中国药科大学 - 生物化学笔记(5)

2019-04-22 22:58

谢过程,也是体内某些氨基酸合成的重要途径。除赖氨酸、脯氨酸及羟脯氨酸外,体内大多数氨基酸可以参与转氨基作用。如:

谷氨酸+丙酮酸 谷丙转氨酶(ALT) α-酮戊二酸+丙氨酸

谷氨酸+草酰乙酸 谷草转氨酶(AST)α-酮戊二酸+天冬氨酸 转氨酶的辅酶是维生素B6的磷酸酯,即磷酸吡哆醛。 2、L-谷氨酸氧化脱氨基作用

L-谷氨酸 L-谷氨酸脱氢酶 α-酮戊二酸+NH3 NADH

3、联合脱氨基作用

氨基酸 α-酮戊二酸 NH3+NADH 转氨酶 谷氨酸脱氢酶

α-酮酸 谷氨酸 NAD+ 4、嘌呤核苷酸循环

上述联合脱氨基作用主要在肝、肾等组织中进行。骨骼肌和心肌中主要通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基。

氨基酸 α-酮戊二酸 天冬氨酸 次黄嘌呤核苷酸 NH3

GTP (IMP)

腺苷酸代琥珀酸 腺嘌呤核苷酸

(AMP) 延胡索酸

α-酮酸 L-谷氨酸 草酰乙酸 苹果酸

5、氨基酸脱氨基后生成的α-酮酸可以转变成糖及脂类,在体内可以转变成糖的氨基酸称为生糖氨基酸;能转变成酮体者称为生酮氨基酸;二者兼有者称为生糖兼生酮氨基酸。只要记住生酮氨基酸包括:亮、赖;生糖兼生酮氨基酸包括异亮、苏、色、酪、苯丙;其余为生糖氨基酸。

四、氨基酸的脱羧基作用

1、L-谷氨酸 L-谷氨酸脱羧酶 γ-氨基丁酸(GABA) GABA为抑制性神经递质。

2、L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 牛磺酸 牛磺酸是结合型胆汁酸的组成成分。 3、L-组氨酸 组氨酸脱羧酶 组胺

组胺是一种强烈的血管舒张剂,并能增加毛细血管的通透性。 4、色氨酸 色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸 5-羟色氨酸脱羧酶 5-羟色胺(5-HT) 脑内的5-羟色胺可作为神经递质,具有抑制作用;在外周组织,有收缩血管作用。

5、L-鸟氨酸 鸟氨酸脱羧酶 腐胺 精脒 精胺 脱羧基SAM 脱羧基SAM 精脒与精胺是调节细胞生长的重要物质。合称为多胺类物质。

五、一碳单位

一碳单位来源于组、色、甘、丝,体内的一碳单位有:甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基及亚氨甲基,CO2不属于一碳单位。 四氢叶酸是一碳单位代谢的辅酶。

主要生理功用是作为合成嘌呤及嘧啶的原料。如N10-CHO-FH4与N5,H10=CH-FH4分别提供嘌呤合成时C2与C8的来源;N5,N10-CH2-FH4提供胸苷酸合成时甲基的来源。由此可见,一碳单位将氨基酸与核酸代谢密切联系起来。

六、芳香族氨基酸(色、酪、苯丙)的代谢 1、 苯丙氨酸 苯丙氨酸羟化酶

酪氨酸 黑色素细胞的酪氨酸酶 多巴 酪氨酸羟化酶

多巴 黑色素 多巴脱羧酶

多巴胺

SAM 去甲肾上腺素 儿茶酚胺

肾上腺素

苯酮酸尿症:当苯丙氨酸羟化酶先天性缺乏时,苯丙氨酸不能转变为酪氨酸,体内苯丙氨酸蓄积,并经转氨基作用生成苯丙酮酸,再进一步转变成苯乙酸等衍生物。此时尿中出现大量苯丙酮酸等代谢产物,称为苯酮酸尿症。

白化病:人体缺乏酪氨酸酶,黑色素合成障碍,皮肤、毛发等发白,称为白化病。 2、 色氨酸

1)生成5-羟色胺 2)生成一碳单位

3)可分解产生尼克酸,这是体内合成维生素的特例。 七、含硫氨基酸(甲硫、半胱、胱)代谢

1、甲硫氨酸 S-腺苷甲硫氨酸(SAM) ATP PPi

SAM中的甲基为活性甲基,通过转甲基作用可以生成多种含甲基的重要生理活性物质。SAM是体内最重要的甲基直接供给体。 2、甲硫氨酸循环

甲硫氨酸 SAM 甲基转移酶 S-腺苷同型半胱氨酸 RH RCH3

甲硫氨酸合成酶 同型半胱氨酸 FH4 N5-CH3-FH4

N5-CH3-FH4可看成体内甲基的间接供体,甲硫氨酸合成酶辅酶为维生素B12。 3、肌酸的合成 肌酸以甘氨酸为骨架,由精氨酸提供脒基,SAM供给甲基而合成。在肌酸激酶催化下,肌酸转变成磷酸肌酸,并储存ATP的高能磷酸键。 4、体内硫酸根主要来源于半胱氨酸,一部分以无机盐形式随尿排出,另一部分则经ATP活化成活性硫酸根,即3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸(PAPS)。

八、氨基酸衍生的重要含氮化合物 化合物 氨基酸前体

嘌呤碱 天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸 嘧啶碱 天冬氨酸

血红素、细胞色素 甘氨酸

肌酸、磷酸肌酸 甘氨酸、精氨酸、蛋氨酸 尼克酸 色氨酸

儿茶酚胺类 苯丙氨酸、酪氨酸 甲状腺素 酪氨酸

黑色素 苯丙氨酸、酪氨酸 精胺、精脒 蛋氨酸、鸟氨酸 九、尿素的生成

线粒体 NH3+CO2+H2O

2*ATP 氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CSP-Ⅰ) 2*ADP N-酰谷氨酸(AGA),Mg++ 氨基甲酰磷酸 Pi 胞液

鸟氨酸 瓜氨酸

ATP 瓜氨酸 天冬氨酸 α-酮戊二酸 氨基酸

AMP ASS

鸟氨酸 精氨酸代琥珀酸 草酰乙酸 谷氨酸 α-酮酸 尿素

苹果酸 精氨酸 延胡索酸 ASS:精氨酸代琥珀酸合成酶

尿素分子中的2个氮原子,1个来自氨,另1个来自天冬氨酸,而天冬氨酸又可由其他氨基酸通过转氨基作用而生成。

线粒体中以氨为氮源,通过CSP-Ⅰ合成氨甲酰磷酸,并进一步合成尿素;在胞液中以

谷氨酰胺为氮源,通过CSP-Ⅱ,催化合成氨基甲酰磷酸,并进一步参与嘧啶的合成。CSP-Ⅰ的活性可用为肝细胞分化程度的指标之一;CSP-Ⅱ的活性可作为细胞增殖程度的指标之一。

氨基甲酰磷酸的生成是尿素合成的重要步骤。AGA是CSP-Ⅰ的变构激动剂,精氨酸是AGA合成酶的激活剂。

第3章 核苷酸代谢 一、嘌呤核苷酸代谢

1、合成原料 CO2 甘氨酸

C6 N7

天冬氨酸 N1 C5

甲酰基(一碳单位) C2 C4 C8 甲酰基(一碳单位) N3 N9

谷氨酰胺 2、合成过程

1)从头合成:

5-磷酸核糖 PRPP合成酶 磷酸核糖焦磷酸 PRPP酰胺转移酶 5-磷酸核糖胺

ATP AMP (PRPP)

ATP AMP 次黄嘌呤核苷酸 (IMP)

GTP GMP 黄嘌呤核苷酸 (XMP)

嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子上逐步合成的,而不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合而成的。 2) 补救合成:

利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷,经过简单的反应过程,合成嘌呤核苷酸。生理意义为:一方面在于可以节省从头合成时能量和一些氨基酸的消耗;另一方面,体内某些组织器官,如脑、骨髓等由于缺乏从头合成的酶体系,只能进行补救合成。

3、 脱氧核苷酸的生成

脱氧核苷酸的生成是在二磷酸核苷水平上,由核糖核苷酸还原酶催化,核糖核苷酸C2上的羟基被氢取代生成。 4、 分解产物

AMP 次黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶

黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶 尿酸 GMP 鸟嘌呤

人体内嘌呤碱最终分解生成尿酸,随尿排出体外。

痛风症患者血中尿酸含量升高。临床上常用别嘌呤醇治疗痛风症,这是因为别嘌呤醇与

次黄嘌呤结构类似,可抑制黄嘌呤氧化酶,从而抑制尿酸的生成。 5、 抗代谢物

第九章 核苷酸代谢

一、核苷酸类物质的生理功用:

核苷酸类物质在人体内的生理功用主要有:

① 作为合成核酸的原料:如用ATP,GTP,CTP,UTP合成RNA,用dATP,dGTP,dCTP,dTTP合成DNA。

② 作为能量的贮存和供应形式:除ATP之外,还有GTP,UTP,CTP等。 ③ 参与代谢或生理活动的调节:如环核苷酸cAMP和cGMP作为激素的第二信使。 ④ 参与构成酶的辅酶或辅基:如在NAD+,NADP+,FAD,FMN,CoA中均含有核苷

酸的成分。

⑤ 作为代谢中间物的载体:如用UDP携带糖基,用CDP携带胆碱,胆胺或甘油二酯,用腺苷携带蛋氨酸(SAM)等。 二、嘌呤核苷酸的合成代谢:

1.从头合成途径:利用一些简单的前体物,如5-磷酸核糖,氨基酸,一碳单位及CO2等,逐步合成嘌呤核苷酸的过程称为从头合成途径。这一途径主要见于肝脏,其次为小肠和胸腺。

嘌呤环中各原子分别来自下列前体物质:Asp → N1;N10-CHO FH4 → C2 ;Gln → N3和N9 ;CO2 → C6 ;N5,N10=CH-FH4 → C8 ;Gly → C4 、C5 和N7。

合成过程可分为三个阶段:

⑴ 次黄嘌呤核苷酸的合成:在磷酸核糖焦磷酸合成酶的催化下,消耗ATP,由5'-磷酸核糖合成PRPP(1'-焦磷酸-5'-磷酸核糖)。然后再经过大约10步反应,合成第一个嘌呤核苷酸--次黄苷酸(IMP)。

⑵ 腺苷酸及鸟苷酸的合成:IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下, 由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸(AMP-S),然后裂解产生AMP;IMP也可在IMP脱氢酶的催化下,以NAD+为受氢体,脱氢氧化为黄苷酸 (XMP),后者再在鸟苷酸合成酶催化下,由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸(GMP)。

⑶三磷酸嘌呤核苷的合成:AMP/GMP被进一步磷酸化,最后生成ATP/GTP,作为合成RNA的原料。ADP/GDP则可在核糖核苷酸还原酶的催化下,脱氧生成dADP/dGDP,然后再磷酸化为dATP/dGTP,作为合成DNA的原料。

2.补救合成途径:又称再利用合成途径。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为:A + PRPP → AMP;G/I + PRPP → GMP/IMP。

3.抗代谢药物对嘌呤核苷酸合成的抑制:能够抑制嘌呤核苷酸合成的一 些抗代谢药物,通常是属于嘌呤、氨基酸或叶酸的类似物,主要通过对代谢酶的竞争性抑制作用,来干扰或抑制嘌呤核苷酸的合成,因而具有抗肿瘤治疗作用。在临 床上应用较多的嘌呤核苷酸类似物主要是6-巯基嘌呤(6-MP)。6-MP的化学结构与次黄嘌呤类似,因而可以抑制IMP转变为AMP或GMP,从而干扰 嘌呤核苷酸的合成。

三、嘌呤核苷酸的分解代谢:

嘌呤核苷酸的分解首先是在核苷酸酶的催化下,脱去磷酸生成嘌呤核苷, 然后再在核苷酶的催化下分解生成嘌呤碱,最后产生的I和X经黄嘌呤氧化酶催化氧化生成终产物尿酸。痛风症患者由于体内嘌呤核苷酸分解代谢异常,可致血中尿 酸水平升高,以尿酸钠晶体沉积于软骨、关节、软组织及肾脏,临床上表现为皮下结节,关节疼痛等。可用别嘌呤醇予以治疗。 四、嘧啶核苷酸的合成代谢:

1.从头合成途径:指利用一些简单的前体物逐步合成嘧啶核苷酸的过程。该过程主要在肝脏的胞液中进行。嘧啶环中各原子分别来自下列前体物:CO2→C2 ;Gln→N3 ;Asp →C4 、C5 、C6 、N1 。嘧啶核苷酸的主要合成步骤为: ⑴尿苷酸的合成:在氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ的催化下,以Gln,CO2,ATP等为原料合成氨基甲酰磷酸。后者在天冬氨酸转氨甲酰酶的催化下,转移一分子天冬氨酸,从而合成氨甲酰天冬氨酸,然后再经脱氢、脱羧、环化等反应,合成第一个嘧啶核苷酸,即UMP。


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