第6章第一节蛋白质降解和氨基酸的分解代谢

1、蛋Metabolism of Amino Acids第 六 章白质降解和氨基酸代谢目录蛋白质的主要功能：维持组织细胞的生长、更新和修补；参与多种重要的生理活动；提供能源。 -AA 、L-型COOHH2NC H共同部分R侧链COO-CHRH3C+NH3H丙甘氨氨酸酸L-氨基酸的通式氨基酸的分类：（1）脂肪族氨基酸- 非极性蛋饼干、鞋一氨一羧-极性光谷氨酸天冬氨酸谷氨酰胺天冬酰胺一氨二羧及其酰胺极性赖、精氨酸-极性二氨一羧（2）芳香族AA酪氨酸极性苯丙氨酸非极性（3） 杂环AA组氨酸极性色氨酸非极性（4） 杂环亚AA脯氨酸非极性必须氨基酸：苏AA，蛋AAAA，亮AA，色AA，赖AA 缬AA，苯丙A

2、A(组AA，精AA） 以色列 蛋白质降解和氨基酸的代谢第30章蛋白质降解和氨基酸的分解代谢第31章氨基酸及其重要衍生物的生物第一节蛋基白酸质的降分解解和氨代谢本章内容一、蛋白质的降解二、氨基酸的分解代谢三、尿素的形成四、氨基酸碳骨架的氧化途径五、生糖氨基酸和生酮氨基酸六、由氨基酸衍生的其他重要物质七、氨基酸代谢缺陷症一、蛋白质的降解（一）蛋白质降解的特性有选择地降解的蛋白质正常的胞内蛋白质被排除的速度是由它们的个性、营养及激素状态所决定的（二）蛋白质降解的反应机制真核细胞二种体系：溶酶体的降解机制ATP-依赖性的以细胞溶胶为基础的机制1. 溶酶体的降解机制溶酶体无选择的降解蛋白质2. ATP-

3、依赖性的以细胞溶胶为基础的机制泛肽给选择降解的蛋白质加以标记泛肽：是一种参与蛋白质降解的小蛋白质。OCOCAMP+PPiATP+HS-E1O-SE1OCOCHS-E2HS-E1SE1SE2被降解蛋白质E2OCHS-E2OCSNH被降解蛋白质E3E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白 泛素化过程 E ：泛素蛋白连接酶3泛素泛素泛素泛素泛素泛素（三）机体对外源蛋白质的需要及其消化作用1.蛋白质的主要功能维持组织细胞的生长、更新和修补；参与催化、和代谢调节；提供能源。2. 需要量1）氮平衡：摄入中含氮量之间的的含氮量与排泄物（尿与粪）。氮的总平衡：摄入氮=排出氮，见于正常成年人。氮的正平衡：摄入氮>

4、;排出氮，见于儿童、孕妇及恢复期。氮的负平衡：摄入氮<排出氮，见于饥饿或消耗性疾病患者。成人最低蛋白质需要量为30-50g， 我国营养学会推荐成人蛋白质需要量为80g。2）必需氨基酸n 概念：须由营养需要，而又不能自身供应的氨基酸。，必n 共8种：Val、Ile、 Leu、 Phe、Met、Trp、Thr、Lys。3）蛋白质的互补作用n 混合食用营养价值较低的蛋白质，其必需氨基酸可以互相补充，从而提高营养价值。3. 外源蛋白质的消化（1） 消化部位：胃，小肠（2） 重要的几种消化蛋白质的酶1） 胃蛋白酶盐酸胃泌素胃蛋白酶原胃蛋白酶2） 胰液中的蛋白酶胰蛋白酶：可水解由赖氨酸、精氨酸的羧基

5、形成的肽键。糜蛋白酶：水解含有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等残基的肽键。弹性蛋白酶：能水解缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸等各种脂肪族氨基酸形成的肽键。内肽酶羧肽酶A：主要水解由各种中性氨基酸为羧基末端的肽键。羧肽酶B：主要水解由赖氨酸、精氨酸等碱性氨基酸为羧基末外肽酶端的肽键。氨基肽酶：水解氨基末端的肽键。3）肠激酶胰蛋白酶原肠激酶胰蛋白酶弹性蛋白酶原糜蛋白酶原糜蛋白酶弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶氨基肽酶内肽酶羧基肽酶二肽酶+氨基酸 蛋白水解酶作用示意图 氨基酸4.氨基酸的吸收吸收部位：主要在小肠吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收机制：耗能的主动吸收过程氨基酸吸收载体-谷氨酰基循环对氨基酸的转肽的吸收用

6、氨基酸吸收载体载体蛋白与氨基酸、Na+组成三联体，由ATP供能将氨基酸、Na+ 转入细胞内，Na+再由钠泵排出细胞。中性氨基酸载体碱性氨基酸载体酸性氨基酸载体亚氨基酸与甘氨酸载体载体类型-谷氨酰基循环对氨基酸的转用-谷氨酰基循环(-glutamyl cycle)过程：谷胱甘肽对氨基酸的转运谷胱甘肽再COOH细胞膜细胞内细胞外氨基酸CHNH2CH2-谷氨酰氨基酸-谷氨酸环化转移酶CHC O2COOH H2NCHR半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)-谷氨酰基转移酶5-氧脯氨酸氨基酸肽酶ATP5-氧脯氨酸酶甘氨酸半胱氨酸ADP+Pi谷氨酸-谷氨酰半胱氨酸酶谷胱甘肽酶ATPADP+PiATP-谷氨酰半胱

7、氨酸ADP+Pi -谷氨酰基循环过程谷胱甘肽GSHCOOHNHCH RCOOH H2NCHR肽的吸收l 利用肠粘膜细胞上的二肽或三肽的转运体系l 此种转运也是耗能的主动吸收过程l 吸收作用在小肠近端较强u细胞内蛋白质及氨基酸的主要代谢尿素NH+4CO2和水，产生ATP转化为糖和脂肪氨基酸a-酮酸-OOC-OOCCH2CH2 CH2天冬氨酸Aspartic acid (Asp)谷氨酸Glutamic acid (Glu)CHCOO-+NH3CHCOO-+NH3二、氨基酸的分解代谢AA共同代谢途径：+脱氨基作用-酮酸+NH4脱羧基作用胺+CO2以脱氨基为主（一）氨基酸的脱氨基作用氨基酸失去氨基的作

8、用称为脱氨基作用。氨基（N）-酮酸（C）氨基酸脱氨基方式：1. 氧化脱氨基作用2. 氨基酸的转氨基作用3.脱氨基作用4. 其他脱氨基作用1.氧化脱氨基作用是AA经脱氢，生成暂时的过渡性化合物亚氨基酸，后者立即水解产生-酮酸及NH3 的过程。ATP、GTPADP、GDPCOOH CH2 CH2CHNH2COOH CH2CH2 + NH3COOHCH2+H2OL-谷氨酸脱氢酶CH2-H O2COCNHNADH+H +(NADPH+H +)COOHNAD +COOH -酮戊二酸COOHL-谷氨酸(NADP+)反应方程式：谷氨酸 + NAD(P)+ + H2Oa-酮戊二酸 + NH4 + + NAD(

9、P)H + H+ØØ反应可逆L-谷氨酸脱氢酶催化此反应该酶活力最强辅酶为NAD+或NADP+ 此酶为别构酶：GTP、ATP为其抑制剂GDP、ADP为其激活剂2. 氨基酸的转氨基作用 概念：转氨基作用是-氨基酸和-酮酸之间氨基的转移作用；-氨基酸的-氨基借助酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。R1R2R1CR2+ CHNH2转氨酶CHNH2 + COOCOOHCOOHCOOHCOOH氨基酸+-酮戊二酸 -酮酸+谷氨酸谷氨酸 +-酮戊二酸 + 天冬氨酸草酰乙酸ØØ转氨酶催化，反应可逆转氨酶的辅酶：磷

10、酸吡哆醛（维生素B6的衍生物）Ø大多数转氨酶需要a-酮戊二酸作为氨基的受体，少部分需要草酰乙酸作为氨基受体丙氨酸-葡萄糖循环NADH + H+ + NH3 -酮戊二酸 -酮戊二酸AlaAlaAla氨基酸尿素NAD+ + H2O酸谷氨酸酸 -酮酸谷氨酸GGG血液肝肌肉肌肉血液肝葡萄糖肌肉蛋白质葡萄糖糖异生酸尿素尿素循环氨基酸糖酵解途径NH3NH3谷氨酸谷氨酸丙氨酸-酮戊二酸酸丙氨酸-酮戊二酸 丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖丙氨酸是肌肉与肝之间氨的转运形式。意义：即使肌肉中的氨以无毒的Ala形式运到肝，肝又为肌肉提供葡萄糖。l 转氨酶正常人各组织GOT及GPT活性 (/克湿组织) 血清转氨酶活

11、性，临预后的指标之一。可作为疾病和肝142000440骨骼肌99000480肾91001903.脱氨基作用定义两种脱氨基方式的作用，使氨基酸脱下-氨基生成-酮酸的过程。类型1）以谷氨酸脱氢酶为中心的脱氨基作用2）嘌呤核苷酸循环的脱氨基作用1）以谷氨酸脱氢酶为中心的作用脱氨基-氨基酸-酮戊二酸NH3+NAD(P)H+H+转氨酶谷氨酸脱氢酶-酮酸NAD(P)+H2O谷氨酸2）嘌呤核苷酸循环的NH3H2O脱氨基作用IMPAMP腺苷酸代琥珀酸天冬氨酸-酮戊二酸-氨基酸转氨酶-酮酸延胡索酸谷氨酸草酰乙酸苹果酸4. 其他脱氨基作用L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶：把FAD作为辅基，而不是NAD(P)+氨

12、基酸 + FAD + H2OFADH2 + O2a-酮酸 + NH3 + FADH2FAD + H2O2（二）氨基酸的脱羧基作用CO2RCHNH2COOHRCH2NH2胺氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶辅酶为磷酸吡哆醛几种重要的胺类化合物：1） -氨基丁酸（GABA）Glu2） 牛磺酸Cys3） 组胺His4） 5-羟色胺Trp 绝大多数胺类是对动物的。(假神经递质)胺氧化酶NH2醛氧化酶RCH2胺RCHO醛RCOOH酸（三）氨运1. 氨的来源去路：氨基酸脱氨基排泄物Gln氨基酸 及其它含氮物肠道吸收氨肾脏泌氨血氨2. 氨的转运：（1）Gln形式谷氨酰胺酶肝外组织：Glu + NH3Gln谷氨酰胺酶肝

13、脏:GlnGlu +NH3（2）Ala形式氨在体内主要转运形式Gln形式Ala形式3. 氨的排泄（1） 排氨水生（2） 排尿素绝大多数脊椎（3）排尿酸鸟类、爬行类三、尿素的形成（一）尿素循环的发现精氨酸尿素瓜氨酸鸟氨酸实验根据如下：+大鼠肝切片与NH4 保温数小时，NH4 ，尿素；加入鸟氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素；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。（二）尿素循环1. 氨甲酰磷酸的CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨甲酰磷酸酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）OC+ 2ADP + PiO PO32-H2N氨甲酰磷酸2. 瓜氨酸的NH2NHNH2C(CH2)3CH(CH2

14、)3鸟氨酸氨基甲酰转移酶+ONH2CHNH2O PO32-H3PO4COOH鸟氨酸COOH瓜氨酸氨基甲酰磷酸NH2CO3. 精氨琥珀酸的NH2COOHCCNHCOOHNHCHNH2+精氨酸珀酸酶CH2NH(CH )COOH2 3(CH )Mg2+2 3CH2CHNHATPH OAMP+PPi2CHNH22COOHCOOH瓜氨酸COOH精氨酸天冬氨酸珀酸NH2CO4. 精氨酸的NH2NH2COOHCNHCHCNCOOHCH2COOHNHNH精氨酸珀酸裂解酶CH+(CH )(CH )CH2 323CHNH2CHNH2HOOCCOOHCOOH精氨酸珀酸精氨酸延胡索酸5. 精氨酸水解生成尿素尿素鸟氨酸

15、精氨酸NAD(P)H-酮酸-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸CO2 + NH3 + H2O-酮戊二酸2ATP2ADP+PiN-乙酰谷氨酸线粒体氨基甲酰磷酸Pi瓜氨酸鸟氨酸瓜氨酸ATP-酮戊二酸AMP + PPi天冬氨酸鸟氨酸精氨酸代琥珀酸谷氨酸草酰乙酸尿素-酮酸精氨酸延胡索酸NADH 胞液 苹果酸氨基酸尿素循环氨基酸中的氮，一个来自NH3，另一个来尿素-自Asp；碳原子来自HCO31尿素需消耗3 个ATP, 4个P每氨甲酰磷酸酶I为尿素的关键酶，N-乙酰谷氨酸为此酶的变构激活剂尿素的生成部位肝细胞的线粒体和胞液尿素循环与柠檬酸循环之间的（三）尿素循环的调节 氨甲酰磷酸酶I关键酶NH3+ + HCO - +

16、 2ATP氨甲酰磷酸酶I3氨甲酰磷酸N-乙酰谷氨酸N-乙酰谷氨酸合酶谷氨酸乙酰-CoACoAAA降解转氨基作用其他酶则是由他们的底物所酶不足（精氨酸酶除外）高血氨症 ：NAD(P)H + H+影响尿量NAD(P)+谷AANH3 + -酮戊二酸NH3 + 谷AA 消耗-酮戊二酸谷氨酰胺消耗NADPH -氨基丁酸抑制性神经递质四、氨基酸碳骨架的氧化途径非必需氨基酸NH3转变成糖和脂肪-酮酸氨基酸氧化供能（一）形成乙酰-CoA的途径酸到乙酰-CoA的途径(图16)1.经2. 经乙酰乙酰-CoA到乙酰-CoA的途径(图17)3. 直接形成乙酰CoA（二）形成-酮戊二酸途径(图23)（三）形成琥珀酰-C

17、oA的途径(图27)（四）形成延胡索酸途径(图17)（五）形成草酰乙酸途径(图31)生成乙酰乙酰-CoA乙酰CoA-酮戊二酸酸草酰乙酸PEP琥珀酰-CoA延胡索酸生糖丙氨酸半胱氨酸丝氨酸 苏氨酸甘氨酸CO2CO2氨酸 蛋氨酸丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸精氨酸 谷氨酰胺组氨酸 缬氨酸琥珀酰CoA谷氨酸-酮戊二酸延胡索酸T A C天冬氨酸天冬酰胺柠檬酸草酰乙酸亮氨酸 赖氨酸酪氨酸 色氨酸苯丙氨酸乙酰乙酰CoA乙酰CoA氨酸亮氨酸 色氨酸酸PEP脂肪酸-磷酸甘油磷酸丙糖氨基酸、糖及脂肪代谢的联系脂肪甘油三酯葡萄糖或糖原糖五、生糖氨基酸和生酮氨基酸 生糖氨基酸：在体内能转变成糖的氨基酸。 生酮

18、氨基酸：在体内能转变成有Phe、Tyr、Leu、Trp和Lys。的氨基酸。 生糖兼生酮氨基酸：既能转变成糖也能转变的氨基酸。有Phe、Tyr。成六、由氨基酸衍生的其他重要物质（）氨基酸与一碳1. 概念：生物化学中将具有一个碳原子的基(one carbon unit)” 。团称为“一碳2.一碳甲基种类：(-CH3)(-CH2-)(-CH=NH)亚氨甲基(-CH=O)甲甲酰基次甲基 (=CH-)羟甲基（-CH2OH）3.一碳载体：四氢叶酸（THF或FH4），其功能部位是N5和N10。NADPH(H+)NADPH(H+)NADP+NADP+叶酸二氢叶酸四氢叶酸二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶4. 一碳来

19、源：主要是甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸、组氨酸等。丝氨酸N5, N10CH2FH4甘氨酸N5, N10CH2FH4N5CH=NHFH4组氨酸色氨酸N10CHOFH45.一碳功能：1）与氨基酸代谢密切相关2）参与嘌呤和嘧啶的生物3）参与S-腺苷甲硫氨酸的生物甲硫氨酸循环(Met循环)ATPFH4(VitB12)N5CH3FH4转甲基酶PPi+PiN5CH3FH4 S-腺苷甲硫氨酸 腺苷 RH H2O RH -CH3 SAM是体内最重要的甲基供体S-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸甲硫氨酸6. 一碳的相互转变次甲基H2ONH3N5,N10 CHN5 CH=NH FH亚氨甲基N10 CHO甲酰基FH 4FH44NADPH+H+NAPD+NH3H2ON5,N