第八章蛋白质酶促降解及氨基酸代谢

1、水解胞外酶胞外酶氨基酸氨基酸 吸收入作为作为氮氮源和能源进行代谢源和能源进行代谢蛋白质不能储备蛋白质不能储备第一节第一节 蛋白质的酶促降解蛋白质的酶促降解一、蛋白质的营养作用一、蛋白质的营养作用 (1)(1)维持组织的生长、更新和修复维持组织的生长、更新和修复(2)(2)合成生物活性物质，如酶、激素、抗体、合成生物活性物质，如酶、激素、抗体、 神经递质等。神经递质等。(3)(3)氧化供能氧化供能 (17kj/g pr)(17kj/g pr)二、蛋白质的需要量和营养价值二、蛋白质的需要量和营养价值* *总氮平衡：摄入氮总氮平衡：摄入氮= =排出氮排出氮（蛋白质分解与合成处于平衡）如成人（蛋白质分

2、解与合成处于平衡）如成人* *正氮平衡：摄入氮正氮平衡：摄入氮 排出氮排出氮（蛋白质合成量多于分解量）如儿童、孕妇、（蛋白质合成量多于分解量）如儿童、孕妇、 病后恢复期病后恢复期* *负氮平衡：摄入氮负氮平衡：摄入氮 排出氮排出氮 （蛋白质分解量多于合成量）如饥饿、消耗（蛋白质分解量多于合成量）如饥饿、消耗 性疾病性疾病 （一）氮平衡（一）氮平衡 每天最低分解量每天最低分解量20g/d20g/d； 成人每日最低需要量约为成人每日最低需要量约为30-50g/d30-50g/d； 营养学会推荐成人每天的需要量为营养学会推荐成人每天的需要量为80g/d80g/d。（二）生理需要量（二）生理需要量 评

3、价蛋白质的营养价值的依据是评价蛋白质的营养价值的依据是食物中蛋白质的必需氨基酸的质食物中蛋白质的必需氨基酸的质和量的多少。和量的多少。（三）蛋白质的营养价值：（三）蛋白质的营养价值：必需氨基酸：必需氨基酸：？ 营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨营养价值较低的蛋白质混合食用，其必需氨基酸可以互相补充，提高营养价值，称为蛋基酸可以互相补充，提高营养价值，称为蛋白质的互补作用。白质的互补作用。 谷类蛋白：谷类蛋白：lys较少，较少，trp较多；较多； 豆类蛋白：豆类蛋白：lys较多，较多，trp较少；较少； 素什锦素什锦: :豆制品、蘑菇、木耳、花生、杏仁；豆制品、蘑菇、木耳、花生、杏仁； 腊八

4、粥腊八粥: :大米、小米、红豆、绿豆、栗子、花大米、小米、红豆、绿豆、栗子、花生、枣等生、枣等. . 蛋白质的互补作用：蛋白质的互补作用：三、蛋白质的消化、吸收三、蛋白质的消化、吸收（一）胃中的消化（一）胃中的消化1 1、hcl的作用的作用 胃酸使蛋白变性，有利于蛋白酶发挥作用。胃酸使蛋白变性，有利于蛋白酶发挥作用。2 2、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在 h h+ + 条件下被激活成为胃蛋白酶条件下被激活成为胃蛋白酶。 蛋白质蛋白质 多肽（主）多肽（主） 胃蛋白酶胃蛋白酶（二）小肠中的消化：（二）小肠中的消化：p内肽酶内肽酶: : 水解蛋白质内部肽键水解

5、蛋白质内部肽键 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 p外肽酶外肽酶: :（从肽键两端开始水解）（从肽键两端开始水解） 羧基肽酶羧基肽酶 a和和 羧基肽酶羧基肽酶 b 氨基肽酶氨基肽酶 蛋白水解酶作用示意图蛋白水解酶作用示意图nh2chcnhch- -r1or2-nh ch cnhch- -r3or4-nh chcnhchr5or6cooh氨基肽酶氨基肽酶内肽酶内肽酶羧基肽酶羧基肽酶nh2chcnhchorcoohr氨基酸氨基酸 +氨基酸氨基酸二肽酶二肽酶（phe.tyr.trp）（arg.lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶弹性蛋白

6、酶弹性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（phe. trp） 氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制氨基酸进入组织细胞的需钠主动转运机制adp+piadp+piatpatpk k+ +k k+ +nana+ +nana+ +nana+ +氨基酸氨基酸nana+ +氨基酸氨基酸外外膜膜内内k k+ +-atp-atp酶酶载体蛋白质载体蛋白质蛋白质的吸收蛋白质的吸收食物蛋白食物蛋白消化吸收消化吸收体内合成体内合成（非必需（非必需氨基酸氨基酸 ）蛋白质（主蛋白质（主）合成合成酮体酮体氧化供能氧化供能糖糖脱羧脱羧胺类胺类转变转变其它含氮化合物其它含氮化合物经肾排出经肾排出 ( (

7、1g/d)1g/d)第二节第二节 氨基酸的一般代谢氨基酸的一般代谢氨氨基基酸酸代代谢谢库库氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况分解分解脱氨脱氨 - -酮酸酮酸（生成尿素）（生成尿素）组织蛋白质组织蛋白质分解分解一、氨基酸的脱氨基作用一、氨基酸的脱氨基作用 氨基酸主要通过三种方式脱氨基氨基酸主要通过三种方式脱氨基: : 氧化脱氨基氧化脱氨基 转氨基作用转氨基作用 联合脱氨基联合脱氨基1 1、概念：氨基酸在酶的催化下脱去氨基、概念：氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的生成相应的-酮酸的过程称为酮酸的过程称为氧化脱氨氧化脱氨基作用。基作用。氨基酸的氧化脱氨基反应由氨基酸的氧化脱氨基反应由l-l-氨氨基酸氧化

8、酶、基酸氧化酶、l-l-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶和和d-d-氨基酸氨基酸氧化酶氧化酶所催化。所催化。（一）氧化脱氨基（一）氧化脱氨基是一种是一种需氧脱氢酶需氧脱氢酶，以，以fad或或fmn为辅基，脱下为辅基，脱下的氢原子交给的氢原子交给o2，生成，生成h2o2。该酶活性不高，在。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。各组织器官中分布局限，因此作用不大。 -氨基酸氨基酸 氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（fadfad、fmnfmn）-酮酸酮酸 2r-ch-coo- nh3+| 2r-c-coo-+2nh3 o|h2o+o2h2o21.1. l- -氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶o o2 2：氨

9、：氨：-酮酸酮酸=1=1：2 2：2 2 是一种不需是一种不需氧氧脱氢酶，以脱氢酶，以nad+或或nadp+为为辅酶辅酶。该酶活性高，分布广泛，因而作用。该酶活性高，分布广泛，因而作用较大。该酶属于变构酶，其活性受较大。该酶属于变构酶，其活性受atp，gtp的抑制的抑制，受，受adp，gdp的激活。的激活。l-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶h2o nh32.l-2.l-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 -氨基酸氨基酸1 r1-ch-coo- nh+3 |-酮酸酮酸1 r1-c-coo- o| r2-c-coo- o|-酮酸酮酸2 r2-ch-coo- nh+3 |-氨基酸氨基酸2转氨酶转氨酶（辅酶：磷酸吡哆

10、醛）（辅酶：磷酸吡哆醛）转氨酶转氨酶催化，将催化，将-氨基酸的氨基转移到氨基酸的氨基转移到-酮酸上，生成相应的酮酸上，生成相应的-氨基酸和相应的氨基酸和相应的-酮酸。酮酸。这种作用称为这种作用称为转氨基作用或氨基移换作用转氨基作用或氨基移换作用。（二）（二）. . 转氨基作用转氨基作用 转氨酶转氨酶(transaminase)(transaminase)以以磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛( (胺胺) )为辅为辅酶。酶。 谷丙转氨酶（谷丙转氨酶（gpt），），肝脏中活性较高；肝脏中活性较高； 谷草转氨酶（谷草转氨酶（got），），心肌中活性较高；心肌中活性较高；谷丙转氨酶谷丙转氨酶（gpt）谷草转氨酶谷草

11、转氨酶 (got) 肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多， 是血液的是血液的100100倍倍 抽血化验若抽血化验若转氨酶比正常水平偏高转氨酶比正常水平偏高则有可能：则有可能：肝组织受损破裂肝组织受损破裂 结合乙肝抗原等指标进一步确定原因结合乙肝抗原等指标进一步确定原因查肝功抽血化验转氨酶指数查肝功抽血化验转氨酶指数（三）联合脱氨基作用（三）联合脱氨基作用- -主要作用主要作用1 1）、）、转氨酶与转氨酶与l-l-谷氨酸脱氢酶作用相偶联谷氨酸脱氢酶作用相偶联2 2）、）、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联类型类型概念 转氨基作用

12、和氧化转氨基作用和氧化 脱氨基作用的联合脱氨基作用的联合转氨酶转氨酶 -酮戊二酸酮戊二酸(ch2)2coohc=ocoohoh2+ nad+谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶nh3+ nadh+h+氨基酸氨基酸rccoohhnh2 -酮酸酮酸rccooho谷氨酸谷氨酸coohch2ch2ccoohhnh21.转氨酶与l-谷氨酸脱氢酶作用相偶联2.2.转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联联 这是存在于这是存在于骨骼肌、心肌、肝脏、脑组织骨骼肌、心肌、肝脏、脑组织中的一中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。种特殊的联合脱氨基作用方式。 在这些组织中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，在这些组

13、织中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，而而腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶的活性较高，故采用此方式进行的活性较高，故采用此方式进行脱氨基脱氨基。 产物-nnnnrnhchch2coocoo5p-腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸coococh2coo-草酰乙酸草酰乙酸嘌呤核苷酸循环谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸转氨酶转氨酶-氨基氨基酸酸 - 酮酸酮酸nh3nh3cocoohchnh3ch2coo-+天冬氨酸天冬氨酸nnnnroh5p次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸nad+nadh+h+nnnnrnh25p腺苷酸腺苷酸coochchcoo延胡索酸延胡索酸coochohcooch2苹果酸苹果酸hh谷谷-草草转转氨酶氨酶反

14、应物二、氨基酸的脱羧基作用二、氨基酸的脱羧基作用1 1、概念、概念 氨基酸在脱羧酶的氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧直接脱羧 胺胺羟化脱羧羟化脱羧 羟胺羟胺 2 2、类型、类型: : 3 3、脱羧作用、脱羧作用l脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛脱羧酶（辅酶为磷酸吡哆醛/ /胺）胺） l gluglu氨基丁酸（氨基丁酸（gabagaba）抑制性神经递质抑制性神经递质l hishis组胺组胺 血管舒张剂、胃酸刺激剂血管舒张剂、胃酸刺激剂l trp5trp5羟色胺羟色胺.抑

15、制性神经递质、血管收缩剂抑制性神经递质、血管收缩剂l cyscys牛磺酸牛磺酸 . 结合胆汁酸组分结合胆汁酸组分l ornorn多胺多胺( (腐胺、精脒、精胺腐胺、精脒、精胺) ).细胞生长调节剂细胞生长调节剂三、氨基酸分解产物的代谢三、氨基酸分解产物的代谢 r-ch-nh3+coo-脱氨基作用脱氨基作用r-c=ocoo-糖代谢、合成糖代谢、合成aa、转、转化成糖、脂肪化成糖、脂肪nh4+水生动物：直接排氨水生动物：直接排氨鸟类、陆生爬虫类：排尿酸鸟类、陆生爬虫类：排尿酸两栖类、哺乳动物、人：排尿素两栖类、哺乳动物、人：排尿素脱羧基作用脱羧基作用胺类化合物：在酶催化下生成其他物质胺类化合物：在

16、酶催化下生成其他物质co2：由肺呼出由肺呼出一、氨的代谢转变：一、氨的代谢转变：1.合成尿素排出（主）合成尿素排出（主） 尿素合成的主要器官：尿素合成的主要器官：肝脏肝脏k尿素合成机制：尿素合成机制：尿素循环或鸟氨酸循环尿素循环或鸟氨酸循环19321932年年hans krebshans krebs提出提出尿素循环尿素循环(urea cycle)(urea cycle)、 尿素的生成尿素的生成瓜氨酸瓜氨酸oh2oh2精氨酸酶精氨酸酶尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸nhnh3 3 + co + co2 2精氨酸精氨酸oh2nhnh3 32 2分子氨与分子氨与1 1分子分子coco2 2结合生成结合生成1 1

17、分分子尿素及子尿素及1 1分子水分子水p鸟氨酸循环的详细步骤鸟氨酸循环的详细步骤coco2 2 + + nhnh3 3 + + h h2 2o o氨基甲酰氨基甲酰磷酸合成酶磷酸合成酶2adp+pi2adp+pi第一阶段：第一阶段： 氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）氨基甲酰磷酸的合成（线粒体）2atp2atp po32-nh2coo鸟氨酸鸟氨酸(ch2)3nh2ch-nh2cooh鸟氨酸氨鸟氨酸氨甲酰转移酶甲酰转移酶瓜氨酸瓜氨酸(ch2)3nhch-nh2coohc=onh2+pi+尿素中第一个尿素中第一个n n原子的获取：原子的获取：nhnh3 3; ;2 2分子分子atpatp水解水解瓜氨酸瓜氨

18、酸 +(ch2)3nhch-nh2coohc=onh2第二个第二个n原子来源原子来源*天冬氨酸天冬氨酸coohch2chcoohh2n精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸合成酶合成酶, mg2+atpamp + ppi精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸(ch2)3nhch-nh2coohcnh2nchch2coohcooh第二阶段：第二阶段： 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸 （胞液）（胞液）精氨酸代琥精氨酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶精氨酸精氨酸(ch2)3nhch-nh2coohcnh2nh+延胡索酸延胡索酸coohchchhooc精氨酸酶精氨酸酶鸟氨酸鸟氨酸+尿素尿素c=onh2nh2(ch2)3nh2ch-n

19、h2cooh+ h2o精氨酸精氨酸(ch2)3nhch-nh2coohcnh2nh第二阶段：第二阶段： 精氨酸精氨酸 尿素（胞液）尿素（胞液）nh3 + co2 + h2o氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸2atp2adp+ pin-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸鸟氨酸鸟氨酸pi瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸瓜氨酸尿素尿素鸟氨酸鸟氨酸h2oatpamp+ppi天冬氨酸天冬氨酸精氨精氨酸酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰草酰 乙酸乙酸谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸aa -酮酸酮酸线粒体线粒体胞液胞液鸟氨酸循的全过程鸟氨酸循的全过程尿素合成小结尿素合成小结主要器官：肝脏主要器官：肝脏 co2 2nh

20、3（其中（其中1分子来自于天冬氨酸分子来自于天冬氨酸*） 3分子分子atp，4个高能磷酸键个高能磷酸键生理意义：生理意义：体内氨的主要去路体内氨的主要去路, , 解氨毒的重要途径。解氨毒的重要途径。总反应方程式：总反应方程式：尿素尿素 + 2adp + amp + 2pi +ppi原料：合成原料：合成1 1分子尿素需：分子尿素需：2nh3 + co2 + 3atp + h2o限速酶：限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶氨在血液中的运输形式：氨在血液中的运输形式：丙氨酸丙氨酸- -葡萄糖循环葡萄糖循环意义：使肌肉的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝意义：使肌肉的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝

21、p高血氨症与肝昏迷高血氨症与肝昏迷* * 血氨正常参考值：血氨正常参考值：5.54-655.54-65 mol/lmol/l* *引起高血氨症主要原因：引起高血氨症主要原因： 肝功能严重损伤，尿素合成障碍肝功能严重损伤，尿素合成障碍肝昏迷的机制肝昏迷的机制血氨升高血氨升高nhnh3 3进入脑进入脑脑将氨转化为脑将氨转化为gln, gln, 使使gluglu量降量降低中低中脑将脑将酮戊二酸转变为酮戊二酸转变为gluglu，补充，补充gluglu，使，使酮酮戊二酸的量降低戊二酸的量降低三羧酸循环不能正常进行三羧酸循环不能正常进行atpatp生成生成下降下降脑内供能不足脑内供能不足昏迷昏迷 先天性的

22、高氨血症是由于尿素循环中酶的先天性的高氨血症是由于尿素循环中酶的遗传性缺陷引起的。尿素循环过程中任何遗传性缺陷引起的。尿素循环过程中任何一步的完全阻断都可能是致死性的，因此一步的完全阻断都可能是致死性的，因此这些婴儿往往一出生就会昏迷甚至不久后这些婴儿往往一出生就会昏迷甚至不久后就死亡。而这些酶的部分缺陷则可以引起就死亡。而这些酶的部分缺陷则可以引起精神障碍、昏睡和中枢性的呕吐精神障碍、昏睡和中枢性的呕吐。先天性高氨血症水生生物直接扩散脱氨水生生物直接扩散脱氨（nh3）哺乳、两栖动物排尿素哺乳、两栖动物排尿素直接排氨，不消耗能量；排氨形式越复杂、越耗能？体内水循环迅速，体内水循环迅速，nhnh

23、3 3浓度低，扩散流失快，浓度低，扩散流失快，毒性小。毒性小。conh2nh2？体内水循环较慢，体内水循环较慢，nhnh3 3浓度较高，需要消耗浓度较高，需要消耗能量使其转化为较简能量使其转化为较简单，低毒的尿素形式。单，低毒的尿素形式。2 2、氨的排泄、氨的排泄nnnnooo-鸟类、爬虫排尿酸均来自转均来自转氨氨不溶于水不溶于水毒性很小毒性很小需更多能量需更多能量为什么这类生物如此排氨？为什么这类生物如此排氨？水循环太慢，水循环太慢，保留水分同时不中毒保留水分同时不中毒，付出高能量代价，付出高能量代价。高等植物，高等植物，以以gln/asn形式形式储存氨储存氨，不排氨。，不排氨。3.酰胺的合

24、成glngln的形成及代谢的形成及代谢动物的脑、肝脏、肌肉等组织的动物的脑、肝脏、肌肉等组织的glngln合成酶催化合成酶催化gluglu作作用生成用生成glnglnkkasnasn的形成及代谢的形成及代谢植物体的储氨机制，植物体的储氨机制，asnasn合成酶催化合成酶催化aspasp作用生成作用生成asnasn4. 合成嘧啶环谷氨酰胺的运氨作用谷氨酰胺的运氨作用chnh2(ch2)2chnh2coohcooh(ch2)2chnh2coohl-l-谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺nhnh3 3 + atp+ atpadp + piadp + pi谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶合成酶( (脑、肌肉脑、肌肉)

25、 )h h2 2o onhnh3 3谷氨酰酶谷氨酰酶( (肝、肾肝、肾) )尿素、铵盐等尿素、铵盐等临床上用谷氨酸盐临床上用谷氨酸盐降低血氨降低血氨生糖氨基酸：生糖氨基酸：甘、丝、丙甘、丝、丙等多种氨基酸等多种氨基酸生酮氨基酸：生酮氨基酸：亮、赖亮、赖、苯丙、色、酪、苯丙、色、酪 生酮兼生糖氨基酸：生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪苯丙、酪二、二、 - -酮酸的代谢酮酸的代谢2. 经三羧酸循环氧化供能经三羧酸循环氧化供能1. 经氨基化生成非必需氨基酸经氨基化生成非必需氨基酸3. 转变为糖及脂类转变为糖及脂类碳骨架的氧化异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸coash乙酰乙酰coa -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰coacoa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丙酮酸丙酮酸精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺 氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类-类别类别 氨基酸氨基