蛋白质的降解和氨基酸的代谢

1、1111 蛋白质的降解和氨基酸的代谢蛋白质的降解和氨基酸的代谢概 述: 蛋白质的营养作用蛋白质的营养作用一、蛋白质的主要功能一、蛋白质的主要功能 维持组织细胞的生长、更新和修补维持组织细胞的生长、更新和修补 参与催化、运输和代谢调节参与催化、运输和代谢调节 提供能源提供能源二、氮平衡（二、氮平衡（nitrogen balance）氮平衡氮平衡状态状态进、出氮进、出氮情况情况常见人群常见人群氮的总氮的总平衡平衡摄入氮摄入氮= =排出氮排出氮健康成年人健康成年人氮的正氮的正平衡平衡摄入氮摄入氮排出氮排出氮儿童、青春期青少年、孕妇及儿童、青春期青少年、孕妇及恢复期病人恢复期病人氮的负氮的负平衡平衡摄

2、入氮摄入氮排出氮排出氮长期饥饿、消耗性疾病患者长期饥饿、消耗性疾病患者三、必需氨基酸三、必需氨基酸 人体营养需要，而又不能自身合成，必须由人体营养需要，而又不能自身合成，必须由食物供应的氨基酸。共食物供应的氨基酸。共8种：种：val、ile、 leu、 phe、met、trp、thr、lys。四、蛋白质的互补作用四、蛋白质的互补作用混合食用营养价值较低的蛋白质，则必需氨混合食用营养价值较低的蛋白质，则必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值。基酸可以互相补充，从而提高营养价值。第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解 一、细胞内蛋白质降解的的两个体系一、细胞内蛋白质降解的的两个体系 p2

3、86p2861. 1. 溶酶体无选择的降解溶酶体无选择的降解2. 2. 泛素标记的选择性蛋白质降解泛素标记的选择性蛋白质降解 泛素泛素：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。：是一种参与蛋白质降解的小分子蛋白质。1. 1. 溶酶体无选择的降解蛋白质溶酶体无选择的降解蛋白质 溶酶体组成及特点溶酶体组成及特点 含有含有5050种水解酶（组织蛋白酶），最适种水解酶（组织蛋白酶），最适phph为为5.05.0左右，在细胞溶胶左右，在细胞溶胶phph下无活性。下无活性。 溶酶体对细胞内组分的利用是和膜融合后利用自溶酶体对细胞内组分的利用是和膜融合后利用自身酶来降解。身酶来降解。 溶酶体降解蛋白质是无选择的

4、。溶酶体降解蛋白质是无选择的。 作业：作业： 请查阅资料并撰写与请查阅资料并撰写与 “ “泛素标记的选择性泛素标记的选择性蛋白质降解蛋白质降解”有关理论及研究进展的综述论文。有关理论及研究进展的综述论文。要求：要求： 综述论文打印后上交。综述论文打印后上交。 做成做成pptppt课堂上课堂上3535名同学来讲述。名同学来讲述。二、外源蛋白的酶促降解二、外源蛋白的酶促降解 p287p287消化蛋白质的酶消化蛋白质的酶内肽酶内肽酶: :水解蛋白质内部肽键水解蛋白质内部肽键 胃蛋白酶胃蛋白酶 胰蛋白酶胰蛋白酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 弹性蛋白酶弹性蛋白酶外肽酶外肽酶：从肽链两端开始水解肽键从肽链两端开始水

5、解肽键 氨基肽酶氨基肽酶 羧基肽酶羧基肽酶消化道内几种蛋白酶的专一性消化道内几种蛋白酶的专一性三、氨基酸的吸收（补充）（1 1） 主要部位：小肠主要部位：小肠（2 2） 吸收机制吸收机制 中性中性氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白碱性碱性氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白酸性酸性氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白亚氨基酸亚氨基酸运载蛋白运载蛋白b b - -谷氨酸循环谷氨酸循环a a 氨基酸运载蛋白氨基酸运载蛋白四、氨基酸代谢库四、氨基酸代谢库 p 288 是指体内氨基酸的总量是指体内氨基酸的总量第二节第二节 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢 氨基酸的共同分解代谢途径：氨基酸的共同分解代谢途径：p288p288

6、 脱氨基作用和脱羧基作用脱氨基作用和脱羧基作用一、脱氨基作用一、脱氨基作用 氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用 转氨基作用转氨基作用 非氧化脱氨基作用非氧化脱氨基作用 脱酰氨基作用脱酰氨基作用 （一）转氨基作用（一）转氨基作用（transamination）p290 转氨基作用：转氨基作用：在转氨酶的作用下，在转氨酶的作用下， -氨基酸的氨基氨基酸的氨基转移到转移到 -酮酸的酮酸的 -碳上，生成相应的氨基酸，而碳上，生成相应的氨基酸，而原来的氨基酸则转变成原来的氨基酸则转变成 -酮酸。酮酸。 chnh2r1coohcr2coohocr1coohochnh2r2cooh+转氨酶 要点：要点： 反应可逆

7、。反应可逆。 体内除体内除lys、pro和羟脯氨酸外，大多数氨和羟脯氨酸外，大多数氨基酸都可进行转氨基作用。基酸都可进行转氨基作用。 转氨酶均以转氨酶均以磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛为辅酶。为辅酶。 磷酸吡哆醛是磷酸吡哆醛是vb6的衍生物。的衍生物。 反应中起传递氨基的作用。反应中起传递氨基的作用。 转氨基作用机制转氨基作用机制体内重要的转氨酶体内重要的转氨酶 丙氨酸氨基转移酶（丙氨酸氨基转移酶（alanine amino-transferase, alt或或glutamic pyruvic transaminase, gpt）：）：肝肝中活性最高中活性最高 天冬氨酸氨基转移酶（天冬氨酸氨基转移酶（a

8、spartate amino-transferase, ast或或glutamic oxalo-acetic transaminase, got）：）：心肌心肌中活性最高中活性最高 ala-酮戊二酸-酮戊二酸丙酮酸glualt草酰乙酸aspgluast（二）（二）（l-谷氨酸）氧化脱氨基作用谷氨酸）氧化脱氨基作用氧化脱氨基作用定义氧化脱氨基作用定义： p288 nad +l-谷氨酸脱氢酶nadh+h +atp、gtpadp、gdp -酮戊二酸l-谷氨酸cch2ch2ccoohoohochnh2ch2ch2ccoohoohcch2ch2ccoohoohnh+h2o-h2o+ nh3(nadp+)

9、 (nadph+h +)要点：要点： 反应可逆。反应可逆。 l-谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为谷氨酸脱氢酶为不需氧脱氢酶，辅酶为nad+或或nadp+。 此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。此酶分布广泛，但以肝、肾、脑中活性较强。 此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。此酶为别构酶。此反应与能量代谢密切相关。 （三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用 p291 联合脱氨基作用：联合脱氨基作用：在在转氨酶转氨酶和和谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶的联的联合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。合作用下，使各种氨基酸脱下氨基的过程。 它是体内各种氨基酸脱氨基的主要形式。它是体内各种氨基酸脱氨基的主

10、要形式。 其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。其逆反应也是体内生成非必需氨基酸的途径。+ h2ol-谷氨酸脱氢酶+ nh3-氨基酸 -酮戊二酸l-谷氨酸转氨酶 -酮酸nad+h2n chrcoohcrcoohonadh + h+cch2ch2ccoohoohoh2n chch2h2cccoohooh（四）嘌呤核苷酸循环（四）嘌呤核苷酸循环 肌肉中的脱氨基反应肌肉中的脱氨基反应 是一种特殊的联合脱氨基作用（实质）是一种特殊的联合脱氨基作用（实质） -氨基酸 -酮戊 二酸谷氨酸转氨酶 -酮酸草酰乙酸asp苹果酸延胡索酸腺苷酸代 琥珀酸impampnh3h2oast腺苷酸 脱氨酶嘌呤核苷酸循环嘌

11、呤核苷酸循环二、氨基酸脱羧基作用二、氨基酸脱羧基作用（一）直接脱羧（一）直接脱羧 脱羧酶脱羧酶rchnh2cooh co2+rch2nh2 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛体内常用见的脱氨作用体内常用见的脱氨作用glu-氨基丁酸氨基丁酸 （对中枢神经系统传导有抑制作用）（对中枢神经系统传导有抑制作用） asp-丙氨酸（泛酸组分）丙氨酸（泛酸组分） trp（脱氨、脱羧、氧化）（脱氨、脱羧、氧化）吲哚乙酸吲哚乙酸 （植物生长素）（植物生长素） his组胺（降血压作用）组胺（降血压作用） tyr酪胺（升血压作用）酪胺（升血压作用） ser（脱羧）（脱羧）乙醇胺（甲基化）胆碱乙醇胺（甲基化）胆碱二者分二者分别合成

12、脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。2、 羟化脱羧羟化脱羧 酪氨酸（酪氨酸（tyrtyr）（在酪氨酸酶作用下）（在酪氨酸酶作用下）多巴多巴( (二二羟基苯丙氨酸羟基苯丙氨酸)（芳香族氨基酸脱羧酶作用下脱（芳香族氨基酸脱羧酶作用下脱羧）多巴胺。羧）多巴胺。 二羟基苯丙氨酸二羟基苯丙氨酸( (多巴多巴) )在在酪氨酸酶酪氨酸酶作用下，形成作用下，形成多巴醌多巴醌（苯丙氨酸（苯丙氨酸3,4-3,4-醌），苯丙氨酸醌），苯丙氨酸3,4-3,4-醌聚醌聚合合黑素黑素。它是土豆、梨、苹果切开后切口变黑。它是土豆、梨、苹果切开后切口变黑的原因，人体毛囊和表皮细胞也可

13、形成黑素，使的原因，人体毛囊和表皮细胞也可形成黑素，使毛发和皮肤变黑。毛发和皮肤变黑。白化病？白化病？第三节第三节 氨基酸分解产物的代谢氨基酸分解产物的代谢 氨基酸分解产物：氨基酸分解产物： nh3 -酮酸酮酸 co2 胺（胺（rch2nh2）一、氨氨 的的 代代 谢谢metabolism of ammonia氨的来源去路氨的来源去路血氨氨基酸脱氨基肠道吸收氨肾脏泌氨合成尿素合成gln合成氨基酸及其它含氮物（一）（一） 体内氨的来源体内氨的来源1. 氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的氨基酸脱氨基作用：是主要来源。还有少量胺的氧化。氧化。2. 肠道吸收的氨：肠道吸收的氨：4g/日日 蛋白

14、质的腐败作用蛋白质的腐败作用 肠道尿素的水解肠道尿素的水解尿素肠菌尿素酶2nh3 + co2h2o 肠道对氨的吸收与肠道肠道对氨的吸收与肠道ph有关：有关：nh4+nh3h+oh- -排出入血3. 肾小管上皮细胞泌氨肾小管上皮细胞泌氨 glnglu谷氨酰胺酶h2onh3碱酸入血nh4+随尿排出chnh2coohch2ch2coohchnh2coohch2ch2conh2（二）（二） 氨的转运氨的转运 氨是有毒物质，血中的氨是有毒物质，血中的nh3主要是以无主要是以无毒的毒的ala及及gln两种形式运输的。两种形式运输的。 是是肌肉与肝肌肉与肝之间氨的转运形式。之间氨的转运形式。 意义：既使肌肉

15、中的氨以无毒的意义：既使肌肉中的氨以无毒的ala形式运到肝，形式运到肝，肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。肝又为肌肉提供生成丙酮酸的葡萄糖。+ h2onadh + h+ nh3氨基酸-酮戊 二酸谷氨酸-酮酸nad+丙酮酸alaalaalag丙酮酸gg-酮戊 二酸谷氨酸尿素肌肉血液肝丙氨酸丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用 主要是从主要是从脑、肌肉脑、肌肉等组织向等组织向肝或肾肝或肾运氨。运氨。glnglu谷氨酰胺酶h2onh3chnh2coohch2ch2coohchnh2coohch2ch2conh2gln合成酶（脑、肌肉）nh3 + atpadp + pi（肝

16、、肾） gln即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存即是氨的一种解毒形式，也是氨的储存和运输形式。和运输形式。glngluh2onh3chnh2coohch2ch2coohchnh2coohch2ch2conh2chnh2coohch2coohasp+atp amp + ppichnh2coohch2conh2asn+天冬酰胺酶（三）尿素的生成（三）尿素的生成 是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨是体内解除氨毒的主要方式。也是体内氨的最主要去路。的最主要去路。 鸟氨酸循环鸟氨酸循环又叫尿素循环或又叫尿素循环或krebs-henseleit循环循环 部位部位：肝细胞的线粒体和胞液：肝细胞的线粒体和胞

17、液实验根据如下：实验根据如下：大鼠肝切片与大鼠肝切片与nh4+保温数小时，保温数小时，nh4+，尿素尿素；加入鸟氨酸、瓜氨酸和加入鸟氨酸、瓜氨酸和arg后，尿素后，尿素；上述三种氨基酸结构上彼此相关；上述三种氨基酸结构上彼此相关；早已证实肝中有精氨酸酶。早已证实肝中有精氨酸酶。 尿素nh3 + co2h2onh3鸟氨酸瓜氨酸精氨酸h2oh2o精氨酸酶线粒体胞液鸟氨酸循环的详细步骤鸟氨酸循环的详细步骤h2o鸟氨酸瓜氨酸+氨甲酰磷酸 合成酶-i2atp2adp + pih2nc oop氨甲酰磷酸鸟氨酸氨甲酰 转移酶pinh2cnho(ch2)3chnh2cooh胞液nh3+co2nh2(ch2)3

18、chnh2cooh1. 线粒体内的反应步骤线粒体内的反应步骤 两步反应均两步反应均不可逆不可逆； 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶-(carbamoyl phos-phate synthetase，cps-)为变构酶，为变构酶，n-乙酰谷氨酸（乙酰谷氨酸（n-aga）为此酶的变构激）为此酶的变构激活剂；活剂； 此阶段此阶段消耗消耗2个个atp；2. 胞液内反应步骤胞液内反应步骤尿素h2o鸟氨酸瓜氨酸精氨酸酶精氨酸代琥珀酸合成酶amp + ppinh2cnho(ch2)3chnh2coohatp+aspnh2cnhn(ch2)3chnh2coohchcoohch2cooh精氨酸代 琥珀酸精氨酸代

19、琥珀酸裂解酶chcoohchcooh延胡索酸nh2cnhnh(ch2)3chnh2coohargnh2(ch2)3chnh2coohnh2cnh2o入线粒体循环使用总反应式：总反应式： nh3+co2+3atp+asp+2h2o尿素尿素+2adp+2pi+amp+ppi+延胡索酸延胡索酸 鸟氨酸循环要点鸟氨酸循环要点 尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的离的nh3），另一个来自），另一个来自asp； 每合成每合成1分子尿素需消耗分子尿素需消耗4个个p； 循环中消耗的循环中消耗的asp可通过延胡索酸转变为草酰可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨

20、基作用，从其他乙酸，再通过转氨基作用，从其他 -氨基酸获得氨基酸获得氨基而再生；氨基而再生；精氨酸代琥珀酸合成酶（精氨酸代琥珀酸合成酶（ass）为尿素合成的限）为尿素合成的限速酶。速酶。二、二、 - -酮酸的代谢酮酸的代谢 氨基酸 -酮酸nh3合成非必需氨基酸转变成糖和脂肪氧化供能脱掉氨基后的脱掉氨基后的 - -酮酸可转变成：酮酸可转变成： -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 coa延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰coa乙酰乙酰乙酰乙酰 coa三羧酸循环中间产物三羧酸循环中间产物pep葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸酮体酮体草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯磷酸烯醇式酸醇式酸 -酮戊二酸酮戊二酸天

21、冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨丙酮酸丙酮酸延胡索酸延胡索酸琥珀酰琥珀酰coa乙酰乙酰coa乙酰乙酰乙酰乙酰coa苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸柠檬酸转变成糖和脂肪转变成糖和脂肪 生糖氨基酸生糖氨基酸：在体内可以转化成糖的氨基酸。：在体内可以转化成糖的氨基酸。 生酮氨基酸生酮氨基酸：在体内可以

22、转变成酮体的氨基：在体内可以转变成酮体的氨基酸：酸：leuleu 生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸：既可生糖，又可生酮的：既可生糖，又可生酮的氨基酸氨基酸第四节第四节 氨基酸的合成代谢氨基酸的合成代谢 一、一、nh3的合成的合成二、二、nh3的同化的同化三、氨基酸的合成（一般合成）三、氨基酸的合成（一般合成）硝酸盐硝酸盐亚硝酸亚硝酸nh3生物固氮生物固氮工业固氮工业固氮固氮生物固氮生物动植物动植物硝酸盐还原硝酸盐还原大气固氮大气固氮大气氮素大气氮素岩浆源的岩浆源的固定氮固定氮火成岩火成岩反硝化作用反硝化作用氧化亚氮氧化亚氮蛋白质蛋白质入地下水入地下水动植物废物动植物废物死的有机体死的有机体一、

23、nh3的合成的合成1 1、生物固氮作用合成、生物固氮作用合成nhnh3 3 (微生物)1) 1) 共生型固氮微生物共生型固氮微生物 豆科植物豆科植物 ( (大豆、花生大豆、花生) ) 的根瘤菌；的根瘤菌； 非豆科植物（杨梅属）的根瘤菌；非豆科植物（杨梅属）的根瘤菌；2 2）自生型固氮微生物）自生型固氮微生物 光合细菌、光合自氧的蓝藻等光合细菌、光合自氧的蓝藻等 2. 2. 工业固氮工业固氮 no3 - - no2 - - n2 还原还原 固氮作用固氮作用 含含n化合物化合物 nh3 nh3的同化的同化 氨甲酰磷酸和氨甲酰磷酸和glu aa二、nh3的同化的同化1 1、谷氨酸的形成途径、谷氨酸的

24、形成途径2 2、氨甲酰磷酸的生成、氨甲酰磷酸的生成1.1. 谷氨酸合成酶循环（植物为主）谷氨酸合成酶循环（植物为主）2.2.氨甲酰磷酸的形成氨甲酰磷酸的形成三、氨基酸的合成（一般合成）三、氨基酸的合成（一般合成）原料：原料： nh3，主要由，主要由glu提供（通过转氨作用）提供（通过转氨作用）碳架：碳架： -酮酸酮酸，来源于糖代谢中间产物，来源于糖代谢中间产物小 结1、无论、无论n素来源如何，生物体最先合成的氨素来源如何，生物体最先合成的氨基酸都是基酸都是glu或或gln。2、氨基酸的合成需要转氨作用，转氨作用的、氨基酸的合成需要转氨作用，转氨作用的nh3来源于来源于glu，而，而c架来自糖代

25、谢中间产生架来自糖代谢中间产生的的酮酸，但由糖代谢中酮酸，但由糖代谢中酮酸直接转氨酮酸直接转氨合成的氨基酸，只有合成的氨基酸，只有ala、asp，其他合成，其他合成还需别的步骤还需别的步骤 gpt3、glu+丙酮酸丙酮酸 ala+-酮戊二酸酮戊二酸 got glu+oaa asp+-酮戊二酸酮戊二酸4、 植物和绝大多数微生物能合成全部氨基酸；植物和绝大多数微生物能合成全部氨基酸； 人和动物有部分氨基酸自身不能合成，人和动物有部分氨基酸自身不能合成， 人体有人体有8种（种（leu、trp、phe、val、met、 leu、thr 、ile）必需氨基酸和二种（）必需氨基酸和二种（arg、 his）半必需氨基酸。）半必需氨基酸。四、一碳单位的代谢四、一碳单位的代谢 某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，称为原子的基团，称为一碳单位一碳单位（one carbon unit）。）。 一碳单位不能游离存在，常与一碳单位不能游离存在，常与fh4结合而转运和结合而转运