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三大代谢关系图
生物化学脂代谢糖代谢含氮小分子代谢的基本内容以及关系图
编辑于2020-07-04 01:32:18- 脂代谢
- 含氮小分子代谢
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三大代谢
糖
糖的生理功能
动物体内主要能源物质
糖原是能量储存形式，葡萄糖是能量运输形式
动物体内重要结构物质
糖蛋白、糖脂
动物体内生物活性分子
活性衍生物：NAD+、ATP、DNA
糖的消化吸收转运
消化
除单糖外均需经过消化
吸收
小肠粘膜上皮细胞吸收：逆浓度梯度
葡萄糖的吸收：与钠离子共转运
转运
葡萄糖转运体(GLUT)：
小肠粘膜上皮细胞→血液
易化扩散
糖酵解
反应位置
胞液
阶段
第一阶段：葡萄糖分解成丙酮酸（糖酵解途径）
葡萄糖的磷酸化
葡萄糖的磷酸化是葡萄糖所有代谢方式的共有途径
葡萄糖经己糖激酶(HK)作用，转变为 6-磷酸葡萄糖 (G-6-P)
反应放能,消耗1分子ATP,不可逆
己糖激酶(HK)与同工酶葡萄糖激酶(GK)
6-磷酸葡萄糖的异构
G-6-P 经磷酸己糖异构酶催化，转变为 6-磷酸果糖 (,F-6-P)
反应可逆
6-磷酸果糖的磷酸化
F-6-P 经磷酸果糖激酶 1(PFK-1)作用生成 1,6-二磷酸果糖(F-1,6-2P)
反应消耗1分子ATP
1,6-二磷酸果糖的裂解
1,6-二磷酸果糖在醛缩酶的作用下裂解为3-磷酸甘油醛与磷酸二羟丙酮
反应可逆
磷酸丙糖的互
磷酸丙糖异构酶催化磷酸二羟丙酮和 3-磷酸甘油醛的互变
反应可逆
3-磷酸甘油醛的氧化
3-磷酸甘油醛脱氢酶作用下，3-磷酸甘油醛被氧化生成 1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG)
糖酵解过程唯一一步脱氢反应，脱去的氢由 NAD＋运载，生成 NADH
反应可逆
1,3-BPG的酸酐键是高能键
3-磷酸甘油酸生成
磷酸甘油酸激酶催化高能磷酸键的转移，把二磷酸甘油酸转变为 3-磷酸甘油酸(3-GPA)，ADP 转变为 ATP
反应可逆
底物水平磷酸化，产生2分子ATP
3-磷酸甘油酸转变为 2-磷酸甘油酸
磷酸甘油酸变位酶
反应可逆
生成磷酸烯醇式丙酮酸
烯醇化酶作用，2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)
反应可逆
PEP高能磷酸物
丙酮酸与第二个 ATP 生成
PEP 经丙酮酸激酶(PK)作用，高能磷酸基团转移给 ADP，生成丙酮酸和 ATP
底物水平磷酸化，产生2分子ATP
第二阶段，无氧条件下的乳酸生成
乳酸脱氢酶(LDH)催化丙酮酸生成乳酸
反应放能
反应可逆
乳酸循环
限速酶
己糖激酶HK与葡萄糖激酶GK
HK
产物 G-6-P反馈抑制
镁离子竞争激活剂
GK
胰岛素诱导合成
F-6-P 抑制
F-1-P 解除
PFK-1
ATP抑制，AMP解除抑制
柠檬酸抑制
长链脂肪酸抑制
F-2,6-2P激活剂
PK
变构调节
ATP 抑制，AMP 激活
· F-1,6-2P前馈激活
乙酰-CoA 与丙氨酸反馈抑制
共价修饰
胰高血糖素可以通过 PKA 对PK磷酸化使之失活
（果糖对肝脏糖酵解有促进作用）
能量反应
糖酵解：1分子葡萄糖→2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4个ATP，实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH和2个H+酵解（2NADH＝3~5ATP
总反应
生理意义
葡萄糖的磷酸化是葡萄糖所有代谢方式的共有途径
生物界最普遍的供能方式和糖分解代谢途径，也是糖有氧氧化的必经之
机体在缺氧情况下获得能量主要手段
是肌肉组织在进行剧烈运动时获得能量主要手段
有氧氧化
反应位置
胞液与线粒体
阶段
葡萄糖转变为2mol丙酮酸
丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰-CoA
丙酮酸脱氢酶复合体
三种酶
酮酸脱氢酶
二氢硫辛酰转乙酰基酶
二氢硫辛酸脱氢酶
五种辅助因子
辅酶：辅酶 A、NAD＋
辅基：FAD、TPP、硫辛酸
反应不可逆
CO2+NADH+H+
三羧酸循环
柠檬酸的生成
脂肪酸原料
柠檬酸合酶催化乙酰-CoA 与草酰乙酸缩合，生成柠檬酸
柠檬酸合酶：变构酶
不可逆
异柠檬酸的生成
顺乌头酸酶催化柠檬酸脱水为顺乌头酸，而后加水生成异柠檬
可逆
异柠檬酸的脱氢
异柠檬酸脱氢酶
以NAD＋为辅酶，存在于线粒体，是三羧酸循环主要的酶
以 NADP＋为辅酶，存在线粒体与胞液
生成α-酮戊二酸+CO2+NADH+H+
自发的脱羧生成第一个 CO2 分子
不可逆
α-酮戊二酸的脱氢
α-酮戊二酸脱氢酶复合体
生成琥珀酰-CoA+CO2+NADH+H+
通过脱羧生成第二个 CO2 分子
不可逆
琥珀酰-CoA 转化为琥珀酸
三羧酸循环唯一底物水平磷酸化，产生GTP
琥珀酰-CoA合成酶
血红素生成有关
高能硫酯键水解， GTP 合成
可逆
琥珀酸脱氢生成延胡索酸
琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢
琥珀酸脱氢酶辅酶为FAD,反应生成FADH2
FAD 参与烷基脱氢，NAD＋则参与羟基等的脱氢 FADH2 氧化可生成 1.5 个 ATP，NADH 氧化则可以生成 2.5个 ATP
延胡索酸水化成苹果酸
延胡索酸酶
酶高度的立体专一性，水分子的 OH 基团只加到双键的一侧，生成 L-苹果酸
苹果酸脱氢生成草酰乙酸
苹果酸脱氢酶
生成的草酰乙酸被用于合成柠檬酸
限速酶
丙酮酸脱氢酶复合体
乙酰-CoA抑制丙酮酸脱氢酶，游离的 CoA 则有激活作用
NADH 抑制二氢硫辛酸脱氢酶，NAD＋则激活
GTP 对丙酮酸脱氢酶变构抑制，而AMP 激活
胞内 ATP/ADP、乙酰-CoA/CoA、NADH /NAD+比值增高可激活丙酮酸脱氢酶激酶，导致复合体失活
胰岛素可激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，促进复合体的去磷酸化
线粒体钙离子浓度高可激活
柠檬酸合酶
琥珀酰-CoA、NADH 与 ATP 抑制
AMP解除抑制
异柠檬酸脱氢酶
线粒体钙离子浓度高，与底物km降低，可激活
NADH 和 ATP 变构抑制
NAD+ 和 ADP 变构激活
α-酮戊二酸脱氢酶复合体
线粒体钙离子浓度高，与底物km降低，可激活
ATP、NADH 与 琥珀酰-CoA 变构抑制
AMP变构激活
砷化物毒害
结合硫辛酸巯基
能量反应
糖酵解：2ATP；2NADH＝3~5ATP
丙酮酸脱氢：2NADH＝5ATP
三羧酸循环：20(乙酰-CoA 氧化：10+10）
两次脱羧生成两分子CO2 四次脱氢，生成三分子NADH和一分子FADH2 通过底物水平磷酸化，生成GTP
一共30~32ATP
生理意义
有氧氧化是机体获得能量的主要方式
三羧酸循环是糖、脂肪与氨基酸代谢的共同通路
磷酸戊糖途径
反应位置
胞液
阶段
氧化阶段
起始物为G-6-P
6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化 ，生成 6-磷酸葡糖酸内酯与 NADPH
内酯酶催化内酯水解为 6-磷酸葡糖酸
6-磷酸葡糖酸脱氢酶催化脱氢脱羧，释放 1 分子 CO2，生成 5-磷酸核酮糖与 NADPH
非氧化阶段
磷酸戊糖的异构化
转酮基与转醛基反应
单糖磷酸分子互变
限制
NADPH可竞争性抑制磷酸戊糖途径的两种脱氢酶
机体需求
机体主要需要NADPH，葡萄糖彻底分解
机体需要的核糖和NADPH相当时，途径的氧化阶段处于优势
需要核糖时，通过酵解生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，通过转酮酶和转醛酶逆向生成戊糖
能量变化
一次途径生成2NADPH还原力
生理意义
细胞产生还原力的主要途径
NADPH 为细胞的合成代谢提供还原力
NADPH 可用于防止细胞的氧化性损伤
eg：红细胞谷胱甘肽二硫键还原为两个巯基；蚕豆病
磷酸戊糖途径是单糖相互转变的途径是细胞合成、降解核糖主要途
糖异生
非糖物质转变为糖的过程
部位：肝脏、肾的细胞胞液及线粒体
原料：
丙酮酸或乳酸
甘油或甘油醛
能转变为丙酮酸或甘油的物质
2 碳化合物不能进入
TCA循环所有中间物--通过草酰乙酸
氨基酸--TCA或丙酮酸
奇数C脂肪酸→琥珀酸-CoA→TCA循环
实质：糖酵解的逆循环
7个可逆步骤完全一致
三个限速步骤
丙酮酸转化为 PEP
丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化为草酰乙酸
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化生成 PEP
草酰乙酸无法出线粒体进入细胞质基质
草酰乙酸被NADH还原成苹果酸
苹果酸出线粒体后，重新脱氢成为草酰乙酸
线粒体的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶直接合成
草酰乙酸经谷丙转氨酶作用，与谷氨酸交换氨基，转变为天冬氨酸，天冬氨酸可以通过线粒体膜
草酰乙酸重新生成PEP
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化生成 PEP
反应消耗GTP
生成CO2
F-1,6-BP 转变为 F-6-P
果糖-1,6-二磷酸酶催化 F-1,6-BP 水
反应放能，不可逆
G-6-P 转变为葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸酶水解 G-6-P，不可逆
葡萄糖-6-磷酸酶位于肝脏和肾脏的内质网膜上，G-6-P 水解后直接释放进入内质
肌肉和脑中无此酶
限制因素
丙酮酸羧化酶
乙酰-CoA变构激活
ADP变构抑制
PEP激酶
肾上腺素诱导合成
胰岛素抑制，胰高血糖素激活
果糖-1,6-二磷酸酶
F-1,6-2P抑制
AMP抑制
柠檬酸激活
变构酶
糖酵解减弱，糖异生增强
生理意义
饥饿状态下糖的供应
乳酸循环
防止乳酸过度堆积
子主题
糖原合成与分解
结构概念
动物体内葡萄糖的主要存储形式，肝脏与肌肉中均有
结构
主链为α-1,4- 糖苷键
支链为α-1,6- 糖苷键
核心：生糖原蛋白
合成
场所：肝，骨骼肌
步骤
葡萄糖激酶或己糖激酶催化葡萄糖的磷酸化
耗能
磷酸葡萄糖变位酶催化 G-6-P 异构为 G-1-P
UDPG 焦磷酸化酶催化合成 UDP-葡萄糖
活性葡萄糖
耗能，PPi→2Pi
葡萄糖基连接形成直连与支链
糖原合酶
催化葡萄糖添加到糖原非还原端（直链）
不能从头开始直接合成，需要至少四个葡萄糖残基的引物
糖原分支酶
增加非还原端数量（支链）
增加糖原水溶性
新的的支链点与其他分支至少间隔4个葡萄糖残基的距离
分解
糖原磷酸化酶分解a-1，4-糖苷键释放出G-1-P
脱支酶分解a-1，6-糖苷键释出葡萄糖
双功能酶
糖基转移酶：催化 3 个葡萄糖单位的转移
·糖苷酶：催化 1,6-糖苷键的水解
肝细胞，葡萄糖-6-磷酸酶酶可催化葡萄糖的生成并释放入血
肌肉缺乏此酶，肌糖原不能释放入血
调节
变构调节
AMP为糖原磷酸化酶b的变构激活剂
ATP竞争抑制AMP作用
共价修饰
糖原磷酸化酶b磷酸化成为糖原磷酸化酶a
糖原合酶a磷酸化成为无活性糖原合酶b
血糖及其调节
血液中游离单糖称为血糖，主要是葡萄糖
正常的血糖浓度对于维持机体正常功能非常重要
调节
升糖激素：
胰高血糖素
激活PKA
肾上腺素
糖皮质激素 甲状腺素 生长激素等
降糖激素
胰岛素
诱导糖酵解酶的合成 对抗cAMP作用
病症
低血糖
高血糖
糖尿病
I型糖尿病
II型糖尿病
脂类代谢
脂质的构成、功能及分析
脂质的分析
有机溶剂提取
层析
脂质的分类
脂肪（甘油三酯TG）
甘油
脂肪酸（FFA）
饱和脂肪酸（无双键）
不饱和脂肪酸（含双键）
类脂
磷脂
甘油磷脂
鞘磷脂
糖脂
胆固醇（FA）
胆固醇脂
功能
甘油三脂
1.重要供能及储能物质2.脂肪酸储存库3.甘油二酯是细胞信号分子
脂肪酸
1.提供必需脂肪酸2.合成不饱和脂肪酸衍生物
磷脂
1.构成生物膜（心磷脂是线粒体膜的主要脂质）2.磷脂酰肌醇是第二信使前体
胆固醇
1.细胞膜的基本结构成分2.转化为固醇化合物
脂肪
防止散热、缓冲、减震
脂质的消化与吸收
脂质的消化
胆汁酸盐协助酯酶消化脂质（乳化作用）
脂质的吸收
重组装成乳糜微粒进入血液循环
大部分脂肪酸被直接吸收
脂肪的代谢
脂肪的分解代谢
部位
肌肉与肝脏最旺盛
脂肪的动员
脂肪在脂肪酶作用下水解为游离脂肪酸和甘油
限速酶
HSL
脂解激素
胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素等。
对抗脂解激素因子
胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。
步骤
甘油转变为3-磷酸甘油后被利用
然后脱氢生成磷酸二羟丙酮，沿糖代谢途径分解或异生
脂肪酸的β氧化
场所
细胞液、线粒体
脑与红细胞除外
步骤
3.脂酰CoA分解产生乙酰CoA、FADH2和NADH（脱氢、加水、再脱氢、硫解）
2.脂酰CoA进入线粒体（限速步骤，需要肉碱协助转运）关键酶：肉碱脂酰转移酶Ⅰ
1.脂肪酸活化成脂酰CoA（需ATP，消耗2个高能磷酸键）
能量
一分子棕榈酸（16C饱和脂肪酸）彻底氧化净生成106ATP
产物乙酰CoA去路
进入三羧酸循环，彻底氧化分解
用于合成脂肪酸或胆固醇
转化为酮体
脂肪酸的其他氧化方式
不饱和脂肪酸β-氧化需转变构型
超长碳链脂肪酸需先在过氧化酶体氧化成较短碳链脂肪酸
奇数碳脂肪酸、支链氨基酸氧化生成的丙酰CoA转变为琥珀酰CoA进入三羧酸循环
脂肪酸氧化还可从远端甲基端进行
酮体的生成与利用
相关概念
酮体是脂肪酸分解代谢的特殊中间物
乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮组成
生成
乙酰CoA为原料
1、2分子乙酰CoA缩合成乙酰乙酰CoA
硫解酶
2、乙酰乙酰CoA和乙酰CoA生成HMG-CoA
HMG-CoA 合酶
3、HMG-CoA裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA
HMG-CoA 裂解酶
4、乙酰乙酸可转化为β-羟丁酸和丙酮
β-羟丁酸脱氢酶
场所：肝线粒体
关键酶：
HMG-CoA合酶
肝特有酶
利用
场所：肝外组织
乙酰乙酸→乙酰乙酰-CoA
琥珀酰-CoA 转硫酶
乙酰乙酰-CoA →乙酰-CoA
硫解酶
限制
丙二酸单酰CoA抑制酮体生成
糖供应充足时：
· HSL受抑制, 脂肪动员受抑制，酮体合成受限
胰岛素、柠檬酸促进丙二酰-CoA 合成，抑制酮体合成
·3-磷酸甘油生成增多，利于三脂酰甘油合成
糖供应不足时
脂肪酸分解代谢加强，酮体生成增加
意义
酮体是肝脏输出乙酰-CoA 的形式，也是脂肪酸的输出形式
酮体可替代葡萄糖，成为脑组织的主要能源（饥饿时）
在饥饿状态下，肝细胞草酰乙酸大量异生，乙酰-CoA 无法进入三羧酸循环，可转变为酮体
甘油的氧化分解
糖酵解
糖异生
三脂酰甘油合成
甘油可在甘油激酶作用下转变为磷酸二羟丙酮
异构成3-磷酸甘油醛
脂肪的合成代谢
脂肪酸活化成脂酰CoA
甘油一酯途径
小肠粘膜细胞
甘油二酯途径
肝和脂肪组织细胞
脂肪酸的合成代谢
软脂酸的合成
乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环进入细胞质中合成
一分子软脂酸由一分子乙酰CoA与7分子丙二酸单酰CoA缩合而成
乙酰CoA转化为丙二酸单酰CoA 关键酶：乙酰CoA羧化酶 AMPK可使其失活
7次缩合-还原-脱水-再还原循环，每次加上1个丙二酸单酰基
整个过程由脂肪酸合酶复合体催化
软脂酸延长生成脂肪酸
内质网途径
丙二酸单酰CoA为二碳单位供体
线粒体途径
乙酰CoA为二碳单位供体
不饱和脂肪酸的合成
需多种去饱和酶催化
通过改变原料供应量和乙酰CoA羧化酶活性调节脂肪酸合成，胰岛素可以促进脂肪酸合成
场所：胞液
合成的原料：
乙酰-CoA
子主题
NADPH提供还原力
来源于磷酸戊糖途径
苹果酸酶的脱氢脱羧
ATP提供能量
ATP 来源于糖或其它碳源的有氧氧化
磷脂代谢
甘油磷脂的代谢
原料来自于糖、脂和氨基酸代谢，在内质网外侧面进行 合成关键酶：胞苷酰转移酶 降解由磷脂酶催化
磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过甘油二酯途径（CDP-胆碱途径）合成
活化后的CDP-胆碱和CDP-乙醇胺分别与甘油二酯缩合
肌醇磷脂、丝氨酸磷脂及心磷脂通过CDP-甘油二酯途径合成
肌醇、丝氨酸、磷脂酰甘油与活化后的CDP-甘油二酯缩合
神经鞘磷脂的代谢
鞘磷脂是神经鞘磷脂合成的中间产物，合成鞘氨醇需要磷酸吡哆醛
由神经鞘磷脂酶催化降解
胆固醇代谢
胆固醇的合成
主要合成场所是肝，乙酰CoA和NADPH是基本合成原料
1.乙酰CoA合成甲羟戊酸 关键酶：HMG-CoA还原酶
2.甲羟戊酸经15碳化合物转变为30碳鲨烯
3.鲨烯环化为羊毛固醇后转变为胆固醇
胰岛素和甲状腺素诱导肝细胞HMG-CoA还原酶合成
胆固醇的去路
主要转化为胆汁酸
转化为类固醇激素
转化为维生素D3的前体
游离胆汁酸可随胆汁排出
血浆酯蛋白及其代谢
电泳法
质量和表面电荷不同
超速离心法
密度
CM的代谢
转运外源性甘油三酯及胆固醇
apoB48
VLDL的代谢
转运内源性甘油三酯
LDL的代谢
转运内源性胆固醇
apoB100
由VLDL转化而来
HDL的代谢
逆向转运胆固醇
apoAⅠ、apoAⅡ
脂蛋白代谢关键酶
LCAT
底物：HDL-磷脂酰胆碱、胆固醇
促进HDL成熟
HL
底物：VLDL、LDL、HDL-TG
催化底物水解，使IDL转化为LDL
LPL
底物：CM-TG、VLDL-TG
催化底物水解，生成脂肪酸
激活剂：apocⅡ；NaCl抑制
血浆中的脂类物质统称血脂
血浆中除脂肪酸外，大多数脂类物质结合形成脂蛋白
四种血浆脂蛋白
乳糜微粒：CM 极低密度脂蛋白(前 β)：VLDL 低密度脂蛋白(β)：LDL 高密度脂蛋白(α)：HDL
含氮小分子的代谢
氨基酸
蛋白质的营养作用
蛋白质的生理功能
维持细胞组织的生长、更新、修补
参与多种重要的生理活动
氧化功能
蛋白质的需要量
氮平衡
氮的总平衡
摄入氮量=排出氮量
正常成人
氮的正平衡
摄入氮量>排出氮量
儿童、孕妇、恢复期患者
氮的负平衡
摄入氮量<排出氮量
饥饿、消耗性疾病患者
生理需要量
成人每日蛋白质需要量80g
蛋白质的营养价值
必需氨基酸
机体需要而又不能自身合成，需要从食物中获取
色氨酸 甲硫氨酸 缬氨酸 赖氨酸 异亮氨酸 苯氨酸 亮氨酸 苏氨酸
非必需氨基酸
在体内可以合成，不一定由食物提供
剩下的12种氨基酸
食物蛋白质的互补作用
谷类与豆类混合食用
氨基酸的来源
蛋白质的消化吸收
胃中的消化
消化蛋白质
胃蛋白酶
水解肽键
多肽（2/3）、氨基酸（1/3）
凝乳作用
酪蛋白
小肠中的消化
胰酶
內肽酶
水解蛋白质内部肽键
胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶
外肽酶
水解蛋白质或多肽末端的肽键
羧基肽酶（A B）
寡肽酶
氨基肽酶
二肽酶
子主题
作用
便于吸收利用
防止过敏中毒
氨基酸转运体
转运方式：
钠离子依赖：主动转运载体
非钠离子依赖：氨基酸交换载体
载体特异性
中性
酸性
碱性
亚氨基酸酸
γ-谷氨酰基循环
作用广泛，但在脑组织吸收氨基酸的作用
主要作用于 Cys 和 Gln 等中性氨基酸
氨基酸及寡肽的吸收
载体蛋白
小肠粘膜细胞 肾小管细胞 肌肉细胞
载体蛋白 氨基酸 钠离子形成三联体 消耗能量
r-谷氨酰基转移酶
小肠粘膜细胞 肾小管细胞 脑组织
r-谷氨酰基转移酶是关键酶 耗能
肽转运蛋白
小肠末端
二肽 三肽 耗能
蛋白质在肠道的腐败
定义
肠道细菌对未被消化的蛋白质或消化吸收的产物所起作用 无氧分解
产物分类
胺类
蛋白质——氨基酸——胺类（1.蛋白酶水解 2.脱羧基）
His → 组胺 Lys → 尸胺 Orn → 腐胺 Trp → 色胺 Tyr → 酪胺 Phe → 苯乙胺
假神经递质
酪胺和苯丙氨酸的羟化产物与儿茶酚胺类似，是假神经递质，干扰真长儿茶酚胺的作用，阻碍神经冲动传递。
氨
未被吸收的氨基酸脱氨基
渗入肠道的尿素在尿素酶的水解作用下
氨分子可吸收，铵离子不可
降低肠道的PH，Nh3转变成铵根离子，一铵盐形式排出，减少氨的吸收
其他产物
苯酚 吲哚 甲基吲哚 硫化氢
非必须氨基酸的合成
相应的α-酮酸转氨而成
丙酮酸→丙氨酸
草酰乙酸→天冬氨酸
α-酮戊二酸→谷氨酸
谷氨酸脱氢酶逆向作用也可合成谷氨酸
其他氨基酸修饰转变而成
谷氨酸→谷氨酰胺
天冬氨酸→天冬酰胺
苯丙氨酸→酪氨酸
谷氨酸→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸
谷氨酸→脯氨酸
丝氨酸：从甲硫氨酸获得巯基，形成半胱氨酸
特殊途径合成
甘氨酸：丝氨酸裂解
丝氨酸：由磷酸甘油转变而来
丝氨酸与甘氨酸可以互变
组氨酸：借助嘌呤从头合成途径生成
氨基酸代谢的去路
合成组织蛋白
经脱氨基作用分解，生成氨和α-乙酸
氨基酸分解代谢共同途径
代谢转变为其他含氮化合物
体内蛋白质的降解
蛋白质的半寿期
蛋白质降解为原来浓度一半的所需时间
蛋白质的降解
不依赖ATP的降解途径
溶酶体
不依赖ATP
外来蛋白质 膜蛋白 长寿命的细胞蛋白质
依赖ATP的泛素的降解途径
依赖ATP
胞质
短寿命蛋白 癌基因产物 异常蛋白
泛素 蛋白酶体 ATP
泛素
靶蛋白的泛素化
泛素活化酶 泛素结合酶 泛素蛋白质连接酶
泛素化的靶蛋白在蛋白酶体中的降解
场所：蛋白酶体
氨基酸的代谢状况
子主题
氨基酸的分解代谢
氨基酸的脱氨基作用
转氨基作用
不脱氨，只起转移氨基的作用
反应可逆
催化氨基在不同α-酮酸之间的转移
广泛分布于胞液和线粒体
氨基转移酶或转氨酶
最常见的底物是 Glu 、Asp 与 Ala
Ala 是氨的转运体，Glu 与 Asp 则可进行脱氨
往往对两底物之一专一性强，另一底物专一性弱
常见
谷丙转氨酶 ALT
谷丙转氨酶（GPT) ALT 肝中含量升高 判断急性肝炎
谷草转氨酶 AST
谷草转氨酶（GOT) AST 心中含量升高 判断心梗
辅酶 ：磷酸吡哆醛
以Schiff碱形式与转氨酶活性中心Lys侧链氨基结合
维生素B6磷酸化生成
作为氨基载体，完成其在酮酸间转移
特例
Gly 不能转氨或脱氨，直接裂解或转变为 Ser · Pro 不能转氨或脱氨，转变为 Glu 后脱氨 · Arg 变为 Orn ，侧链转氨，再变为 Glu 后脱氨 · Lys 侧链氨基去除后再进行转氨 · Ser、Thr 缺乏相应的转氨酶，采用非氧化脱氢
氧化脱氨基作用
存在于肝脑肾胰组织
既能以NAD+，又能以NADP+作为辅酶
可逆反应，即谷氨酸分解途径，又是其合成途径
反应平衡位点倾向于氨基酸的合成
动物细胞只能氨基酸分解
反应方程
子主题
反应酶：L—谷氨酸脱氢酶
ADP GDP 激活 ATP GTP抑制
氨基酸氧化酶
L-氨基酸氧化酶
少，活性低
D-氨基酸氧化酶
分布广，活性强
联合脱氨基作用
一般联合脱氨基作用(主要脱氨基方式)
部位：肝肾脑组织
转氨酶与谷氨酸脱氢酶联合作用
可逆
合成非必需氨基酸主要方式
L—谷氨酸脱氢酶活性强
从谷氨酸上脱氨
腺嘌呤核苷酸循环
部位：骨骼肌 心肌
L——谷氨酸脱氢酶弱
氨基酸——谷氨酸——天冬氨酸——腺苷酸代琥珀酸——AMP——氨基
转氨酶和嘌呤核苷酸脱氨偶联
从天冬氨酸上脱氨
其他脱氨方式
非氧化性脱氨
通过尿素循环脱氨
氨的代谢
氨
机体代谢产生的氨与消化道吸收的氨进入血液，形成血氨
氨具有毒性，必需通过肝脏合成尿素而解毒
血氨增高可引起脑功能紊乱
氨的来源与去路
氨的来源
分解代谢产物
氨基酸脱氨
胺类氧化
肠道吸收
氨基酸或尿素经肠道细菌分解
肾小管上皮细胞
谷氨酰胺分解
肾小管通过NH4+泌氨，NH3会被吸收
氨的去路
在肝合成尿素
肾排泄
合成Gln
肾脏分解，通过NH4+排出
肾直接排出
重新合成氨基酸或者核苷酸
氨的转运
丙氨酸-葡萄糖循环
肌肉氨的转运方式
通过ALT生成Ala
谷氨酰胺
脑组织等转运形式
尿素的合成
器官影响
将动物肝脏切除，则血液中尿素含量降低，血氨增高
若肝肾同时切除，尿素含量维持在低水平，血氨增高
将动物肾脏切除，则血氨不增高，尿素含量增高
部位：胞液
鸟氨酸循环
步骤
氨甲酰磷酸合成
氨甲酰磷酸合成酶 I（CPS-1）
N-乙酰谷氨酸激活
线粒体内
限速步骤
瓜氨酸合成
鸟氨酸氨甲酰基转移酶（OCT）
线粒体内
精氨酸合成
精氨代琥珀酸合成酶（ASS）与裂解酶
胞液中进行，氨来自 Asp
精氨酸分解成尿素
精氨酸酶
肝细胞特有
胞液中进行
部位：肝脏
全过程
调节
饮食影响
蛋白质摄入增加导致氨基酸分解加快，尿素合成增多
高蛋白饮食：尿素占排出氮的 90％
低蛋白饮食：尿素占排出氮 < 60％
Glu作用
氨基酸分解加快时 Glu 增高
氨、Asp 随之增高
Glu 是 AGA 的前体
Glu 是 Orn 的来源
CPS-I调节
AGA 变构激活
Arg 通过变构激活 AGA 合成酶促进尿素合成
ASS
CPS-I 活性饱和时成为限速酶
肝脏
合成Arg、Orn的肝外组织
总反应式
尿素分子的N：
一个来源于氨
另一个来源于Asp
能量消耗
合成一分子尿素，消耗 4 个高能磷酸键
意义
对维持血氨水平防止氨中毒至关重要
病症
高血氨
引起脑功能障碍
脑中氨浓度上升，则消耗大量 Glu 合成 Gln，造成 Glu 水平降低
Glu 减少与氨增加则导致 α-酮戊二酸的消耗，抑制三羧酸循环，造成能量生成障碍
肝性脑病
肝功能障碍患者代谢紊乱导致的中枢神经功能紊乱
α—酮酸代谢
氧化产能
转变为相应氨基酸、糖与脂肪
生糖氨基酸
氨基酸的分类代谢
氨基酸的脱羧作用
单胺类产物
Glu
γ-氨基丁酸(GABA)
· 中枢神经系统的抑制性神经递质
VB6 缺乏可导致中枢神经过度兴奋，VB6 可辅助治疗神经衰弱和妊娠反应
His
组氨
促进血管舒张，导致过敏反应，也可促进胃酸分泌
神经递质：与睡眠调节有关，可促进觉醒
Try
5-羟色胺( 5-HT)
消化道分泌，促进进食后的胃肠蠕动
褪黑素的前体
多胺类产物
与核酸分子结合，稳定其结构，促进其合成
关键酶：鸟氨酸脱羧酶
测定尿液多胺的含量可作用癌症病人的诊断指标
鸟氨酸脱羧酶抑制剂依氟鸟氨酸可治疗肿瘤
一碳单位的代谢
一碳单位
不能游离存在，必需与特定载体结合
主要载体四氢叶酸（FH4）
维生素
细菌可以合成叶酸，磺胺是细菌叶酸合成的抑制剂
二氢叶酸还原酶催化叶酸转变为四氢叶酸
氨基酸分解代谢中产生的含有一个碳原子的基团
来源：氨基酸分解代谢的产物
一碳单位间可相互转变
生理功能
机体合成代谢的重要原料
嘌呤与嘧啶的合成需要一碳单位
二氢叶酸类似物：甲氨蝶呤与氨基蝶呤
竞争性抑制二氢叶酸还原酶，抑制 FH4 合成
可以抑制核酸合成，用作抗肿瘤药物
含硫氨基酸的代谢
甲硫氨酸、半胱氨酸与胱氨酸
Met循环
S-腺苷蛋氨酸（SAM）
甲基化反应甲基供体
脱甲基的同型半胱氨酸从甲基 FH4获得甲基而再生
唯一能利用甲基 FH4的反应，需VB12
甲硫氨酸合成酶
辅酶是VB12
缺乏：高酮型半胱氨酸血症
PAPS
3,-磷酸腺苷-5,-磷酸硫酸，硫酸根的活化形式
可与多种物质形成磷酸酯
与类固醇激素形成磷酸酯而灭活
参与生物转化作用
参与硫酸角质素和硫酸软骨素等的合成
肌酸的代谢
以 Gly、Arg 和 SAM 合成
肌酸与磷酸肌酸的作用
磷酸肌酸是肌肉与脑能量的贮存库
肌酸激酶
3 种同工酶
MM：骨骼肌，原发性肌萎缩诊断指标
MB：心肌，心肌梗死、心肌炎诊断指标
BB：脑组织，脑损伤诊断指标
变多异常
代谢终产物是肌酸酐
每日排出量恒定，肾功能衰竭时血中肌酸酐增多
芳香族氨基酸的代谢
Phe，Tyr
Phe 羟化为 Tyr，通过 Tyr 代谢
子主题
代谢缺陷：
苯丙酮酸尿症
血液中苯丙酮酸与苯乙酸积累，影响智力发育
苯丙氨酸羟化酶缺陷
限制 Phe 摄入可以缓解
白化病
酪氨酸酶缺陷
无法合成黑色素
黑尿症
尿黑酸加双氧酶缺陷
尿黑酸由尿液排出，氧化后变黑
支链氨基酸的代谢
支链氨基酸占氨基酸库的 40%，是机体能量的重要来源
类氨酸—>乙酰乙酸+乙酰CoA
缬氨酸—>琥珀酸
异亮氨酸—>乙酰CoA+丙酰CoA
核苷酸
来源
机体细胞自身合成
食物摄取：核苷与碱基均可被吸收
分布
细胞外
以核苷或碱基形式存在
细胞内
转变为核苷酸
细胞内RNA浓度高，DNA浓度低
ATP 是细胞中含量最高的核苷酸
·核糖核苷酸浓度相对恒定，脱氧核糖核苷酸浓度受细胞周期的影响，波动较大
作用
作为合成核酸的基本原料
能量的载体
ATP、GTP、CTP、UTP 均可为特定生化反应提供能量
作为信息分子
cAMP 与 cGMP
辅酶的组成部分
NAD、FAD、CoA 等
活化代谢物的运载体
UDPG、CDP-DG
嘌呤核苷酸的代谢
合成代谢
从头合成
同位素示踪技术判明嘌呤环各原子的来源
步骤
磷酸核糖焦磷酸(PRPP) 的合成
嘌呤合成代谢的关键步骤
关键酶：PRPP 合成酶
特点：直接在 PRPP 分子上合成嘌呤环
IMP合成
次黄嘌呤核苷单磷酸，亦称肌苷酸，嘌呤合成代谢的重要中间体
关键酶：磷酸核糖酰胺转移酶
AMP 与 GMP 的生成
子主题
AMP 与 GTP 的生成
核苷单磷酸激酶
大致有 4 种激酶：G、A、T 、C 或 U
核苷二磷酸激酶
此酶活性高，不具有特异性，细胞内核苷三磷酸浓度远高于核苷二磷酸
限速酶
PRPP 合成酶
PRPP 酰胺转移酶：控制嘌呤从头合成
腺苷代琥珀酸合成酶：AMP 生成控制
IMP 脱氢酶：GMP 生成控制
特点
嘌呤碱基在PPRP基础上逐步合成
原料
5-磷酸核糖
一碳单位
CO2
谷氨酰胺
Asp
Gly
补救合成
原料
5-磷酸核糖
一碳单位
CO2
Asp
原料：游离的碱基或核苷合成核苷酸
生理意义
利用食物来源的嘌呤
再利用机体分解代谢产生的嘌呤
分解代谢产生的嘌呤 90％ 被重新利用
主要作用：补偿许多组织从头合成能力的不足
骨髓、脑等组织缺乏从头合成能力
反应酶
磷酸核糖转移酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶，APRT
腺嘌呤+PRPP—>AMP+PPi
主要用于利用食物中摄取的少量腺嘌呤
次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，HGPRT
担负将嘌呤由肝组织向肝外组织转运的作用
缺乏病症：自毁容貌症
次黄酸嘌呤（鸟嘌呤）+PRPP—>IMP（GMP）+PPi
核苷磷酸化酶
嘌呤核苷磷酸化酶
嘌呤腺苷（脱氧嘌呤腺苷）+Pi—>嘌呤碱+1-P-核糖（脱氧核糖）
催化可逆反应，同时参与补救合成与分解代谢
可作用于肌苷、鸟苷与腺苷
核苷激酶
各种核苷均有其激酶，如腺苷激酶
核苷+ATP—>NMP+ADP
分解代谢
场所：主要在肝肾小肠
终产物为尿酸
关键酶：黄嘌呤氧化酶
病例
腺苷脱氨酶缺乏症
腺苷脱氨酶 (ADA)：腺嘌呤分解代谢的主要酶
其缺陷造成 T/B 细胞缺乏
导致SCID：严重联合免疫缺陷症
发病机理
T/B 细胞发育依赖补救合成，核苷激酶活性高
ADA 缺乏导致脱氧腺苷积累，转变为 dATP
dATP 抑制核糖核苷酸还原酶活性，抑制RNA生成
痛风症
原发性痛风
HGPRT 活力低下
PRPP 合成酶活力异常增高
继发性痛风
肾脏疾病造成的排出障碍
红细胞增多症、溶血性贫血、淋巴瘤等造成的核酸大量分解，造成血尿酸增高
表现：尿酸增高，沉积
治疗
别嘌呤醇
次黄嘌呤类似物，可抑制黄嘌呤氧化酶
与 PRPP 结合形成核苷酸，反馈抑制嘌呤核苷酸的从头合成
嘧啶核苷酸的代谢
合成
与嘌呤核苷酸不同，嘧啶核苷酸合成是先生成嘧啶环，再合成相应的核苷酸
UDP 是嘧啶核苷酸的共同前体
从头合成
特点
先合成嘌呤碱基，在PPRP基础上，逐步合成UMP
步骤
UMP氨甲酰磷酸 的合成
氨甲酰磷酸合成酶 II
胞液
氨甲酰基天冬氨酸的合成
天冬氨酸氨甲酰转移酶
乳清酸合成
乳清酸具有嘧啶环的结构，可形成嘧啶核苷酸（OMP）
转变为 UMP
UMP 转变为 CTP
调节
PRPP合成酶
嘧啶核苷酸反馈抑制
嘌呤核苷酸反馈抑制
氨甲酰磷酸合成酶 II
UMP反馈抑制
补救合成
相对与嘌呤，嘧啶的补救合成较弱
嘧啶磷酸核糖转移酶：可作用于 U、T、O
嘧啶+PRP—>UMP+PPi
尿苷激酶
尿苷+ATP—>UMP+ADP
分解
嘧啶碱基再利用率较低，一般是被分解
主要在肝脏进行
★与嘌呤不同，嘧啶环可以被机体彻底降解
脱氧核糖核苷酸的代谢
合成
核糖核苷酸还原酶催化
作用机理
硫氧还蛋白是酶的直接底物，经硫氧还蛋白还原酶再将 H 传递给 NADP＋
在细胞进入 S 期时被激活
NDP 还原为相应的 dNDP
需要NADPH提供氢
特殊：dTMP合成
补救合成
胸苷磷酸化酶胸苷激酶TK
在细胞快速生长时，TK 活性明显增高
病毒经常携带 TK 基因，活性高于宿主
胸苷+ATP—>dTMP+ADP
在核苷二磷酸水平上合成
核苷酸抗代谢物
嘌呤核苷酸抗代谢物
氨基酸类似物
四氢叶酸类似物
嘧啶核苷酸的抗代谢物
AZT
脂肪酸
天冬氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸
天冬酰胺
天冬氨酸
肝细胞无
脂肪酸