蛋白质降解与氨基酸代谢

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蛋白质降解与氨基酸代谢·

由人手生成

蛋白质降解·

  • 意义
    • 消除异常蛋白
    • 细胞对代谢的调控
      • 短寿蛋白多为调节蛋白
      • 长寿蛋白多为持家蛋白
      • 受营养与激素的影响
  • 途径
    • 溶酶途径
    • 泛素途径

      泛素是一种小蛋白，通过泛素连接酶与靶蛋白连接，使靶蛋白被降解
      76aa残基 8.5kDa 广泛存在于真核细胞
      一级结构高度保守

      • 相关酶
        • 泛素激活蛋白
        • 载体蛋白
        • 泛素-蛋白质连接酶
      • 过程
        • 略
  • 氨基酸代谢库

氨基酸代谢·

  • 意义

    • 重新合成蛋白质
    • 合成血红素
    • 彻底分解以供能
    • 转化为 G 脂肪酸 酮体 等

  • 脱氨基作用

    氨基与天冬氨酸上的N结合（鸟氨酸循环）
    碳骨架转变为中间代谢物

    • 转氨基作用

      α-氨基酸 与 酮酸 间转氨
      转氨
      如：天冬氨酸-苹果酸穿梭途径

    • 氧化脱氨基作用

      α-氨基酸 在酶促下 消耗氧 生成 α-酮酸 和 氨
      氧化脱氨

      • L/D-氨基酸氧化酶
        • L-氨基酸氧化酶

          仅存在于肝肾 最适pH 10 辅基为 FAD FMN

        • D-氨基酸氧化酶

          存在于肾 辅基为 FAD

        • L-Glu脱氢酶

          专一性强 分布广 活力强
          辅基为 NAD+ NADP+
          激活剂为 GDP ADP
          Glu-酮戊二酸

    • 联合脱氨基作用


      联合脱氨

    • 非氧化脱氨基作用
      • 还原脱氨
      • 脱水脱氨
      • 水解脱氨
      • 脱硫氢基脱氨

  • 脱羧基作用

    • NH3转移与排泄
      • Gln
        • $ \ce{ NH_4^+ + Glu + ATP ->[合酶] Gln + ADP + Pi + H^+ } $
        • $ \ce{ Gln + H_2O ->[Gln酶] Glu + NH_4^+ } $
      • Ala
        • $ \ce{ Ala + \alpha-KG + NADPH + H^+ ->[Glu脱氢酶] Glu + NADP^+ + H_2O } $
        • $ \ce{ Glu + PA ->[转氨酶（肌肉）] Ala + \alpha-KG } $
        • $ \ce{ Ala + \alpha-KG ->[转氨酶（肝）] Glu + PA } $

  • 鸟苷酸循环

    • 总反应：$ \ce{ 2NH_3 + CO_2 + 3ATP +2H_2O ->[酶] CO(NH_2)_2 + 2ADP + AMP + 4Pi } $

    1. NH4+ H2O HCO3- 在 氨甲酰磷酸合酶I 的作用下 N-乙酰Glu 与 Mg2+作为激活剂 与ATP 的磷酸基团结合 生成 氨甲酰磷酸 | ADP
      氨甲酰磷酸

    2. 氨甲酰磷酸 鸟氨酸 在 磷酸转移酶 的作用下 反应为 瓜氨酸 | 磷酸
      瓜氨酸

    3. 瓜氨酸 天冬氨酸 在 精氨琥珀酸合酶 的作用下由 ATP 供能 水合为 精氨琥珀酸
      精氨琥珀酸

    4. 精氨琥珀酸 在 精氨琥珀酸酶 的作用下 解离为 精氨酸 | 延胡索酸
      精氨酸

    5. 精氨酸 在 精氨酸酶 的作用下 水解为 鸟氨酸 | 尿素
      鸟氨酸

  • 调控

    • 高蛋白饮食会提高尿素循环的速度
    • CPS-I调节的调节作用
      CPS-I调节
    • 除了精氨酸酶外，其他的酶些许不足都不太能影响到尿素循环
    • 植物不排氨，以Glu Asp的形式存储氨

  • 氨基酸碳骨架的代谢

    • 重新生成氨基酸
    • 生糖/生脂
    • 代谢为 H2O CO2

  • 生糖/生酮氨基酸

    • 暂略

  • 氨基酸与一碳单位

    • 指在代谢中，生成具有一个碳原子的基团
      与嘌呤 嘧啶 磷脂的合成有关
      相关酶：转一碳单位酶，辅酶：THF | FH4
    • -CH=NH
    • H-CO
    • -CH=
    • -CH2-
    • -CH3

  • 几种氨基酸的合成

    • 酪氨酸与 黑色素
    • 色氨酸与 5-羟色胺/吲哚乙酸
    • 谷氨酸与 G-氨基丁酸
    • 半胱氨酸与 牛磺酸
    • 组氨酸与 组胺

氨基酸的合成·

  • 氮源
    • 生物固氮（空气中的氮气）
    • （亚）硝酸盐
    • 各种脱氨基作用产生的氨
  • 碳源
    • α-KG（来自TCA EMP PPP等）

  • 谷氨酸族
    • α-KG
      • Glu
      • Gln
      • Pro
      • Arg
  • 丙氨酸族
    • 草酰乙酸
      • Asp
      • Asn
      • Lys
      • Thr
      • Ile
      • Met
  • 天冬氨酸族
    • PA
      • Ala
      • Val
      • Leu
  • 丝氨酸族
    • 3磷酸甘油酸
      • Ser
      • Gly
      • Cys
  • 组氨酸族/芳香氨基酸族
    • 磷酸核糖
      • His
    • 磷酸赤藓糖 + PEP -> 莽草酸
      • Phe
      • Tyr
      • Trp


  • 几种重要的氨基酸衍生物
    • 氧化氮
      • Arg在NOS的作用下生成NO
    • 谷胱甘肽
      • Glu + Cys -> rGlu-Cys + Gly -> rGlu-Cys-Gly
    • 肌酸
      • Gly + Arg -> 胍基乙酸 + SAM -> 肌酸
    • 卟啉
      • Gly + 琥珀酸CoA
    • D-氨基酸
      • L-氨基酸 + 消旋酶

考点总结及名词解释·

有待补充

本章名词·

谷氨酰胺合成酶｜glutamine synthetase

谷氨酰胺合成酶是催化谷氨酸与氨结合生成谷氨酰胺的酶，是氨同化作用的关键酶。该酶由12个相同亚基组成，活性受多种终产物（如Ala、Gly等）的别构抑制和共价修饰（腺苷酰化）调节，调控机制复杂。在低氨浓度时，它与谷氨酸合酶联合作用，介导氨的净固定。在动物脑中含量较高，参与消除过多的氨。

氨基蝶呤｜aminopterin

氨基蝶呤是一种叶酸类似物，作为抗代谢物能竞争性抑制二氢叶酸还原酶，阻断四氢叶酸的再生，进而干扰一碳单位代谢，抑制胸腺嘧啶核苷酸等核苷酸的生物合成。

氨甲酰磷酸合成酶｜carbamoyl phosphate synthetase

氨甲酰磷酸合成酶是催化氨(或谷氨酰胺)与HCO₃⁻缩合生成氨甲酰磷酸的酶，反应消耗2分子ATP且不可逆，是尿素合成的限速步骤。真核生物中存在两种同工酶：线粒体CPSⅠ以氨为氮供体参与尿素循环，为尿素提供第一个氮原子；细胞溶胶CPSⅡ以谷氨酰胺为氮供体参与嘧啶核苷酸的合成。

苯丙酮尿症｜phenylketonuria

苯丙酮尿症是一种先天性氨基酸代谢缺陷症，因缺乏苯丙氨酸羟化酶，苯丙氨酸不能正常转化为酪氨酸，转而通过转氨作用生成苯丙酮酸，导致后者在血液和尿中大量积累，引起智力迟钝等临床症状。

泛素-蛋白质连接酶｜ubiquitin-protein ligase

泛素-蛋白质连接酶（ubiquitin-protein ligase，E3）是泛素化途径中的关键酶，负责将活化的泛素从泛素载体蛋白E2转移到靶蛋白的赖氨酸残基ε-氨基上，催化形成异肽键。它特异性识别待降解的蛋白质，并介导多泛素链的组装，使底物蛋白被标记，进而被26S蛋白酶体识别和降解。

泛素活化酶｜ubiquitin-activating enzyme

泛素活化酶（E1）是泛素-蛋白酶体途径中催化泛素与靶蛋白连接的第一步反应的酶。它利用ATP水解提供的能量，使泛素的C端羧基通过硫酯键与酶自身的半胱氨酸残基共价连接，从而激活泛素，随后将活化的泛素转移给泛素载体蛋白E2。

泛素缀合酶｜ubiquitin-conjugating enzyme

泛素缀合酶（ubiquitin-conjugating enzyme，E2），也称泛素载体蛋白，是泛素-蛋白酶体途径中将泛素标记到靶蛋白上的第二个酶。它接受由泛素活化酶E1激活的泛素，通过硫酯键形成E2-泛素中间物，随后在泛素连接酶E3的协助下将泛素转移到靶蛋白的赖氨酸ε-氨基上，参与蛋白质的泛素化修饰，是真核细胞内ATP依赖的蛋白质选择性降解的关键组分。

谷氨酸合酶｜glutamate synthase

谷氨酸合酶（glutamate synthase）是催化谷氨酰胺的酰胺氨基转移至α-酮戊二酸生成两分子谷氨酸的酶，反应消耗NADPH与H⁺，产生NADP⁺。该酶在细菌、植物及动物体内存在，与原核生物中谷氨酰胺合成酶联合作用，构成低氨浓度下氨同化的主要途径，净反应将NH₄⁺、α-酮戊二酸和ATP转化为谷氨酸。

谷氨酰胺酶｜glutaminase

谷氨酰胺酶是一种催化谷氨酰胺水解生成谷氨酸和氨的酶。在肝细胞中，该酶将血液运来的谷氨酰胺分解，释放出氨，是氨转运和代谢的关键环节。

丝氨酸转羟甲基酶｜serine hydroxymethyltransferase

丝氨酸转羟甲基酶（serine hydroxymethyltransferase）是一种以磷酸吡哆醛为辅基的酶，催化甘氨酸与N5,N10-甲烯基四氢叶酸反应生成丝氨酸和四氢叶酸。该酶转移羟甲基，以四氢叶酸作为一碳单位载体，是甘氨酸向丝氨酸转化的关键酶，参与氨基酸代谢及一碳单位代谢。

希夫碱｜Schiff base

希夫碱是指醛基与氨基缩合形成的亚胺型化合物。在氨基转移酶中，辅酶5’-磷酸吡哆醛（PLP）的醛基与酶分子赖氨酸残基的ε-氨基共价结合，生成酶-PLP希夫碱。该希夫碱与辅酶的吡啶环共轭，对辅酶的活性起关键调控作用。

亚精胺｜spermidine

亚精胺是一种由腐胺衍生的多胺，含有多个氨基。它广泛存在于各种组织中，常与核酸并存，可能在转录和细胞分裂的调节中起作用。

4-单加氧酶苯丙氨酸｜phenylalanine 4-monooxygenase

苯丙氨酸-4-单加氧酶又称苯丙氨酸羟化酶，是一种混合功能氧化酶，催化苯丙氨酸苯环对位羟基化生成酪氨酸。反应需分子氧和辅助因子四氢生物蝶呤，其中一个氧原子掺入产物羟基，另一个氧原子还原为水。

4'-磷酸泛酰半胱氨酸｜4'-phosphopantothenoylcysteine

4’-磷酸泛酰半胱氨酸是辅酶A生物合成过程中的一种中间产物，由泛酸与半胱氨酸缩合后经磷酸化形成，在后续反应中脱羧并连接β-巯基乙胺，最终生成辅酶A。

5-羟色胺｜serotonin

5-羟色胺是一种由色氨酸衍生而来的神经递质，属于氨基酸来源的生物活性物质。它在脊椎动物神经系统中含量与神经的兴奋和抑制状态密切相关，同时也是一种血管收缩素。

α-酮己二酸｜α-ketoadipic acid

α-酮己二酸是蕈类和眼虫等生物赖氨酸生物合成途径中的一个中间产物，由α-酮戊二酸经高柠檬酸、顺-高乌头酸和高异柠檬酸等步骤延长碳链后，在高异柠檬酸脱氢酶催化下脱氢并脱羧生成，该反应以NAD⁺为辅酶。它是含有6个碳原子的α-酮酸，比α-酮戊二酸多一个碳原子。

γ-氨基丁酸｜γ-aminobutyric acid

γ-氨基丁酸是由谷氨酸脱羧形成的一种抑制性神经递质，广泛存在于脑组织中。它通过增加突触后神经元细胞膜对Na⁺的通透性，使膜超极化，从而提高动作电位的启动阈值，发挥抑制作用。

AICAR转甲酰基酶｜AICAR transformylase

AICAR转甲酰基酶（AICAR transformylase）是催化嘌呤核苷酸从头合成途径中由5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸（AICAR）转化为5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸（FAICAR）的酶，该反应以10-甲酰四氢叶酸为甲酰基供体，是次黄嘌呤核苷酸（IMP）生物合成过程中的一步关键甲酰化反应。

氨基苯甲酸合酶｜aminobenzoate synthase

氨基苯甲酸合酶是催化分支酸与谷氨酰胺反应生成邻氨基苯甲酸的酶，该反应是色氨酸生物合成途径的关键第一步。该酶属于谷氨酰胺酰胺转移酶家族，利用谷氨酰胺作为氨基供体，将分支酸转化为芳香族氨基酸前体。此步骤为后续吲哚环的形成奠定基础，是微生物和植物中色氨酸合成的重要调控位点。

氨基转移酶｜aminotransferase

氨基转移酶又称转氨酶，是催化氨基酸与α-酮酸之间可逆转氨基反应的酶。反应分两步进行：氨基酸先将氨基转移给酶活性中心的辅酶磷酸吡哆醛（PLP），形成磷酸吡哆胺（PMP）并释放相应的α-酮酸；随后PMP将氨基转移给另一酮酸受体（如α-酮戊二酸），生成新的氨基酸并再生PLP，完成催化循环。大多数转氨酶以α-酮戊二酸为专一氨基受体，而对另一底物氨基酸的专一性较宽，反应平衡常数接近1.0，在体内常与氧化脱氨等过程偶联以驱动单向代谢。

氨基转移作用｜transamination

氨基转移作用（transamination）是在氨基转移酶（转氨酶）催化下，将α-氨基酸的α-氨基转移至α-酮酸（如α-酮戊二酸）的酮基上，使氨基酸脱氨生成相应的α-酮酸，而α-酮酸接受氨基转变为另一种氨基酸的过程。此反应需辅酶5’-磷酸吡哆醛（PLP）参与，PLP与酶分子以希夫碱结合，暂存并转移氨基，自身转变为5’-磷酸吡哆胺（PMP）后再生成PLP。多数氨基转移酶以α-酮戊二酸为专一氨基受体，反应可逆，是氨基酸分解代谢与合成代谢的关键步骤。

氨甲酰磷酸｜carbamoyl phosphate

氨甲酰磷酸是由氨甲酰磷酸合成酶催化氨（或谷氨酰胺）、HCO₃⁻和ATP生成的活化中间产物。它是尿素循环中含氮底物之一，为尿素合成提供第一个氮原子，同时氨甲酰磷酸还参与嘧啶核苷酸的从头合成，与天冬氨酸缩合形成氨甲酰天冬氨酸。该分子的合成消耗2分子ATP，反应不可逆，是尿素循环的限速步骤。真核生物中存在线粒体CPSⅠ（利用氨，参与尿素合成）和细胞质CPSⅡ（利用谷氨酰胺，参与嘧啶合成）。

氨甲酰天冬氨酸｜carbamoyl aspartate

氨甲酰天冬氨酸是嘧啶核苷酸从头合成途径中的中间产物，由氨甲酰磷酸与天冬氨酸缩合形成。随后，氨甲酰天冬氨酸经闭环和氧化反应生成乳清酸，进入尿嘧啶核苷酸的合成途径。

奥啉酸｜oxolinic acid

奥啉酸是第一代喹诺酮类抗菌药，通过抑制细菌DNA旋转酶（拓扑异构酶II）的活性，阻断DNA复制与修复，从而发挥杀菌作用。

胞吞作用｜endocytosis

胞吞作用(endocytosis)是细胞通过质膜内陷形成囊泡，将细胞外物质包裹并摄入胞内的过程。摄入的物质随后被运送至溶酶体，在溶酶体的酸性环境中被水解酶降解，从而实现细胞外组分的再利用。

苯丙氨酸-4-单加氧酶｜phenylalanine-4-monooxygenase

苯丙氨酸-4-单加氧酶又称苯丙氨酸羟化酶，是一种混合功能酶，催化苯丙氨酸分解代谢的第一步反应，使苯丙氨酸羟基化转变为酪氨酸。该酶同时催化两个偶联反应：使分子 O2 中的一个氧原子加到底物苯环上形成羟基，另一个氧原子被还原为 H2O。其辅助因子为四氢生物蝶呤。

苯丙氨酸羟化酶｜phenylalanine hydroxylase

苯丙氨酸羟化酶（phenylalanine hydroxylase）又称苯丙氨酸-4-单加氧酶，是一种混合功能氧化酶。它催化苯丙氨酸不可逆地羟化生成酪氨酸，反应需分子氧作为辅底物，其中一个氧原子掺入产物羟基，另一个氧原子被还原为水。该酶缺乏可导致苯丙酮酸尿症，是一种先天性氨基酸代谢缺陷症。

苯丙酮酸｜phenylpyruvic acid

苯丙酮酸是苯丙氨酸生物合成途径的中间产物，由分支酸经两步反应生成：分支酸变位酶P-预苯酸脱水酶先将分支酸转变为预苯酸，再催化预苯酸脱水、脱羧形成苯丙酮酸，此步也是芳香环形成的最后步骤。苯丙酮酸随后可通过转氨作用生成苯丙氨酸。

赤霉素｜gibberellin

赤霉素是一类重要的植物激素，在植物生长发育中起调控作用，如促进细胞伸长、诱导种子萌发和茎的伸长等。在植物组织培养中，赤霉素与生长素和细胞分裂素协同作用，影响器官分化。

重氮丝氨酸｜azaserine

重氮丝氨酸是谷氨酰胺的类似物，作为抗代谢物可竞争性抑制谷氨酰胺参与的酶促反应，如嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的生物合成。

多巴胺｜dopamine

多巴胺是一种由酪氨酸代谢产生的儿茶酚胺类物质，在神经系统中作为神经递质发挥重要作用。

腐胺｜putrescine

腐胺是一种多胺类化合物，由鸟氨酸经脱羧反应生成，而鸟氨酸来源于精氨酸的水解。它广泛存在于各种组织中，常与核酸并存，可能在转录和细胞分裂的调节中发挥重要作用。

泛素-蛋白酶体途径｜ubiquitin-proteasome pathway

泛素-蛋白酶体途径是真核细胞内依赖ATP的选择性蛋白质降解途径。该途径通过泛素（一个由76个氨基酸残基组成的高度保守蛋白）对靶蛋白进行标记：泛素活化酶（E1）利用ATP激活泛素C端，再将其传递给泛素载体蛋白（E2），接着在泛素-蛋白质连接酶（E3）催化下，泛素被转移至靶蛋白赖氨酸残基的ε-氨基上，且后续泛素通过Lys48与前一泛素C端形成异肽键，从而组装成多泛素链。被多泛素链标记的蛋白质随后被蛋白酶体识别并降解，蛋白酶体具有多种蛋白水解酶活性，可将底物水解成七至九肽，再由其他蛋白酶完全水解。

泛素-载体蛋白质｜ubiquitin-carrier protein

泛素-载体蛋白质（ubiquitin-carrier protein）即泛素结合酶E2，是泛素-蛋白酶体途径中参与蛋白质泛素化标记的关键酶。它通过硫酯键从泛素激活酶E1接受活化的泛素分子，形成泛素-E2中间复合物。随后在泛素连接酶E3的介导下，将泛素转移至靶蛋白的赖氨酸ε-氨基上，形成异肽键，从而标记蛋白质以供降解。

高血氨症｜hyperammonemia

高血氨症是一种因尿素循环中特定酶（如精氨酸酶）遗传性缺乏引起的先天性代谢缺陷症，导致血液中氨的浓度异常升高。氨主要通过尿素循环转化为无毒的尿素排出，酶缺陷使该过程受阻，有毒氨在血中蓄积，常伴有智力迟钝等神经症状。

泛素化｜ubiquitination

泛素化是指泛素分子在一系列酶的催化下共价连接至靶蛋白上，作为蛋白质选择性降解的标记。该过程需ATP参与，由E1活化泛素、E2携带泛素、E3将泛素转移至靶蛋白的赖氨酸残基ε-氨基上，并可形成多泛素链。泛素是一种由76个氨基酸组成的高度保守小蛋白，在真核细胞中广泛存在。泛素化不仅参与ATP依赖的蛋白质降解，也出现在组蛋白等的翻译后修饰中。

非必需氨基酸｜non-essential amino acid

非必需氨基酸是指机体可以自身合成、无需从食物中摄取的氨基酸。哺乳动物能够利用代谢中间物前体合成这类氨基酸，以满足正常生理需求。其碳骨架主要来源于柠檬酸循环、糖酵解和戊糖磷酸途径等核心代谢通路，氨基则通过氨的同化作用掺入。

富含谷氨酰胺结构域｜glutamine-rich domain

富含谷氨酰胺结构域是蛋白质序列中一段富含谷氨酰胺残基的区域，常见于转录因子等调节蛋白，通过介导蛋白质间相互作用参与转录调控，其异常扩展与某些神经退行性疾病相关。

谷氨酸合成酶｜glutamate synthase

谷氨酸合成酶（glutamate synthase）是催化谷氨酰胺提供氨基给α-酮戊二酸、生成两分子谷氨酸的酶，反应需NADPH作为辅酶。该酶存在于细菌、植物和动物体内，参与氨的同化作用，在低氨浓度时可与谷氨酰胺合成酶联合作用，将氨固定为谷氨酸。

谷胱甘肽｜glutathione

谷胱甘肽是一种具有解毒和参与氨基酸转运功能的重要物质。还原型谷胱甘肽可与过氧化氢或其他有机氧化物反应，起到解毒作用。它还通过γ-谷氨酰循环参与氨基酸的跨膜转运：在细胞膜外侧的γ-谷氨酰转肽酶催化下，谷胱甘肽的γ-谷氨酰基转移至氨基酸，形成γ-谷氨酰氨基酸，后者被其他细胞吸收，实现氨基酸的细胞间转移。

甘氨酸脱羧酶复合体｜glycine decarboxylase complex

甘氨酸脱羧酶复合体是存在于线粒体中的多酶复合体，催化甘氨酸氧化脱羧生成二氧化碳、氨和N5,N10-亚甲基四氢叶酸，在氨基酸代谢和一碳单位代谢中起关键作用。

分支酸｜chorismate

分支酸是苯丙氨酸和酪氨酸生物合成途径中的一种关键中间代谢物，其首先在分支酸变位酶作用下转化为预苯酸，随后经脱水、脱羧或脱氢等反应分别形成苯丙酮酸或4-羟苯丙酮酸，最终生成苯丙氨酸和酪氨酸。此过程也是芳香环形成的最后步骤。

固氮酶｜nitrogenase

固氮酶是参与生物固氮过程的关键酶复合物，催化分子氮(N₂)还原为氨(NH₃)，存在于固氮微生物中。

分支酸变位酶｜chorismate mutase

分支酸变位酶是催化分支酸重排为预苯酸的异构酶，是苯丙氨酸和酪氨酸生物合成途径中共同的第一步反应的关键酶。该酶可与预苯酸脱水酶或预苯酸脱氢酶结合，形成双功能酶（如分支酸变位酶P-预苯酸脱水酶或NAD+依赖性分支酸变位酶T-预苯酸脱氢酶），直接衔接预苯酸向苯丙酮酸或4-羟苯丙酮酸的转化。

固氮酶复合体｜nitrogenase complex

固氮酶复合体是固氮微生物中催化分子氮还原为氨的酶复合体，是生物固氮过程的关键催化剂。

吩嗪酮稠环｜phenazinone fused ring

吩嗪酮稠环(phenazinone fused ring)是一类以吩嗪酮(phenazinone)为母核的稠环芳香族化合物，其结构特征为吩嗪环上含有一个酮基，整体分子呈平面共轭体系，常见于某些天然色素和抗生素中。

枫糖尿症｜maple syrup urine disease

枫糖尿症是一种先天性氨基酸代谢缺陷病，由于支链α-酮酸脱氢酶复合体缺乏，导致亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸等支链氨基酸分解受阻，其相应酮酸在血液和尿液中大量蓄积，尿液呈现枫糖气味。该病属于分子疾病，常于婴儿期发病，表现为智力迟钝、发育不良、呕吐等症状，严重者可致死。

胱硫醚-γ-合酶｜cystathionine gamma-synthase

胱硫醚-γ-合酶 (cystathionine gamma-synthase) 是参与半胱氨酸生物合成的酶，催化丝氨酸与高半胱氨酸缩合形成胱硫醚，该反应是转硫途径的关键步骤。

合成｜synthesis

合成是指生物体内将简单小分子前体物质通过一系列酶促反应转化为复杂大分子或代谢产物的过程，常伴随能量消耗（如ATP或NADPH），是构建细胞组分和维持生命活动的基础。

精氨琥珀酸｜argininosuccinic acid

精氨琥珀酸是尿素循环的中间产物，由瓜氨酸的脲基与天冬氨酸在精氨琥珀酸合成酶催化下缩合而成，该反应为尿素分子提供第二个氮原子。

精氨琥珀酸合成酶｜argininosuccinate synthetase

精氨琥珀酸合成酶是尿素循环中的关键酶，催化瓜氨酸的脲基与天冬氨酸缩合形成精氨琥珀酸，从而为尿素分子引入第二个氮原子。该反应依赖ATP供能并需Mg²⁺参与，是尿素循环的第三步反应。

精氨琥珀酸裂解酶｜argininosuccinate lyase

精氨琥珀酸裂解酶（argininosuccinate lyase）是尿素循环中的一种酶，催化精氨琥珀酸可逆裂解为精氨酸和延胡索酸，参与体内氨解毒和精氨酸的生物合成。

精氨琥珀酸酶｜argininosuccinate lyase

精氨琥珀酸酶是尿素循环中的一种裂合酶，催化精氨琥珀酸可逆裂解为精氨酸和延胡索酸，该反应将尿素循环与柠檬酸循环相连接。

精氨酸酶｜arginase

精氨酸酶是尿素循环中的一种水解酶，催化该循环最后一步反应，即水解精氨酸生成尿素和鸟氨酸。尿素作为无毒排泄物排出体外，鸟氨酸则重新进入线粒体参与下一轮尿素循环。该酶缺陷可导致精氨酸血症和高氨血症。

精胺｜spermine

精胺（spermine）是一种含多个氨基的多胺类生物活性物质，最初从人精液中分离得到。它广泛存在于各种组织，常与核酸共存，在分子结构上与腐胺、亚精胺等共同构成多胺家族。精胺可能在转录调控和细胞分裂过程中发挥重要功能。

可溶性｜solubility

可溶性(solubility)是指物质在特定溶剂中溶解的能力。在生物化学中，常用来描述蛋白质等大分子在水溶液中以游离、非聚集状态存在的特性，与膜结合的或沉淀的形式相对。例如，细胞裂解后经离心，可溶性蛋白存留于上清液，而沉淀部分则含不溶物。某些双关酶能在可溶型和膜结合型之间互变，这种状态转换常伴随构象和活性的变化，从而参与代谢调节。

L-高丝氨酸｜L-homoserine

L-高丝氨酸是甲硫氨酸等天冬氨酸族氨基酸生物合成途径中的中间产物，由天冬氨酸-β-半醛在脱氢酶催化下以NADPH为辅酶还原生成，可进一步通过不同途径转化为甲硫氨酸。

酪氨酸酶｜tyrosinase

酪氨酸酶是一种含铜的氧化酶，催化酪氨酸羟化为多巴，并进一步将多巴氧化为多巴醌，是黑色素生物合成途径的关键限速酶，与皮肤和毛发的色素形成密切相关。

邻-氨基苯甲酸｜anthranilic acid

邻-氨基苯甲酸是色氨酸生物合成途径中的关键中间产物，由分支酸在相应酶催化下生成，是分支酸通往色氨酸的第一步反应。

磷酸泛酰半胱氨酸合成酶｜phosphopantothenoylcysteine synthetase

磷酸泛酰半胱氨酸合成酶是辅酶A生物合成途径中的一种酶，催化4′-磷酸泛酸与半胱氨酸缩合形成4′-磷酸泛酰半胱氨酸，并伴随ATP水解提供能量，该反应为后续脱羧生成4′-磷酸泛酰巯基乙胺以完成辅酶A的组装奠定基础。

磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶｜phosphopantothenoylcysteine decarboxylase

磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶是催化磷酸泛酰半胱氨酸脱羧生成4’-磷酸泛酰巯基乙胺的酶，该反应为辅酶A和酰基载体蛋白生物合成途径中的一步。

磷酸精氨酸｜phosphoarginine

磷酸精氨酸是一种存在于无脊椎动物肌肉中的高能磷酸化合物，作为磷酸原（phosphagen）可逆储存高能磷酸基团，在需要时迅速提供ATP，以维持肌肉收缩等活动的能量供应。

硫芥｜sulfur mustard

硫芥（sulfur mustard）是一种烷化剂，属于化学诱变剂，可通过修饰DNA碱基引发突变。

卵壳蛋白｜chorion protein

卵壳蛋白（chorion protein）是构成卵生动物的卵壳（或称绒毛膜）的主要结构蛋白，由滤泡细胞合成并分泌，在卵母细胞外形成坚韧的保护层，具有保护胚胎、防止机械损伤和微生物侵袭等功能。

莽草酸｜shikimic acid

莽草酸（shikimic acid）是植物和微生物中莽草酸途径的重要中间代谢物，参与芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）及多种次生代谢产物的生物合成。

N-乙酰谷氨酸合酶｜N-acetylglutamate synthase

N-乙酰谷氨酸合酶是催化谷氨酸乙酰化生成N-乙酰谷氨酸的酶。该产物作为氨甲酰磷酸合成酶I的别构激活剂，参与尿素循环的调节，对氨基甲酰磷酸的合成起关键调控作用。

N10-甲酰四氢叶酸｜N10-formyltetrahydrofolate

N10-甲酰四氢叶酸是四氢叶酸的一碳单位衍生物，以甲酰基（-CHO）结合在四氢叶酸的N10位上，是嘌呤核苷酸从头合成中甲酰基的供体，为嘌呤环的C2和C8原子提供碳源，在细胞内核酸合成和甲基化代谢中起关键辅酶作用。

鸟氨酸氨甲酰基转移酶｜ornithine carbamoyltransferase

鸟氨酸氨甲酰基转移酶是尿素循环中的一种酶，催化氨甲酰磷酸上的氨甲酰基转移到鸟氨酸上，形成瓜氨酸。该反应是尿素合成过程中的一步，将氨甲酰基引入鸟氨酸以生成瓜氨酸，进而参与后续的尿素生成。

尿黑酸｜homogentisic acid

尿黑酸是酪氨酸分解代谢途径中的中间产物，由对羟苯丙酮酸氧化脱羧生成。正常代谢中，尿黑酸被尿黑酸氧化酶氧化分解。若该酶缺乏，尿黑酸积累并从尿中排出，称为尿黑酸症。

尿黑酸氧化酶｜homogentisate 1,2-dioxygenase

尿黑酸氧化酶（homogentisate 1,2-dioxygenase）是参与酪氨酸分解代谢的一种酶，特异性催化尿黑酸芳香环的开裂。该酶的遗传性缺陷可导致尿黑酸症，使尿黑酸在体内积累并随尿液排出。

尿黑酸症｜alkaptonuria

尿黑酸症是一种先天性氨基酸代谢缺陷症，因缺乏尿黑酸氧化酶，导致酪氨酸代谢中间产物尿黑酸在体内积聚，并由尿排出，尿液暴露于空气中被氧化而呈现黑色。

尿素循环｜urea cycle

尿素循环是排尿素动物在肝脏中进行的、将有毒氨转化为无毒的尿素并排出体外的循环代谢途径。其过程涉及线粒体和细胞质，以鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸等为中间物，通过氨甲酰磷酸合成、精氨琥珀酸合成及精氨酸水解等步骤，最终将来自氨和天冬氨酸的两个氨基以及来自HCO₃⁻的碳原子转化为尿素。该循环消耗4个高能磷酸键，受N-乙酰谷氨酸对氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ的别构激活调控。

排氨动物｜ammonotelic animal

排氨动物是指以氨作为氨基酸等含氮化合物代谢的主要终产物排出体外的动物。这类动物将氨基酸脱氨产生的氨，通过谷氨酰胺等形式运输至排泄部位，直接释放氨。氨具有高毒性，其排泄需伴随大量水，因此排氨方式多见于水生或需要充足水分环境的低等动物（如大多数水生无脊椎动物、鱼类等），它们可将氨迅速扩散至周围水中，避免体内氨积累中毒。

排尿酸动物｜uricotelic animal

排尿酸动物是指将氨基酸代谢产生的氨转化为尿酸作为主要氮排泄产物排出体外的动物。尿酸溶解度低，排泄时可减少水分流失，是适应陆地干燥环境的排泄方式。

葡萄糖-丙氨酸循环｜glucose-alanine cycle

葡萄糖-丙氨酸循环是肌肉与肝脏之间的一种代谢循环，通过丙氨酸和葡萄糖的互变实现氨的转运。在肌肉中，一组氨基转移酶以丙酮酸为α-酮酸底物，接受氨基酸的氨基生成丙氨酸，后者释放入血运往肝脏；在肝中，丙氨酸经转氨作用重新生成丙酮酸，并释放氨用于尿素合成，丙酮酸则经糖异生转变为葡萄糖。葡萄糖再返回肌肉，经糖酵解降解为丙酮酸，从而完成循环。该途径主要功能是将肌肉中氨基酸分解产生的氨以无毒形式运送至肝，同时回收碳骨架。

丝氨酸-苏氨酸脱水酶｜serine/threonine dehydratase

丝氨酸-苏氨酸脱水酶是一类以磷酸吡哆醛为辅基的酶，催化丝氨酸和苏氨酸的脱水脱氨反应，分别生成丙酮酸和α-酮丁酸，在氨基酸碳骨架代谢中参与生糖或生酮途径。

苏氨酸羟甲基转移酶｜threonine hydroxymethyltransferase

苏氨酸羟甲基转移酶是催化苏氨酸与四氢叶酸间羟甲基转移反应的酶，参与一碳单位代谢。该酶以磷酸吡哆醛为辅基，通过将苏氨酸的羟甲基转移至四氢叶酸，生成甘氨酸和N⁵,N¹⁰-亚甲基四氢叶酸，从而连接氨基酸代谢与一碳单位代谢。

生糖氨基酸｜glucogenic amino acid

生糖氨基酸是指分解代谢中可转变为葡萄糖的氨基酸。其碳骨架降解后生成丙酮酸或三羧酸循环中间物（如草酰乙酸、α-酮戊二酸等），这些中间物能通过糖异生途径合成葡萄糖。

溶酶体的降解机制｜lysosomal degradation mechanism

溶酶体的降解机制是指溶酶体通过其内含的约50种酸性水解酶（如组织蛋白酶），在内部pH约5的酸性环境中，对经由自噬泡融合或胞吞作用摄取的细胞内组分和细胞外物质进行无选择降解，以实现组分的再利用。

生酮氨基酸｜ketogenic amino acid

生酮氨基酸是指在分解代谢中能转变为乙酰乙酰-CoA，进而可在肝中生成乙酰乙酸和β-羟丁酸（酮体）的氨基酸。属于这类氨基酸的有苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、色氨酸等。它们与脂肪酸一样可为机体提供酮体，糖尿病时肝中酮体的过量生成也与这些氨基酸的降解有关。

熔解蛋白｜melting protein

熔解蛋白（melting protein）是在DNA复制过程中负责解开DNA双螺旋结构的蛋白质，常包括解旋酶和单链结合蛋白等。它们通过破坏碱基对间的氢键，使双链局部解开，为DNA聚合酶提供单链模板，是复制起始和延伸的关键因子。

乳清苷酸脱羧酶｜orotidine-5'-phosphate decarboxylase

乳清苷酸脱羧酶是嘧啶核苷酸合成途径中的关键酶，催化乳清苷酸脱羧生成尿嘧啶核苷酸。该酶可被某些核苷酸类似物（如6-氮尿嘧啶转化生成的核苷酸）明显抑制，从而干扰嘧啶核苷酸的合成。

天冬氨酸氨基移换酶｜aspartate aminotransferase

天冬氨酸氨基移换酶，又称谷-草转氨酶或天冬氨酸-谷氨酸转氨酶，是催化L-天冬氨酸与α-酮戊二酸之间氨基转移反应的酶，生成草酰乙酸和谷氨酸。该反应可逆，平衡常数约1.0，需磷酸吡哆醛作为辅酶。该酶在氨基酸分解与合成代谢中起关键作用，连接天冬氨酸与柠檬酸循环中间产物草酰乙酸的相互转化。

天冬氨酸氨裂解酶｜aspartate ammonia-lyase

天冬氨酸氨裂解酶是催化天冬氨酸直接脱氨形成延胡索酸的酶，存在于植物和某些微生物中，在动物组织中不存在。

天冬氨酸转氨甲酰酶｜aspartate transcarbamoylase

天冬氨酸转氨甲酰酶是催化氨甲酰磷酸与天冬氨酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸的酶，该反应是嘧啶核苷酸从头合成途径的关键步骤。氨甲酰磷酸提供氨甲酰基，天冬氨酸提供碳骨架，反应需Mg²⁺参与。此酶在嘧啶环的生物合成中起枢纽作用，其产物氨甲酰天冬氨酸经后续闭环、氧化等步骤形成尿嘧啶核苷酸。

天冬酰胺合成酶｜asparagine synthetase

天冬酰胺合成酶是催化天冬酰胺生物合成的酶，需ATP参与，ATP在反应中降解为AMP和PPi。在哺乳动物中，该酶将谷氨酰胺的酰胺基转移至天冬氨酸的β-羧基；在细菌中还存在利用游离氨作为氮源的途径。反应可能涉及形成酶结合的β-天冬酰腺苷酸中间物。与谷氨酰胺合成酶不同，该酶催化的反应中ATP转化为AMP和PPi，而非ADP和Pi。

天冬酰胺酶｜asparaginase

天冬酰胺酶是催化天冬酰胺水解为天冬氨酸和氨的酶。该酶在动、植物组织中分布广泛。静脉注射天冬酰胺酶可限制恶性白细胞对天冬酰胺的利用，对控制某些白血病有一定效果。

同化作用｜assimilation

同化作用(assimilation)是指生物体将从环境中摄取的小分子物质转变为自身组成成分或生物大分子的过程。例如氨通过谷氨酸和谷氨酰胺掺入生物分子的氨同化作用，以及二氧化碳固定为有机物的碳同化作用。

脱氨酶｜deaminase

脱氨酶是一类催化底物水解脱去氨基的酶。在嘌呤碱分解中，脱氨酶作用于腺嘌呤、腺苷或腺苷酸等，使其脱去氨基。例如腺苷脱氨酶（ADA）参与核酸代谢，其缺陷可导致疾病。

无细胞体系｜cell-free system

无细胞体系是通过破碎细胞、离心去除细胞残渣等得到的、保留生物活性的可溶性液体体系，用于在体外研究特定生物化学过程。例如，兔网织红细胞无细胞体系被用于发现ATP依赖的泛素化蛋白质降解途径，固氮菌无细胞抽提液用于研究生物固氮机制。

氧化脱氨基作用｜oxidative deamination

氧化脱氨基作用是指氨基酸在酶催化下经氧化反应脱去氨基，生成相应的α-酮酸和氨的过程。该作用是氨基酸分解代谢中脱氨的重要方式，例如谷氨酸的氧化脱氨基作用。脱下的氨可进入尿素循环等途径进一步代谢。

一碳单位｜one carbon unit

一碳单位是指氨基酸代谢过程中产生的含一个碳原子的基团，主要包括亚甲基（—CH₂—）、次甲基（—CH=）和甲基（—CH₃）等形式。它们主要来源于甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸和组氨酸等氨基酸的分解代谢。一碳单位不能游离存在，需以四氢叶酸作为载体，结合在其N⁵、N¹⁰位上进行转移。参与嘌呤和嘧啶的从头合成以及S-腺苷甲硫氨酸的生成，是生物体内甲基化反应的重要甲基来源，对合成肾上腺素、肌酸、卵磷脂等含甲基化合物至关重要。

一碳基团｜one carbon group

一碳基团是指含有一个碳原子的化学基团，主要包括亚甲基（—CH₂—）、次甲基（—CH═）和甲基（—CH₃）等形式。这些基团主要来源于甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸和组氨酸等氨基酸的代谢。一碳基团不仅参与嘌呤和嘧啶的合成，还参与S-腺苷甲硫氨酸的生物合成，是生物体内多种化合物（如肾上腺素、肌酸、卵磷脂）甲基化的甲基供体。一碳基团的转移和利用依赖于四氢叶酸（THF），其携带位点在N⁵和N¹⁰上。

腺苷酰化作用｜adenylylation

腺苷酰化作用是指将腺苷酸（AMP）基团共价连接到靶蛋白（如谷氨酰胺合成酶的Tyr397残基）上的修饰过程。该反应由腺苷酰转移酶催化，受谷氨酸、α-酮戊二酸、ATP和Pi等代谢物水平的复杂级联调节。腺苷酰化通过共价修饰降低酶活性，并提高酶对别构抑制剂的敏感性，是一种精密的酶活性调控机制。

腺苷酰转移酶｜adenylyltransferase

腺苷酰转移酶（adenylyltransferase）是催化腺苷酰化（将AMP基团转移到底物）和脱腺苷酰化反应的酶。在细菌中，该酶负责对谷氨酰胺合成酶活性部位的Tyr397进行可逆的腺苷酰化共价修饰，腺苷酰化程度提高会增强别构抑制剂的敏感度，从而降低酶活性。其催化活性受到谷氨酸、α-酮戊二酸、ATP和Pi等代谢物浓度的复杂调控。

遗传缺陷症｜genetic deficiency disorder

遗传缺陷症是指由于遗传物质（DNA）突变导致某种酶缺乏或活性异常，引起代谢障碍的先天性疾病。其机制在于基因缺陷使特定酶蛋白功能丧失，导致作用物在组织或体液中积累。患者常表现出智力迟钝、发育不良等症状，如氨基酸代谢缺陷症和糖原累积症。该病属于分子疾病，多在婴儿期发病，具有先天性。

乙基甲烷磺酸｜ethyl methanesulfonate

乙基甲烷磺酸（ethyl methanesulfonate，EMS）是一种常见的烷化剂，属于极强的化学诱变剂。它通过对DNA碱基的修饰作用，改变碱基的配对性质，从而引起碱基对置换等突变。

乙基乙烷磺酸｜ethyl ethanesulfonate

乙基乙烷磺酸（ethyl ethanesulfonate）是一种烷化剂，属于化学诱变剂，可与DNA碱基发生烷化修饰，从而诱导基因突变。

消旋酶｜racemase

消旋酶（racemase）是一类催化底物分子中手性中心构型翻转、实现两种对映异构体相互转化的异构酶。其作用不改变底物的化学组成，仅通过稳定中间态或质子转移等方式改变立体化学。例如，甲基丙二酰-CoA消旋酶参与奇数碳脂肪酸代谢，将D-甲基丙二酰-CoA转化为L-甲基丙二酰-CoA，从而使丙酰-CoA得以进入柠檬酸循环。

预苯酸｜prephenate

预苯酸是分支酸在分支酸变位酶催化下生成的一种中间代谢物，处于苯丙氨酸和酪氨酸生物合成途径中分支酸之后的关键分支点。预苯酸与酶蛋白结合，在分支酸变位酶P-预苯酸脱水酶作用下经脱水脱羧生成苯丙酮酸，或在NAD⁺依赖性分支酸变位酶T-预苯酸脱氢酶作用下经脱氢脱羧生成4-羟苯丙酮酸，该步骤同时完成芳香环的形成。

藻红素｜phycoerythrobilin

藻红素是藻红蛋白的辅基，属于开链四吡咯结构的藻胆素类色素，主要吸收520~630 nm范围内的光，在光合作用中作为辅助集光色素将捕获的光能传递给反应中心叶绿素a。

正亮氨酸｜norleucine

正亮氨酸（norleucine）是亮氨酸的同分异构体，属于非蛋白质氨基酸，其侧链为直链丁基，化学名为2-氨基己酸。它并非天然蛋白质的组成成分，但可作为亮氨酸的类似物在代谢研究中用作抑制剂或参入蛋白质中研究结构功能关系。

转氨酶｜transaminase

转氨酶是催化转氨基反应的酶，又称氨基转移酶。它通常以α-酮戊二酸为氨基受体，将氨基酸的α-氨基转移给α-酮戊二酸，生成相应的α-酮酸和谷氨酸。该酶对α-酮戊二酸或谷氨酸高度专一，而对另一种底物无严格专一性；反应可逆，平衡常数接近1.0，在体内常与氨基酸氧化分解反应偶联以定向推动反应。

转羟乙醛酶｜transketolase

转羟乙醛酶（transketolase）又称转酮醇酶，是一种以硫胺素焦磷酸（TPP）为辅基并依赖Mg2+的酶。它催化碳架重排反应，在卡尔文循环的核酮糖-1,5-二磷酸再生阶段发挥作用，参与磷酸丙糖等中间物的相互转化。

转酮醇酶｜transketolase

转酮醇酶（transketolase）是参与戊糖磷酸途径和光合碳还原循环（卡尔文循环）的一种酶，催化羟乙醛基（二碳单位）从酮糖供体转移到醛糖受体的转酮醇反应。该酶以硫胺素焦磷酸（TPP）为辅基，并需要Mg²⁺作为激活剂。

组织蛋白酶｜cathepsin

组织蛋白酶是存在于溶酶体中的一类蛋白水解酶，在溶酶体内部酸性环境（pH约5）中具有最适活性，参与细胞内无选择性的蛋白质降解过程，通过自噬和胞吞途径分解胞内组分及外源物质。