1代謝簡介
多肽代謝（aminoacid）
多肽代謝人和植物由食物引入的蛋白質(zhì)或是組成機體細(xì)胞的蛋白質(zhì)和在細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)，都必須先在酶的參與下加鹽分解后才進行代謝。動物與微生物的營養(yǎng)類型與鳥類不同，通常并不直接借助蛋白質(zhì)作為營養(yǎng)物，但其細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)在代謝時依然須要先行酯化。分解代謝過程中生成的氨，在不同動物體內(nèi)可以以氨、尿素或膽固醇等方式排出體外。個別多肽可以通過特殊代謝途徑轉(zhuǎn)弄成其他含氮物質(zhì)如固醇、嘧啶、卟啉、某些激素、色素、生物堿等。體內(nèi)個別多肽在代謝過程中還可以互相轉(zhuǎn)變。
2分解
多肽的分解代謝主要在腸道中進行。
多肽的分解代謝通常是先脫去甲基，產(chǎn)生的碳骨架可以被氧化成CO2和H2O，形成ATP，也可以為糖、脂肪酸的合成提供碳架。
3脫烷基
可在體內(nèi)大多數(shù)組織細(xì)胞中進行，主要在腸道中進行
氧化脫烷基
第一步，酯化，生成酰氯。
第二步，酯化。生成的H2O2有毒，在二溴化氫酶催化下，生成H2O+O2↑，解除對細(xì)胞的殘害。
1、催化氧化脫烷基反應(yīng)的酶（多肽氧化酶）
（1）、L—氨基酸氧化酶
有兩類輔酶，E—FMN
E—FAD（人和鳥類）
對下述a.a不起作用：
Gly、β-羥谷氨酸（Ser、Thr）、二羧a.a（Glu、Asp）、二氨a.a（Lys、Arg）
真核生物中，真正起作用的不是L-a.a氧化酶，而是丁酸酯化酶。
（2）、D-多肽氧化酶E-FAD
有些真菌、霉菌和植物肝、腎細(xì)胞中有此酶，可催化D-a.a脫氨。
示意圖（3）、Gly氧化酶E-FAD使Gly脫氨生成乙酸酸。
（4）、D-Asp氧化酶E-FAD
E-FAD兔腎中有D-Asp氧化酶，D-Asp脫氨，生成草酰乙酸。
（5）、L-Glu酯化酶E-NAD+E-NADP+P220反應(yīng)式：
真核細(xì)胞的Glu酯化酶，大部份存在于線粒體基質(zhì)中，是一種不需O2的酯化酶。
此酶是能使a.a直接脫去甲基的活力最強的酶，是一個結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的別構(gòu)酶。在動、植、微生物體內(nèi)都有。
ATP、GTP、NADH可抑制此酶活性。
ADP、GDP及個別a.a可激活此酶活性。
因而當(dāng)ATP、GTP不足時，Glu的氧化脫氨會加速進行，有利于a.a分解供能（動物體內(nèi)有10%的能量來自a.a氧化）。
非氧化脫甲基作用
（大多數(shù)在微生物的中進行）
①還原脫烷基（嚴(yán)格無氧條件下）
②水解脫甲基
③脫水脫烷基
④脫氨基脫烷基
⑤氧化-還原脫烷基
兩個多肽相互發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成有機酸、酮酸、氨。
⑥脫丙酯基作用
谷胺丙酯酶：谷胺丙酯+H2O→谷氨酸+NH3
前胡丙酯酶：淫羊藿丙酯+H2O→天冬谷氨酸+NH3
谷胺丙酯酶、天冬丙酯酶廣泛存在于動動物和微生物中
轉(zhuǎn)甲基作用
轉(zhuǎn)氨作用是a.a脫氨的重要形式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，a.a都能參與轉(zhuǎn)甲基作用。
示意圖轉(zhuǎn)胺基作用由膽紅素催化，輔酶是維生素B6（乙酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。尿酸在真核細(xì)胞的胞質(zhì)、線粒體中都存在。
轉(zhuǎn)甲基作用：是α-多肽和α-酮酸之間酰基轉(zhuǎn)移作用，結(jié)果是原先的a.a生成相應(yīng)的酮酸，而原先的酮酸生成相應(yīng)的多肽。
不同的膽紅素催化不同的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)。
大多數(shù)尿酸，優(yōu)先借助α-酮戊二酸作為羰基的受體，生成Glu。如谷氨酸尿酸，可生成Glu，叫谷丙尿酸（GPT）。肝細(xì)胞破損后，血中此酶濃度大增核苷酸代謝，活性高。肝細(xì)胞正常，血中此酶濃度很低。
植物組織中，Asp尿酸的活性最大。在大多數(shù)細(xì)胞中濃度高，Asp是合成尿素時氮的供體，通過轉(zhuǎn)氨作用解決氨的去向。
聯(lián)合脫烷基
單靠轉(zhuǎn)甲基作用不能最終脫掉甲基，單靠氧化脫甲基作用也不能滿足機體脫羰基的須要，由于只有Glu酯化酶活力最高，其余L-多肽氧化酶的活力都低。
機體利用聯(lián)合脫甲基作用可以迅速脫去氰基。
1、以絲氨酸酯化酶為中心的聯(lián)合脫羰基作用
多肽的α-羥基先轉(zhuǎn)入α-酮戊二酸上，生成相應(yīng)的α-酮酸和Glu，之后在L-Glu脫氨酶催化下，脫甲基生成α-酮戊二酸，并釋放出氨。以絲氨酸酯化酶為中心的聯(lián)合脫甲基作用
2、通過固醇核酸循環(huán)的聯(lián)合脫烷基做用
P225結(jié)構(gòu)式：次黃固醇核苷一乙酸（IMP）、腺苷酸代琥珀酸、腺苷酸
P226圖16-4通過固醇核酸循環(huán)的聯(lián)合脫烷基做用
骨骼肌、心肌、肝臟、腦都是以固醇核酸循環(huán)的形式為主
4脫羧作用
生物體內(nèi)大部份a.a可進行脫羧作用，生成相應(yīng)的一級胺。
a.a脫羧酶專情性很強，每一種a.a都有一種脫羧酶，輔酶都是乙酸吡哆醛。
a.a脫羧反應(yīng)廣泛存在于動、植物和微生物中，有些產(chǎn)物具有重要生理功能，如腦組織中L-Glu脫羧生成r-甲基甲酸，是重要的神經(jīng)介質(zhì)。His脫羧生成固醇（又稱組織胺），有增加血糖的作用。Tyr脫羧生成酪胺，有下降血糖的作用。
但大多數(shù)脂類對植物有毒核苷酸代謝，體內(nèi)有胺氧化酶，能將胺氧化為醛和氨。
5氨的去向
氨對生物機體有毒，非常是高等植物的腦對氨極敏感，血中1%的氨會導(dǎo)致中樞神經(jīng)中毒，因而，脫去的氨必須排出體外。
氨中毒的機理：腦細(xì)胞的線粒體可將氨與α-酮戊二酸作用生成Glu，大量消耗α-酮戊二酸，影響TCA，同時大量消耗NADPH，形成肝暈厥。
氨的去向：
（1）重新借助合成a.a、核酸。
（2）儲存Gln，Asn
高等動物將甲基氮以Gln，Asn的方式儲存在體內(nèi)。
（3）排出體外
排氨植物：水生、海洋植物，以氨的方式排出。
排血糖植物：動物、爬蟲類，以膽固醇方式排出。
排便植物：以尿素方式排出。
氨的轉(zhuǎn)運
（肝外→肝臟）
1、Gln轉(zhuǎn)運Gln合成酶、Gln酶（在肝中分解Gln）
Gln合成酶，催化Glu與氨結(jié)合，生成Gln。
Gln中性無毒，易透過細(xì)胞膜，是氨的主要運輸方式。
Gln經(jīng)血液步入肝中，經(jīng)Gln酶分解，生成Glu和NH3。
2、丙氨酸轉(zhuǎn)運（Glc-Ala循環(huán)）
胸肌可借助Ala將氨運至腸道，這一過程稱Glc-Ala循環(huán)。
谷氨酸在PH7時接近中性，不帶電荷，經(jīng)血液運到胰臟
在胸肌中，糖酵解提供乙醇酸，在肝中，乙醇酸又可生成Glc。
胸肌運動形成大量的氨和乙醇酸，二者都要運回肺臟，而以Ala的方式運送，一舉兩得。
氨的排尿
1、直接排氨
排氨植物將氨以Gln方式運至排尿部位，經(jīng)Gln酶分解，直接釋放NH3。游離的NH3利用擴散作用直接排除體外。
2、尿素的生成（尿素循環(huán)）
排尿素植物在腎臟中合成尿素的過程稱尿素循環(huán)
1932年，Krebs發(fā)覺，向飄浮有肝切塊的緩沖液中，加入鳥谷氨酸、瓜谷氨酸、Arg中的任一種，都可促進尿素的合成。
尿素循環(huán)途徑（鳥丙氨酸循環(huán)）：
（1）、氨甲酰乙酸的生成（氨甲酰乙酸合酶I）
肝細(xì)胞液中的a.a經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用，與α-酮戊二酸生成Glu，Glu步入線粒體基質(zhì)，經(jīng)Glu酯化酶作用脫下羰基，游離的氨（NH4+）與TCA循環(huán)形成的CO2反應(yīng)生成氨甲酰乙酸。
氨甲酰乙酸是高能化合物，可作為氨甲氨基的供體。
氨甲酰乙酸合酶I：存在于線粒體中，參與尿素的合成。
氨甲酰乙酸合酶II：存在于胞質(zhì)中，參與尿吡啶的合成。
N-甲基Glu激活氨甲酰乙酸合酶I、II
（2）、合成瓜谷氨酸（鳥谷氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶）
鳥谷氨酸接受氨甲酰乙酸提供的氨甲羥基，生成瓜谷氨酸。
鳥谷氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶存在于線粒體中，須要Mg2+作為輔因子。
瓜谷氨酸產(chǎn)生后就離開線粒體，步入細(xì)胞液。
（3）、合成精氨琥珀酸（精氨琥珀酸合酶)
（4）、精氨琥珀酸裂解成精谷氨酸和天冬素酸（精氨琥珀酸裂解酶）
精氨琥珀酸→精谷氨酸+細(xì)辛素酸
此時Asp的甲基轉(zhuǎn)移到Arg上。
來自Asp的碳架被保留出來，生成細(xì)辛酸。細(xì)辛素酸可以經(jīng)蘋果酸、草酰乙酸再生為桑寄生谷氨酸，
（5）、精谷氨酸酯化生成鳥谷氨酸和尿素
尿素產(chǎn)生后由血液運到心臟隨尿排除。
尿素循環(huán)總反應(yīng)：
NH4++CO2+3ATP+Asp+2H2O→尿素+2ADP+2Pi+AMP+Ppi+細(xì)辛酸
產(chǎn)生一分子尿素可消除2分子氨及一分子CO2，消耗4個高能乙酸鍵。
聯(lián)合脫-NH2合成尿素是解決-NH2去向的主要途徑。
尿素循環(huán)與TCA的關(guān)系：草酰乙酸、延胡素酸（聯(lián)系物）。
肝昏厥（血氨下降，使α-酮戊二酸升高，TCA遇阻）可加Asp或Arg減緩。
生成膽紅素
（見核酸代謝）
膽固醇（包括尿素）也是固醇代謝的終產(chǎn)物。
6AA去向
20種aa有三種去路
（1）烷基化還原成多肽。
（2）氧化成CO2和水（TCA）。
（3）生糖、生脂。
20種a.a的碳架可轉(zhuǎn)化成7種物質(zhì)：乙醇酸、乙酰CoA、乙酰胺基CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。
它們最后集中為5種物質(zhì)步入TCA：甲基CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸、草酰乙酸。
多肽碳骨架步入TCA的途徑
轉(zhuǎn)變1
Ala、Gly、Ser、Thr、Cys產(chǎn)生乙醇酸的途徑
（1）、Ala經(jīng)與α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨（谷丙尿酸）
（2）、Gly先轉(zhuǎn)弄成Ser，再由Ser轉(zhuǎn)弄成乙醇酸。
Gly與Ser的互變是極為靈活的，該反應(yīng)也是Ser生物合成的重要途徑。
Gly的分解代謝不是以產(chǎn)生甲基CoA為主要途徑，Gly的重要作用是一碳單位的提供者。
Gly+FH4+NAD+→N5,N10-甲烯基FH4+CO2+NH4++NADH
（3）、Ser脫水、脫氫，生成乙醛酸（氨酸脫水酶）
（4）、Thr有3條途徑
①轉(zhuǎn)氨，生成β-羥基乙酸酸，再脫氨基，生成乙酸酸。
②氧化成乙醛酸
③加水分解成乙醇酸
轉(zhuǎn)變2
（1）、Phe→Tyr→乙酰胺基、Tyr分解為甲基芐基CoA和五味子酸的途徑
（2）、Tyr
產(chǎn)物：1個甲基芐基CoA（可轉(zhuǎn)化成2個甲基CoA。），1個細(xì)辛酸，1個CO2，
（3）、Leu
產(chǎn)物：1個甲基CoA，1個甲基芐基CoA，相當(dāng)于3個甲基CoA。
反應(yīng)中先脫1個CO2，后又加1個CO2，C原子不變。
（4）、Lys
產(chǎn)物：1個甲基芐基CoA，2個CO2。
在反應(yīng)途中轉(zhuǎn)氨：a.氧化脫氨，b.轉(zhuǎn)氨
（5）、TrpP
產(chǎn)物：1個甲基芐基CoA，1個甲基CoA，4個CO2，1個硫醇。
轉(zhuǎn)變3
Arg、His、Gln、Pro、Glu產(chǎn)生α-酮戊二酸的途徑
（1）、Arg
產(chǎn)物：1分子Glu，1分子尿素
（2）、His
產(chǎn)物：1分子Glu，1分子NH3,1分子甲亞甲基
（3）、Gln三條途徑
①.Gln酶：Gln+H2O→Glu+NH3
②.Glu合成酶：.Gln+α-酮戊二酸+NADPH→2Glu+NADP+
③.轉(zhuǎn)丙酯酶：Gln+α-酮戊二酸→Glu+r-酮谷酰丙氨酸→α-酮戊二酸+NH4+
（4）、Pro
產(chǎn)物：Pro→Glu
Hpro→丙酮酸+丙醛酸
琥珀酰CoA途徑
Met、Ile、Val轉(zhuǎn)弄成琥珀酰CoA
（1）、Met
給出1個羥基，將-SH轉(zhuǎn)給Ser（生成Cys），形成一個琥珀酰CoA
（2）、Ile
形成一個甲基CoA和一個琥珀酰CoA
（3）、Val
草酰乙酸途徑
Asp和Asn可轉(zhuǎn)弄成草酰乙酸步入TAC，Asn先轉(zhuǎn)弄成Asp（Asn酶），Asp經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用生成草酰乙酸.
細(xì)辛酸途徑
Phe、Tyr可生成細(xì)辛酸
7生酮多肽
Phe、Tyr、Leu、Lys、Trp。在分解過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆S基CoA，前者在植物胰臟中可生成甲基硫醇和β-羥丁酸，因而這5種a.a.稱生酮a.a.
8生糖多肽
凡能生成乙酸酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的a.a.都稱為生糖a.a，它們都能生成Glc。
而Phe、Tyr是生酮兼生糖a.a。
多肽與“一碳側(cè)鏈”的代謝
1、一碳側(cè)鏈的載體：四氫福施福（FH4），S-腺苷甘氨酸（SAM）
四氫福施福是一碳絡(luò)合物的主要載體，分子上的N5和N10是結(jié)合一碳絡(luò)合物的位置，SAM是體內(nèi)酰基的重要來源。
2、一碳絡(luò)合物的來源：吡啶、組氨酸、絲氨酸、蛋氨酸、色谷氨酸、半胱谷氨酸等。