生物化學與分子生物學生物化學與分子生物學資料第1頁

氨基酸代謝

第九章MetabolismofAminoAcids生物化學與分子生物學資料第2頁蛋白質生理功效和營養價值

PhysiologicalFunctionandNutritionValueofProtein

第一節生物化學與分子生物學資料第3頁一、體內蛋白質含有多方面主要功效（一）蛋白質維持細胞組織生長、更新和修補（二）蛋白質參加體內各種主要生理活動催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、運動（肌肉）、物質轉運（載體）、凝血（凝血系統）等。每克蛋白質在體內氧化分解可釋放17.19KJ(4.1KCal)能量，人體每日18%能量由蛋白質提供。

（三）蛋白質可作為能源物質氧化供能生物化學與分子生物學資料第4頁二、體內蛋白質代謝情況可用氮平衡描述

氮平衡(nitrogenbalance)指每日氮攝入量(食物中蛋白質)與排出量(糞便和尿液)之間關系。氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦、恢復期病人）氮負平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、嚴重燒傷、出血、消耗性疾病患者）生物化學與分子生物學資料第5頁

蛋白質生理需要量成人每日蛋白質最低生理需要量為30g-50g，我國營養學會推薦成人每日蛋白質需要量為80g。氮平衡意義能夠反應體內蛋白質代謝概況。生物化學與分子生物學資料第6頁營養必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內需要而又不能本身合成，必須由食物供給氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp。其余12種氨基酸體內能夠合成，稱為營養非必需氨基酸。三、營養必需氨基酸決定蛋白質營養價值生物化學與分子生物學資料第7頁

蛋白質營養價值(nutritionvalue)蛋白質營養價值是指食物蛋白質在體內利用率，取決于必需氨基酸數量、種類、量質比。

蛋白質互補作用指營養價值較低蛋白質混合食用，其必需氨基酸能夠相互補充而提升營養價值。生物化學與分子生物學資料第8頁第二節

蛋白質消化、吸收和腐敗Digestion,AbsorptionandPutrefactionofProteins生物化學與分子生物學資料第9頁一、外源性蛋白質消化成氨基酸和寡肽后被吸收

蛋白質消化生理意義

由大分子轉變為小分子，便于吸收。消除種屬特異性和抗原性，預防過敏、毒性反應。（一）在胃和腸道蛋白質被消化成氨基酸和寡肽生物化學與分子生物學資料第10頁1.蛋白質在胃中被水解成多肽和氨基酸胃蛋白酶最適pH為1.5~2.5，對蛋白質肽鍵作用特異性較差，主要水解由芳香族氨基酸、蛋氨酸和亮氨酸所形成肽鍵，產物主要為多肽及少許氨基酸。胃蛋白酶凝乳作用：乳汁中酪蛋白（casein）與Ca2+形成乳凝塊，胃停留時間延長，利于消化。

胃蛋白酶原胃蛋白酶+多肽碎片胃酸(pepsinogen)(pepsin)胃蛋白酶本身激活作用（autocatalysis）生物化學與分子生物學資料第11頁2.蛋白質在小腸被水解成小肽和氨基酸

——小腸是蛋白質消化主要部位。胰酶及其作用胰酶是消化蛋白質主要酶，最適pH為7.0左右，包含內肽酶和外肽酶。

內肽酶(endopeptidase)水解蛋白質肽鏈內部一些肽鍵，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶。

外肽酶(exopeptidase)自肽鏈末段開始，每次水解一個氨基酸殘基，如羧基肽酶(A、B)、氨基肽酶。生物化學與分子生物學資料第12頁蛋白水解酶作用示意圖氨基酸二肽酶氨基肽酶內肽酶氨基酸

+NHNH羧基肽酶56生物化學與分子生物學資料第13頁

腸液中酶原激活胰蛋白酶(trypsin)腸激酶(enterokinase)胰蛋白酶原彈性蛋白酶(elastase)彈性蛋白酶原糜蛋白酶(chymotrypsin)糜蛋白酶原羧基肽酶(A或B)(carboxypeptidase)羧基肽酶原(A或B)生物化學與分子生物學資料第14頁小腸粘膜細胞對蛋白質消化作用主要是寡肽酶(oligopeptidase)作用，比如氨基肽酶(aminopeptidase)及二肽酶(dipeptidase)等,最終產物為氨基酸。

可保護胰組織免受蛋白酶本身消化作用。確保酶在其特定部位和環境發揮催化作用。酶原還可視為酶貯存形式。

酶原激活意義生物化學與分子生物學資料第15頁（二）氨基酸和寡肽經過主動轉運機制被吸收

吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機制：耗能主動吸收過程生物化學與分子生物學資料第16頁

經過轉運蛋白完成氨基酸和小肽吸收載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯體，由ATP供能將氨基酸、Na+轉入細胞內，Na+再由鈉泵排出細胞。七種轉運蛋白(transporter)中性氨基酸轉運蛋白酸性氨基酸轉運蛋白堿性氨基酸轉運蛋白亞氨基酸轉運蛋白β氨基酸轉運蛋白二肽轉運蛋白三肽轉運蛋白生物化學與分子生物學資料第17頁γ-谷氨酰基循環(γ-glutamylcycle)過程：谷胱甘肽對氨基酸轉運谷胱甘肽再合成

經過γ-谷氨酰基循環完成氨基酸吸收生物化學與分子生物學資料第18頁谷氨酸

5-氧脯氨酸酶ATPADP+Pi半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)半胱氨酸甘氨酸肽酶γ-谷氨酰環化轉移酶氨基酸5-氧脯氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶ADP+PiATP谷胱甘肽合成酶ATPADP+Pi細胞外

γ-谷氨酰基轉移酶細胞膜谷胱甘肽

GSH細胞內γ-谷氨酰氨基酸氨基酸生物化學與分子生物學資料第19頁二、未消化吸收蛋白質在大腸下段發生腐敗作用未被消化蛋白質及未被吸收氨基酸，在大腸下部受大腸桿菌分解，此分解作用稱為腐敗作用（putrefaction）。腐敗作用產物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚等；也可產生少許脂肪酸及維生素等可被機體利用物質。

蛋白質腐敗作用(putrefaction)生物化學與分子生物學資料第20頁（一）腸道細菌經過脫羧基作用產生胺類蛋白質

氨基酸胺類(amines)蛋白酶

脫羧基作用

組氨酸組胺

賴氨酸尸胺

色氨酸

色胺

酪氨酸酪胺生物化學與分子生物學資料第21頁

假神經遞質(falseneurotransmitter)

一些物質結構(如苯乙醇胺，β-羥酪胺）與神經遞質（如兒茶酚胺）結構相同，可取代正常神經遞質從而影響腦功效，稱假神經遞質。苯乙胺苯乙醇胺酪胺

β-羥酪胺生物化學與分子生物學資料第22頁（二）腸道細菌經過脫氨基作用產生氨未被吸收氨基酸滲透腸道尿素氨(ammonia)脫氨基作用尿素酶

降低腸道pH，NH3轉變為NH4+以胺鹽形式排出，可降低氨吸收，這是酸性灌腸依據。生物化學與分子生物學資料第23頁（三）腐敗作用產生其它有害物質酪氨酸

苯酚半胱氨酸

硫化氫

色氨酸

吲哚正常情況下，上述有害物質大部分隨糞便排出，只有小部分被吸收，經肝代謝轉變而解毒，故不會發生中毒現象。生物化學與分子生物學資料第24頁第三節

氨基酸普通代謝GeneralMetabolismofAminoAcids生物化學與分子生物學資料第25頁一、體內蛋白質分解生成氨基酸成人體內蛋白質天天約有1%-2%被降解，主要是肌肉蛋白質。蛋白質降解產生氨基酸，大約70%-80%被重新利用合成新蛋白質。生物化學與分子生物學資料第26頁

蛋白質半壽期(half-life)蛋白質降低其原濃度二分之一所需要時間，用t1/2表示。（一）蛋白質以不一樣速率進行降解不一樣蛋白質降解速率不一樣，降解速率隨生理需要而改變。生物化學與分子生物學資料第27頁不依賴ATP和泛素；利用溶酶體中組織蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和長壽蛋白質。1、蛋白質在溶酶體經過ATP-非依賴路徑被降解（二）真核細胞內蛋白質降解有兩條主要路徑生物化學與分子生物學資料第28頁2、蛋白質在蛋白酶體經過ATP-依賴路徑被降解

依賴ATP和泛素降解異常蛋白和短壽蛋白質

泛素(ubiquitin)76個氨基酸組成多肽(8.5kD)

普遍存在于真核生物而得名一級結構高度保守生物化學與分子生物學資料第29頁泛素與選擇性被降解蛋白質形成共價連接，并使其激活,即泛素化，包含三種酶參加3步反應，并需消耗ATP。蛋白酶體(proteasome)對泛素化蛋白質降解。

泛素介導蛋白質降解過程生物化學與分子生物學資料第30頁泛素化過程E1：泛素激活酶E2：泛素結合酶E3：泛素蛋白連接酶UBCO-O+HS-E1ATPAMP+PPiUBCOS

E1HS-E2HS-E1UBCOSE2UBCOSE1UB：泛素Pr：被降解蛋白質PrHS-E2UBCOSE2UBCNHOE3Pr生物化學與分子生物學資料第31頁蛋白酶體存在于細胞核和胞漿內，主要降解異常蛋白質和短壽蛋白質。26S蛋白質酶體20S關鍵顆粒(CP)19S調整顆粒(RP):18個亞基,6個亞基含有ATP酶活性2個α環：7個α亞基2個β環：7個β亞基生物化學與分子生物學資料第32頁生物化學與分子生物學資料第33頁泛素介導蛋白質降解過程：生物化學與分子生物學資料第34頁二、外源性氨基酸與內源性氨基酸組成氨基酸代謝庫食物蛋白質經消化吸收氨基酸（外源性氨基酸）與體內組織蛋白質降解產生氨基酸及體內合成非必需氨基酸（內源性氨基酸）混在一起，分布于體內各處參加代謝，稱為氨基酸代謝庫(metabolicpool)

。生物化學與分子生物學資料第35頁氨基酸代謝概況：合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮化合物代謝轉變胺類+CO2脫羧基作用脫氨基作用消化吸收其它含氮物質非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂類α-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白質組織蛋白質血液氨基酸組織氨基酸氨基酸代謝庫生物化學與分子生物學資料第36頁三、氨基酸分解先脫氨基

脫氨基作用指氨基酸脫去α-氨基生成對應α-酮酸過程。NH3生物化學與分子生物學資料第37頁（一）氨基酸經過轉氨基作用脫去氨基轉氨基作用(transamination)1.轉氨基作用由轉氨酶催化完成在轉氨酶(transaminase)作用下，某一氨基酸去掉α-氨基生成對應α-酮酸，而另一個α-酮酸得到此氨基生成對應氨基酸過程。生物化學與分子生物學資料第38頁

反應式大多數氨基酸可參加轉氨基作用，但賴氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。轉氨酶專一性強，不一樣氨基酸與α-酮酸之間轉氨基作用只能由專一轉氨酶催化。在各種轉氨酶中，以L-谷氨酸和α-酮酸轉氨酶最為主要。生物化學與分子生物學資料第39頁ALTCHNH2COOHCH3丙氨酸C=O+COOHCOOH(CH2)2α-酮戊二酸C=OCOOHCH3丙酮酸CHNH2

+COOHCOOH(CH2)2谷氨酸AST(CH2)2CHNH2COOHCOOH谷氨酸C=O(CH2)2COOHCOOHα-酮戊二酸CHNH2

COOHCOOHCH2天冬氨酸C=OCH2COOHCOOH草酰乙酸++生物化學與分子生物學資料第40頁正常人各組織中ALT及AST活性(單位/克濕組織)血清轉氨酶活性，臨床上可作為疾病診療和預后指標之一。組織ALTAST組織ALTAST肝4400014胰腺28000

腎1900091000脾120014000

心7100156000肺70010000

骨骼肌480099000血清1620生物化學與分子生物學資料第41頁2.各種轉氨酶都含有相同輔酶和作用機制

轉氨酶輔酶是磷酸吡哆醛氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸

磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉氨酶生物化學與分子生物學資料第42頁生物化學與分子生物學資料第43頁轉氨基作用不但是體內多數氨基酸脫氨基主要方式，也是機體合成非必需氨基酸主要路徑。

經過此種方式并未產生游離氨。

轉氨基作用生理意義生物化學與分子生物學資料第44頁（二）L-谷氨酸經過L-谷氨酸脫氫酶催化脫去氨基

存在于肝、腦、腎中輔酶為

NAD+或NADP+GTP、ATP為其抑制劑

GDP、ADP為其激活劑催化酶：

L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸NH3α-酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2O生物化學與分子生物學資料第45頁

聯合脫氨基作用

兩種脫氨基方式聯合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸過程。

定義生物化學與分子生物學資料第46頁

轉氨基偶聯氧化脫氨基作用

氨基酸

谷氨酸

α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶此種方式既是氨基酸脫氨基主要方式，也是體內合成非必需氨基酸主要方式。主要在肝、腎和腦組織進行。轉氨基作用與谷氨酸脫氫作用結合被稱作轉氨脫氨作用（transdeamination）生物化學與分子生物學資料第47頁蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉氨酶

2腺苷酸脫氨酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)（三）氨基酸經過嘌呤核苷酸循環脫去氨基生物化學與分子生物學資料第48頁（四）氨基酸經過氨基酸氧化酶脫去氨基α-酮酸NH+4+H2O2L-氨基酸氧化酶O2+FMNH2α-氨基酸生物化學與分子生物學資料第49頁四、氨基酸碳鏈骨架可進行轉換或分解氨基酸脫氨基后生成-酮酸(-ketoacid）主要有三條代謝去路。（一）α-酮酸可徹底氧化分解并提供能量（二）α-酮酸經氨基化生成營養非必需氨基酸（三）α-酮酸可轉變成糖及脂類化合物生物化學與分子生物學資料第50頁2L:Leu,Lys2e:Ile,Phe3T:Tyr,Thr,Trp生物化學與分子生物學資料第51頁

丙酮酸

可進入線粒體氧化產生乙酰CoA，進入三羧酸循環而徹底氧化酮體

可直接分解產生乙酰CoA或乙酰乙酰CoA

三羧酸循環中間產物

經過三羧酸循環中反應轉變成蘋果酸，運輸到線粒體外，在胞質內依次轉變成草酰乙酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸，然后進入線粒體徹底氧化氨基酸分解代謝中間產物主要有3類：生物化學與分子生物學資料第52頁琥珀酰CoA延胡索酸草酰乙酸α-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖α-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸異亮氨酸亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸異亮氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸纈氨酸酮體亮氨酸

賴氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸蘇氨酸

谷氨酸精氨酸谷氨酰胺組氨酸纈氨酸CO2CO2氨基酸、糖及脂肪代謝聯絡TAC生物化學與分子生物學資料第53頁普通在以下3種代謝情況下，氨基酸才氧化降解：①細胞蛋白質進行正常合成和降解時，蛋白質合成并不需要蛋白質降解釋放出一些氨基酸，這些氨基酸會進行氧化分解。②食品富含蛋白質，消化產生氨基酸超出了蛋白質合成需要，因為氨基酸不能在體內儲存，過量氨基酸在體內被氧化降解。③機體處于饑餓狀態或未控制糖尿病狀態時，機體不能利用或不能適當地利用糖作為能源，細胞蛋白質被用做主要能源。生物化學與分子生物學資料第54頁第四節

氨代謝MetabolismofAmmonia生物化學與分子生物學資料第55頁

血氨（bloodammonia)

體內代謝產生氨及消化道吸收氨進入血液，形成血氨。血氨水平正常生理情況下，血氨水平在47～65mol/L。生物化學與分子生物學資料第56頁一、血氨有三個主要起源

（一）氨基酸脫氨基作用和胺類分解均可產生氨

RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶氨基酸脫氨基作用產生氨是體內氨主要起源。生物化學與分子生物學資料第57頁（三）腎小管上皮細胞分泌氨主要來自谷氨酰胺

谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶H2O（二）腸道細菌腐敗作用產生氨蛋白質和氨基酸在腸道細菌作用下產生氨尿素經腸道細菌尿素酶水解產生氨生物化學與分子生物學資料第58頁二、氨在血液中以丙氨酸及谷氨酰胺形式轉運（一）氨經過丙氨酸-葡萄糖循環從骨骼肌運往肝

生理意義肌肉中氨以無毒丙氨酸形式運輸到肝。肝為肌肉提供葡萄糖。生物化學與分子生物學資料第59頁丙氨酸葡萄糖

肌肉蛋白質氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解路徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環葡萄糖生物化學與分子生物學資料第60頁（二）氨經過谷氨酰胺從腦和骨骼肌等組織運往肝或腎

反應過程谷氨酰胺是氨解毒產物，也是氨儲存及運輸形式。

谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶+

H2O生理意義生物化學與分子生物學資料第61頁天冬酰胺酶（asparaginase）治療白血病機理：降低血中天冬酰胺GlnAspAsnH2ONH3天冬酰胺酶白血病細胞不能COOHCH2CHNH2COOHCONH2CH2CHNH2COOHCONH2(CH2)2CHNH2COOHCOOH(CH2)2CHNH2COOHGluProtein生物化學與分子生物學資料第62頁三、氨在肝合成尿素是氨主要去路體內氨去路有：在肝內合成尿素，這是最主要去路

谷氨酸

+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi

腎小管泌氨分泌NH3在酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。合成非必需氨基酸及其它含氮化合物合成谷氨酰胺生物化學與分子生物學資料第63頁（一）Krebs提出尿素是經過鳥氨酸循環合成學說尿素生成過程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥氨酸循環(orinithinecycle)，又稱尿素循環(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環。*組織切片技術*同位素示蹤技術生物化學與分子生物學資料第64頁1.NH3、CO2和ATP縮合生成氨基甲酰磷酸

（carbamoylphosphate）

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-I)（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應在線粒體中進行（二）肝中鳥氨酸循環詳細步驟生物化學與分子生物學資料第65頁反應由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化N-乙酰谷氨酸為其激活劑，反應消耗2分子ATPN-乙酰谷氨酸(AGA)生物化學與分子生物學資料第66頁2.氨基甲酰磷酸與鳥氨酸反應生成瓜氨酸鳥氨酸氨基甲酰轉移酶OCTH3PO4+氨基甲酰磷酸生物化學與分子生物學資料第67頁反應由鳥氨酸氨基甲酰轉移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常與CPS-Ⅰ組成復合體。反應在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液。生物化學與分子生物學資料第68頁3.瓜氨酸與天冬氨酸反應生成精氨酸代琥珀酸反應在胞液中進行

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3生物化學與分子生物學資料第69頁精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸4.精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸反應在胞液中進行生物化學與分子生物學資料第70頁5.精氨酸水解釋放尿素并再生成鳥氨酸反應在胞液中進行尿素鳥氨酸精氨酸H2O生物化學與分子生物學資料第71頁鳥氨酸循環2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液生物化學與分子生物學資料第72頁反應小結：原料：2分子氨，一個來自于游離氨，另一個來自天冬氨酸過程：經過鳥氨酸循環，先在線粒體中進行，再在胞液中進行耗能：3個ATP，4個高能磷酸鍵2NH3+CO2+3ATP+3H2OH2N–CO–NH2+2ADP+AMP+4Pi生物化學與分子生物學資料第73頁1.高蛋白質膳食促進尿素合成2.AGA激活CPS-Ⅰ開啟尿素合成3.精氨酸代琥珀酸合成酶活性促進尿素合成（三）尿素合成受膳食蛋白質和兩種關鍵酶活性調整生物化學與分子生物學資料第74頁酶相對活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥氨酸氨基甲酰轉移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0正常成人肝尿素合成酶相對活性酶相對活性氨基甲酰磷酸合成酶鳥氨酸氨基甲酰轉移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶4.5163.01.03.3149.0生物化學與分子生物學資料第75頁血氨濃度升高稱高血氨癥(hyperammonemia)高血氨癥時可引發腦功效障礙，稱氨中毒(ammoniapoisoning)。（四）尿素合成障礙可引發高血氨癥與氨中毒常見于肝功效嚴重損傷或尿素合成相關酶遺傳缺點。生物化學與分子生物學資料第76頁TAC↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3

腦內α-酮戊二酸↓①高血氨可降低腦內α-酮戊二酸，造成能量代謝障礙。氨中毒可能機制生物化學與分子生物學資料第77頁②腦星狀細胞內谷氨酰胺增多，可造成水份滲透細胞，引發腦水腫。③谷氨酸以及由谷氨酸產生γ-氨基丁酸都是主要信號分子。過多谷氨酸用于合成谷氨酰胺，可造成腦內谷氨酸和γ-氨基丁酸降低，影響腦功效。生物化學與分子生物學資料第78頁第五節

個別氨基酸代謝MetabolismofIndividualAminoAcids生物化學與分子生物學資料第79頁

一、氨基酸脫羧基作用產生特殊胺類化合物脫羧基作用(decarboxylation)磷酸吡哆醛生物化學與分子生物學資料第80頁（一）谷氨酸經谷氨酸脫羧酶催化生成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)GABA是抑制性神經遞質，對中樞神經有抑制作用。GABACOOH(CH2)2CH2NH2

CO2L-谷氨酸脫羧酶COOH(CH2)2CHNH2COOHL-谷氨酸生物化學與分子生物學資料第81頁（二）組氨酸經組氨酸脫羧酶催化生成組胺(histamine)組胺是強烈血管舒張劑，可增加毛細血管通透性，還可刺激胃蛋白酶原及胃酸分泌。L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2HNNCH2CHCOOHNH2HNNCH2CH2NH2生物化學與分子生物學資料第82頁（三）色氨酸經5-羥色胺酸生成5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)5-HT在腦內作為神經遞質起，抑制作用；在外周組織有收縮血管作用。5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO2色氨酸CH2CHCOOHNH2CH2CHCOOHNH2HOCH2CH2NH2HO生物化學與分子生物學資料第83頁（四）一些氨基酸脫羧基作用可產生多胺類(polyamines)物質多胺是調整細胞生長主要物質。腺苷-S-(CH2)3-NH2COOH

(SAM)腺苷-S-(CH2)3-NH2脫羧基SAM

SAM脫羧酶CO2H2N-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2精脒(spermidine)5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉移酶

H2N-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2

精胺(spermine)鳥氨酸脫羧酶H2N-(CH2)4-NH2

腐胺CO2H2N-(CH2)4-COOHNH2

鳥氨酸丙胺轉移酶生物化學與分子生物學資料第84頁二、一些氨基酸在分解代謝中產生一碳單位一碳單位定義（一）四氫葉酸作為一碳單位運載體參加一碳單位代謝

一些氨基酸在分解代謝過程中產生含有一個碳原子基團，稱為一碳單位(onecarbonunit)。

生物化學與分子生物學資料第85頁一碳單位種類甲基(methyl)-CH3甲烯基(methylene)-CH2-甲炔基(methenyl)-CH=甲酰基(formyl)-CHO亞胺甲基(formimino)-CH=NH生物化學與分子生物學資料第86頁四氫葉酸結構FH4生成FFH2FH4FH2還原酶FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+5生物化學與分子生物學資料第87頁FH4攜帶一碳單位形式

（一碳單位通常是結合在FH4分子N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5,N10—CH2—FH4N5,N10=CH—FH4N10—CHO—FH4N5—CH=NH—FH4生物化學與分子生物學資料第88頁一碳單位主要起源于絲氨酸、甘氨酸、組氨酸及色胺酸分解代謝絲氨酸

N5,N10—CH2—FH4甘氨酸

N5,N10—CH2—FH4組氨酸

N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH4（二）由氨基酸產生一碳單位可相互轉變生物化學與分子生物學資料第89頁生物化學與分子生物學資料第90頁一碳單位相互轉變N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3生物化學與分子生物學資料第91頁（三）一碳單位主要功效是參加嘌呤、嘧啶合成N10-CHO-FH4與N5,N10=CH-FH4分別為嘌呤合成提供C2與C8，N5,N10-CH2-FH4為胸腺嘧啶核苷酸合成提供甲基。把氨基酸代謝和核酸代謝聯絡起來。甲烯基生物化學與分子生物學資料第92頁三、含硫氨基酸代謝是相互聯絡胱氨酸甲硫氨酸半胱氨酸含硫氨基酸生物化學與分子生物學資料第93頁（一）甲硫氨酸參加甲基轉移1.甲硫氨酸轉甲基作用與甲硫氨酸循環相關腺苷轉移酶PPi+Pi+甲硫氨酸ATPS—腺苷甲硫氨酸(SAM)生物化學與分子生物學資料第94頁甲基轉移酶RHR—CH3腺苷SAMS-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸SAM為體內甲基直接供體生物化學與分子生物學資料第95頁修飾DNA結構而控制基因表示修飾非營養物質而使之失活合成反應中經過加甲基而生成膽堿、肌酸、肉堿以及腎上腺素等生物活性物質。S-腺苷甲硫氨酸在甲基轉移酶（methyltransferase）催化下，將甲基轉移至其它物質使其甲基化。生物化學與分子生物學資料第96頁甲硫氨酸循環(methioninecycle)甲硫氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4

轉甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiR-CH3生物化學與分子生物學資料第97頁1.為體內廣泛存在甲基化反應提供甲基2.促進FH4再生甲硫氨酸循環生理意義：維生素B12不足：巨幼紅細胞性貧血高同型半胱氨酸血癥：動脈粥樣硬化和冠心病生物化學與分子生物學資料第98頁同型半胱氨酸與疾病濃度升高原因 致病機制所致疾病

遺傳性疾病損傷血管內皮細胞心臟病發作B族維生素缺乏促進血小板激活中風(葉酸、B6及B12）增強凝血功效靜脈栓塞雌激素缺乏促進血管平滑肌增殖重復流產過分攝入無過濾咖啡刺激LDL氧化新生兒缺點、神經管缺點吸煙細胞毒作用老年性癡呆 生物化學與分子生物學資料第99頁2.甲硫氨酸為肌酸合成提供甲基肌酸(creatine)和磷酸肌酸(creatinephosphate)是能量儲存、利用主要化合物。肝是合成肌酸主要器官。肌酸以甘氨酸為骨架，由精氨酸提供脒基，SAM提供甲基而合成。肌酸在肌酸激酶作用下，轉變為磷酸肌酸。肌酸和磷酸肌酸代謝終產物為肌酸酐(creatinine)。生物化學與分子生物學資料第100頁H2O生物化學與分子生物學資料第101頁兩種亞基：M亞基（肌型）與B亞基（腦型）3種同工酶：MM、MB和BB。MM主要在骨骼肌，MB主要在心肌，而BB主要在腦。心肌梗死時，血中MB-CK增高，可作為輔助診療指標之一。

肌酸激酶（（creatinekinase,CK）

肌酐隨尿排出，正常人每日尿中肌酐排出量恒定。當腎功效障礙時，肌酐排出受阻，血中濃度升高。血中肌酐測定有利于腎功效不全診療。

肌酐（creatinine)生物化學與分子生物學資料第102頁（二）半胱氨酸代謝可產生各種主要生理活性物質1.半胱氨酸與胱氨酸能夠互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2二硫鍵對于維持蛋白質空間構象穩定性含有主要作用。生物化學與分子生物學資料第103頁2.半胱氨酸可轉變成牛磺酸牛磺酸是結合膽汁酸組成成份之一。2+2H-2HCOOHCHNH2CH2SHCOOHCOOHCHNH2CHNH2CH2-S-S-CH2半胱氨酸胱氨酸生物化學與分子生物學資料第104頁3.半胱氨酸可生成活性硫酸根SO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5′-磷酸硫酸)3-PO3H2-AMP-SO3-（3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸，PAPS）PAPS為活性硫酸根，是體內硫酸基供體。生物化學與分子生物學資料第105頁四、芳香族氨基酸代謝可產生神經遞質芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸生物化學與分子生物學資料第106頁1.苯丙氨酸羥化生成酪氨酸

此反應為苯丙氨酸主要代謝路徑。（一）苯丙氨酸和酪氨酸代謝有聯絡又有區分苯丙氨酸+H2O苯丙氨酸羥化酶四氫生物蝶呤二氫生物蝶呤NADPH+H+NADP+酪氨酸+O2生物化學與分子生物學資料第107頁苯