Pr和Aa的代谢

第九章第九章蛋白质蛋白质 的酶促降解的酶促降解 及及 氨基酸氨基酸 的代谢的代谢蛋白质的 水解氨基酸的 代谢 氨基酸的分解 氨基酸的合成主要内容第一节 蛋白质的酶促水解水解胞外酶氨基酸 吸收入作为 氮 源和能源进行代谢 。蛋白质不能储备。外源蛋白质外源蛋白质一、消化：主要在胃、小肠进行。（一）胃内消化：1、胃蛋白酶（ pepsin):胃蛋白酶元 胃酸 ( H+) 胃蛋白酶自激活作用蛋白质的消化吸收 2、胃酶作用：蛋白质 小分子肽 肠道胃酶作用于： Phe, Tyr, Trp, ( 芳香族）Leu, Glu, Gln。胃蛋白酶 （二）小肠消化：1、来自胰腺的酶：1） 内肽酶： 水解 Pr内部肽键。胰蛋白酶： Lys、 Arg羧基端肽键； (碱性）糜蛋白酶： Phe、 Tyr、 Trp肽键； (芳香族）弹性蛋白酶： Val、 Leu、 Ser、 Ala肽键 （脂肪族）2） 外肽酶：羧肽酶：从 C端水解；羧肽酶 A：水解中性 aa为 C端的肽键；羧肽酶 B：水解碱性 aa为 C端的肽键；1）氨肽酶：从 N端水解，形成二肽。2）二肽酶：作用于二肽。寡肽的水解主要在小肠粘膜细胞进行。 2、来自小肠粘膜细胞的寡肽酶： 肽 小肽小肽 氨基酸至此： 球蛋白几乎完全分解；纤维蛋白、角蛋白部分水解。胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶羧肽酶、氨肽酶3、小肠腔的消化： 酶 位点（或底物） 胰蛋白酶 Lys,Arg的羧基端胰凝乳 (糜 )蛋白酶 Phe,Trp,Tyr 的羧基端胃蛋白酶 Phe,Trp,Tyr的氨基端氨肽酶 肽的氨基端羧肽酶 肽的羧基端二肽酶 二肽弹性蛋白酶 各种脂肪族 AA形成的肽几种常见的蛋白水解酶 细胞内能有选择的降解 “过期蛋白 ”，而不影响细胞的正常功能内源过期蛋白质内源过期蛋白质水解 氨基酸泛肽（泛素）识别 并在 溶酶体 中水解二、细胞内的蛋白质的酶促降解泛肽（泛素）： 76个氨基酸的小肽过期蛋过期蛋白质白质泛肽泛肽 复合体复合体溶酶体氨基酸泛肽泛肽泛素化第二节 氨基酸的分解代谢特殊分解代谢 特殊侧链的分解代谢一般分解代谢CO2 胺脱羧基作用 脱氨基作用 NH3-酮酸氨基酸的分解代谢概况一、脱氨基作用 氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用 氨基酸主要通过五种方式脱氨基氧化脱氨基作用非氧化脱氨基 转氨基作用联合脱氨基嘌呤核苷酸循环 L-谷氨酸脱氢酶 （专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）1.氧化脱氨基作用 脱氨酶 脱氢氧化酶酶 L-氨基酸氧化酶（分布少）、 D-氨基酸氧化酶（分布广）酶2H+H+亚氨基酸 不稳定H2O+H+水解加氧脱氢NH4+-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，活力低（ pH=7)，作用小。提问： 那种酶作用最重要？2定义： -AA在酶的作用下，氧化生成 -酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。有毒！L-谷氨酸脱氢酶NAD+H2O NADH+H+NH4+- 谷氨酸 - 酮戊二酸谷氨酸 氧化脱氨ATPGTPNADH变构抑制ADPGDP变构激活谷氨酸脱氢酶：2.转氨基作用 特点 ： a. 可逆，受平衡影响 b. 氨基大多转给了 -酮戊二酸 （产物 谷氨酸 ）转氨酶-氨基酸 -酮酸-氨基酸-酮酸逆过程交换三羧酸循环丙酮酸酮戊二酸提问： 为什么多转给 -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 -酮戊二酸 。谷氨酸 氧化脱氨L-谷氨酸脱氢酶NAD+H2O NADH+H+NH4+- 谷氨酸 - 酮戊二酸氧化脱氨氧化脱氨 转氨基转氨基谷谷 某转氨酶某转氨酶O（ 酮酸 ） NH4+(A)转氨基制备 谷氨酸各种转氨酶 (transaminase)均以 磷酸吡哆醛 (胺 )为辅酶。除 Lys， Gly、 Thr、 Pro外，均可参加转氨基作用。谷丙转氨酶 (glutamic pyruvic transaminase,GPT)谷草转氨酶 (glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)Glu Pyruvate-Ketoglutarate(-KG)AlaGPT 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 正常情况下，转氨酶主要存在于细胞内，血清中转氨酶活性很低。 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 。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）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。产物反应物3.联合脱氨基作用 转氨 与 氧化脱氨 的联合NH4+-酮酸由于两种酶活性强，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 嘌呤核苷酸脱氨基嘌呤核苷酸脱氨基为主。谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸转氨酶-氨基酸NAD+H2ONH3 2HNADH+H+n组织：肝、肾 4、嘌呤核苷酸循环 (purine nucleotide cycle)组织：骨骼肌和心肌、 肝脏和脑组织产物 腺苷酸琥珀酸草酰乙酸嘌呤核苷酸联合脱氨基嘌呤核苷酸联合脱氨基谷氨酸-酮戊二酸转氨酶-氨基酸-酮酸NH3 NH3天冬氨酸 次黄苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸苹果酸谷 -草 转氨酶H2O反应物5.非氧化脱氨基反应（ 1） 还原脱氨基主要在微生物中进行（ 2） 脱水脱氨基（ 3） 裂解脱氨基 二、脱羧基作用氨基酸脱羧酶氨基酸 胺类RCH2NH2 + CO2磷酸吡哆醛由氨基酸脱羧酶 (decarboxyase)催化，辅酶为 磷酸吡哆醛 ，产物为 CO2和胺。所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为 CO2和水。 来 源 胺 类 功 能谷氨酸 - 氨基丁酸(GABA)抑制性神经递质，作镇静剂组氨酸 组胺 血管舒张剂，促胃液分泌，降低血压作用色氨酸 5-羟色胺 抑制性神经递质，缩血管半胱氨酸 牛磺酸 形成牛磺胆汁酸，促脂类消化丝氨酸 乙醇胺 经甲基化生成胆碱赖氨酸 尸胺鸟氨酸、精氨酸 腐胺，精胺等 促进细胞增殖等胺类的来源与功能三、氨基酸分解产物的转化（一）胺的转化氨基酸分解的产物：NH3、 -酮酸、胺、 CO2。氨的来源 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源 , 胺类的分解也可以产生氨RCH2NH2 RCHO + NH3胺氧化酶 肠道吸收的氨氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺谷氨酰胺 谷氨酸 +NH3谷氨酰胺酶（二）氨的代谢（ 1）排氨生物： NH3转变成酰胺（ Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）（ 2）以尿酸排出： 将 NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）（ 3）以尿素排出 ： 经尿素循环（肝脏）将 NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）（ 4）重新利用合成 AA：（ 5）合成酰胺 （高等植物中）(6)嘧啶环的合成 （核酸代谢）1、氨的去路2、尿素的生成 体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素(urea)。 合成尿素的主要器官是肝，但在肾及脑中也可少量合成。 尿素合成是经过称为鸟氨酸循环 (ornithine cycle)的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。 （ 1）氨基甲酰磷酸的合成 此反应在 线粒体 中进行，由 氨基甲酰磷酸合成酶 （ CPS-）催化，该酶需 N-乙酰谷氨酸 （ AGA）作为变构激活剂，反应不可逆。尿素生成的鸟氨酸循环NH3 + CO2 H2O+ 2ATP 2ADP + Pi氨基甲酰磷酸合成酶 AGA， Mg2+NH2O PO32-C O氨基甲酰磷酸 在 线粒体 内进行，由 鸟氨酸氨基甲酰转移酶 （ OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的 -氨基上，生成 瓜氨酸 。(2) 瓜氨酸的合成NH2O PO32-C O(CH2)3NH2H2N-CHCOOHC O(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+ H3PO4+氨基甲酰磷酸 鸟氨酸 瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶 转运至 胞液 的瓜氨酸在 精氨酸代琥珀酸合成酶 催化下，消耗能量合成 精氨酸代琥珀酸 。(3) 精氨酸代琥珀酸的合成C O(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATP AMP + PPi + H2OCH2- CHCOOHCOOHH2NCH2- CHCOOHCOOHC N(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸限速酶 在 胞液 中由 精氨酸代琥珀酸裂解酶 (arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸 和 延胡索酸。 （ 4）精氨酸代琥珀酸的裂解精氨酸代琥珀酸裂解酶CH2- CHCOOHCOOHC N(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCH COOHCOOH+C NH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸 延胡索酸 在 胞液 中由 精氨酸酶 催化，精氨酸水解生成 尿素(urea)和 鸟氨酸 (ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。（ 5）精氨酸的水解(CH2)3NH2H2N-CHCOOHC NH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸- NH2H2N -OC+鸟氨酸 尿素精氨酸酶H2O鸟氨酸循环2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨甲酰磷酸2ATP N-乙酰谷氨酸Pi鸟氨酸 瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸苹果酸-酮 戊二酸谷氨酸-酮 酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鸟氨酸尿素线粒体胞 液 1合成主要在 肝细胞 的 线粒体 和 胞液 中进行；2合成一分子尿素需消耗 4分子 ATP；3 精氨酸代琥珀酸合成酶 是尿素合成的限速酶；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 。 尿素合成的特点尿素循环的调节 （ 1）氨基甲酰磷酸合成酶的别构调节N-乙酰谷氨酸（ AGA） 激活剂 氨基酸降解增加 谷氨酸浓度增加 谷氨酸和乙酰辅酶 A合成 N-乙酰谷氨酸 激活氨基甲酰磷酸合成酶 促进尿素的生成 （ 2）鸟氨酸循环中其他酶的调节 精氨酸代琥珀酸合成酶 高氨血症高氨血症和氨中毒正常血氨浓度： 0.1 mg/dl (0.6 mol/L)肝功损伤 尿素合成 血氨 脑 a酮戊二酸（与氨生成谷氨酸）肝昏迷 脑功能 ATP生成 三羧酸循环血氨浓度升高称 高氨血症 ，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。高氨血症时可引起脑功能障碍，称 氨中毒 。若外环境 NH3大量进入细胞，或细胞内 NH3大量积累酮戊二酸大量转化 NADPH大量消耗TCA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酮戊二酸氨中毒的可能机制L-谷氨酸脱氢酶NAD+H2O NADH+H+NH4+- 谷氨酸 - 酮戊二酸？ 血氨正常参考值： 5.54 65mol/L降低血氨的措施：限制蛋白进食量给于肠道抑菌药物给予 Glu使其与氨结合为 Gln 3、氨的转运（ 1）谷氨酰胺的运氨形式COOH CONH2| |（ CH2） 2 NH3 +ATP ADP + Pi （ CH2） 2| 谷氨酰胺合成酶 |CHNH2 CHNH2| 谷氨酰胺酶 |COOH NH3 H2O COOHL-谷氨酸 谷氨酰胺脑，肌肉肝，肾谷氨酰胺：氨的解毒产物，氨的贮存和运输形式，在脑、肌肉中存在 Gln合成酶。（ 2） 丙氨酸 -葡萄糖循环 （ alanine-giucosecycle）丙氨酸也是氨的运载体 ,它把氨从肌肉运送到肝脏 , 脱氨后生成的丙酮酸又异生转变成葡萄糖运回到肌肉（见教材 P199）(主要是肌肉 )NH3的转运与排泄各组织细胞脱氨 NH3谷氨酸-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸丙丙氨氨酸酸谷氨酰胺谷氨酰胺血血液液 肝脏脱氨，转脱氨，转化为化为 排泄排泄形式形式提问： 为什么以 谷氨酰胺、丙氨酸 转运氨呢？答案： 经济性、高效（一举两得） 。肌肉剧烈运动丙酮酸NH3丙丙氨氨酸酸糖异生 糖原糖原脱氨酵解蛋白质分解产能再合成 AA转变成糖和脂肪生糖 AA： 凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的 AA。（ AlaThrGlySerCysAspAsnArgHisGlnProMetVal）凡能生成乙酰 CoA和乙酰乙酰 CoA的 AA均能通过乙酰 CoA转变成脂肪。转变成酮体生酮 AA： 凡能生成乙酰乙酸、 -丁酸的 AA（ Leu）生糖兼生酮 AA（ IlePheTyrLysTrp）进入 TCA循环 ，进行彻底的氧化分解。（三） -酮戊二酸的代谢生酮氨基酸(只能转化为脂肪）只能转化为脂肪）除亮氨酸、赖氨酸外的氨基酸可由 ？ 转化为糖。糖异生糖异生氧化供能或转变成糖类及脂类（一）一碳基团的代谢（不包括羧基）1）亚氨甲基（）亚氨甲基（ -CH=NH， formimino-）2）甲酰基（）甲酰基（ -CHO， formyl-）3）羟甲基（）羟甲基（ -CH2OH， hydroxymethyl-）4）亚甲基或甲烯基（）亚甲基或甲烯基（ -CH2-， methylene）5）甲炔基或次甲基（）甲炔基或次甲基（ -CH=， methenyl-）6）甲基（）甲基（ -CH3- methyl- ）四、个别氨基酸的代谢1、一碳单位 (OCU)：在氨基酸分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团 。2.一碳基团的的载体 -四氢叶酸FH4是一碳单位的运载体，携带甲基的部位是在 N5,N10 位 FH4由叶酸在叶酸还原酶作用下利用NADPH还原得到 一碳基团与四氢叶酸的连接方式3.一碳单位主要来源：丝氨酸 N5,N10CH 2FH 4甘氨酸 N5,N10CH 2FH 4组氨酸 N5CH=NHFH 4色氨酸 N10CHOFH 4甲硫氨酸也是一个重要的甲基供体，其活性形式是 S-腺苷甲硫氨酸（ SAM）一碳基团的相互转变与四氢叶酸相连的各类一碳基团可以通过氧化还原过程相互转变OCU与核苷酸合成4.一碳单位的生理功能作为合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来 （二）芳香族氨基酸的代谢包括 Phe;Tyr;Trp苯丙氨酸的和酪氨酸的代谢芳香族氨基酸的代谢转变及代谢异常l 苯丙氨酸羟化酶缺陷引起苯丙酮酸尿症。婴幼儿可发生智力迟钝，发育不良。l 黑色素细胞中 酪氨酸酶 缺陷引起白化病。 酪氨酸经酪氨酸羟化酶作用转变成多巴，再进一步转变为儿茶酚胺类激素，如多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素。 酪氨酸代谢中间物二羟基苯丙酮酸脱羧酶缺陷引起大量尿黑酸从尿中排除，称为尿黑酸症。氨基酸的羟化作用Tyr酶聚合黑色素动物植物激素生物碱多巴多巴胺Tyr酶多巴多巴醌l帕金森病 (Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。