蛋白质水解及氨基酸代谢

蛋白质水解及氨基酸代谢1.1蛋白质的功能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。

第一节蛋白质的酶促水解第2页,共43页，2024年2月25日，星期天氮平衡(nitrogenbalance)

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(nitrogenbalance)。

第3页,共43页，2024年2月25日，星期天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。

第4页,共43页，2024年2月25日，星期天第5页,共43页，2024年2月25日，星期天必需氨基酸一共有八种：赖氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、苏氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、缬氨酸（Val）。

MetTrpLysValIleLeuPheThr

“假设来借一两本书”由于酪氨酸（Tyr）在体内需由苯丙氨酸为原料来合成，半胱氨酸（Cys）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。

第6页,共43页，2024年2月25日，星期天蛋白质的营养价值及互补作用

决定蛋白质营养价值高低的因素有：①必需氨基酸的含量；②必需氨基酸的种类；③必需氨基酸的比例，即具有与人体需求相符的氨基酸组成。将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，以提高其营养价值的作用称为食物蛋白质的互补作用。

蛋白质互补三原则：1食物生物学种属愈远愈好2搭配种类愈多愈好3食用时间愈近愈好，最好同时食用第7页,共43页，2024年2月25日，星期天1.2蛋白质的消化（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，由肠粘膜上皮细胞吸收进入机体，游离氨基酸进入血液循环输送到肝脏。第8页,共43页，2024年2月25日，星期天消化道内几种蛋白酶的专一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）第9页,共43页，2024年2月25日，星期天胰蛋白酶原肠激酶胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧基肽酶原A及B羧基肽酶A及B第10页,共43页，2024年2月25日，星期天提问：不同蛋白酶之间功能上区别可能有什么？NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶随机内切酶特定氨基酸间限制性内切酶外切酶—羧肽酶最终产物—氨基酸第11页,共43页，2024年2月25日，星期天氨基酸的吸收

主要在小肠进行，是一种主动转运过程，需由特殊载体携带。转运氨基酸进入细胞时，同时转运入Na+。除此之外，也可经γ-谷氨酰循环系统进行。需由γ-谷氨酰基转移酶催化，利用GSH，合成γ-谷氨酰氨基酸进行转运。消耗的GSH可重新再合成。

第12页,共43页，2024年2月25日，星期天蛋白质在肠中的腐败

主要在大肠中进行，是细菌对蛋白质及其消化产物的分解作用。腐败分解作用包括水解、氧化、还原、脱羧、脱氨、脱巯基等反应。可产生有毒物质，如胺类（腐胺、尸胺），酚类，吲哚类，氨及硫化氢等。这些有毒物质被吸收后，由肝脏进行解毒。

第13页,共43页，2024年2月25日，星期天氨基酸代谢库

食物蛋白质经消化吸收产生的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白质降解生成的氨基酸以及其它物质经代谢转变而来的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库（metabolicpool）。

第14页,共43页，2024年2月25日，星期天氨基酸的来源和去路

第15页,共43页，2024年2月25日，星期天第二节氨基酸的代谢2.1氨基酸的分解只介绍最普遍的脱氨基作用—氧化脱氨、转氨基、联合脱氨。氨基酸？NH3、尿素、尿酸CO2、H2O、ATP分解合成其他合成？四大物质、激素等第16页,共43页，2024年2月25日，星期天L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解过程）1.氧化脱氨—

α-AA在酶的催化下氧化生成α-酮酸，消耗氧并产生氨的过程。脱氨酶——脱氢氧化酶酶——L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶酶2H+H+亚氨基酸不稳定H2O+H+水解加氧脱氢NH4+α-酮酸本应是L-氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，最适pH=10，活力低（pH=7)，作用小。！？提问：那种酶作用最重要？2第17页,共43页，2024年2月25日，星期天NH4+过多有毒！L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脱氨第18页,共43页，2024年2月25日，星期天若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累α酮戊二酸大量转化NADPH大量消耗三羧酸循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍。表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡。三羧酸循环丙酮酸α酮戊二酸氨中毒原理L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？第19页,共43页，2024年2月25日，星期天2.转氨基作用特点：a.可逆，受平衡影响

b.氨基大多转给了α-酮戊二酸（产物谷氨酸）转氨酶α-氨基酸

α-酮酸

α-氨基酸α-酮酸逆过程交换三羧酸循环丙酮酸α酮戊二酸提问：为什么多转给α-酮戊二酸？答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生α-酮戊二酸。转氨酶的辅酶：磷酸吡哆醛/胺第20页,共43页，2024年2月25日，星期天谷氨酸氧化脱氨L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+L-谷氨酸α-酮戊二酸氧化脱氨转氨基谷—某转氨酶O（酮酸）NH4+(A)转氨酶制谷氨酸第21页,共43页，2024年2月25日，星期天第22页,共43页，2024年2月25日，星期天

谷丙转氨酶，肝脏中活性高谷草转氨酶，心肌中活性高第23页,共43页，2024年2月25日，星期天提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？转氨基本质上没有真正脱氨。第24页,共43页，2024年2月25日，星期天产物反应物3.联合脱氨————转氨与氧化脱氨的联合谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶α-酮戊二酸转氨酶NH4+α-氨基酸NAD++H2Oα-酮酸NH32H由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸联合脱氨。骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸脱氨基为主。NADH+H+第25页,共43页，2024年2月25日，星期天产物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸H2ONH3腺苷酸延胡索酸谷-草转氨酶H2O反应物次黄苷酸嘌呤核苷酸联合脱氨基H2ONAD+NADH+H+苹果酸三羧酸循环第26页,共43页，2024年2月25日，星期天4.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨？脱氨H2ONH3谷氨酰胺谷氨酸天冬酰胺与之类似。NH3何处去呢？水解酶第27页,共43页，2024年2月25日，星期天(主要是肌肉)2.2NH3的转运与排泄各组织细胞脱氨NH3α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液肝脏脱氨，转化为排泄形式肌肉为什么以丙氨酸转运氨呢？一举两得。肌肉剧烈运动糖异生糖原脱氨丙酮酸酵解NH3蛋白质分解产能无毒丙氨酸中和第28页,共43页，2024年2月25日，星期天水生生物直接扩散脱氨（NH3）哺乳、两栖动物排尿素各种生物根据安全、价廉的原则排氨。直接排氨，不消耗能量但毒性大；转化为排氨形式越复杂，越安全，但越耗能。？体内水循环迅速，NH3浓度低，扩散流失快，毒性小。？体内水循环较慢，NH3浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。第29页,共43页，2024年2月25日，星期天尿素的形成——尿素循环部位——肝脏细胞氨基酸（外来的或自身的）α-酮戊二酸（转氨作用）谷氨酸谷氨酸α酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鸟氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸Pi瓜氨酸转氨基—氨精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鸟氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量第30页,共43页，2024年2月25日，星期天尿素循环氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸2ADP+Pi2ATP+CO2+NH3+H2O1细胞溶液线粒体NH2-C-NH2O尿素

-酮戊二酸

-酮戊二酸H2N-C-PO2345第31页,共43页，2024年2月25日，星期天尿素循环的过程1）鸟氨酸与二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸。2）瓜氨酸与氨作用合成精氨酸；3）精氨酸被肝脏中的精氨酸酶水解产生尿素和重新放出鸟氨酸。

反应从鸟氨酸开始，结果又重新产生鸟氨酸，形成了一个闭路循环，称为鸟氨酸循环（又称尿素循环）第32页,共43页，2024年2月25日，星期天NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸第33页,共43页，2024年2月25日，星期天尿素合成的特点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。⑤尿素中的碳原子来自于碳酸氢盐第34页,共43页，2024年2月25日，星期天-+精氨酸鸟氨酸尿素仍需要较多数量的饮水来加速血液中的尿素释放。第35页,共43页，2024年2月25日，星期天第36页,共43页，2024年2月25日，星期天鸟类、爬虫排尿酸均来自转氨不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。提问：为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，保留水分同时不中毒得付出高能量代价。高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式储存氨，不排氨。第37页,共43页，2024年2月25日，星期天生酮氨基酸(只能转化为脂肪）2.3α-酮酸的转化(1)合成氨基酸（合成代谢占优势时）(2)进入三羧酸循环彻底氧化分解!(3)转化为糖及脂肪除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由？转化为糖。糖异生第38页,共43页，2024年2月25日，星期天碳骨架的氧化（肝脏中）异柠檬酸柠檬酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸组氨酸谷氨酰胺脯氨酸谷氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第39页,共43页，2024年2月25日，星期天三羧酸循环—焚烧炉第40页,共43页，2024年2月25日，星期天转变成糖及脂肪生糖氨基酸：在体内可以转变为糖的氨基酸，按照糖代谢途径进行代谢。生糖氨基酸分解的中间产物大都是糖