第 26章 蛋白质与氨基酸的分解代谢

一 蛋白质的降解

二 氨基酸的分解代谢

三 尿素的形成

四 氮代谢

第一节 蛋白质的酶促降解第一节 蛋白质的酶促降解

蛋白质的生理功能

1. 是构成组织细胞的重要成分。 2. 参与组织细胞的更新和修补。 3. 参与物质代谢及生理功能的调控。 4. 氧化供能。 5. 其他功能：如转运、凝血、免疫、记忆、识别等均与蛋白质有关。

体内的蛋白质都有一定的寿命半寿期几分钟到几周

总是不断的合成又不断的分解：

1.排除不正常的蛋白质，避免毒害

2.将过多的酶和调节蛋白排除，保证有序

故体内酶的活动能力决定于合成与降解速度

不同的蛋白质存活的时间不同

因为体内对蛋白质的降解具有选择性

例如非正常蛋白质很快被清除

突变、转录或翻译出现的误差

降解快的酶一般处于代谢调控位置

降解慢的酶一般具稳定的催化活性

另外降解的速度还受到营养和激素影响

一 蛋白质的酶促降解

蛋白酶 （肽酶）

肽链内切酶

肽链外切酶

组织蛋白酶

泛肽降解

肽链内切酶

胃蛋白酶 ：水解芳香族氨基酸的—氨基形成的肽键。

胰蛋白酶 ：水解碱性氨基酸的— COOH 形成的肽键。

胰凝乳蛋白酶：水解芳香族氨基酸的—COOH 形成的肽键。

肽链外切酶

氨肽酶

羧肽酶

（一）胃中的消化：

胃蛋白酶水解食物蛋白质为多肽、寡肽及少量氨基酸。（二）肠中的消化：

有两种类型的酶：⑴ 肽链外切酶：如羧肽酶 A 、羧肽酶 B 、氨基肽酶、二肽酶等；⑵ 肽链内切酶：如胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。蛋白质在肠中完全水解为氨基酸。

蛋白质经肽酶的消化

蛋白酶（肽酶）

肽链内切酶

肽链外切酶

组织蛋白酶：溶酶体的无选择性降解

泛肽降解：泛肽的选择性降解

1. 溶酶体的无选择性降解：

酸性的溶酶体有 50多种蛋白酶

组织蛋白酶，酸性起作用

溶酶体通过吞噬作用将膜的部分片块包入其中再降解

所以无选择性

A.溶酶体降解蛋白质可被抑制剂抑制

如氯代奎宁，抗蛋白酶

B.病理条件可以使溶酶体的活性增强

2. 泛肽的选择性降解特殊性：依赖 ATP

泛肽： 76 个氨基酸，无处不在

高度保守，人与蟾蜍一样；与酵母相差 3个氨基酸

四步反应四个酶：

泛肽活化酶

泛肽携带蛋白

泛肽蛋白连接酶 + 需要降解的蛋白质

泛肽连接降解酶 UCDEN

用泛肽进行标记

氮平衡氮平衡 (nitrogen balance)(nitrogen balance)

人体每日须分解一定量的组织蛋白质，并以含氮终产物的形式排出体外。同时，须从食物中摄取一定量的蛋白质，以维持正常生理活动之需。由于食物中的含氮物主要是蛋白质，故可用氮的摄入量来代表蛋白质的摄入量。

体内蛋白质的合成与分解处于动态平衡中，故每日氮的摄入量与排出量也维持着动态平衡，这种动态平衡就称为氮平衡 (nitrogen balance)。

氮平衡有以下几种情况：

1．氮总平衡：每日摄入氮量与排出氮量大致相等，表示体内蛋白质的合成量与分解量大致相等，称为氮总平衡。此种情况见于正常成人。

2．氮正平衡：每日摄入氮量大于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量大于分解量，称为氮正平衡。此种情况见于儿童、孕妇、病后恢复期。

3．氮负平衡：每日摄入氮量小于排出氮量，表明体内蛋白质的合成量小于分解量，称为氮负平衡。此种情况见于消耗性疾病患者（结核、肿瘤），饥饿者。

二、氨基酸的分解代谢 重要的前体物质（蛋白质与活性多肽及辅酶）代谢的中间产物

由于酪氨酸在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸必需以蛋氨酸为原料来合成，故这两种氨基酸被称为半必需氨基酸。

必需氨基酸：

Lys、 Trp、 Thr、 Phe、 Ile、 Leu、 Val、Met

特殊分解代谢 → 特殊侧链的分解代谢氨基酸的 分解代谢 脱羧基作用 → CO2 + 胺 一般分解代谢→

脱氨基作用 → NH3 + α- 酮酸

氨基酸的分解代谢

（一）脱氨基作用1. 转氨基作用

2. 氧化脱氨基作用谷氨酸脱氢酶氨基酸氧化酶

3 、联合脱氨基作用

1. 转氨基作用：•转氨基作用由转氨酶 (transaminase)催化，将 α-氨基酸的氨基转移到 α- 酮酸酮基的位置上，生成相应的 α-氨基酸，而原来的α-氨基酸则转变为相应的 α- 酮酸。

R’-CH(NH2)COOH R”-COCOOH

R’-COCOOH R”-CH(NH2)COOH

转氨酶 (transaminase) 以磷酸吡哆醛(胺 )为辅酶。

转氨基作用 (transamination) 可以在各种氨基酸与 α- 酮酸之间普遍进行。除 Gly， Lys， Thr， Pro外，均可参加转氨基作用。

转氨基作用机制

异构体Schiff碱

Schiff碱

磷酸吡哆胺

磷酸吡哆醛

HOOC C O

R1

+ N

CH2OPO3H2

CH2

HO CH3

H2NH＋ 2O

H－ 2O NCHOOC

R1CH3HO

H

C

CH2OPO3H2

N

H

H＋ 2O

H－ 2O N

CH2OPO3H2

C

H

N

HO CH3

CHOOC

H

R1

+ N

CH2OPO3H2

C

H

O

HO CH3

HOOC C NH2

H

R1

丙氨酸 + α- 酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸

GPT

Glu

α-Ket

Pyr

Ala

GPT

Glu

α-Ket

OAA

Asp

GOT

丙氨酸氨基转移酶又称为谷丙转氨酶（ GPT ）该酶在肝脏中活性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中 GPT活性明显升高

葡萄糖 -丙氨酸循环将氨运入肝脏，与乳酸循环中的乳酸类似

大多数的转氨酶都以 α- 酮戊二酸 作为氨受体

转氨酶催化的反应都是可逆的，但是转氨之后进行脱氨反应

天冬氨酸氨基转移酶又称为谷草转氨酶（ GOT ）。催化天冬氨酸与 α- 酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中 GOT 活性明显升高。 GOT 天冬氨酸 + α- 酮戊二酸 草酰乙酸 + 谷氨酸

2. 氧化脱氨基作用

Glu + NAD+ + H2O α-Ket + NH4+ + NADH +H+

谷氨酸脱氢酶

既可以以 NAD又可以 NADP 作为辅酶

L- 谷氨酸脱氢酶 (L-glutamate dehydro-genase)是一种不需氧脱氢酶，生成的 NADH 或NADPH 可进入呼吸链进行氧化磷酸化。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大。该酶属于变构酶，其活性受 ATP ， GTP 的抑制，受ADP ， GDP 的激活。与糖代谢的关系

A 、谷氨酸脱氢酶B 、氨基酸氧化酶

L-氨基酸氧化酶（ L-amino acid oxidase)是一种需氧脱氢酶，以 FAD为辅基，脱下的氢原子交给 O2 ，生成 H2O2 。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。非专一性的氨基酸氧化酶

NH2—CHRCOOH氨基酸氧化酶

NH=CRCOOH + 2H

NH=CRCOOH + H2O RCOCOOH + NH3

2H + O2 H2O2

2H2O2 2H2O + O2

2NH2CHRCOOH + O2 2RCOCOOH + 2NH3

B 、氨基酸氧化酶

3 、联合脱氨基作用：脱掉氨基

A.转氨 +氧化脱氨， Glu

B.嘌呤核苷酸循环，某些组织中为主，如骨骼肌和心肌、肝脏、大脑

嘌呤核苷酸循环

1 、 Asp + IMP →腺苷酸代琥珀酸

2、腺苷酸代琥珀酸→腺苷酸 + 延胡索酸

裂合酶

3、腺苷酸 +水→ IMP+NH3 腺苷酸脱氨酶

总反应式： Asp + 水 → 延胡索酸 +NH3

联合腺苷酸的生成和脱氨

腺苷酸脱氨酶 (adenylate deaminase)可催化 AMP脱氨基，此反应与转氨基反应相联系，即构成嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用。

（二）脱羧基作用

NH2CHRCOOH RCH2NH2 + CO2

谷氨酸 γ-氨基丁酸（神经递质）天冬氨酸 β- 丙氨酸

组氨酸 组胺（降血压）

RCH2NH2 + O2 + H2O

RCHO + H2O2 + NH3

脱羧酶，辅酶是 PLP ，强专一性，一种氨基酸一种脱羧酶

由氨基酸脱羧酶 (decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为 CO2 和胺。 氨基酸脱羧酶R-CH （ NH2 ） COOH R-CH2NH2 + CO2

( 磷酸吡哆醛 )

所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为 CO2 和水。

CO2

COOH

CH2

CH2

CH2NH2

COOH

CH2

CH2

CHNH2

COOH

L-谷氨酸脱羧酶

L- 谷氨酸

γ-氨基丁酸

VB6

1 、 γ-氨基丁酸：抑制性神经递质

2 、牛磺酸 (taurine)：胆汁酸的组成成分

CH2SH

CHNH2

COOH

CH2SO3H

CHNH2

COOH

CH2SO3H

CH2NH2

CO2

3[O]

L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸

3 、组胺 (histamine)：血管舒张剂

NN

CH2 CH COOH

NH2 NN

CH2 CH2 NH2

CO2

L-组氨酸 组胺

具有促进平滑肌收缩，促进胃酸分泌和强烈的舒血管作用。 组胺的释放与过敏反应和应激反应有关。

CO2NH

CH2 CH COOH

NH2NH

CH2 CH2NH2HO

色氨酸 5-羟色胺

4 、 5- 羟色胺 (5-hydroxytryptamine,5-HT)：脑内抑制性神经递质，外周组织收缩血管

色氨酸在脑中首先由色氨酸羟化酶作用，生成 5-羟色氨酸，然后再由 5- 羟色氨酸脱羧酶催化脱羧，生成 5- 羟色胺。

5 、多胺 (polyamines)—腐胺，精眯，精胺

H2N (CH2)3 CH

COOH

H2N (CH2)3 CH2

H2N (CH2)4 NH (CH2)3 NH2

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

CO2

L-Äñ°±Ëá

¸¯°·

¾«ëß

¾«°·

NH2

NH2

ÏÙÜÕ S+ CH3

£¨CH2£©3NH2

ÏÙÜÕ S+ CH3

£¨CH2£©3NH2

多胺合成的原料为鸟氨酸，关键酶是鸟氨酸脱羧酶 (ornithine decarboxylase)。

鸟氨酸脱羧酶 丙胺转移酶

鸟氨酸 腐胺（丁二胺）

-CO2 S-腺苷-3-甲硫丙胺 5’ -甲硫腺苷

丙胺转移酶

精脒 精胺

S-腺苷-3-甲硫丙胺 5’ -甲硫腺苷

精脒（ spermidine) 和精胺 (spermine) 均属于多胺 (polyamines)，它们与细胞生长繁殖的调节有关。

S- 腺苷 -3- 甲硫基丙胺的生成

PPi+Pi腺嘌呤O

OH OH

CH2S+

CH3

CH2

CH2

CHNH2

COOH

+

腺嘌呤O

OH OH

CH2

P P P～ ～COOH

CHNH2

CH2

CH2

S

CH3

O

OH OH

CH2S+

CH3

CH2

CH2

CH2NH2

腺嘌呤

Met SAM S- -3-腺苷 甲硫基丙胺

CO2

（三）氨基酸分解产物的代谢

氨中毒，神经中枢中毒，肝昏迷

不同动物转化 NH3 的终产物：

水生动物 排 NH3

两栖类 尿素鸟类、爬虫类 尿酸哺乳动物 尿素

1.1. 氨（氨（ ammonia)ammonia)在血中的转运在血中的转运 丙氨酸 - 葡萄糖循环：

肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝脏再脱氨基，生成的丙酮酸经糖异生合成葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，通过这一循环反应过程即可将肌肉中氨基酸的氨基转移到肝脏进行处理。这一循环反应过程就称为丙氨酸 - 葡萄糖循环。

肝 血液 骨骼肌 l i ver bl ood muscl e G G G pyruvate pyruvate NH3 NH3

anal i ne anal i ne al anine

肌肉中氨基酸的氨基转移到肝脏进行处理

2.谷氨酰胺 (glutamine)的运氨作用 ：肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成酶（ glutamine synthetase)的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基经血液循环带到肝脏，再由谷氨酰胺酶将其分解，产生的氨即可用于合成尿素。

因此，谷氨酰胺对氨具有运输、贮存和解毒作用。

耗 ATP

ATP + NH3 ADP + Pi gl utamine synthetase gl utamic acid glutamine gl utaminase NH3 H2O

中间产物：谷氨酰 -5- 磷酸中性的不带电荷的谷氨酰氨易透过膜谷氨酸不易透过肝脏的谷氨酰胺酶将其分解

3. 氨的排泄：

A、氨：排氨动物

B、尿素循环：在肝脏合成尿素

排尿动物

三、鸟氨酸循环与尿素的合成三、鸟氨酸循环与尿素的合成ornithine cycle and urea synthesisornithine cycle and urea synthesis

体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素。 合成尿素的主要器官是肝脏，但在肾及脑中也可少量合成。 尿素合成是经称为鸟氨酸循环的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。 Krebs

尿素 (urea)的生成• 实验：

–动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高；–动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，血中尿素浓度升高；

–动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高；

• 结论：肝脏是合成尿素的主要器官

（ 1）尿素的合成1. 氨的代谢转变

鸟氨酸循环的主要反应过程为： 1．氨基甲酰磷酸的合成： 此反应在线粒体中进行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（ CPS-Ⅰ）催化，该酶需 N-乙酰谷氨酸（ AGA ）作为变构激活剂，反应不可逆。

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ (AGA ， Mg2+) NH3 + CO2 + H2O + 2ATP H2NCOOPO3H2 + 2ADP + Pi

消耗 2 分子 ATP

+CO2 NH3 H2O 2ATP+ + H2N C

O

O P～ + +2ADPPi

氨基甲酰磷酸

(Carbamol phosphate)

CPS-Ⅰ

AGA

氨基甲酰磷酸的合成：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ (carbamoyl phophate synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)

AGA）（N-乙酰谷氨酸

CH3C

O

NH CH

COOH

CH2

CH2

COOH

(N-acetyl glutamatic acid,AGA)

2．瓜氨酸的合成：

在线粒体内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ OCT ）催化（该酶需生物素作辅基），将氨基甲酰基转移到鸟氨酸的 γ-氨基上，生成瓜氨酸。

OCTH2NCOOPO3H2 + H2N（ CH2 ） 3CH （ NH2 ） COOH

H2NCOHN（ CH2 ） 3CH （ NH2 ） COOH + Pi

瓜氨酸的合成

NH2

C O

O¡«P

NH2

(CH2)3

HC

COOH

NH2

Äñ°±Ëá°±»ù¼×õ£Á×Ëá

+

NH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

C O

NH2

¹Ï °±Ëá

+ H3PO4

Äñ°±Ëá°±»ù¼×õ£×ªÒÆø

(Carbamol phosphate) (Ornithine)

(Citrulline)

3．精氨酸代琥珀酸的合成： 转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶 (argininosuccinate synthetase)催化下，与Asp合成精氨酸代琥珀酸。精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶。   H2NCOHN（ CH2） 3CH（ NH2）COOH  +  HOOCCH2CH（ NH2）COOH + ATP

              HOOCCHCH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶                            N=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH +AMP+PPi+ H2O

消耗 2 分子高能键

精氨酸的合成

NH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

C O

NH2

¹Ï °±Ëá

+

COOH

C HH2N

CH2

COOHNH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

C N

NH2

¾«°±Ëá́úçúçêËá

CH

COOH

CH2

COOH

¾«°±Ëá́úçúçêËáºÏ ³Éø

ATP AMPPPiH2O

Ìì ¶¬°±Ëá

¾«°±Ëá́úçúçêËáÁѽâø

NH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

C NH

NH2

¾«°±Ëá

+HC

CH

COOH

HOOC

ÑÓºúË÷Ëá

(Citrulline) (Asp)

(Argininosuccinate)(Argininosuccinate) (Arginine) (Fumarate)

4．精氨酸代琥珀酸的裂解： 在胞液中由精氨酸代琥珀酸裂解酶 (argininosuccinatelyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

 HOOCCHCH2COOH                     精氨酸代琥珀酸裂解酶      ｜      N=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH                                                                  HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH + HOOCCH=CHCOOH

四碳的延胡索酸可形成 Asp完成循环

5．精氨酸的水解： 在胞液中由精氨酸酶的催化，精氨酸水解生成尿素 (urea)和鸟氨酸 (ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。                             精氨酸酶HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH  + H2O                           

                          H2NCONH2  + H2N（ CH2） 3CH（ NH2）COOH

精氨酸水解生成尿素

¾«°±ËáøNH

(CH2)3

HC

COOH

NH2

C NH

NH2

¾«°±Ëá

+NH2

C O

NH2

ÄòËØ

NH2

(CH2)3

HC

COOH

NH2

Äñ°±Ëá

+ H2O

(Arginine) (Urea) (Ornithine)

尿素的合成

胞液 线粒体 cytoplasm mi tochondri on 2ATP+CO2+NH2+H2O

① 2ADP+Pi

尿素

鸟氨酸 鸟氨酸 氨基甲酰磷酸

H2O ⑤

延胡索酸 精氨酸 ②

④ 瓜氨酸 Pi

苹果酸 精氨酸代琥珀酸 瓜氨酸

③

草酰乙酸 AMP+PPi ATP+Asp

尿素合成的特点：

1．合成主要在肝脏的线粒体和胞液中进行；

2．合成一分子尿素需消耗四分子 ATP ；

3．精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的关键酶；

4．尿素分子中的两个氮原子，一个来源于 NH3 ，一个来源于天冬氨酸。 C则来自于 HCO3

-

General Metabolism of Amino Acid

氨基酸代谢库(metabolic pool)

食物蛋白质

消化吸收

组织蛋白质

分解

合成

合成

脱氨基作用

NH3 α- 酮酸

尿素 糖 氧化供能 酮体

脱羧基作用

CO2胺类

其他含氮化合物(purine,pyrimide)

转变

高血氨症与氨中毒

血  氨

氨基酸

脱氨

肠道吸收

肾小管

分泌

合成尿素

合成

合成氨基酸等   含氮化合物

铵盐

生成

排出

合成

谷氨酰胺

高血氨症与肝昏迷氨中毒

酰胺的生成

Glu + NH3+ATP Gln + ADP + Pi

Asp + NH3 +ATP Asn + ADP +Pi

嘧啶环的合成

α- 酮酸的代谢转变

再合成氨基酸

四、氨基酸碳骨架的氧化途径

以 5种产物进入柠檬酸途径

乙酰 CoA ，琥珀酰 CoA ，延胡索酸，草酰乙酸， α- 酮戊二酸

各是哪几种氨基酸

途径了解

转变为糖或脂肪

生糖氨基酸

Pro, Arg, Ala, Asp, Met, Ser, Asn, Cys, Thr, Glu, Gly, Gln, Val, His生酮氨基酸

Leu, Lys

生酮兼生糖氨基酸

Ile, Trp, Phe, Tyr

转变成糖类及脂类

co2

co2

ketonebodies

LA

Asp Asn

glycerol

glucose

triose-p fat acid

TG

Phe Tyr

Leu Lys PheTyr Trp

Arg Gln His Pro

Iie Met Ser Thr Val

Ile Leu Trp

Ala Cys GlySer Thr Trp

PEP

pyruvate

Glu

acetoacetyl-CoAacetyl-CoA

citrate

¦Á-ketoglutarate

succinyl-CoA

fumarate

oxaloacetate

转变成糖类及脂类

酮体

Asp Asn

甘油

糖

磷酸丙糖 脂肪酸

脂肪

Phe Tyr

Leu Lys PheTyr Trp

Arg Gln His Pro

Ile Met Ser Thr Val

Ile Leu Trp

Ala Cys GlySer Thr Trp

PEP

丙酮酸

Glu

ÒÒõ£ÒÒõ£-CoAÒÒõ£-CoA

柠檬酸

α-酮戊二酸

çúçêõ£-CoA

延胡索酸

草酰乙酸

TCAcycle

五、一碳单位的代谢五、一碳单位的代谢 Metabolism of one carbon unitMetabolism of one carbon unit

（一）一碳单位的定义和化学结构：

一碳单位 (one carbon unit)是指只含一个碳原子的有机基团，这些基团通常由其载体携带参加代谢反应。

常见的一碳单位有甲基（ -CH3 ）、亚甲基或甲烯基（ -CH2-）、次甲基或甲炔基（ =CH-）、甲酰基（ -CHO ）、亚氨甲基（ -CH=NH ）、羟甲基（ -CH2OH ）等。

一碳单位（ one carbon unit)通常由其载体携带，常见的载体有四氢叶酸（ THF， FH4 ）和 S- 腺苷同型半胱氨酸，有时也可为 VitB12 。 常见的一碳单位的四氢叶酸衍生物有：

1 ． N10- 甲酰四氢叶酸（ N10-CHO FH4 ）。 2． N5-亚氨甲基四氢叶酸（ N5-CH=NH FH4 ）。 3． N5,N10-亚甲基四氢叶酸 （ N5,N10-CH2-FH4 ）。 4． N5,N10-次甲基四氢叶酸 （ N5,N10=CH-FH4 ）。 5． N5- 甲基四氢叶酸（ N5-CH3 FH4 ）。

OCU------SAM, 碱基、激素、肌酸、磷脂的合成

① H N N H2N- ⑩ N ⑤ -CH2-NH-R N OH H

2-氨基 -4- 羟基 -6- 甲基 -5,6,7,8-四氢蝶呤啶的结构

四氢叶酸 (tetrahydrofolic acid,FH4)

NH

O

COOH

COOH

N

N N

NH H

NCH

CH2

H

H2N

OH

1

2

3 4 5 6

78

9 10

5,6,7,8-四氢叶酸 FH（ 4）

叶酸 二氢叶酸 四氢叶酸二氢叶酸还原酶

NADPH NADP+

二氢叶酸还原酶

NADPH NADP+F（ ） FH（ 2） FH（ 4）

N

N N

N

CH2

N

H

H2N

OH

RN

N N

N

CH3H

RN

H

H2N

OH

N5—甲基四氢叶酸

（N5 CH3 FH4��

N5,N10—甲烯四氢叶酸

（N5 CH2 FH4��,N10

N

N N

N+

CH

N

H

H2N

OH

R N

N N

N

CHH

RN

H

H2N

OH

NH

N

N N

NH

RN

H

H2N

OH CHO

N5,N10—甲炔四氢叶酸

（N5 CH FH4��,N10

N10—甲酰四氢叶酸

（N10 CHO FH4��N5—亚氨甲基四氢叶酸

（N5 CH NH�FH4��

OCU与 FH4

苏、丝 组 丝 蛋 SAM 甘 N-亚氨甲基谷氨酸 甘 谷 乙醛酸 N5-亚氨甲基四氢叶酸 同型半胱氨酸 色 甲酸 NH3 -H2O +2H +2H N10-甲酰四氢叶酸 N5,N10-甲炔四氢叶酸 N5,N10-甲烯四氢叶酸 N5-甲基四氢叶酸 +H2O -2H -2H 嘌呤(C2) 嘌呤(C8) 胸腺嘧啶(-CH3)

（二）一碳单位的产生和互变：

CH2OH

CHNH2

COOH

CH2NH2

COOHN5 CH2 FH4,N10+FH4

H2O

+

丝氨酸 甘氨酸

CH2NH2

COOHFH4+ N5,N10-CH2-FH4

NAD+ NADH

CO2 NH3++

甘氨酸

OCU与 Amino Acid Metablism

NN

CH2CH COOH

NH2

N5-CH=NH-FH4

COOH

CH2

CH2

CHNH2

COOH

组氨酸 谷氨酸

N

CH2CHCOOH

H

NH2

HCOOH

N10-CHO-FH4

犬尿氨酸+FH4ATPADP+Pi

色氨酸

OCU与 Amino Acid Metablism

N5-CH=NH-FH4-NH3

+NH3

FH4

FH4

FH4

Trp

His

Ser,Gly

CHO FH4�N10

,N10 CH FH4�N5

,N10 CH2 FH4N5

CH3 FH4N5

嘌呤 C合成（ 2）

嘌呤 C合成（ 8）

dTMP -CH（ 3）

OCU相互转变与生理功能

OCU与核苷酸合成

CN

CH

CC

O

O

dR

NH

5 P

CH3 N5,N10-CH2-FH4

98

76

5

43

2

1N5, N10 CH FH4

N10 CHO FH4

N

CN

C

CC N

C

N

六、六、 S-S- 腺苷蛋氨酸循环腺苷蛋氨酸循环

蛋氨酸是体内合成许多重要化合物，如肾上腺素、胆碱、肌酸和核酸等的甲基供体。 甲基供体的活性形式为 S- 腺苷蛋氨酸（ S-adenosyl methionine,SAM）。

SAM 也是一种一碳单位衍生物，其载体可认为是 S- 腺苷同型半胱氨酸，携带的一碳单位是甲基。

含硫氨基酸的代谢

甲硫氨酸的代谢：甲硫氨酸与转甲基作用

Met ATP S- 腺苷甲硫氨酸

(S-adenosyl methionine,SAM)

COOH

CHNH2

CH2

CH2

S

CH3

O

OH OH

CH2

P P P～ ～

腺嘌呤

+

O

OH OH

CH2S+

CH3

CH2

CH2

CHNH2

COOH

腺嘌呤PPi+Pi

ATP PPi + Pi 蛋氨酸 SAM 蛋氨酰腺苷转移酶 FH4 甲基受体 蛋氨酸合成酶 甲基转移酶 N5-CH3 FH4 甲基受体-CH3 S-腺苷同型半胱氨酸裂解酶 同型半胱氨酸 S-腺苷同型半胱氨酸 腺苷 H2O

甲硫氨酸循环 (methionine cycle)

甲硫氨酸循环

N5-CH=NH-FH4-NH3

+NH3

FH4

FH4

FH4

Trp

His

Ser,Gly

CHO FH4�N10

,N10 CH FH4�N5

,N10 CH2 FH4N5

CH3 FH4N5VB12

同型半胱氨酸

FH4

腺苷

H2O S-腺苷同型 半胱氨酸

RCH3

RHSAM

PPi+Pi

ATPMet

甲硫氨酸 合成酶

叶酸与 VB12 的重要作用

人体不能合成，但细菌可以磺胺药竞争性抑制机理

H2N COOH

对氨基苯甲酸

FH2 FH4

FH2合成酶

H2N SO2NHR

磺胺类药物

(-)

从蛋氨酸形成的 S- 腺苷蛋氨酸，在提供甲基以后转变为同型半胱氨酸，然后再反方向重新合成蛋氨酸，这一循环反应过程称为 S- 腺苷蛋氨酸循环或活性甲基循环。

硫酸根的代谢

含硫氨基酸 硫酸根

PAPS（ 3’-磷酸腺苷 -5’-磷酰硫酸）

硫酸的活性形式

主要来源：半胱氨酸

ATP+SO42- -PPi AMP SO3

- +ATP3' PO3H2 AMP SO3

-

O

OH

CH2OP

O

OH

O-O3S 腺嘌呤

H2O3PO

PAPS

+ ADP

-5'-腺苷 磷酸硫酸 PAPS

O

OH OH

CH2OP

O

OH

O-O3S 腺嘌呤

-5'-腺苷 磷酸硫酸

PAPS:3′-phospho-adenosine-5′-phospho-sulfate

七、芳香族氨基酸的代谢

-NH3 苯丙氨酸 → → → → 苯丙酮酸 四氢生物蝶呤 + O2 苯丙氨酸羟化酶 二氢生物蝶呤 + H2O 酪氨酸 四氢生物蝶呤 + O2 酪氨酸(羟化)酶 二氢生物蝶呤 + H2O 3,4-二羟苯丙氨酸(多巴)

苯丙酮酸尿症

3,4-二羟苯丙氨酸(多巴) 多巴醌 酪氨酸酶 多巴脱羧酶 -CO2 3,4-二羟苯乙胺(多巴胺) 吲哚醌 O2 β -羟化酶 Vi tC H2O 去甲肾上腺素 黑色素 SAM 转甲基酶 S-腺苷同型半胱氨酸 肾上腺素

白化病