王镜岩生物化学讲义 氨基酸

王镜岩生物化学讲义 氨基酸内容摘要：

王镜岩生物化学讲义 氨基酸 第十章 氨基酸代谢植物、微生物从环境中吸收氨、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等无机氮，合成各种氨基酸、蛋白质、含氮化合物。 人和动物消化吸收动、植物蛋白质，得到氨基酸，合成蛋白质及含氮物质。 有些微生物能把空气中的 变成氨态氮，合成氨基酸。 第一节 蛋白质消化、降解及氮平衡一、 蛋白质消化吸收哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶、弹性蛋白酶。 经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。 被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径。 肠粘膜细胞还可吸收二肽或三肽，吸收作用在小肠的近端较强，因此肽的吸收先于游离氨基酸。 二、 蛋白质的降解人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。 成人每天有总体蛋白的 1%2%被降解、更新。 不同蛋白的半寿期差异很大，人血浆蛋白质的 约 10 天，肝脏的 约 18 天，结缔组织蛋白的 约 180 天，许多关键性的调节酶的 均很短。 真核细胞中蛋白质的降解有两条途径：一条是不依赖 途径，在溶酶体中进行，主要降解外源蛋白、膜蛋白及长寿命的细胞内蛋白。 另一条是依赖 泛素的途径，在胞质中进行，主要降解异常蛋白和短寿命蛋白，此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。 泛素是一种 残基）的小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞内。 一级结构高度保守，酵母与人只相差 3 个 基，它能与被降解的蛋白质共价结合，使后者活化，然后被蛋白酶降解。 三、 氨基酸代谢库食物蛋白中，经消化而被吸收的氨基酸（外源性 体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性 在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。 氨基酸代谢库以游离 量计算。 肌肉中 代谢库的 50以上。 肝脏中 代谢库的 10。 肾中 代谢库的 4。 血浆中 代谢库的 1 6。 肝、肾体积小，它们所含的 度很高，血浆 体内各组织之间 运的主要形式。 氨基酸代谢库图四、 氮平衡食物中的含氮物质，绝大部分是蛋白质，非蛋白质的含氮物质含量很少，可以忽略不计。 氮平衡：机体摄入的氮量和排出量，在正常情况下处于平衡状态。 即，摄入氮排出氮。 氮正平衡：摄入氮排出氮，部分摄入的氮用于合成体内蛋白质，儿童、孕妇。 氮负平衡：摄入氮排出氮。 饥锇、疾病。 第二节 氨基酸分解代谢氨基酸的分解代谢主要在肝脏中进行。 氨基酸的分解代谢一般是先脱去氨基，形成的碳骨架可以被氧化成 生 也可以为糖、脂肪酸的合成提供碳架。 一、 脱氨基作用主要在肝脏中进行（一） 氧化脱氨基第一步，脱氢，生成亚胺。 第二步，水解。 反应式：生成的 毒，在过氧化氢酶催化下，生成 2，解除对细胞的毒害。 1、 催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化酶）（1） 、 氨基酸氧化酶有两类辅酶，（人和动物）对下列 起作用：、二羧 、二氨 真核生物中，真正起作用的不是 化酶，而是谷氨酸脱氢酶。 （2） 、 些细菌、霉菌和动物肝、肾细胞中有此酶，可催化 氨。 （3） 、 化酶 氨生成乙醛酸。 （4） 、 化酶 肾中有 化酶，氨，生成草酰乙酸。 （5） 、 氢酶 220 反应式：真核细胞的 氢酶，大部分存在于线粒体基质中，是一种不需 脱氢酶。 此酶是能使 接脱去氨基的活力最强的酶，是一个结构很复杂的别构酶。 在动、植、微生物体内都有。 抑制此酶活性。 某些 激活此酶活性。 因此当 足时，氧化脱氨会加速进行，有利于 解供能（动物体内有10%的能量来自 化）。 （二） 非氧化脱氨基作用（大多数在微生物的中进行）P 221还原脱氨基（严格无氧条件下）图水解脱氨基图脱水脱氨基图脱巯基脱氨基氧化成有机酸、酮酸、氨。 脱酰胺基作用谷胺酰胺酶：谷胺酰胺 + 谷氨酸 + 冬酰胺 + 天冬氨酸 + 冬酰胺酶广泛存在于动植物和微生物中（三） 转氨基作用转氨作用是 氨的重要方式，除 ，能参与转氨基作用。 转氨基作用由转氨酶催化，辅酶是维生素 酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。 转氨酶在真核细胞的胞质、线粒体中都存在。 转氨基作用：是 果是原来的 成相应的酮酸，而原来的酮酸生成相应的氨基酸。 构式：不同的转氨酶催化不同的转氨反应。 大多数转氨酶，优先利用 成 丙氨酸转氨酶，可生成谷丙转氨酶（。 肝细胞受损后，血中此酶含量大增，活性高。 肝细胞正常，血中此酶含量很低。 动物组织中，氨酶的活性最大。 在大多数细胞中含量高，合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向。 转氨作用机制 16四） 联合脱氨基单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有 氢酶活力最高，其余 体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基。 1、 以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用氨基酸的 成相应的 后在 氨酶催化下，脱氨基生成 释放出氨。 图 16以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用2、 通过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用P 225 结构式：次黄嘌呤核苷一磷酸（ 、腺苷酸代琥珀酸、腺苷酸图 16过嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基做用骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主二、 脱羧作用生物体内大部分 进行脱羧作用，生成相应的一级胺。 羧酶专一性很强，每一种 有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。 羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中 羧生成 重要的神经介质。 羧生成组胺（又称组织胺） ，有降低血压的作用。 羧生成酪胺，有升高血压的作用。 但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。 三、 氨的去向氨对生物机体有毒，特别是高等动物的脑对氨极敏感，血中 1%的氨会引起中枢神经中毒，因此，脱去的氨必须排出体外。 氨中毒的机理：脑细胞的线粒体可将氨与 量消耗 响 时大量消耗 生肝昏迷。 氨的去向：（1）重新利用 合成 酸。 （2）贮存 形式储存在体内。 （3）排出体外排氨动物：水生、海洋动物，以氨的形式排出。 排尿酸动物：鸟类、爬虫类，以尿酸形式排出。 排尿动物：以尿素形式排出。 （一） 氨的转运（肝外肝脏）1、 运 成酶、（在肝中分解 成酶，催化 氨结合，生成 性无毒，易透过细胞膜，是氨的主要运输形式。 血液进入肝中，经 分解，生成 氨酸 + + + H+成酶谷氨酰胺 + 氨酸 + 胺酰胺酶2、 丙氨酸转运（环）肌肉可利用 氨运至肝脏，这一过程称 环。 丙氨酸在 接近中性，不带电荷，经血液运到肝脏在肌肉中，糖酵解提供丙酮酸，在肝中，丙酮酸又可生成 肉运动产生大量的氨和丙酮酸，两者都要运回肝脏，而以 形式运送，一举两得。 （二） 氨的排泄1、 直接排氨排氨动物将氨以 式运至排泄部位，经 分解，直接释放 离的 助扩散作用直接排除体外。 2、 尿素的生成（尿素循环）排尿素动物在肝脏中合成尿素的过程称尿素循环1932 年，现，向悬浮有肝切片的缓冲液中，加入鸟氨酸、瓜氨酸、的任一种，都可促使尿素的合成。 尿素循环途径（鸟氨酸循环）： 16） 、 氨甲酰磷酸的生成（氨甲酰磷酸合酶 I）肝细胞液中的 转氨作用，与 入线粒体基质，经 氢酶作用脱下氨基，游离的氨（+）与 环产生的 应生成氨甲酰磷酸。 肌肉中 + - 酮戊二酸 + H+谷氨酸 + 氨酸脱氢酶肌肉中 丙酮酸 + 酮酸 + + 2 氨甲酰磷酸 + 2 3H+氨甲酰磷酸是高能化合物，可作为氨甲酰基的供体。 氨甲酰磷酸合酶 I：存在于线粒体中，参与尿素的合成。 氨甲酰磷酸合酶 在于胞质中，参与尿嘧啶的合成。 活氨甲酰磷酸合酶 I、） 、 合成瓜氨酸（鸟氨酸转氨甲酰酶）鸟氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲酰基，生成瓜氨酸。 反应式：鸟氨酸转氨甲酰酶存在于线粒体中，需要 为辅因子。 瓜氨酸形成后就离开线粒体，进入细胞液。 （3） 、 合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合酶）结构式（4） 、 精氨琥珀酸裂解成精氨酸和延胡索素酸（精氨琥珀酸裂解酶）精氨琥珀酸 精氨酸 + 延胡索素酸构式此时 氨基转移到。 来自 碳架被保留下来，生成延胡索酸。 延胡索素酸可以经苹果酸、草酰乙酸再生为天冬氨酸， （5） 、 精氨酸水解生成鸟氨酸和尿素构式尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除。 尿素循环总反应：+ 3 2 尿素 + 2 2 延胡索酸瓜氨酸 + 天冬氨酸精氨琥珀酸合酶+ 精氨琥珀酸形成一分子尿素可清除 2 分子氨及一分子 消耗 4 个高能磷酸键。 联合脱 合成尿素是解决 去向的主要途径。 尿素循环与 关系：草酰乙酸、延胡素酸（联系物）。 肝昏迷（血氨升高，使 阻）可加 解。 3、 生成尿酸（见核苷酸代谢）尿酸（包括尿素）也是嘌呤代谢的终产物。 四、 氨基酸碳架的去向20 种 三种去路（1）氨基化还原成氨基酸。 （2）氧化成 水（。 （3）生糖、生脂。 20 种 碳架可转化成 7 种物质：丙酮酸、乙酰 酰乙酰 珀酰 胡索酸、草酰乙酸。 它们最后集中为 5 种物质进入 酰 - 酮戊二酸、琥珀酰 胡索酸、草酰乙酸。 234 图 16基酸碳骨架进入 TC。