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氨基酸代謝
鎖定
- 中文名
- 氨基酸代謝
- 外文名
- amino acid metabolism
- 分解部位
- 肝臟
- 代謝物質
- 嘌呤、嘧啶、卟啉、某些激素
- 排出形式
- 以氨、尿素或尿酸等形式
- 代謝途徑
- 氧化成CO2和H2O,產生ATP
氨基酸代謝代謝簡介
氨基酸代謝(amino acid metabolism)
人和動物由食物引入的蛋白質或是組成機體細胞的蛋白質和在細胞內合成的蛋白質,都必須先在酶的參與下加水分解後才進行代謝。植物與微生物的營養類型與動物不同,一般並不直接利用蛋白質作為營養物,但其細胞內的蛋白質在代謝時仍然需要先行水解。分解代謝過程中生成的氨,在不同動物體內可以以氨、尿素或尿酸等形式排出體外。某些氨基酸可以通過特殊代謝途徑轉變成其他含氮物質如嘌呤、嘧啶、卟啉、某些激素、色素、生物鹼等。體內某些氨基酸在代謝過程中還可以相互轉變。
①蛋白質的營養作用:蛋白質的生理功能,營養必需氫基酸,蛋白質的營養互補作用。
②氨基酸的一般代謝:氨基酸的脱氨基作用,α-酮酸的代謝,氨的代謝。
③個別氨基酸的代謝:氨基酸的脱羧基作用,一碳單位的概念,苯丙氨酸和酪氨酸代謝
[1]
。
氨基酸代謝分解
氨基酸的分解代謝主要在肝臟中進行。
氨基酸的分解代謝一般是先脱去氨基,形成的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O,產生ATP ,也可以為糖、脂肪酸的合成提供碳架。
氨基酸代謝脱氨基
可在體內大多數組織細胞中進行,主要在肝臟中進行
氧化脱氨基
(1)、L—氨基酸氧化酶
有兩類輔酶,E—FMN
E—FAD(人和動物)
對下列a.a不起作用:
Gly、β-羥氨酸(Ser、 Thr)、二羧a.a( Glu、 Asp)、二氨a.a (Lys、 Arg)
真核生物中,真正起作用的不是L-a.a氧化酶,而是穀氨酸脱氫酶。
(2)、D-氨基酸氧化酶 E-FAD
(4)、D-Asp氧化酶E-FAD
(5)、L-Glu脱氫酶 E-NAD+ E-NADP+ P220 反應式:
此酶是能使a.a直接脱去氨基的活力最強的酶,是一個結構很複雜的別構酶。在動、植、微生物體內都有。
ADP、GDP及某些a.a可激活此酶活性。
因此當ATP、GTP不足時,Glu的氧化脱氨會加速進行,有利於a.a分解供能(動物體內有10%的能量來自a.a氧化)。
非氧化脱氨基作用
(大多數在微生物的中進行)
①還原脱氨基(嚴格無氧條件下)
②水解脱氨基
③脱水脱氨基
④脱巰基脱氨基
⑤氧化-還原脱氨基
⑥脱酰胺基作用
谷胺酰胺酶、天冬醯胺酶廣泛存在於動植物和微生物中
轉氨基作用
不同的轉氨酶催化不同的轉氨反應。
動物組織中,Asp轉氨酶的活性最大。在大多數細胞中含量高,Asp是合成尿素時氮的供體,通過轉氨作用解決氨的去向。
聯合脱氨基
機體藉助聯合脱氨基作用可以迅速脱去氨基 。
1、以穀氨酸脱氫酶為中心的聯合脱氨基作用
P226 圖16-4通過嘌呤核苷酸循環的聯合脱氨基做用
骨骼肌、心肌、肝臟、腦都是以嘌呤核苷酸循環的方式為主
氨基酸代謝脱羧作用
生物體內大部分a.a可進行脱羧作用,生成相應的一級胺。
a.a脱羧酶專一性很強,每一種a.a都有一種脱羧酶,輔酶都是磷酸吡哆醛。
a.a脱羧反應廣泛存在於動、植物和微生物中,有些產物具有重要生理功能,如腦組織中L-Glu脱羧生成r-氨基丁酸,是重要的神經介質。His脱羧生成組胺(又稱組織胺),有降低血壓的作用。Tyr脱羧生成酪胺,有升高血壓的作用。
但大多數胺類對動物有毒,體內有胺氧化酶,能將胺氧化為醛和氨。
氨基酸代謝氨的去向
氨對生物機體有毒,特別是高等動物的腦對氨極敏感,血中1%的氨會引起中樞神經中毒,因此,脱去的氨必須排出體外。
氨的去向:
(1)重新利用 合成a.a、核酸。
(2)貯存 Gln,Asn
(3)排出體外
排氨動物:水生、海洋動物,以氨的形式排出。
排尿酸動物:鳥類、爬蟲類,以尿酸形式排出。
排尿動物:以尿素形式排出。
氨的轉運
(肝外→肝臟)
1、Gln轉運 Gln合成酶、Gln酶(在肝中分解Gln)
Gln合成酶,催化Glu與氨結合,生成Gln。
Gln中性無毒,易透過細胞膜,是氨的主要運輸形式。
Gln經血液進入肝中,經Gln酶分解,生成Glu和NH3。
2、丙氨酸轉運(Glc-Ala循環)
肌肉可利用Ala將氨運至肝臟,這一過程稱Glc-Ala循環。
肌肉運動產生大量的氨和丙酮酸,兩者都要運回肝臟,而以Ala的形式運送,一舉兩得。
氨的排泄
1、直接排氨
排氨動物將氨以Gln形式運至排泄部位,經Gln酶分解,直接釋放NH3。遊離的NH3藉助擴散作用直接排除體外。
2、尿素的生成(尿素循環)
排尿素動物在肝臟中合成尿素的過程稱尿素循環
尿素循環途徑(鳥氨酸循環):
氨甲酰磷酸合酶I:存在於線粒體中,參與尿素的合成。
氨甲酰磷酸合酶II:存在於胞質中,參與尿嘧啶的合成。
N-乙酰Glu激活氨甲酰磷酸合酶I、II
鳥氨酸接受氨甲酰磷酸提供的氨甲酰基,生成瓜氨酸。
鳥氨酸轉氨甲酰酶存在於線粒體中,需要Mg2+作為輔因子。
精氨琥珀酸 →精氨酸+延胡索酸
此時Asp的氨基轉移到Arg上。
尿素形成後由血液運到腎臟隨尿排除。
NH4+ + CO2 + 3ATP + Asp + 2H2O →尿素+ 2ADP + 2Pi + AMP + Ppi + 延胡索酸
形成一分子尿素可清除2分子氨及一分子CO2 , 消耗4個高能磷酸鍵。
聯合脱-NH2合成尿素是解決-NH2去向的主要途徑。
生成尿酸
(見核苷酸代謝)
氨基酸代謝AA去向
20種aa有三種去路
(1)氨基化還原成氨基酸。
(2)氧化成CO2和水(TCA)。
(3)生糖、生脂。
它們最後集中為5種物質進入TCA:乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。
氨基酸碳骨架進入TCA的途徑
轉變1
(2)、Gly先轉變成Ser,再由Ser轉變成丙酮酸。
Gly與Ser的互變是極為靈活的,該反應也是Ser生物合成的重要途徑。
(4)、Thr 有3條途徑
①轉氨,生成β-巰基丙酮酸,再脱巰基,生成丙酮酸。
②氧化成丙酮酸
③加水分解成丙酮酸
轉變2
(2)、Tyr
產物:1個乙酰乙酰CoA(可轉化成2個乙酰CoA。),1個延胡索酸,1個CO2 ,
(3)、Leu
產物:1個乙酰CoA,1個乙酰乙酰CoA,相當於3個乙酰CoA。
反應中先脱1個CO2 ,後又加1個CO2 ,C原子不變 。
(4)、Lys
產物:1個乙酰乙酰CoA,2個CO2 。
(5)、Trp P
產物:1個乙酰乙酰CoA,1個乙酰CoA,4個CO2 ,1個甲酸。
轉變3
Arg、His、Gln、Pro、Glu形成α-酮戊二酸的途徑
(1)、Arg
產物:1分子Glu,1分子尿素
(2)、His
產物:1分子Glu,1分子NH3 ,1分子甲亞氨基
(3)、Gln 三條途徑
①.Gln酶: Gln + H2O → Glu + NH3
(4)、Pro
產物:Pro → Glu
琥珀酰CoA途徑
Met、Ile、Val轉變成琥珀酰CoA
(1)、Met
給出1個甲基,將-SH轉給Ser(生成Cys),產生一個琥珀酰CoA
(2)、Ile
(3)、Val
草酰乙酸途徑
Asp和Asn可轉變成草酰乙酸進入TCA,Asn先轉變成Asp(Asn酶),Asp經轉氨作用生成草酰乙酸.
延胡索酸途徑
氨基酸代謝生酮氨基酸
氨基酸代謝生糖氨基酸
而Phe、Tyr是生酮兼生糖a.a。
氨基酸與“一碳基團”的代謝
四氫葉酸是一碳基團的主要載體,分子上的N5和N10是結合一碳基團的位置,SAM是體內甲基的重要來源。