤（methotrexate，MTX），這些葉酸類似物能競(jìng)爭(zhēng)性抑制二氫葉酸還原酶，），這些葉酸類似物能競(jìng)爭(zhēng)性抑制二氫葉酸還原酶，減少體內(nèi)四氫葉酸的生成，使嘌呤核苷酸合成過(guò)程中所需一碳單位的供應(yīng)減少體內(nèi)四氫葉酸的生成，使嘌呤核苷酸合成過(guò)程中所需一碳單位的供應(yīng)

21、受阻而抑制其合成。受阻而抑制其合成。甲酰甘氨酰甲酰甘氨酰胺核苷酸胺核苷酸（FGAR）PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln）=PRA甘氨酰胺甘氨酰胺核苷酸核苷酸（GAR）=甲酰甘氨甲酰甘氨脒核苷酸脒核苷酸（FGAM）5-氨基異咪唑氨基異咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（AICAR）=5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（FAICAR）IMP次黃嘌呤次黃嘌呤（H）PRPPPPi=AMP=PRPPPPi=腺嘌呤（腺嘌呤（A）GMP=PRPPPPi鳥嘌呤鳥嘌呤(G)6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP6-MP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸MTXMT

22、X作用環(huán)節(jié)作用環(huán)節(jié)- - -ATP + CO2+ + 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸UMP氨基甲酸天冬氨酸氨基甲酸天冬氨酸UTPCTP天冬氨酸天冬氨酸- -嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸ATP + 5-磷酸核糖磷酸核糖嘧啶核苷酸嘧啶核苷酸PRPP-l能夠抑制嘧啶核苷酸合成的抗代謝藥物能夠抑制嘧啶核苷酸合成的抗代謝藥物也是一些也是一些嘧啶類似物、氨基酸類似物、嘧啶類似物、氨基酸類似物、葉酸類似物及核苷類似物葉酸類似物及核苷類似物，通過(guò)對(duì)酶的，通過(guò)對(duì)酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制而干擾或抑制嘧啶核苷酸的競(jìng)爭(zhēng)性抑制而干擾或抑制嘧啶核苷酸的合成。合成。嘧啶類似物：嘧啶類似物： 主要的抗代謝嘧啶類似物是主要的抗代謝嘧啶

23、類似物是5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶（5-FU）。）。5-FU在體內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)樵隗w內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镕-dUMP，其結(jié)構(gòu)與，其結(jié)構(gòu)與dUMP相似，可競(jìng)爭(zhēng)性相似，可競(jìng)爭(zhēng)性抑制抑制胸苷酸合酶胸苷酸合酶的活性，從而抑制胸苷的活性，從而抑制胸苷酸的合成。酸的合成。胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶(5-FU)氨基酸類似物：氨基酸類似物： 氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸類似谷氨酰胺，可抑制類似谷氨酰胺，可抑制CTP的合成。的合成。葉酸類似物：葉酸類似物： 氨甲蝶呤氨甲蝶呤干擾葉酸代謝，使干擾葉酸代謝，使dUMP不能不能被甲基化生成被甲基化生成dTMP。核苷類似物：核苷類似物： 阿糖胞苷和環(huán)胞苷阿糖胞苷和環(huán)胞苷屬于核苷類似物

24、，能屬于核苷類似物，能抑制抑制CDP還原成還原成dCDP。嘧啶核苷酸類似物的作用環(huán)節(jié)嘧啶核苷酸類似物的作用環(huán)節(jié)UMPUTPCTPCDPdCDPUDPdUDPdUMPdTMP氮雜絲氨酸氮雜絲氨酸阿糖胞苷阿糖胞苷氨甲蝶呤氨甲蝶呤5-FUMetabolism of Amino Acids 氨基酸（氨基酸（amino acids)是蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì)(protein)的基本組成單位。的基本組成單位。 氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。氨基酸代謝包括合成代謝和分解代謝。 本章主要討論氨基酸的分解代謝。本章主要討論氨基酸的分解代謝。Nutritional Function of Protein是構(gòu)成組織細(xì)胞的

25、重要成分。是構(gòu)成組織細(xì)胞的重要成分。 參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)。參與組織細(xì)胞的更新和修補(bǔ)。參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控。參與物質(zhì)代謝及生理功能的調(diào)控。氧化供能，可占所需能量的氧化供能，可占所需能量的18%。其他功能：如轉(zhuǎn)運(yùn)、凝血、免疫、記憶、其他功能：如轉(zhuǎn)運(yùn)、凝血、免疫、記憶、識(shí)別等均與蛋白質(zhì)有關(guān)。識(shí)別等均與蛋白質(zhì)有關(guān)。 人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并人體每日須分解一定量的組織蛋白質(zhì)，并以含氮終產(chǎn)物的形式排出體外。同時(shí)，須以含氮終產(chǎn)物的形式排出體外。同時(shí)，須從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正從食物中攝取一定量的蛋白質(zhì)，以維持正常生理活動(dòng)之需。常生理活動(dòng)之需。 由于食物中的含氮物主要是蛋

26、白質(zhì)，故可由于食物中的含氮物主要是蛋白質(zhì)，故可用氮的攝入量來(lái)代表蛋白質(zhì)的攝入量。用氮的攝入量來(lái)代表蛋白質(zhì)的攝入量。 氮平衡：氮平衡： 體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成與分解處于動(dòng)態(tài)平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)故每日氮的攝入量與排出量也維持著動(dòng)態(tài)平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡就稱為氮平衡(nitrogen balance)。 氮總平衡：每日攝入氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量大致氮量與排出氮量大致相等，表示體內(nèi)蛋白相等，表示體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量與分解量質(zhì)的合成量與分解量大致相等，稱為大致相等，稱為氮總氮總平衡平衡。此種情況見(jiàn)于。此種情況見(jiàn)于正

27、常成人。正常成人。氮平衡的類型：氮平衡的類型：氮正平衡：氮正平衡： 每日攝入氮量大于排每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內(nèi)蛋出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分白質(zhì)的合成量大于分解量，稱為解量，稱為氮正平衡氮正平衡。此種情況見(jiàn)于兒童、此種情況見(jiàn)于兒童、孕婦、病后恢復(fù)期。孕婦、病后恢復(fù)期。氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，氮負(fù)平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分解量，稱為為氮負(fù)平衡氮負(fù)平衡。此種情況見(jiàn)于消耗性疾病患。此種情況見(jiàn)于消耗性疾病患者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者。者（結(jié)核、腫瘤），饑餓者。 根據(jù)計(jì)算，正常成人每日最低分解約根據(jù)計(jì)算，正

28、常成人每日最低分解約20g蛋白質(zhì)。由于食物蛋白質(zhì)與人體蛋蛋白質(zhì)。由于食物蛋白質(zhì)與人體蛋白質(zhì)組成的差異，故每日食物蛋白質(zhì)的白質(zhì)組成的差異，故每日食物蛋白質(zhì)的最低需要量為最低需要量為30 50g。 為了長(zhǎng)期保持氮總平衡，正常成人每日為了長(zhǎng)期保持氮總平衡，正常成人每日蛋白質(zhì)的生理需要量應(yīng)為蛋白質(zhì)的生理需要量應(yīng)為80g。2）生理需要量：）生理需要量： 體體內(nèi)不能合成，必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基內(nèi)不能合成，必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸稱為營(yíng)養(yǎng)酸稱為營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸必需氨基酸(essential amino acid)。 體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸體內(nèi)能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為

29、就稱為非必需氨基酸非必需氨基酸(non-essential amino acid)。 3）必需氨基酸：）必需氨基酸： 必需氨基酸共有八種：賴氨酸（必需氨基酸共有八種：賴氨酸（Lys）、色氨）、色氨酸（酸（Trp）、苯丙氨酸（）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸）、纈氨酸（Val）。）。 由于酪氨酸在體內(nèi)需由苯丙氨酸為原料來(lái)合由于酪氨酸在體內(nèi)需由苯丙氨酸為原料來(lái)合成，半胱氨酸需以蛋氨酸為原料來(lái)合成，故成，半胱氨酸需以蛋氨酸為原料來(lái)合成，故這兩種氨基酸被稱為半必需氨基酸。這兩種氨基酸被

30、稱為半必需氨基酸。 決定食物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的因素有：決定食物蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的因素有： 必需氨基酸的含量；必需氨基酸的含量； 必需氨基酸的種類；必需氨基酸的種類； 必需氨基酸的比例（即具有與人體需求必需氨基酸的比例（即具有與人體需求相符的氨基酸組成）。相符的氨基酸組成）。4）蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及互補(bǔ)作用：）蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及互補(bǔ)作用： 將幾種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的食物蛋白質(zhì)混合將幾種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的食物蛋白質(zhì)混合后食用，以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作用稱為后食用，以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的作用稱為食物食物蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。 例如，谷類蛋白質(zhì)含例如，谷類蛋白質(zhì)含Lys較少、較少、Trp較較多，豆類蛋白質(zhì)

31、含多，豆類蛋白質(zhì)含Trp較少而較少而Lys較多，較多，二者混合后食用，即可二者混合后食用，即可提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。2 Digestion, Absorption and Putrefaction of Proteins 胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及胃蛋白酶水解食物蛋白質(zhì)為多肽、寡肽及少量氨基酸。少量氨基酸。 胃蛋白酶原胃蛋白酶原胃蛋白酶胃蛋白酶 + + 多肽碎片多肽碎片胃酸、胃蛋白酶胃酸、胃蛋白酶(pepsinogen) (pepsin) 1）胃中的消化：）胃中的消化： 有兩種類型的消化酶：有兩種類型的消化酶： 肽鏈外切酶肽鏈外切酶(exopeptidase)：如羧肽酶：如羧肽酶

32、A、羧肽、羧肽酶酶B、氨基肽酶、二肽酶等；、氨基肽酶、二肽酶等； 肽鏈內(nèi)切酶肽鏈內(nèi)切酶(endopeptidase)：如胰蛋白酶、糜蛋：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等。白酶、彈性蛋白酶等。 產(chǎn)生的寡肽再經(jīng)產(chǎn)生的寡肽再經(jīng)寡肽酶寡肽酶(oligopeptidase)，如氨基肽酶及二肽酶等的作用，水解為氨基酸。如氨基肽酶及二肽酶等的作用，水解為氨基酸。 95%的食物蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸。的食物蛋白質(zhì)在腸中完全水解為氨基酸。1）氨基酸吸收載體：）氨基酸吸收載體： 主要在小腸進(jìn)行，是一種主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，主要在小腸進(jìn)行，是一種主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，需由特殊的氨基酸載體攜帶。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基需由特殊的氨基酸載體攜

33、帶。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)入酸進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)入Na+。載載 體類型體類型中性氨基酸載體中性氨基酸載體堿性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體 由由 -谷氨?；D(zhuǎn)移酶谷氨?；D(zhuǎn)移酶催化，利用催化，利用GSH，合，合成成 -谷氨酰氨基酸谷氨酰氨基酸進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。消耗的進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。消耗的GSH可重新再合成?？芍匦略俸铣?。 半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶 -谷氨谷氨 酸環(huán)化酸環(huán)化 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATP

34、ADP+Pi -谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸 -谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 合成酶合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽谷胱甘肽 合成酶合成酶ATPADP+Pi谷胱甘肽谷胱甘肽 GSH細(xì)胞外細(xì)胞外 - -谷谷 氨酰氨酰 基轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn) 移酶移酶細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)CHH2NCOOHR氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHR -谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸 利用腸粘膜細(xì)胞上的二肽或三肽的轉(zhuǎn)運(yùn)體利用腸粘膜細(xì)胞上的二肽或三肽的轉(zhuǎn)運(yùn)體系進(jìn)行吸收，也是一種耗能的主動(dòng)吸收過(guò)系進(jìn)行吸收，也是一種耗能的主動(dòng)吸收過(guò)程。程。 腐敗分解作用腐敗分解作用（putrefaction）主要在）主要在大腸中進(jìn)

35、行，是細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)大腸中進(jìn)行，是細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物的分解作用。物的分解作用。 腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)。可羧、脫氨、脫巰基等反應(yīng)?？僧a(chǎn)生有毒物產(chǎn)生有毒物質(zhì)質(zhì)，如，如胺類胺類（腐胺、尸胺、酪胺），酚類，（腐胺、尸胺、酪胺），酚類，吲哚類，吲哚類，氨氨及硫化氫等。及硫化氫等。 這些有毒物質(zhì)被吸收后，由這些有毒物質(zhì)被吸收后，由肝肝進(jìn)行解毒。進(jìn)行解毒。 3 General Metabolism of Amino Acids 體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動(dòng)態(tài)體內(nèi)蛋白質(zhì)處于不斷降解與合成的動(dòng)態(tài)平衡中。平衡中。 成人每天

36、約有成人每天約有1%2%的體內(nèi)蛋白質(zhì)的體內(nèi)蛋白質(zhì)被降解。被降解。 真核細(xì)胞中存在兩條不同的降解途徑：真核細(xì)胞中存在兩條不同的降解途徑： 不依賴不依賴ATP的降解途徑：的降解途徑：在在溶酶體溶酶體內(nèi)進(jìn)行，主要降解外源性蛋白質(zhì)、內(nèi)進(jìn)行，主要降解外源性蛋白質(zhì)、膜蛋白和長(zhǎng)壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。膜蛋白和長(zhǎng)壽命的胞內(nèi)蛋白質(zhì)。 依賴依賴ATP和和泛素泛素的降解途徑：的降解途徑：在在胞液胞液中進(jìn)行，主要降解異常中進(jìn)行，主要降解異常蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。需蛋白質(zhì)和短壽命的蛋白質(zhì)。需ATP和泛素參與和泛素參與泛素泛素(ubiquitin)是一種小分是一種小分子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)子蛋白質(zhì)，普遍存在于真核細(xì)胞中。

37、胞中。 蛋白質(zhì)的泛素化蛋白質(zhì)的泛素化(ubiquitination)： 泛素與被降解的蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，從泛素與被降解的蛋白質(zhì)形成共價(jià)連接，從而使后者活化。而使后者活化。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過(guò)程泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過(guò)程蛋白質(zhì)的泛素化過(guò)程：蛋白質(zhì)的泛素化過(guò)程：E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2：泛素?cái)y帶蛋白：泛素?cái)y帶蛋白E3：泛素蛋白連接酶：泛素蛋白連接酶 蛋白酶體的降解：蛋白酶體的降解： 泛素化的蛋白質(zhì)與多種泛素化的蛋白質(zhì)與多種蛋白質(zhì)構(gòu)成蛋白酶體蛋白質(zhì)構(gòu)成蛋白酶體(proteasome)，使，使蛋白質(zhì)降解。蛋白質(zhì)降解。 食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源

38、性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處參與代謝，稱為稱為氨基酸代謝庫(kù)氨基酸代謝庫(kù)(metabolic pool)。氨基酸代謝庫(kù)氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)消化吸收食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)分解組織蛋白質(zhì)分解非必需氨基酸合成非必需氨基酸合成合成蛋白質(zhì)和多肽合成蛋白質(zhì)和多肽脫氨基作用脫氨基作用脫羧基作用脫羧基作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镛D(zhuǎn)變?yōu)槠渌锇被岬姆纸獯x概況氨基酸的分解代謝概況特殊分解代謝特殊分解代謝 特殊側(cè)鏈的分解代謝特殊側(cè)鏈的分解代謝一般分解代謝一般分解代謝脫羧基作用脫羧

39、基作用 脫氨基作用脫氨基作用 CO2 胺胺NH3 - -酮酸酮酸 氨基酸主要通過(guò)三種方式脫氨基，即氨基酸主要通過(guò)三種方式脫氨基，即氧化脫氨氧化脫氨基，聯(lián)合脫氨基和非氧化脫氨基基，聯(lián)合脫氨基和非氧化脫氨基。 在這三種脫氨基作用中，以聯(lián)合脫氨基作用最在這三種脫氨基作用中，以聯(lián)合脫氨基作用最為重要；而非氧化脫氨基作用則主要見(jiàn)于微生為重要；而非氧化脫氨基作用則主要見(jiàn)于微生物中。物中。 轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)催化，將催化，將 -氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到 -酮酸酮酸酮基的位置上，生成相應(yīng)的酮基的位置上，生成相應(yīng)的 -氨基酸，而氨基酸，而原來(lái)的原來(lái)的 -

40、氨基酸氨基酸則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的則轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的 -酮酮酸酸。 R-CH-COOH R”-C-COOH NH2 OR-C-COOH R”-CH-COOH O NH2轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)可以在可以在各種各種氨基酸與氨基酸與 -酮酸酮酸之間普遍進(jìn)行。除之間普遍進(jìn)行。除Lys，Pro外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。外，均可參加轉(zhuǎn)氨基作用。 各種各種轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)均以均以磷酸磷酸吡哆醛吡哆醛(胺胺)為輔酶。為輔酶。分子重排分子重排-H2O+H2O-H2O+H2O 丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine transaminase, ALT

41、），又稱為），又稱為谷丙轉(zhuǎn)谷丙轉(zhuǎn)氨酶（氨酶（GPT）。催化丙氨酸與。催化丙氨酸與 -酮戊二酸酮戊二酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在肝中活性較高，在在肝中活性較高，在肝的疾病肝的疾病時(shí)，可引起時(shí)，可引起血清中血清中ALT活性明顯升高?；钚悦黠@升高。重要的轉(zhuǎn)氨酶重要的轉(zhuǎn)氨酶丙氨酸丙氨酸 + -酮戊二酸酮戊二酸 ALT丙酮酸丙酮酸 + 谷氨酸谷氨酸 天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate transaminase, AST），又稱為），又稱為谷草轉(zhuǎn)谷草轉(zhuǎn)氨酶（氨酶（GOT）。催化天冬氨酸與。催化天冬氨酸與 -酮戊二酮戊二酸之間的氨基移換反

42、應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酸之間的氨基移換反應(yīng)，為可逆反應(yīng)。該酶在心肌中活性較高，故在酶在心肌中活性較高，故在心肌疾患心肌疾患時(shí)，時(shí)，血清中血清中AST活性明顯升高。活性明顯升高。天冬氨酸天冬氨酸 + 酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸 + 谷氨酸谷氨酸AST 氧化脫氨基的反應(yīng)過(guò)程包括氧化脫氨基的反應(yīng)過(guò)程包括脫氫脫氫和和水解水解兩兩步，脫氫反應(yīng)需步，脫氫反應(yīng)需酶酶催化，而水解反應(yīng)則不催化，而水解反應(yīng)則不需酶的催化。需酶的催化。R-CH-COOHNH2 2H R-C-COOH + NH3 OH2OR-C-COOHNH 酶酶L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（L-amino acid oxidase)是一種需氧脫

43、氫酶，以是一種需氧脫氫酶，以FAD或或FMN為輔基，脫下的氫原子交給為輔基，脫下的氫原子交給O2，生，生成成H2O2。該酶活性不高，在各組織器官。該酶活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。中分布局限，因此作用不大。L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶(L-glutamate dehydrogenase)是一種不需氧脫氫酶，是一種不需氧脫氫酶，以以NAD+或或NADP+為輔酶，生成的為輔酶，生成的NADH或或NADPH可進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化?？蛇M(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該酶屬于酶屬于變構(gòu)酶變構(gòu)酶，其活性受，其活性受A

44、TP，GTP的抑的抑制，受制，受ADP，GDP的激活。的激活。 轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，轉(zhuǎn)氨基作用與氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行，從而使氨基酸脫去氨基并氧化為從而使氨基酸脫去氨基并氧化為 -酮酸酮酸( -ketoacid)的過(guò)程，稱為的過(guò)程，稱為聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基作用作用。 聯(lián)合脫氨基作用可在肝、腎等大多數(shù)組織聯(lián)合脫氨基作用可在肝、腎等大多數(shù)組織細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)細(xì)胞中進(jìn)行，是體內(nèi)主要的脫氨基主要的脫氨基的方式。的方式。 轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NH3 + NADH + H+H2O + NAD+ -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫

45、氨基作用 嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)（purine nucleotide cycle, PNC）是存在于）是存在于骨骼肌骨骼肌和和心肌心肌中的中的一種特殊的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用方式。方式。 在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而性較低，而腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶(adenylate deaminase)的活性較高，故采用此方式進(jìn)的活性較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。行脫氨基。 腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶(adenylate deaminase)可催化可催化AMP脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)脫氨基，此反應(yīng)與轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤

46、核苷酸循環(huán)相聯(lián)系，即構(gòu)成嘌呤核苷酸循環(huán)(PNC)的的脫氨基作用。脫氨基作用。 IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸NH3H2O -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸AMP延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸嘌呤核苷酸循環(huán)嘌呤核苷酸循環(huán)1）再氨基化為氨基酸。）再氨基化為氨基酸。2）轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑海┺D(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑?生糖氨基酸。生糖氨基酸。 生酮氨基酸：生酮氨基酸：Leu，Lys。 生糖兼生酮氨基酸：生糖兼生酮氨基酸：Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp。3）氧化供能：進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化）氧化供能：進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解供能。分解供能。 4 Meta

47、bolism of Ammonia 氨具有毒性，血氨過(guò)高，可引起腦功能氨具有毒性，血氨過(guò)高，可引起腦功能紊亂，與肝性腦病的發(fā)病有關(guān)。紊亂，與肝性腦病的發(fā)病有關(guān)。 正常人血液中氨的濃度很低，一般不超正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過(guò)過(guò)0.60 mol/L。 體內(nèi)代謝產(chǎn)氨或經(jīng)腸道吸收的氨主要在體內(nèi)代謝產(chǎn)氨或經(jīng)腸道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒。肝合成尿素而解毒。1 血氨的來(lái)源與去路血氨的來(lái)源與去路腸道吸收腸道吸收氨基酸脫氨氨基酸脫氨酰胺水解酰胺水解其他含氮物分解其他含氮物分解合成尿素合成尿素合成氨基酸合成氨基酸合成酰胺合成酰胺合成其他含氮物合成其他含氮物直接排出直接排出 肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給

48、丙酮酸生成肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝再脫氨基，生成的丙后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝再脫氨基，生成的丙酮酸異生為酮酸異生為葡萄糖葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉重新分解產(chǎn)生丙酮酸，通過(guò)這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程重新分解產(chǎn)生丙酮酸，通過(guò)這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程即可將肌肉中氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行處理。即可將肌肉中氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到肝進(jìn)行處理。這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程就稱為這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程就稱為丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán)(alanine-glucose cycle)。 1 1）丙氨酸）丙氨酸- -葡萄糖循環(huán)：葡萄糖循環(huán)：肝肝liver血液血液blood骨骼肌

49、骨骼肌muscleGGGpyruvateNH3analine analine pyruvateNH3analine 丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循環(huán)葡萄糖循環(huán) 肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，在肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，在谷氨酰胺合谷氨酰胺合成酶（成酶（glutamine synthetase)的催化下，的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)帶到肝，再由循環(huán)帶到肝，再由谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶將其分解，將其分解， 產(chǎn)生產(chǎn)生的氨即可用于合成尿素。的氨即可用于合成尿素。 因此，因此，谷氨酰胺谷氨酰胺(glutamine)對(duì)氨具有對(duì)氨具有運(yùn)輸運(yùn)輸

50、、貯存貯存和和解毒解毒作用。作用。 glutamine synthetaseglutaminase 肝外組織細(xì)胞肝外組織細(xì)胞肝細(xì)胞肝細(xì)胞血液血液谷氨酰胺的運(yùn)氨作用谷氨酰胺的運(yùn)氨作用 體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無(wú)毒的體內(nèi)氨的主要代謝去路是用于合成無(wú)毒的尿素尿素(urea)。 合成尿素的合成尿素的主要器官主要器官是是肝肝，但在腎及腦中，但在腎及腦中也可少量合成。也可少量合成。 尿素合成是經(jīng)稱為尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)(ornithine cycle)的反應(yīng)過(guò)程來(lái)完成的。的反應(yīng)過(guò)程來(lái)完成的。催化這些反應(yīng)的酶存在于催化這些反應(yīng)的酶存在于胞液胞液和和線粒體線粒體中。中。 氨基甲酰磷酸的合

51、成：氨基甲酰磷酸的合成： 此反應(yīng)在此反應(yīng)在線粒體線粒體中進(jìn)行，由中進(jìn)行，由氨基甲酰磷氨基甲酰磷酸合成酶酸合成酶（carbamoyl phosphate synthetase - , CPS-）催化，該酶需）催化，該酶需N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，反應(yīng)不可逆。作為變構(gòu)激活劑，反應(yīng)不可逆。尿素生成的鳥氨酸循環(huán)：尿素生成的鳥氨酸循環(huán)：NH3 + CO2 H2O+ 2ATP2ADP + Pi氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶AGA，Mg2+NH2O PO32-CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成瓜氨酸的合成：瓜氨酸的合成： 在在線粒體線粒體內(nèi)進(jìn)行，由

52、內(nèi)進(jìn)行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶移酶（ornithine carbamoyl trans-ferase, OCT）催化，將氨甲酰）催化，將氨甲酰基轉(zhuǎn)移到鳥氨酸的基轉(zhuǎn)移到鳥氨酸的 -氨基上，生成氨基上，生成瓜氨酸瓜氨酸。NH2O PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+ H3PO4+氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸鳥氨酸氨基鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶甲酰轉(zhuǎn)移酶瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成：精氨酸代琥珀酸的合成： 轉(zhuǎn)運(yùn)至轉(zhuǎn)運(yùn)至胞液胞液的瓜氨酸在的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶(ar

53、gininosuccinate synthetase)催化催化下，消耗能量合成下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸。 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的是尿素合成的限速限速酶酶。CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀精氨酸代琥珀酸合成酶酸合成酶ATPAMP + PPi + H2OCH2- CHCOOHCOOHH2NCH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸瓜氨酸天冬氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的裂解：精氨酸代琥珀酸的裂解： 在在胞液胞液中由中

54、由精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，催化，將精氨酸代琥珀酸裂解生成將精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸精氨酸和和延延胡索酸胡索酸。 精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶CH2- CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸CHCH COOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸延胡索酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸的水解：精氨酸的水解： 在在胞液胞液中由中由精氨酸酶精氨酸酶催化，精氨酸水解催化，精氨酸水解生成生成尿素尿素(ure

55、a)和和鳥氨酸鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸精氨酸- NH2H2N -OC+鳥氨酸鳥氨酸尿素尿素精氨酸酶精氨酸酶H2O精氨酸的水解精氨酸的水解胞液胞液線粒體線粒體2ATP+CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸 2ADP+Pi瓜氨酸瓜氨酸精氨酸代精氨酸代琥珀酸琥珀酸ATP+AspAMP+PPiNH3 草酰乙酸草酰乙酸蘋果酸蘋果酸 鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸Pi延胡索酸延胡索酸精氨酸精氨酸尿素尿素鳥氨酸鳥氨酸H2O尿素

56、合成的鳥氨酸循環(huán)尿素合成的鳥氨酸循環(huán) a 合成主要在合成主要在肝細(xì)胞肝細(xì)胞的的線粒體線粒體和和胞液胞液中進(jìn)行；中進(jìn)行； b 合成一分子尿素需消耗合成一分子尿素需消耗4分子分子ATP； c 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶；是尿素合成的限速酶； d 尿素分子中的兩個(gè)氮原子，一個(gè)來(lái)源于尿素分子中的兩個(gè)氮原子，一個(gè)來(lái)源于NH3，一個(gè)來(lái)源于，一個(gè)來(lái)源于天冬氨酸天冬氨酸。 尿素合成的特點(diǎn)：尿素合成的特點(diǎn)：異檸檬酸異檸檬酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰-CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸谷氨酸谷氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰-CoA乙酰乙酰-CoAP

57、he Leu Lys Trp Tyr丙酮酸丙酮酸Ala Thr Gly Ser CysAsp AsnPhe TyrIle Met ValArg His Gln Phe乙酰乙酰-CoA5 Metabolism of Individual Amino Acids 由氨基酸由氨基酸脫羧酶脫羧酶(decarboxyase)催化，催化，輔酶為輔酶為磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛，產(chǎn)物為，產(chǎn)物為CO2和胺和胺。 氨基酸脫羧酶氨基酸脫羧酶R-CH(NH2)COOH R-CH2NH2 + CO2 ( (磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛) ) -氨基丁酸氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid, GABA）是一種重要

58、的神經(jīng)遞質(zhì)，是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，由由L-谷氨酸谷氨酸脫羧而產(chǎn)生。脫羧而產(chǎn)生。 反應(yīng)由反應(yīng)由L-谷氨酸脫羧酶谷氨酸脫羧酶催化，在催化，在腦腦及及腎腎中中活性很高?；钚院芨摺? 1） - -氨基丁酸的生成：氨基丁酸的生成：L-谷氨酸脫羧酶谷氨酸脫羧酶CO2(CH2)2COOH- NH2CH2COOHCOOH- NH2(CH2)2CH -氨基丁酸的生成氨基丁酸的生成 5-羥色胺羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的縮血也是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，且具有強(qiáng)烈的縮血管作用。管作用。 5-羥色胺的合成原料是羥色胺的合成原料是色氨酸色氨酸(tryptop

59、han)。色氨酸羥化酶色氨酸羥化酶色氨酸色氨酸5-羥色氨酸羥色氨酸5-羥色氨酸脫羧酶羥色氨酸脫羧酶5-羥色胺羥色胺CO22）5-羥色胺的生成：羥色胺的生成： 組胺組胺(histamine)由由組氨酸組氨酸脫羧產(chǎn)生，脫羧產(chǎn)生，具有促進(jìn)平滑肌收縮，促進(jìn)胃酸分泌和具有促進(jìn)平滑肌收縮，促進(jìn)胃酸分泌和強(qiáng)烈的舒張血管作用。強(qiáng)烈的舒張血管作用。 組胺的釋放與過(guò)敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。組胺的釋放與過(guò)敏反應(yīng)和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。 3）組胺的生成：）組胺的生成： 精脒（精脒（spermidine)和和精胺精胺(spermine)均均屬于多胺屬于多胺(polyamines)，它們與細(xì)胞生長(zhǎng)繁，它們與細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。

60、殖的調(diào)節(jié)有關(guān)。 多胺合成的原料為多胺合成的原料為鳥氨酸鳥氨酸，關(guān)鍵酶是，關(guān)鍵酶是鳥氨酸脫鳥氨酸脫羧酶羧酶(ornithine decarboxylase)。 4）多胺的生成：）多胺的生成：鳥氨酸脫羧酶鳥氨酸脫羧酶鳥氨酸鳥氨酸腐胺（丁二胺）腐胺（丁二胺）CO2丙胺轉(zhuǎn)移酶丙胺轉(zhuǎn)移酶S-腺苷腺苷-3-甲硫丙胺甲硫丙胺5-甲硫腺苷甲硫腺苷精脒精脒丙胺轉(zhuǎn)移酶丙胺轉(zhuǎn)移酶精胺精胺S-腺苷腺苷-3-甲硫丙胺甲硫丙胺 5-甲硫腺苷甲硫腺苷多胺的合成過(guò)程多胺的合成過(guò)程 一碳單位一碳單位(one carbon unit)是指只含一是指只含一個(gè)碳原子的有機(jī)基團(tuán)，這些基團(tuán)通常由其載個(gè)碳原子的有機(jī)基團(tuán)，這些基團(tuán)通常由其載

61、體攜帶參加代謝反應(yīng)。體攜帶參加代謝反應(yīng)。 常見(jiàn)的一碳單位有常見(jiàn)的一碳單位有甲基甲基（-CH3）、）、亞甲基亞甲基或或甲烯基（甲烯基（-CH2-）、）、次甲基次甲基或甲炔基或甲炔基（=CH-）、）、甲?；柞；?CHO）、）、亞氨甲基亞氨甲基（-CH=NH）、）、羥甲基羥甲基（-CH2OH）等。）等。 一碳單位的定義和化學(xué)結(jié)構(gòu)：一碳單位的定義和化學(xué)結(jié)構(gòu)： 一碳單位（一碳單位（one carbon unit)通常由其載通常由其載體攜帶，常見(jiàn)的載體有體攜帶，常見(jiàn)的載體有四氫葉酸（四氫葉酸（FH4）和和S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸，有時(shí)也可為，有時(shí)也可為VitB12。 2-氨基氨基-4-羥基

62、羥基-6-甲基甲基-5,6,7,8-四氫蝶呤啶的結(jié)構(gòu)四氫蝶呤啶的結(jié)構(gòu) H N N H2N- N -CH2-NH-R N OH H+S-S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸CH NH2S ARCH2CH2COOHS-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（SAM）SAMSAM的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu) a.N10-甲酰四氫葉酸（甲酰四氫葉酸（N10-CHO FH4）。）。 b.N5-亞氨甲基四氫葉酸（亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NH FH4）。）。 c. N5,N10-亞甲基四氫葉酸亞甲基四氫葉酸 （N5,N10-CH2-FH4）。）。 d. N5,N10-次甲基四氫葉酸次甲基四氫葉酸 （N5,N10=CH-FH4）

63、。）。 e.N5-甲基四氫葉酸（甲基四氫葉酸（N5-CH3 FH4）。）。 蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如蛋氨酸是體內(nèi)合成許多重要化合物，如腎腎上腺素上腺素、膽堿膽堿、肌酸肌酸和和核酸核酸等的甲基供體。等的甲基供體。 甲基供體的活性形式為甲基供體的活性形式為S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（S-adenosyl methionine, SAM）。）。1）S-腺苷蛋氨酸循環(huán)：腺苷蛋氨酸循環(huán)：+CH NH2S ARCH2CH2COOH 從蛋氨酸形成的從蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后轉(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼幔缓笤偌谆院筠D(zhuǎn)變?yōu)橥桶腚装彼?，然后再反方向重新合成蛋氨酸，這一循環(huán)反

64、應(yīng)反方向重新合成蛋氨酸，這一循環(huán)反應(yīng)過(guò)程稱為過(guò)程稱為S-腺苷蛋氨酸循環(huán)腺苷蛋氨酸循環(huán)或或活性甲基活性甲基循環(huán)循環(huán)。 S-S-腺苷蛋氨酸循環(huán)的反應(yīng)過(guò)程腺苷蛋氨酸循環(huán)的反應(yīng)過(guò)程蛋氨酸蛋氨酸SAM蛋氨酰腺苷轉(zhuǎn)移酶蛋氨酰腺苷轉(zhuǎn)移酶ATPPPi + PiFH4N5-CH3 FH4蛋氨酸合成酶蛋氨酸合成酶（Vit B12）甲基受體甲基受體甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶甲基受體甲基受體-CH3S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸同型半胱氨酸S-腺苷同型腺苷同型半胱氨酸裂解酶半胱氨酸裂解酶H2O腺苷腺苷 肌酸在骨骼肌和大腦細(xì)胞中用于合成肌酸在骨骼肌和大腦細(xì)胞中用于合成磷酸磷酸肌酸肌酸（CP），后者是能量的貯

65、存形式。），后者是能量的貯存形式。 合成肌酸的主要器官是合成肌酸的主要器官是肝肝。 肌酸的合成需以肌酸的合成需以甘氨酸甘氨酸、精氨酸精氨酸為原料，為原料，并由并由SAM提供甲基。提供甲基。甘氨酸甘氨酸精氨酸精氨酸鳥氨酸鳥氨酸脒基轉(zhuǎn)移酶脒基轉(zhuǎn)移酶胍乙酸胍乙酸SAMS-腺苷同型腺苷同型半胱氨酸半胱氨酸肌酸肌酸甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶肌酸的合成過(guò)程肌酸的合成過(guò)程3）硫酸根的代謝：）硫酸根的代謝： 含硫氨基酸包括含硫氨基酸包括半胱氨酸半胱氨酸和和蛋氨酸蛋氨酸，其，其氧化分解均可產(chǎn)生硫酸根。氧化分解均可產(chǎn)生硫酸根。 半胱氨酸是體內(nèi)硫酸根的主要來(lái)源。半胱氨酸是體內(nèi)硫酸根的主要來(lái)源。 體內(nèi)代謝產(chǎn)生的硫酸根一部分

66、以無(wú)機(jī)硫體內(nèi)代謝產(chǎn)生的硫酸根一部分以無(wú)機(jī)硫酸鹽的形式隨尿液排出體外，另一部分酸鹽的形式隨尿液排出體外，另一部分則可被活化形成活性硫酸根則可被活化形成活性硫酸根PAPS（3 -磷酸腺苷磷酸腺苷-5 -磷酰硫酸磷酰硫酸）。SO42-+ ATPAMP - SO3-( (腺苷腺苷-5 -磷酰硫酸磷酰硫酸) )3-PO3H2-AMP-SO3-（3 -磷酸腺苷磷酸腺苷-5 -磷酰硫酸，磷酰硫酸，PAPS）PAPSPAPS的生成過(guò)程的生成過(guò)程芳香族氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸NH3苯丙酮酸苯丙酮酸苯丙氨酸苯丙氨酸四氫生物蝶呤四氫生物蝶呤 + O2二氫生物蝶呤二氫生物蝶呤 + H2O苯丙氨酸羥化酶苯丙氨酸羥化酶酪氨酸酪氨酸NH3對(duì)羥苯丙酮酸對(duì)羥苯丙酮酸O2CO2尿黑酸尿黑酸二氫生物蝶呤二氫生物蝶呤 + H2O四氫生物蝶呤四氫生物蝶呤 + O2酪氨酸羥化酶酪氨酸羥化酶3,4-二羥苯丙氨酸二羥苯丙氨酸(多巴多巴)O2尿黑酸氧化酶尿黑酸氧化酶蘋果酰乙酰乙酸蘋果酰乙酰乙酸白化病白化病腦細(xì)胞和腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞腦細(xì)胞和腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞黑色素細(xì)胞黑色素細(xì)胞3,4-二羥苯丙氨酸二羥苯丙