蛋白质降解和氨基酸分解代谢

一、蛋白质的降解（一）内源性蛋白质降解的特点1、有选择性2、细胞的营养状态当前1页，总共139页。每天都有一定量的细胞内蛋白被降解：—被异常修饰的非正常蛋白、突变蛋白—需及时灭活的具调节活性的蛋白（如关键酶）当aa丰富时，蛋白降解加速—食物蛋白供应充足或过量—饥饿或糖尿病时无法获得充足的糖做燃料当前2页，总共139页。细胞如何有选择地降解“过期蛋白”，而不影响细胞的正常功能？内源过期蛋白质水解氨基酸？泛肽识别并在溶酶体中水解（二）蛋白质降解的反应机制当前3页，总共139页。泛肽：76个氨基酸的小肽过期蛋白质泛肽复合体溶酶体氨基酸泛肽当前4页，总共139页。被标记后的内源蛋白质50~500nm各种水解酶单层膜游离于细胞质中，过于微小难以观察小分子单元溶酶体白细胞杀菌时被该细菌同样溶解白细胞杀菌、细胞自溶也与之有关当前5页，总共139页。蛋白质降解的泛肽途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶体20S蛋白酶体ATP19S调节亚基去折叠水解E1：泛肽活化酶E2：泛肽载体蛋白

E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）当前6页，总共139页。当前7页，总共139页。当前8页，总共139页。当前9页，总共139页。蛋白质的生理功能组织细胞重要的组成成分，维持组织、细胞的生长，更新和修补组织参与多种重要的生理活动(如酶、激素)氧化供能（17.9KJ/g蛋白质）可转化为糖和脂肪等氨基酸为含氮化合物合成的提供氮源（三）机体对外源蛋白质的需要及消化当前10页，总共139页。*总氮平衡：摄入氮=排出氮即蛋白质分解与合成处于平衡，如成人*正氮平衡：摄入氮>排出氮即蛋白质合成量多于分解量，如儿童、孕妇*负氮平衡：摄入氮<排出氮即蛋白质分解量多于合成量，如饥饿、消耗性疾病食物摄入氮-(尿氮+粪氮)可反映体内蛋白质合成与分解的动态关系氮平衡当前11页，总共139页。蛋白质的需要量成人每日最低需要量:30～50g/d我国营养学会推荐的成人每日需要量:80g/d扬州大学生物科学与技术学院当前12页，总共139页。——取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取：赖、缬、异亮、苯丙、蛋、亮、色、苏氨酸非必需氨基酸：体内可合成的氨基酸半必需氨基酸：婴幼儿时期合成量不能满足需要组氨酸和精氨酸蛋白质的营养价值当前13页，总共139页。

氮的保留量BV=100%氮的吸收量蛋白质的互补作用

指营养价值较低的蛋白质若与必需氨基酸互相补充混合食用时则可大大提高营养价值。蛋白质的生理价值（BV）：指食物蛋白的利用率蛋白质营养价值的化学评分当前14页，总共139页。

蛋白来源重量%单食时BV混食时BV——————————————————————豆腐干426577面筋5867——————————————————————小麦3967小米135789牛肉2669大豆2264

—————————————————混合食物蛋白质的互补作用当前15页，总共139页。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当前16页，总共139页。当前17页，总共139页。1、蛋白质的消化内肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶（水解蛋白质内部肽键）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（从肽链两端开始水解肽键）主要的酶类：据水解肽键部位的不同分为两类：当前18页，总共139页。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—氨基酸当前19页，总共139页。胃蛋白酶原H+

蛋白质多肽（主）酶原的激活水解2、消化过程（1）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶当前20页，总共139页。

胰蛋白酶原

肠激酶

糜蛋白酶弹性蛋白酶羧基肽酶（+）蛋白质

肽

氨基酸内肽酶外肽酶

酶原的激活

胰蛋白酶水解（2）小肠内消化（主要部位）当前21页，总共139页。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）当前22页，总共139页。（1）

主要部位：小肠A氨基酸运载蛋白碱性氨基酸运载蛋白酸性氨基酸运载蛋白亚氨基酸运载蛋白B-谷氨酸循环（2）

吸收机制中性氨基酸运载蛋白3、氨基酸的吸收当前23页，总共139页。氨基酸-谷氨酰基转移酶谷胱甘肽半胱氨酰甘氨酸-谷氨酰氨基酸-谷氨酸环化酶5-氧脯氨酸氨基酸谷胱甘肽合成酶甘氨酸-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸合成酶谷氨酸5-氧脯氨酸酶半胱氨酸肽酶细胞膜细胞内||||||||||||||||||||||细胞外-谷氨酰基循环—氨基酸吸收当前24页，总共139页。GeneralMetabolismofAminoAcid氨基酸代谢库(metabolicpool)食物蛋白质消化吸收组织蛋白质分解合成合成脱氨基作用NH3α-酮酸尿素糖氧化供能酮体脱羧基作用CO2胺类其他含氮化合物(purine,pyrimide)转变当前25页，总共139页。二、氨基酸的分解代谢当前26页，总共139页。氨基酸α酮酸1、氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可转化为G（燃料）的3碳和4碳单位NH4+1、再利用生成AA2、排泄：

NH4+、尿素、尿酸当前27页，总共139页。（一）脱氨基作用

(DeaminationofAminoAcid)当前28页，总共139页。1、转氨基作用

氨基转移酶(aminotransferase)

转氨酶(transaminase)(Donoraminoacid)(Newaminoacid)(Newketoacid)(Accepterketoacid)(transaminase)当前29页，总共139页。（1）体内比较重要的转氨基反应：①当前30页，总共139页。谷丙转氨酶(glutamicpyruvictransaminase,GPT)

谷草转氨酶(glutamicoxaloacetictransaminase,GOT)

GluPyruvateα-Ketoglutarate(α-KG)AlaGPT②当前31页，总共139页。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当前32页，总共139页。当前33页，总共139页。（2）转氨基作用的机制当前34页，总共139页。当前35页，总共139页。当前36页，总共139页。当前37页，总共139页。

+磷酸吡哆醛氨基酸–H2O+H2OSchiff’s碱转氨基作用机制（醛亚胺）当前38页，总共139页。磷酸吡哆胺-酮酸+–H2O+H2O分子重排Schiff’s碱异构体当前39页，总共139页。(主要是肌肉)（3）葡萄糖-丙氨酸循环各组织细胞脱氨NH3谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液肝脏脱氨，转化为排泄形式以Gln、Ala转运氨经济性高效（一举两得）肌肉剧烈运动丙酮酸NH3丙氨酸糖异生糖原脱氨酵解蛋白质分解产能当前40页，总共139页。当前41页，总共139页。L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及肾脏，辅基为FMN）D-氨基酸氧化酶（活性强，但体内D-氨基酸少，辅基为FAD）氨基酸氧化脱氨的主要酶：2、（谷氨酸的）氧化脱氨基L-谷氨酸脱氢酶当前42页，总共139页。氨基酸+FAD+H2O

α-酮酸+NH3+FADH2FADH2+O2FAD+H2O

D或L氨基酸氧化酶当前43页，总共139页。L-Glu氧化脱氨基作用

L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamatedehydrogenase）分布：Liver，Kidney，Brain不需氧脱氢酶，辅酶：NAD+orNADP+(－)：GTP、ATP(＋)：GDP、ADP当前44页，总共139页。当前45页，总共139页。+H2O_H2O+

NH3-酮戊二酸L-谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶NAD+NADH+H+L-谷氨酸氧化脱氨基作用当前46页，总共139页。（三）脱酰胺基作用当前47页，总共139页。（四）非氧化脱氨基反应主要在微生物中进行1、还原脱氨基当前48页，总共139页。2、脱水脱氨基当前49页，总共139页。3、裂解脱氨基当前50页，总共139页。转氨基作用转氨酶种类多、分布广、活性高但氨基酸没有真正脱掉氨基氧化脱氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脱氢酶分布广、活性高，但肌肉缺乏——不是体内主要的脱氨基方式当前51页，总共139页。最佳脱氨基的方式是？联合脱氨基=转氨基+氧化脱氨基①转氨酶与Glu脱氢酶的联合脱氨基肝、脑、肾②嘌呤核苷酸循环肌肉、脑、肾当前52页，总共139页。（五）联合脱氨基作用α-KG谷氨酸转氨酶谷氨酸脱氢酶当前53页，总共139页。肌肉、肝、脑、肾中的嘌呤核苷酸循环当前54页，总共139页。产物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸嘌呤核苷酸循环谷氨酸α-酮戊二酸转氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸次黄嘌呤核苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸苹果酸谷-草转氨酶H2O反应物当前55页，总共139页。嘌呤核苷酸循环

（purinenucleotidecycle）当前56页，总共139页。（六）氨基酸的脱羧基作用1、直接脱羧基PLP当前57页，总共139页。2、羟化脱羧基当前58页，总共139页。Putrefaction（腐败）ofProtein胺类(amines)的生成组胺、γ氨基丁酸等生理活性物质氨(ammonia)的生成

其它有害物质的生成苯酚、吲哚、硫化氢等当前59页，总共139页。当前60页，总共139页。当前61页，总共139页。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(七)氨的转运与排泄血氨过高可引起中枢神经系统中毒！当前62页，总共139页。1、体内氨的来源AminoAcid脱氨基(Deamination)肠道细菌的腐败作用与尿素(Urea)的分解肾小管上皮分泌—Gln的分解当前63页，总共139页。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α酮戊二酸2、氨中毒的可能机制L-谷氨酸脱氢酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？当前64页，总共139页。当前65页，总共139页。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当前66页，总共139页。3、氨的转运Gln合成酶γ谷氨酰磷酸Gln合成酶以中性Gln形式转运肝脏当前67页，总共139页。当前68页，总共139页。4、氨的排泄当前69页，总共139页。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；排氨形式越复杂、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。当前70页，总共139页。鸟类、爬虫排尿酸均来自转氨不溶于水毒性很小需更多能量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，付出高能量代价。高等植物，以Gln/Asn形式储存氨，不排氨。当前71页，总共139页。1932年HansKrebs提出尿素循环(ureacycle)鸟氨酸循环(ornithinecycle)5、尿素(urea)的生成当前72页，总共139页。实验：动物切除肝脏，输入AA后，血氨浓度升高动物保留肝脏、切除肾脏，输入AA后，血中尿素浓度升高动物肝脏、肾脏同时切除，输入氨基酸后，血中尿素含量较低，但血氨浓度升高结论：肝脏是合成尿素的主要器官当前73页，总共139页。当前74页，总共139页。当前75页，总共139页。UreaBiosynthesis-1氨基甲酰磷酸(Carbamoylphosphate)CPS-ⅠAGA（1）氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ

(carbamoylphophatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)(N-acetylglutamaticacid,AGA)当前76页，总共139页。反应部位：线粒体蛋白质降解转氨反应Glu浓度AGA最终促进CPSⅠ活性当前77页，总共139页。当前78页，总共139页。UreaBiosynthesis-2（2）瓜氨酸的合成(Carbamoylphosphate)(Ornithine)(Citrulline)当前79页，总共139页。UreaBiosynthesis-3（3）精氨酸的合成（胞质）(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)当前80页，总共139页。当前81页，总共139页。当前82页，总共139页。UreaBiosynthesis-4（4）精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)当前83页，总共139页。当前84页，总共139页。当前85页，总共139页。当前86页，总共139页。尿素生成的要点亚细胞定位：线粒体与细胞质限速酶：氨甲酰磷酸合成酶耗能过程：4ATP/ureaN与C来源：氨基酸脱氨和CO2尿素合成的调节食物蛋白质的影响CPS-Ⅰ的调节尿素合成酶系的调节当前87页，总共139页。当前88页，总共139页。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能量当前89页，总共139页。三、氨基酸碳骨架的氧化途径

生成non-essentialaminoacid

转变成Carbohydrate及Lipids生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)

氧化供能当前90页，总共139页。碳骨架的氧化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当前91页，总共139页。当前92页，总共139页。氧化供能或转变成糖类及脂类当前93页，总共139页。生糖氨基酸：甘、丝、丙……等多种氨基酸生酮氨基酸：亮、赖、苯丙、色、酪生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪当前94页，总共139页。

（一）形成乙酰-CoA

丙氨酸色氨酸当前95页，总共139页。丝氨酸甘氨酸苏氨酸丝/苏氨酸转羟甲基酶丝氨酸转羟甲基酶乙酰CoA当前96页，总共139页。

丝氨酸半胱氨酸当前97页，总共139页。精氨酸谷氨酸脯氨酸（二）形成α酮戊二酸谷氨酸γ半醛当前98页，总共139页。组氨酸α酮戊二酸谷氨酰胺谷氨酸当前99页，总共139页。同型/高半胱氨酸甲硫氨酸苏氨酸（三）形成琥珀酸-CoAα羟丁酸当前100页，总共139页。琥珀酸-CoA苏氨酸缬氨酸异亮氨酸当前101页，总共139页。缬氨酸亮氨酸异亮氨酸转氨基作用相应的-酮酸氧化脱羧基作用相应的脂肪酰CoA缬氨酸琥珀酸单酰CoA亮氨酸乙酰辅酶A及乙酰乙酰辅酶A异亮氨酸乙酰辅酶A及琥珀酸单酰辅酶A支链氨基酸的代谢当前102页，总共139页。

（4）形成延胡索酸

乙酰乙酸两条路径进入当前103页，总共139页。（5）形成草酰乙酸当前104页，总