氨基酸、核酸代謝授課版

1、一、氨基酸的分解代謝 動(dòng)物體內(nèi)，氨基酸在３種情況不同的代謝條件下發(fā)生氧化降解：蛋白質(zhì)分解過(guò)程中所釋放出來(lái)的氨基酸如果沒(méi)有用于新蛋白合成，就被氧化降解．?dāng)z入的氨基酸超過(guò)了機(jī)體合成蛋白質(zhì)的需要，多余的氨基酸就會(huì)被降解，因?yàn)榘被嵩隗w內(nèi)不能貯存．饑餓或糖尿病時(shí)，糖類(lèi)或不存在或不能被適當(dāng)利用，那么細(xì)胞中的蛋白質(zhì)就會(huì)被用作燃料．,第十章　氨基酸代謝,所有上述代謝條件下，氨基酸都將失去氨基變?yōu)棣?–酮戊二酸,即氨基酸的“碳骨架”.后者

2、可進(jìn)入三羧酸循環(huán)被徹底氧化為CO2和H2O,或者通常更為重要的是提供三碳和四碳單位,通過(guò)糖異生作用轉(zhuǎn)化成葡萄糖,后者作為骨骼肌大腦以及其他組織的燃料. α 氨基從碳骨架分離,分流進(jìn)入氨基代謝途徑(如下圖),哺乳動(dòng)物氨基酸代謝概況,氨基酸的一般代謝,1.脫氨基作用1）氧化脫氨基作用2）轉(zhuǎn)氨基作用3）聯(lián)合脫氨基作用：轉(zhuǎn)氨基作用和 氧化脫氨基作用配合進(jìn)行4）非氧化脫氨作用2.脫羧基作用3.氨基酸分解產(chǎn)物的代謝,1）氧化

3、脫氨作用L-氨基酸氧化酶：黃素蛋白酶，以FMN或FAD為輔酶。L-谷氨酸脫氫酶：別構(gòu)酶，ATP、GTP、NADH等是別構(gòu)抑制劑，ADP、GDP等是別構(gòu)激活劑，以NAD或NADP為輔酶?？梢源呋疞-谷氨酸和NAD向著酮戊二酸和氨轉(zhuǎn)變，但該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)決定了此反應(yīng)更趨向于L-谷氨酸的合成，即L-谷氨酸脫氫酶主要催化L-谷氨酸的合成。然而，在體內(nèi)聯(lián)合脫氨作用下， L-谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸產(chǎn)生的氨迅速被處理情況下，反應(yīng)又趨向于脫氨，

4、使得幾乎所有氨基酸都可以脫去氨基。,2）轉(zhuǎn)氨作用大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶都需要酮戊二酸作為氨基的受體，再經(jīng)L-谷氨酸脫氫酶的氧化作用導(dǎo)致氨基酸的脫氨氧化分解。轉(zhuǎn)氨酶種類(lèi)非常多，典型代表：GOT（谷草轉(zhuǎn)氨酶，心臟中活力最高，肝臟其次）、GPT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶，肝臟中活力最大）。所有轉(zhuǎn)氨酶的輔酶都是磷酸吡哆醛（維生素B6的磷酸酯）。,酶促轉(zhuǎn)氨反應(yīng):許多轉(zhuǎn)氨反應(yīng)中, α -酮戊二酸 都作為氨基受體起作用.

5、所有的 轉(zhuǎn)氨酶都以磷酸吡哆醛(PLP)作 為輔基.,磷酸吡哆醛(PLP),磷酸吡哆胺:磷酸吡哆醛的活性形式,是轉(zhuǎn)氨酶緊密結(jié)合著的輔酶.,磷酸吡哆醛與酶的結(jié)合,磷酸吡哆醛(紅色)與天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶二聚體的兩個(gè)活性位點(diǎn)結(jié)合的情形,PLP與活性位點(diǎn)的局部放大,標(biāo)準(zhǔn)氨基酸進(jìn)入到三羧酸循環(huán)的入口,3）聯(lián)合脫氨作用定義：轉(zhuǎn)氨基作用和

6、氧化脫氨基作用聯(lián)合進(jìn)行的脫氨基作用。谷氨酸在此代謝中處于中心位置。曾經(jīng)一度認(rèn)為聯(lián)合脫氨基作用可能是體內(nèi)氨基酸脫氨的主要方式，也是合成非必需氨基酸的重要途徑，但后來(lái)的實(shí)驗(yàn)表明，骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織中的主要脫氨方式是嘌呤核苷酸循環(huán)來(lái)完成的，即聯(lián)合脫氨后的氨基酸氧化脫氨是通過(guò)嘌呤核苷酸循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,4）非氧化脫氨作用脫水脫氨作用脫硫化氫脫氨作用直接脫氨作用水解脫氨作用 還原脫氨作用,2. 脫羧作用：脫羧酶催化除組氨酸外

7、，其余脫羧反應(yīng)均需要磷酸吡哆醛作為輔酶。除個(gè)別脫羧酶外，一般一種氨基酸脫羧酶只對(duì)一種氨基酸起脫羧作用。氨基酸脫羧后形成胺，不同的胺產(chǎn)物有不同的生理功能。γ-氨基丁酸（谷氨酸脫羧產(chǎn)物）對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用，同時(shí)又是神經(jīng)組織的能量來(lái)源；β-丙氨酸（天冬氨酸脫羧產(chǎn)物）是維生素泛酸的組成成分；組胺（組氨酸脫羧產(chǎn)物）可使血管舒張、降低血壓；而酪胺（酪氨酸脫羧產(chǎn)物）則可升高血壓等等。,3. 氨基酸分解產(chǎn)物的代謝氨的代謝α-酮酸的代謝,氨

8、基的分解代謝,谷氨酰胺是血液中氨的運(yùn)輸形式.丙氨酸將肌肉中的氨運(yùn)輸?shù)礁闻K.注意:氨對(duì)動(dòng)物是有毒的.,氨的運(yùn)輸:,氨基的代謝轉(zhuǎn)變：1）氮排泄和尿素循環(huán)2）酰胺的合成3）嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）,尿素循環(huán)和把氨基送入此循環(huán)的化學(xué)過(guò)程,氨的代謝轉(zhuǎn)變：氮排泄和尿素循環(huán),氨甲酰磷酸的形成過(guò)程,三羧酸循環(huán)和尿素循環(huán)間的連接,尿素循環(huán)酶的遺傳缺陷可以是致命性的 參與尿素形成的任何酶存在遺傳缺陷的人不能耐受高蛋白食物,因?yàn)橛?/p>

9、離的氨基會(huì)造成高度毒性,而人類(lèi)僅僅以不含氨基酸的食物為食是不能生存的(因?yàn)槲覀冏约翰荒芎铣?0種氨基酸的一半,這些必需氨基酸必須由食物提供). 現(xiàn)在治療尿素循環(huán)缺陷癥的方法:精心調(diào)節(jié)飲食中安息香酸和苯乙酸等芳香族氨基羧酸的含量,可助降低血液中氨的濃度.,α-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變,再合成氨基酸轉(zhuǎn)變成糖及脂肪體內(nèi)需要能量時(shí)，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，氧化成二氧化碳和水，并釋放能量。,二、氨基酸的分解代謝,一碳單位及其轉(zhuǎn)移酶輔酶一碳單位：生物合

10、成過(guò)程中可以轉(zhuǎn)移一個(gè)碳原子的基團(tuán)。體內(nèi)的一碳單位有(P225)：甲基、亞甲基(甲叉基)、次甲基(甲川基)、羥甲基、亞氨甲基、甲?；Ｒ惶紗挝晦D(zhuǎn)移酶輔酶：四氫葉酸（攜帶一碳基團(tuán)）、S-腺苷甲硫氨酸、生物素等,參與一碳單位轉(zhuǎn)移反應(yīng)的重要輔酶因子,四氫葉酸分子結(jié)構(gòu)圖,部分氨基酸能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，其他轉(zhuǎn)變成酮體生糖氨基酸：能分解成丙酮酸、α 酮戊二酸、琥珀酰輔酶A、延胡索酸或草酰乙酸的氨基酸。精氨酸(Arg)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(G

11、ln) 、組氨酸(His) 、脯氨酸(Pro) 、異亮氨酸(Ile) 、甲硫氨酸(Met) 、蘇氨酸(Thr) 、纈氨酸(Val) 、苯丙氨酸(Phe) 、酪氨酸(Tyr) 、天冬氨酸(Asp) 、天冬酰胺(Asn) 、丙氨酸(Ala) 、半胱氨酸(Cys) 、甘氨酸(Gly) 、絲氨酸(Ser) 、色氨酸(Trp) 。生酮氨基酸：亮氨酸(Leu) 、賴氨酸(Lys) 、苯丙氨酸(Phe) 、色氨酸(Trp) 、酪氨酸(Tyr) 、異

12、亮氨酸(Ile)生糖生酮氨基酸：苯丙氨酸(Phe) 、色氨酸(Trp) 、酪氨酸(Tyr) 、異亮氨酸(Ile),生糖和生酮氨基酸的概況：生糖氨基酸（紅色）＋谷氨酸生酮氨基酸（藍(lán)色）,小知識(shí)：國(guó)王和吸血鬼的生物化學(xué),卟啉癥：遺傳性疾病，因?yàn)槿狈τ筛拾彼岷铣蛇策哪撤N酶，導(dǎo)致卟啉前體在紅細(xì)胞、體液和肝臟中過(guò)度積累，最常見(jiàn)病癥為羥甲基膽色烷合酶引起的間歇性卟啉癥。尿卟啉原是卟啉前體的異常異構(gòu)體，會(huì)導(dǎo)致尿血以及牙齒在紫外光的照射下發(fā)出熒

13、光，而且會(huì)使皮膚對(duì)光極為敏感，還會(huì)因?yàn)閬嗚F血紅素的合成不足而導(dǎo)致貧血（吸血鬼特征的來(lái)源）。喬治三世：急性間歇性卟啉癥患者目前的治療措施：控制飲食和注射亞鐵血紅素或其衍生物。,第十一章 核苷酸代謝,體內(nèi)合成核苷酸的途徑有兩條：從頭合成途徑（denovo pathway）和補(bǔ)救合成途徑（salvage pathway）從頭合成途徑：起始于其代謝前體－氨基酸，核糖-5-磷酸，CO2和NH3。補(bǔ)救合成途徑：再次循環(huán)利用核酸分解釋放的游離

14、堿基和核苷。,從頭合成途徑的特點(diǎn),從頭合成途徑中合成嘌呤和嘧啶時(shí)共用一些重要的前體物質(zhì)。磷酸核糖焦磷酸(PRPP)在二者的合成中都很重要；核糖從這里開(kāi)始就一直保留到核苷酸合成完成；谷氨酰胺是最重要的氨基來(lái)源。參與合成反應(yīng)的酶都是以龐大的多酶復(fù)合體出現(xiàn)的。,嘌呤環(huán)原子的來(lái)源,嘧啶環(huán)各原子的來(lái)源： 2位C來(lái)自CO2； 3位N原子來(lái)自NH3；4、5、6位C原子和1位N原子來(lái)自天冬酰胺（見(jiàn)書(shū)P239）。,補(bǔ)救合成途徑：大多數(shù)細(xì)胞更新其核酸(尤

15、其是RNA)過(guò)程中，要分解核酸產(chǎn)生核苷和游離堿基。細(xì)胞利用游離堿基或核苷重新合成相應(yīng)核苷酸的過(guò)程稱(chēng)為補(bǔ)救合成(saluage pathway)。與從頭合成不同，補(bǔ)救合成過(guò)程較簡(jiǎn)單，消耗能量亦較少。由二種特異性不同的酶參與嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成。腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(Adenine phosphoribosyl transterase, APRT)催化PRPP與腺嘌呤合成AMP。人體由嘌呤核苷的補(bǔ)救合成只能通過(guò)腺苷激酶催化，使腺嘌呤核苷生成

16、腺嘌呤核苷酸。,嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成是一種次要途徑。其生理意義一方面在于可以節(jié)省能量及減少氨基酸的消耗。另一方面對(duì)某些缺乏主要合成途徑的組織，如人的白細(xì)胞和血小板、腦、骨髓、脾等，具有重要的生理意義。例如Leseh-Nyhan綜合征是由于HPRT的嚴(yán)重遺傳缺陷所致。此種疾病是一種X染色體隱G形連鎖遺傳缺陷，見(jiàn)于男性?；颊弑憩F(xiàn)為尿酸增高及神經(jīng)異常。如腦發(fā)育不全、智力低下、攻擊和破壞性行為。1歲后可出現(xiàn)手足徐動(dòng)，繼而發(fā)展為肌肉強(qiáng)迫性痙攣，四肢