1、Chapter 9 Metabolism of Amino Acids學習目的：學習目的：1. 理解蛋白質及氨基酸的生理功能和營養價值。理解蛋白質及氨基酸的生理功能和營養價值。2. 理解氨基酸一般分解代謝的主要途徑及其調理解氨基酸一般分解代謝的主要途徑及其調節。節。3. 理解尿素合成的代謝途徑及其調節。理解尿素合成的代謝途徑及其調節。4. 理解個別氨基酸分解代謝的主要途徑。理解個別氨基酸分解代謝的主要途徑。氨基酸氨基酸（amino acid）是蛋白質（）是蛋白質（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。本章主要討論本章

2、主要討論氨基酸的分解代謝氨基酸的分解代謝。Section 1 Physiological Functions and Nutritional Value of Protein一、體內蛋白質具有多種重要功能一、體內蛋白質具有多種重要功能Proteins in Vivo Have Many Important Functions1. 是是構成組織細胞構成組織細胞的重要成分。的重要成分。 2. 參與組織細胞的參與組織細胞的更新和修補更新和修補。3. 參與參與物質代謝物質代謝及生理功能的及生理功能的調控調控。4. 氧化供能氧化供能，可占所需能量的，可占所需能量的18%。5. 其他功能：如轉運、凝血、免

3、疫、記憶、識別其他功能：如轉運、凝血、免疫、記憶、識別等均與蛋白質有關。等均與蛋白質有關。 二、體內蛋白質的代謝狀態可用氮平衡描述二、體內蛋白質的代謝狀態可用氮平衡描述The Metabolic Status of Proteins in Vivo could be Represented by Nitrogen Balance人體每日須分解一定量的組織蛋白質，并以含氮終人體每日須分解一定量的組織蛋白質，并以含氮終產物的形式排出體外。同時，須從食物中攝取一定產物的形式排出體外。同時，須從食物中攝取一定量的蛋白質，以維持正常生理活動之需。量的蛋白質，以維持正常生理活動之需。由于食物中的含氮物主要

4、是蛋白質，故可用由于食物中的含氮物主要是蛋白質，故可用氮的攝氮的攝入量入量來代表來代表蛋白質的攝入量蛋白質的攝入量。 （一）氮平衡（一）氮平衡 (nitrogen balance)體內蛋白質的合成與分解處于動態平衡中，故體內蛋白質的合成與分解處于動態平衡中，故每日氮的攝入量與排出量也維持著動態平衡，每日氮的攝入量與排出量也維持著動態平衡，稱為稱為氮平衡氮平衡。 重要概念：重要概念：nitrogen balance 1氮總平衡：氮總平衡：每日攝入氮量與排出氮量每日攝入氮量與排出氮量大致相等，表示體內蛋白大致相等，表示體內蛋白質的合成量與分解量大致質的合成量與分解量大致相等，稱為相等，稱為氮總平衡

5、氮總平衡。此種情況見于此種情況見于正常成人正常成人。氮平衡的類型氮平衡的類型2氮正平衡：氮正平衡：每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內蛋白質每日攝入氮量大于排出氮量，表明體內蛋白質的合成量大于分解量，稱為的合成量大于分解量，稱為氮正平衡氮正平衡。此種情況見于此種情況見于兒童、孕婦、病后恢復期兒童、孕婦、病后恢復期。3氮負平衡：氮負平衡：每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內蛋白質每日攝入氮量小于排出氮量，表明體內蛋白質的合成量小于分解量，稱為的合成量小于分解量，稱為氮負平衡氮負平衡。此種情況見于此種情況見于消耗性疾病患者（結核、腫瘤），消耗性疾病患者（結核、腫瘤），饑餓者饑餓者。根據計算，正常成人每

6、日最低分解約根據計算，正常成人每日最低分解約20g蛋白質。蛋白質。由于食物蛋白質與人體蛋白質組成的差異，故每由于食物蛋白質與人體蛋白質組成的差異，故每日食物蛋白質的最低需要量為日食物蛋白質的最低需要量為30 50g。為了長期保持氮總平衡，正常成人每日蛋白質的為了長期保持氮總平衡，正常成人每日蛋白質的生理需要量應為生理需要量應為80g。（二）生理需要量（二）生理需要量體內不能合成或合成不足，必須由食物蛋白質體內不能合成或合成不足，必須由食物蛋白質供給的氨基酸稱為營養供給的氨基酸稱為營養必需氨基酸必需氨基酸。體內能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸體內能夠自行合成，不必由食物供給的氨基酸就稱為就稱

7、為非必需氨基酸非必需氨基酸。 重要概念：重要概念：essential amino acid三、營養必需氨基酸決定食物蛋白質的營養價值三、營養必需氨基酸決定食物蛋白質的營養價值Essential Amino Acids Are Contributed to the Nutritional Value of Dietary Proteins營養必需氨基酸（共營養必需氨基酸（共10種）：種）：賴氨酸（賴氨酸（Lys） 色氨酸（色氨酸（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）

8、精氨酸（精氨酸（Arg） 合成不足合成不足組氨酸（組氨酸（His） 兒童期必需兒童期必需半必需氨基酸（半必需氨基酸（2種）：種）：酪氨酸（酪氨酸（Tyr） 半胱氨酸（半胱氨酸（Cys）由于由于酪氨酸酪氨酸在體內需由在體內需由苯丙氨酸苯丙氨酸為原料來合成，為原料來合成，半胱氨酸半胱氨酸需以需以蛋氨酸蛋氨酸為原料來合成，故這兩種為原料來合成，故這兩種氨基酸被稱為氨基酸被稱為半必需氨基酸半必需氨基酸。決定食物蛋白質營養價值高低的因素有：決定食物蛋白質營養價值高低的因素有： 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； 必需氨基酸的比例必需氨基酸的比例，即具有與人體需求相，即

9、具有與人體需求相符的氨基酸組成。符的氨基酸組成。將幾種營養價值較低的食物蛋白質混合后食用，將幾種營養價值較低的食物蛋白質混合后食用，以提高其營養價值的作用稱為以提高其營養價值的作用稱為食物蛋白質的互補食物蛋白質的互補作用作用。例如，例如，谷類蛋白質谷類蛋白質含含Lys較少而較少而Trp較多較多，而，而豆類豆類蛋白質蛋白質含含Trp較少而較少而Lys較多較多，二者混合后食用，二者混合后食用，即可提高營養價值。即可提高營養價值。Section 2 Digestion, Absorption and Putrefaction of Protein一、食物蛋白質消化成氨基酸和多肽后被吸收一、食物蛋白質

10、消化成氨基酸和多肽后被吸收The Dietary Proteins can be Absorpted by Their Digested into Amino Acids and Peptides 在胃中，在胃中，胃蛋白酶胃蛋白酶水解食物蛋白質為多肽及少量氨水解食物蛋白質為多肽及少量氨基酸。基酸。（一）食物蛋白質在胃和小腸中被消化成氨基酸（一）食物蛋白質在胃和小腸中被消化成氨基酸和多肽和多肽在小腸中，食物蛋白質經蛋白酶或肽酶作用消化。在小腸中，食物蛋白質經蛋白酶或肽酶作用消化。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A、羧肽

11、酶、羧肽酶B、氨基肽酶、二肽酶等；氨基肽酶、二肽酶等； 肽鏈內切酶肽鏈內切酶(endopeptidase)：如胰蛋白酶、糜蛋白：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶等。酶、彈性蛋白酶等。產生的寡肽再經寡肽酶產生的寡肽再經寡肽酶(oligopeptidase)，如氨，如氨基肽酶及二肽酶等的作用，水解為氨基酸。基肽酶及二肽酶等的作用，水解為氨基酸。95%的食物蛋白質在腸中完全水解為氨基酸。的食物蛋白質在腸中完全水解為氨基酸。（二）氨基酸通過主動轉運過程被吸收（二）氨基酸通過主動轉運過程被吸收氨基酸的吸收主要在小腸進行，是一種主動氨基酸的吸收主要在小腸進行，是一種主動轉運過程，需由特殊的轉運過程，需由特

12、殊的氨基酸載體蛋白氨基酸載體蛋白攜帶。攜帶。轉運氨基酸進入細胞時，同時轉運入轉運氨基酸進入細胞時，同時轉運入Na+。在小腸粘膜細胞、腎小管細胞和腦組織細胞，在小腸粘膜細胞、腎小管細胞和腦組織細胞，氨基酸的吸收還可氨基酸的吸收還可通過通過g g-谷氨酰基循環谷氨酰基循環（Meister循環循環）進行。）進行。g g-谷氨酰基循環谷氨酰基循環由由g g-谷氨酰基轉移酶催化，利谷氨酰基轉移酶催化，利用用GSH，合成合成g g-谷氨酰氨基酸谷氨酰氨基酸進行轉運吸收，進行轉運吸收，消耗的消耗的GSH可重新再合成。可重新再合成。 g g- -谷氨酰基循環谷氨酰基循環半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸(Cys-G

13、ly)半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸肽酶肽酶g-g-谷谷氨氨 酸環化酸環化 轉移酶轉移酶氨基酸氨基酸H2NCHCOOHR5-5-氧脯氨酸氧脯氨酸谷氨酸谷氨酸 5-5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶ATPADP+Pig g- -谷氨酰半胱氨酸谷氨酰半胱氨酸g g- -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細胞外細胞外 g-g-谷谷 氨酰氨酰 基轉基轉 移酶移酶細胞膜細胞膜細胞內細胞內CHH2NCOOHR氨基酸氨基酸COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCOOHRg g- -谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸多肽的吸收利用

14、腸粘膜細胞上的二肽或三肽的多肽的吸收利用腸粘膜細胞上的二肽或三肽的轉運體系進行吸收，也是一種耗能的主動吸收轉運體系進行吸收，也是一種耗能的主動吸收過程。過程。二、食物蛋白質在腸道中發生腐敗作用二、食物蛋白質在腸道中發生腐敗作用The Putrefaction of Dietary Proteins Happens in Intestinal Tract蛋白質的腐敗分解作用蛋白質的腐敗分解作用（putrefaction）主要在大）主要在大腸中進行，是指細菌對蛋白質及其消化產物的分解腸中進行，是指細菌對蛋白質及其消化產物的分解作用。作用。腐敗分解作用包括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、腐敗分解作用包

15、括水解、氧化、還原、脫羧、脫氨、脫巰基等反應。可脫巰基等反應。可產生有毒物質產生有毒物質，如，如胺類胺類（腐胺、（腐胺、尸胺、酪胺），酚類，吲哚類，尸胺、酪胺），酚類，吲哚類，氨氨及硫化氫等。及硫化氫等。這些有毒物質被吸收后，由這些有毒物質被吸收后，由肝肝進行解毒。進行解毒。 Section 3 General Catabolism of Amino Acids人體內蛋白質處于不斷降解與合成的動態平衡中。人體內蛋白質處于不斷降解與合成的動態平衡中。成人每天約有成人每天約有1%2%的體內蛋白質被降解成氨基的體內蛋白質被降解成氨基酸，其中主要是肌肉蛋白。酸，其中主要是肌肉蛋白。降解產生的氨基酸約降

16、解產生的氨基酸約70%80%被重新用于合成組被重新用于合成組織蛋白質。織蛋白質。一、體內蛋白質的降解和轉換更新一、體內蛋白質的降解和轉換更新The Degradation, Transition and Renovation of Proteins in Vivo體內不同的蛋白質降解速率不同。體內不同的蛋白質降解速率不同。蛋白質的降解速率用半壽期（蛋白質的降解速率用半壽期（t1/2）表示。）表示。肝中大部分蛋白質的肝中大部分蛋白質的t1/2為為18天，人血漿蛋白天，人血漿蛋白質質t1/2約為約為10天，結締組織蛋白質的天，結締組織蛋白質的t1/2可達可達180天。天。（一）體內蛋白質以不同速率

17、降解（一）體內蛋白質以不同速率降解（二）真核細胞中蛋白質以兩種不同的方式降解（二）真核細胞中蛋白質以兩種不同的方式降解真核細胞中存在兩條不同的降解途徑：真核細胞中存在兩條不同的降解途徑：1.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進行，主要降解外源性蛋白質、內進行，主要降解外源性蛋白質、膜蛋白和長壽命的胞內蛋白質。膜蛋白和長壽命的胞內蛋白質。在在胞液胞液中進行，主要降解異中進行，主要降解異常蛋白質和短壽命的蛋白質。常蛋白質和短壽命的蛋白質。需需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，普遍存在于真核子蛋白質，普遍存在于真核細胞

18、中。細胞中。2.2.依賴依賴ATPATP和泛素的降解途徑：和泛素的降解途徑： 蛋白質的泛素化（蛋白質的泛素化（ubiquitination）：泛素與被降解的蛋白質形成共價連接，從而使泛素與被降解的蛋白質形成共價連接，從而使后者活化。后者活化。泛素介導的蛋白質降解過程泛素介導的蛋白質降解過程蛋白質的泛素化過程蛋白質的泛素化過程E1：泛素活化酶：泛素活化酶E2：泛素攜帶蛋白：泛素攜帶蛋白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：泛素化的蛋白質與多泛素化的蛋白質與多種蛋白質構成種蛋白質構成蛋白酶蛋白酶體（體（proteasome），使蛋白質降解。使蛋白質降解。二、內源性和

19、外源性氨基酸組成氨基酸代謝庫二、內源性和外源性氨基酸組成氨基酸代謝庫The Metabolic Pool of Amino Acids is Involved in Endogenous and Exogenous Amino Acids食物蛋白經消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）食物蛋白經消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內組織蛋白降解產生的氨基酸（內源性氨基與體內組織蛋白降解產生的氨基酸（內源性氨基酸）混在一起，分布于體內各處參與代謝，稱為酸）混在一起，分布于體內各處參與代謝，稱為氨基酸代謝庫氨基酸代謝庫（metabolic pool）。氨基酸代謝庫的來源與去路氨基酸代謝庫的來源與去路氨基

20、酸代謝庫氨基酸代謝庫食物蛋白質消化吸收食物蛋白質消化吸收組織蛋白質分解組織蛋白質分解非必需氨基酸合成非必需氨基酸合成合成蛋白質和多肽合成蛋白質和多肽脫氨基作用脫氨基作用脫羧基作用脫羧基作用轉變為其他含氮物轉變為其他含氮物氨基酸的分解代謝概況氨基酸的分解代謝概況特殊分解代謝特殊分解代謝 特殊側鏈的分解代謝特殊側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基作用 脫氨基作用脫氨基作用 CO2 胺胺NH3a a- -酮酸酮酸三、氨基酸主要經聯合脫氨基作用進行降解三、氨基酸主要經聯合脫氨基作用進行降解Amino Acids Are Degraded Mainly via Transdeamina

21、tion氨基酸主要通過三種方式脫氨基，即氨基酸主要通過三種方式脫氨基，即氧化脫氨氧化脫氨基基，聯合脫氨基聯合脫氨基和和非氧化脫氨基（微生物中）非氧化脫氨基（微生物中）。在這三種脫氨基作用中，以在這三種脫氨基作用中，以聯合脫氨基作用聯合脫氨基作用最最為重要。為重要。（一）氨基酸經轉氨基作用脫氨基（一）氨基酸經轉氨基作用脫氨基轉氨基作用由轉氨基作用由轉氨酶（轉氨酶（transaminase）催化，催化，將將a a-氨基酸氨基酸的氨基轉移的氨基轉移到到a a-酮酸酮酸酮基的位置上，生成酮基的位置上，生成相應相應的的a a-氨基酸氨基酸，而原來，而原來的的a a-氨基酸氨基酸則轉變為相應則轉變為相應的

22、的a a-酮酸酮酸。 轉氨基作用（轉氨基作用（transamination）可以在各種氨）可以在各種氨基酸基酸與與a a-酮酸之間普遍進行。除酮酸之間普遍進行。除Lys，Pro外，外，均可參加轉氨基作用。均可參加轉氨基作用。 各種轉氨酶均以各種轉氨酶均以磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛(胺胺)為輔酶。為輔酶。轉氨酶的輔酶及其作用機制轉氨酶的輔酶及其作用機制分子重排分子重排-H2O+H2O-H2O+H2O 丙氨酸氨基轉移酶丙氨酸氨基轉移酶（alanine transaminase, ALT），又稱為），又稱為谷丙轉氨酶（谷丙轉氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸催化丙氨酸與與a a-酮戊二酸之間的氨基移換酮戊二

23、酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。反應，為可逆反應。ALT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，可引起時，可引起血清中血清中ALT活性明顯升高。活性明顯升高。重要的轉氨酶重要的轉氨酶 天冬氨酸氨基轉移酶天冬氨酸氨基轉移酶（aspartate transaminase, AST），又稱為），又稱為谷草轉氨酶（谷草轉氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸催化天冬氨酸與與a a-酮戊二酸之間的氨基移酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。換反應，為可逆反應。AST在心肌中活性較高，故在在心肌中活性較高，故在心肌疾患心肌疾患時，血時，血清中清中AST活性明顯升高。活性明顯升高。（二）氨基

24、酸經氧化脫氨基作用脫氨基（二）氨基酸經氧化脫氨基作用脫氨基氧化脫氨基包括氧化脫氨基包括脫氫脫氫和和水解水解兩步反應。其中，兩步反應。其中，脫氫反應需脫氫反應需酶酶催化，而水解反應則不需酶的催催化，而水解反應則不需酶的催化。化。催化氧化脫氨基的酶催化氧化脫氨基的酶1. L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶（L-amino acid oxidase)：是一種需氧脫氫酶，以是一種需氧脫氫酶，以FAD或或FMN為輔基，為輔基，脫下的氫原子交給脫下的氫原子交給O2，生成，生成H2O2。該酶活性不高，在組織器官中分布局限（見該酶活性不高，在組織器官中分布局限（見于肝、腎），因此作用不大。于肝、腎），因此作用不大。

25、2. 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，以是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或或NADP+為輔酶，為輔酶，線粒體內生成的線粒體內生成的NADH或或NADPH可進入呼吸鏈經可進入呼吸鏈經氧化磷酸化產生氧化磷酸化產生ATP。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該酶屬該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大；該酶屬于變構酶，其活性受于變構酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受的抑制，受ADP，GDP的激活。的激活。（三）氨基酸經聯合脫氨基作用脫氨基（三）氨基酸經聯合脫氨基作用脫氨基 轉氨基作用與氧化脫氨基作用聯合進行，從而轉氨基作用與氧化

26、脫氨基作用聯合進行，從而使氨基酸脫去氨基并氧使氨基酸脫去氨基并氧化為化為a a-酮酸酮酸(a a-ketoacid)的過程，稱為的過程，稱為聯合脫氨基作用聯合脫氨基作用。聯合脫氨基作用可在肝、腎等大多數組織細胞聯合脫氨基作用可在肝、腎等大多數組織細胞中進行，是體內主要的脫氨基的方式。中進行，是體內主要的脫氨基的方式。 聯合脫氨基作用聯合脫氨基作用（四）氨基酸經嘌呤核苷酸循環脫氨基（四）氨基酸經嘌呤核苷酸循環脫氨基 嘌呤核苷酸循環嘌呤核苷酸循環（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一種特殊的中的一種特殊的聯合脫氨基聯合脫氨基作用作

27、用方式。方式。在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而而腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶（adenylate deaminase）的活性）的活性較高，故采用此方式進行脫氨基。較高，故采用此方式進行脫氨基。 腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶可催化可催化AMP脫氨基，此反應與轉脫氨基，此反應與轉氨基反應相聯系，即構成嘌呤核苷酸循環的脫氨基反應相聯系，即構成嘌呤核苷酸循環的脫氨基作用。氨基作用。 IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸NH3H2O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嘌呤核苷酸循環四、氨基酸碳鏈骨架可進行轉換

28、或分解四、氨基酸碳鏈骨架可進行轉換或分解Conversion and degradation of the carbon skeletons of amino acids（一）（一）再氨基化為非必需氨基酸再氨基化為非必需氨基酸。（二）（二）轉變為糖或脂轉變為糖或脂： 1. 生糖氨基酸生糖氨基酸。 2. 生酮氨基酸：生酮氨基酸：Leu，Lys。 3. 生糖兼生酮氨基酸：生糖兼生酮氨基酸：Phe，Tyr，Ile，Thr，Trp。（三）（三）氧化供能氧化供能：進入三羧酸循環徹底氧化分解供進入三羧酸循環徹底氧化分解供能。能。 Section 4 Metabolism of Ammonia氨具有毒性，血

29、氨過高，可引起腦功能紊亂，與肝氨具有毒性，血氨過高，可引起腦功能紊亂，與肝性腦病的發病有關。性腦病的發病有關。正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過正常人血液中氨的濃度很低，一般不超過65 mol/L。體內代謝產氨或經腸道吸收的氨主要在肝合成尿素體內代謝產氨或經腸道吸收的氨主要在肝合成尿素而解毒。而解毒。 一、血氨的來源與去路一、血氨的來源與去路Sources and Disposals of Blood Ammonia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二

30、、氨在血中以丙氨酸或谷氨酰胺的形式轉運二、氨在血中以丙氨酸或谷氨酰胺的形式轉運Ammonia can be Transported in Blood with Alanine or Glutamine肌肉肌肉中的氨基酸將氨基轉給中的氨基酸將氨基轉給丙酮酸丙酮酸生成生成丙氨酸丙氨酸，后者，后者經血液循環轉運至經血液循環轉運至肝肝再脫氨基，生成的再脫氨基，生成的丙酮酸丙酮酸異生為異生為葡萄糖葡萄糖后再經血液循環轉運至后再經血液循環轉運至肌肉肌肉重新分解產生重新分解產生丙酮丙酮酸酸，這一循環反應過程就稱為，這一循環反應過程就稱為丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循環葡萄糖循環。 （一）丙氨酸（一）丙氨酸- -葡萄

31、糖循環的運氨作用葡萄糖循環的運氨作用 重要概念：重要概念：alanine-glucose cycle肝肝liver血液血液blood骨骼肌骨骼肌muscleGGGpyruvateNH3alanine alanine pyruvateNH3alanine 丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循環葡萄糖循環（二）谷氨酰胺的運氨作用（二）谷氨酰胺的運氨作用 肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，在肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌，在谷氨酰胺合成谷氨酰胺合成酶（酶（glutamine synthetase）的催化下，合成谷的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經血液循環轉運氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經血液循環轉運

32、到肝或腎，再由到肝或腎，再由谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶將其分解，將其分解， 產生的氨產生的氨即可用于合成尿素。即可用于合成尿素。因此，因此，谷氨酰胺（谷氨酰胺（glutamine）對氨具有對氨具有運輸運輸、貯貯存存和和解毒解毒作用。作用。 glutamine synthetaseglutaminase 肝外組織細胞肝外組織細胞肝細胞肝細胞血液血液谷氨酰胺的運氨作用谷氨酰胺的運氨作用三、氨在肝合成尿素是氨的主要代謝去路三、氨在肝合成尿素是氨的主要代謝去路 The Major Disposal of Ammonia is Used to Synthesized into Urea in Liver體內氨

33、的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素體內氨的主要代謝去路是用于合成無毒的尿素（urea）。）。合成尿素的合成尿素的主要器官是肝主要器官是肝，但在腎及腦中也可少，但在腎及腦中也可少量合成。量合成。尿素合成是經稱為尿素合成是經稱為鳥氨酸循環（鳥氨酸循環（ornithine cycle）的反應過程來完成的。這一循環反應的主要過程的反應過程來完成的。這一循環反應的主要過程也是也是Krebs首先提出的。首先提出的。在肝臟等組織器官中，利用鳥氨酸作載體，以在肝臟等組織器官中，利用鳥氨酸作載體，以氨、天冬氨酸及氨、天冬氨酸及CO2為原料，縮合生成尿素的為原料，縮合生成尿素的循環反應過程稱為循環反應過程稱為鳥氨

34、酸循環鳥氨酸循環或或尿素循環尿素循環。 重要概念：重要概念：ornithine cycle (urea cycle)1.1.氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成：在在線粒體線粒體中進行。中進行。由由氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶（carbamoyl phosphate synthetase- , CPS-）催化，需）催化，需N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸（AGA）作為變構激活劑，是尿）作為變構激活劑，是尿素合成的素合成的起始關鍵酶起始關鍵酶。反應不可逆。反應不可逆。（一）肝中鳥氨酸循環合成尿素的過程（一）肝中鳥氨酸循環合成尿素的過程氨基甲酰磷酸的合成氨基甲酰磷酸的合成2 2瓜氨酸的合成瓜氨酸的

35、合成：在在線粒體線粒體內進行。內進行。反應由反應由鳥氨酸氨基甲酰轉移酶鳥氨酸氨基甲酰轉移酶（ornithine carbamoyl transferase, OCT）催化，將氨）催化，將氨甲酰基轉移到鳥氨酸甲酰基轉移到鳥氨酸的的d d-氨基上，生成氨基上，生成瓜氨瓜氨酸酸。瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成3 3精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成：在在胞液胞液中進行。中進行。瓜氨酸在瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶（arginino-succinate synthetase）催化下，消耗）催化下，消耗ATP合成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

36、酶是尿素合成的是尿素合成的限速限速酶酶。 精氨酸代琥珀酸的合成精氨酸代琥珀酸的合成4 4精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解：在在胞液胞液中進行。中進行。反應由反應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，將精氨酸代琥珀）催化，將精氨酸代琥珀酸裂解生成酸裂解生成精氨酸精氨酸和和延胡索酸延胡索酸。 精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸的裂解5 5精氨酸的水解精氨酸的水解：在在胞液胞液中進行。中進行。反應由反應由精氨酸酶精氨酸酶催化，精氨酸水解生成催化，精氨酸水解生成尿尿素素和和鳥氨酸鳥氨酸。鳥氨酸可再轉運入線粒體繼續進行循環反鳥氨酸可再

37、轉運入線粒體繼續進行循環反應。應。精氨酸的水解精氨酸的水解胞液胞液線粒體線粒體尿素合成的鳥氨酸循環尿素合成的鳥氨酸循環鳥氨酸循環與三羧酸循環的鳥氨酸循環與三羧酸循環的聯系聯系 Krebs Bi-cycle 1合成主要在合成主要在肝細胞肝細胞的的線粒體線粒體和和胞液胞液中進行；中進行； 2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； 3氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶-和和精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶合成酶是尿素合成的關鍵酶（限速酶）；是尿素合成的關鍵酶（限速酶）； 4尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于一個來源于天冬氨酸

38、天冬氨酸。 尿素合成的特點尿素合成的特點（二）尿素合成受膳食因素和關鍵酶活性的調節（二）尿素合成受膳食因素和關鍵酶活性的調節1.1.食物蛋白質的影響食物蛋白質的影響2. CPS-2. CPS-的調節：的調節：AGA為其變構激活劑。但為其變構激活劑。但AGA合成酶可被合成酶可被精氨酸激活。精氨酸激活。高蛋白膳食高蛋白膳食 合成合成低蛋白膳食低蛋白膳食 合成合成3. 3. 精氨酸代琥珀酸合成酶的調節：精氨酸代琥珀酸合成酶的調節：Section 5 Metabolism of Individual Amino Acids由氨基酸脫羧酶由氨基酸脫羧酶(decarboxyase)催化，輔酶為催化，輔酶為

39、磷磷酸吡哆醛酸吡哆醛，產物為，產物為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) )一、氨基酸經脫羧基作用生成活性胺類化合物一、氨基酸經脫羧基作用生成活性胺類化合物Amino Acids can be Transformed into Active Amines by Decarboxylation 所產生的胺可由所產生的胺可由胺氧化酶胺氧化酶氧化為醛、酸。氧化為醛、酸。 酸可由尿液排出，也可再氧化為酸可由尿液排出，也可再氧化為CO2和水。和水。g g- -氨基丁酸氨基丁酸（gamma-aminobutyri

40、c acid, GABA）是一種重要的神經遞質，由是一種重要的神經遞質，由L-谷氨酸谷氨酸脫羧而產生。脫羧而產生。反應由反應由L-谷氨酸脫羧酶谷氨酸脫羧酶催化，在催化，在腦腦及及腎腎中活性中活性很高。很高。（一）谷氨酸脫羧基（一）谷氨酸脫羧基生成生成g g- -氨基丁酸氨基丁酸g g- -氨基丁酸的生成氨基丁酸的生成組胺組胺(histamine)由由組氨酸組氨酸脫羧產生，具有促脫羧產生，具有促進平滑肌收縮，促進胃酸分泌和強烈的舒血管進平滑肌收縮，促進胃酸分泌和強烈的舒血管作用。作用。組胺的釋放與過敏反應和應激反應有關。組胺的釋放與過敏反應和應激反應有關。 （二）組氨酸脫羧基生成組胺（二）組氨酸

41、脫羧基生成組胺5-羥色胺羥色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）也）也是一種重要的神經遞質，且具有強烈的縮血管是一種重要的神經遞質，且具有強烈的縮血管作用。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(tryptophan)。（三）色氨酸脫羧基生成（三）色氨酸脫羧基生成5-5-羥色胺羥色胺精脒（精脒（spermidine）和和精胺（精胺（spermine）均均屬于多胺屬于多胺(polyamines)，它們與細胞生長繁殖，它們與細胞生長繁殖的調節有關。的調節有關。多胺合成的原料為多胺合成的原料為鳥氨酸鳥氨酸，關鍵酶是，關鍵酶是鳥氨酸脫鳥氨酸脫羧酶（羧酶（orni

42、thine decarboxylase）。 （四）鳥氨酸脫羧基生成多胺（四）鳥氨酸脫羧基生成多胺多胺的合成過程多胺的合成過程二、某些氨基酸經分解代謝可產生一碳單位二、某些氨基酸經分解代謝可產生一碳單位Catabolism of Some Amino Acids could Produce One Carbon Unit一碳單位一碳單位是指只含一個碳原子的有機基團，這是指只含一個碳原子的有機基團，這些基團通常由其載體攜帶參加代謝反應。些基團通常由其載體攜帶參加代謝反應。（一）四氫葉酸是一碳單位的常見載體（一）四氫葉酸是一碳單位的常見載體 重要概念：重要概念：one carbon unit常見的一

43、碳單位有常見的一碳單位有甲基甲基（-CH3）、）、亞甲基亞甲基或甲烯或甲烯基（基（-CH2-）、）、次甲基次甲基或甲炔基（或甲炔基（=CH-）、）、甲酰甲酰基基（-CHO）、）、亞氨甲基亞氨甲基（-CH=NH）、）、羥甲基羥甲基（-CH2OH）等。）等。 一碳單位通常由其載體攜帶參加代謝反應。常見一碳單位通常由其載體攜帶參加代謝反應。常見的載體有的載體有四氫葉酸（四氫葉酸（FH4）和和S-腺苷同型半胱氨腺苷同型半胱氨酸酸，有時也可為，有時也可為VitB12。 2-氨基氨基-4-羥基羥基-6-甲基甲基-5,6,7,8-四氫蝶呤啶的結構四氫蝶呤啶的結構 +S-S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸C

44、H NH2S ARCH2CH2COOHS-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸（SAM）SAM的分子結構的分子結構常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物 N10-甲酰四氫葉酸（甲酰四氫葉酸（N10-CHO FH4） N5-亞氨甲基四氫葉酸（亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NH FH4） N5,N10-亞甲基四氫葉酸亞甲基四氫葉酸 （N5,N10-CH2-FH4） N5,N10-次甲基四氫葉酸次甲基四氫葉酸 （N5,N10=CH-FH4） N5-甲基四氫葉酸（甲基四氫葉酸（N5-CH3 FH4） （二）由氨基酸代謝產生一碳單位可相互轉變（二）由氨基酸代謝產生一碳單位可相互轉變+H2O-H2O

45、+2H-2HSAM蘇、絲蘇、絲甘甘組組N-亞氨甲基谷氨酸亞氨甲基谷氨酸乙醛酸乙醛酸 N5-CH=NH FH4谷谷NH3色色N10-CHO FH4甲酸甲酸N5,N10-CH=FH4絲絲甘甘N5,N10-CH2-FH4+2HN5-CH3 FH4嘌呤嘌呤(C2, C8) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶(-CH3)蛋蛋 同型半同型半胱氨酸胱氨酸三、含硫氨基酸的分解代謝可提供活性基團三、含硫氨基酸的分解代謝可提供活性基團Catabolism of Sulfur-containing Amino Acids could Supply with Active Groups 蛋氨酸是體內合成許多重要化合物，如蛋氨酸是體內合

46、成許多重要化合物，如腎上腺腎上腺素素、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）。）。（一）（一）S-S-腺苷蛋氨酸循環參與甲基轉移腺苷蛋氨酸循環參與甲基轉移 SAM也是一種一碳單位衍生物，其載體是也是一種一碳單位衍生物，其載體是S-腺苷同型半胱氨酸腺苷同型半胱氨酸，攜帶的一碳單位是，攜帶的一碳單位是甲基甲基。+CH NH2S ARCH2CH2COOHS-腺苷蛋氨酸循環的反應過程腺苷蛋氨酸循環的反應過程從蛋氨酸形成的從蛋氨酸形成的S-腺苷蛋氨酸，在提供甲基以腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后轉變為同型半胱氨酸，然后再反方向重新合后轉變為同型半胱氨酸，然后再反方向重新合成蛋氨酸，這一循環反應過程稱為成蛋氨酸，這一循環反應過程稱為S-腺苷蛋氨腺苷蛋氨酸循環酸循環或或活性甲基循環活性甲基循環。 重要概念：重要概念：S-adenosyl methionine cycle or active methyl cycle（二）（二）SAM提供肌酸合成所需甲基提供肌酸合成所需甲基肌酸在骨骼肌、心肌和大腦細胞中用于合成肌酸在骨骼肌、心肌和大腦細胞中用于合成磷磷酸肌酸酸肌