生物化学91第十章蛋白质代谢

第十章蛋白质代谢第一节蛋白质酶与蛋白质降解第二节氨基酸的降解第三节氨基酸代谢产物的去路第四节氨基酸的合成第五节糖、脂肪和蛋白质代谢的相互关系第一节蛋白质酶与蛋白质降解一、蛋白内切酶二、蛋白外切酶三、蛋白质降解第一节蛋白质酶与蛋白质降解一、蛋白内切酶1、蛋白质酶促降解：蛋白质在生物体内的水解，就是在酶的催化下通过加水分解，使蛋白质中的肽键断裂，最后生成氨基酸的过程。第一节蛋白质酶与蛋白质降解

一、蛋白内切酶2、蛋白内切酶：能水解肽链内部的肽键的酶，对肽键两侧的氨基酸所具有的基团有一定的专一性。例如胃蛋白酶，胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶等；第一节蛋白质酶与蛋白质降解

一、蛋白内切酶2、蛋白内切酶：

胃蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶胰蛋白酶第一节蛋白质酶与蛋白质降解

一、蛋白内切酶2、蛋白内切酶：酸性蛋白酶：活性部位含有2个羧基，pH2～4，例如胃蛋白酶、凝乳酶等；中性蛋白酶：含有金属离子的酶；碱性蛋白酶：pH7～11，例如胰蛋白酶等；

第一节蛋白质酶与蛋白质降解

二、蛋白外切酶蛋白外切酶：氨肽酶：水解靠近肽链N端的肽键；羧肽酶：水解靠近肽链C端的肽键；二肽酶：水解一切二肽羧肽酶氨肽酶第一节蛋白质酶与蛋白质降解

三、蛋白质降解蛋白质多肽氨基酸内肽酶胨内肽酶外肽酶四、蛋白质的水解1、蛋白质的水解产物

蛋白质的水解过程为:

蛋白质胨多肽二肽α-氨基酸分子量：>1042×103500-103256138L-α-氨基酸(aminoacid)是蛋白质的基本组成单位。2、蛋白质水解作用按其蛋白质水解程度可分为：（1）完全水解：得到的水解产物是各种氨基酸的混合物（2）不完全水解：得到的水解产物是各种大小不等的肽段和氨基酸的混合物四、蛋白质的水解3、蛋白质水解方法可分为（1）酸水解：（2）碱水解：（3）酶水解：四、蛋白质的水解四、蛋白质的水解（1）酸水解：常用方法：硫酸或盐酸处理浓度:盐酸为6mol/L

硫酸为4mol/L条件:回流煮沸20小时左右优点:不引起消旋作用，得到L-氨基酸缺点:色氨酸完全被沸酸所破坏；

羟基氨基酸（丝,苏）部分被水解；天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来

（2）碱水解：常用方法：用氢氧化钠处理浓度:5mol/L条件:共煮10~20h优点:色氨酸稳定缺点:多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消旋现象；所得为D型和

L型混合氨基酸；碱水解引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。四、蛋白质的水解（3）酶水解：优点:不产生消旋作用，也不破坏氨基酸缺点:需要几种酶协同作用，酶水解所需时间较长四、蛋白质的水解第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用二、脱羧基作用三、脱氨脱羧作用第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用1．脱氨基作用2．转氨基作用

3、联合脱氨基作用第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用1．脱氨基作用（1）氧化脱氨基作用2RCHNH2COOH+O22RCOCOO-+2NH3氧：氨：α-酮酸＝1：2：2α-氨基酸α-酮酸氨基酸氧化酶FADFADH2第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用1．脱氨基作用（2）脱氢脱氨基作用：2RCHNH2COOH2RCOCOOH+2NH3α-氨基酸α-酮酸氨基酸脱氢酶NAD(P)NAD(P)H第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用1．脱氨基作用（3）还原脱氨基作用：RCHNH2COOH+2HRCH2COOH+NH3α-氨基酸脂肪酸氨基酸氢化酶第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用1．脱氨基作用（4）水解脱氨基作用：RCHNH2COOH+H2ORCHCOOH+NH3α-氨基酸羟酸水解酶OH第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用1．脱氨基作用（5）脱水脱氨基作用：CH2OHCHNH2COOHCCOOH+NH3Ser丙酮酸OCH3Ser脱水酶第二节氨基酸的降解一、脱氨基作用1．脱氨基作用（6）脱巯基脱氨基作用：CH2－SCHNH2COOHCCOOH+NH3Cys丙酮酸OCH3脱硫氢基酶H2SH2O第二节氨基酸的降解

一、脱氨基作用1．脱氨基作用（7）氧化还原脱氨基作用：COOH+NH3H2OR1CHNH2COOHR2CHNH2+R1CH2COOHR2COCOOHα-酮酸+脂肪酸α-氨基酸第二节氨基酸的降解

一、脱氨基作用2．转氨基作用转氨基作用：一种α-氨基酸的氨基可以转移到α-酮酸上，从而生成相应的一分子α-酮酸和一分子α-氨基酸。转氨酶：催化转氨基作用的酶。转氨酶的种类：很多，在动、植物组织和微生物中分布也广，因此氨基酸的转氨基作用在生物体内极为普遍。实验证明，除Gly、Lys、Thr、Pro外，其余的α-氨基酸都可以参加转氨基作用，并有各自特异的转氨酶。常见的转氨酶：谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT）。第二节氨基酸的降解

一、脱氨基作用2．转氨基作用

磷酸吡哆醛(CH2)2COO-CHNH3+COO-(CH2)2COO-C=OCOO-CHNH3+COO-谷氨酸天门冬氨酸α-酮戊二酸谷草转氨酶CH2COO-C＝OCOO-草酰乙酸(CH2)2COO-++第二节氨基酸的降解

一、脱氨基作用(CH2)2COO-CHNH3+COO-CH3C=OCOO-(CH2)2COO-C=OCOO-α-酮戊二酸CHNH3+COO-CH3丙氨酸谷氨酸丙酮酸++谷丙转氨酶磷酸吡哆醛GPT和GOT在肝脏、心脏中活力最大。当肝细胞损伤时，酶就释放到血液内，于是血液内酶的活力明显地增加，以此来推断肝功能和心脏功能的正常与否。第二节氨基酸的降解

一、脱氨基作用3．联合脱氨基作用

L-氨基酸氧化酶活力不高，而L-谷氨酸脱氢酶的活力很强。转氨酶虽普遍存在，但单靠转氨酶并不能使氨基酸脱去氨基。因此一般认为L-氨基酸在体内往往不是直接氧化脱去氨基，而是先与α-酮戊二酸经转氨作用变为相应的酮酸及谷氨酸，谷氨酸经谷氨酸脱氢酶作用重新变成α-酮戊二酸，同时放出氨。这种脱氨基作用是转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的，所以叫联合脱氨基作用。第二节氨基酸的降解3．联合脱氨基作用

RCHNH3+COO-C=OCOO-α-氨基酸α-酮酸转氨酶R(CH2)2COO-C=OCOO-α-酮戊二酸(CH2)2COO-CHNH3+COO-谷氨酸L-谷氨酸脱氢酶NADH+H+:脱氨过程NADPH+H+:氨基化NAD+:脱氨辅酶NADP+:氨基化辅酶++第二节氨基酸的降解二、脱羧基作用氨基酸在氨基酸脱羧酶催化下进行脱羧作用，生成CO2和相应的胺。氨基酸脱羧酶具有很高的专一性，一种脱羧酶对应一种氨基酸，氨基酸脱羧反应除组氨酸外均需要磷酸吡哆醛（VB6）作为辅酶。脱羧作用，在微生物中很普遍，在高等动植物组织内也有此作用，但不是氨基酸代谢的重要方式，脱羧酶需要相应的氨基酸诱导才可以产生。第二节氨基酸的降解二、脱羧基作用RCHNH3+COO-RCH2NH2+CO2胺脱羧基作用氨基酸赖氨酸鸟氨酸尸胺腐胺脱羧基作用CO2+CO2+对人有害肉类腐败第二节氨基酸的降解三、脱氨脱羧作用有些微生物中，氨基酸加水分解，同时进行脱氨脱羧作用，产生少一碳原子的一元醇、NH3和CO2。Val＋H2O→一丁醇＋NH3＋CO2；Leu＋H2O→异戊醇＋NH3＋CO2；Ile＋H2O→活性戊醇＋NH3＋CO2；第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路二、酮酸的去路三、CO2的去路四、胺的去路第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路1、酰胺形式贮存2、转变成废物排到体外3、尿素的形成－尿素循环第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路1、酰胺形式贮存氨基酸脱氨作用所产生的氨可以以酰胺的形式储藏于体内。谷氨酰胺(动物)和天冬酰胺(植物)是合成蛋白质和核酸的原料。

第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路1、酰胺形式贮存

(CH2)2COO-CHNH3+COO-谷氨酸Mg2++NH4+＋ATP(CH2)2CONH2CHNH3+谷氨酰氨COO-+ADP+PiGln合成酶Gln酶第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路1、酰胺形式贮存

CH2COO-CHNH3+COO-天冬氨酸Mg2++NH4+＋ATPCH2CONH2CHNH3+天冬酰氨COO-+ADP+PiAsn合成酶Asn成酶第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路2、转变成废物排到体外这是动物体内氨的主要转变方式，不同动物体内的氨转变成的最终排泄物不同，哺乳动物为尿素，鸟类和爬行动物为尿酸，水栖动物则直接排氨。第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路3、尿素的形成－尿素循环尿素循环(鸟氨酸循环)：最早发现的代谢循环，1932年Krebs和Henseleit在肝脏组织中发现，是以NH3和CO2作为原料，以环式代谢途径合成尿素的过程。第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路3、尿素的形成－尿素循环（1）合成氨甲酰磷酸：在ATP参与下，由氨甲酰磷酸激酶催化NH3、CO2合成氨基甲酰磷酸，线粒体内进行；CO2+NH4+C＝ONH2OO＝P－O-O-氨甲酰磷酸2ATP+H2O2ADP+Pi+H+氨甲酰磷酸合成酶第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路3、尿素的形成－尿素循环（2）合成瓜氨酸：线粒体内进行；C＝ONH2OO＝P－O-O-+鸟氨酸氨甲酰磷酸瓜氨酸Mg2+鸟氨酸转氨甲酰酶Pi+H+第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路3、尿素的形成－尿素循环（3）合成精氨酸：胞液中进行；精氨酰琥珀酸瓜氨酸+Asp精氨酰琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiMg2+精氨酰琥珀酸裂解酶Arg+延胡索酸第三节氨基酸代谢产物的去路一、氨的去路3、尿素的形成－尿素循环（4）合成尿素：胞液中进行；精氨酸酶Arg+H2O鸟氨酸+C＝ONH2NH2尿素瓜氨酸循环CO2+NH3+Asp+3ATP+2H2O尿素+延胡索酸+2ADP+2Pi+PPi+AMP尿素循环TCA循环第三节氨基酸代谢产物的去路二、酮酸的去路1、再合成氨基酸2、氧化生成CO2及H2O，并放出能量3、转变成糖及脂肪第三节氨基酸代谢产物的去路二、酮酸的去路1、再合成氨基酸(CH2)2COO-CHNH3+COO-(CH2)2COO-C=OCOO-谷氨酸α-酮戊二酸+NH3++NH3++H2ONAD(P)H+H+NAD(P)+谷氨酸脱氢酶第三节氨基酸代谢产物的去路二、酮酸的去路1、再合成氨基酸上述反应是多数有机体直接利用NH3合成谷氨酸的主要途径，而且该反应在其它所有氨基酸合成中都有意义。因为谷氨酸的氨基可以转到任何一种α-酮酸上，从而形成各种相应的氨基酸。二、酮酸的去路2、氧化生成CO2及H2O，并放出能量酮酸可进入三羧酸循环氧化为CO2及H2O，并放出能量。氨基酸名称共同中间代谢产物生糖或生酮氨基酸天冬氨酸天冬酰氨丝氨酸甘氨酸苏氨酸丙氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺组氨酸草酰乙酸1草酰乙酸丙酮酸→乙酰CoA2丙酮酸→乙酰CoA丙酮酸→乙酰CoA丙酮酸→乙酰CoA丙酮酸→乙酰CoAα-酮戊二酸3α-酮戊二酸α-酮戊二酸生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖生糖二、酮酸的去路：（2）氧化生成CO2及H2O氨基酸名称共同中间代谢产物生糖或生酮氨基酸精氨酸脯氨酸缬氨酸甲硫氨酸亮氨酸赖氨酸异亮氨酸酪氨酸苯丙氨酸色氨酸α-酮戊二酸3α-酮戊二酸琥珀酰CoA4琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA→乙酰CoA2乙酰乙酰CoA→乙酰CoA琥珀酰CoA

、乙酰CoA乙酰乙酸、延胡索酸5乙酰乙酸、延胡索酸乙酰乙酸CoA→乙酰CoA生糖生糖生糖生糖生酮生糖兼生酮生糖兼生酮生糖兼生酮生糖兼生酮生糖兼生酮二、酮酸的去路：（2）氧化生成CO2及H2O第三节氨基酸代谢产物的去路二、酮酸的去路3、转变成糖及脂肪生糖氨基酸:在体内可以转变成糖的氨基酸（如Ala、Arg、Asp等），按糖代谢途径进行代谢。生酮氨基酸:在体内能转变为酮体（丙酮、乙酰乙酸和β-羟丁酸）的氨基酸（Tyr、Trp、Phe、Lys、Ile，唯一的生酮不生糖氨基酸－Leu）,按脂肪代谢途径进行代谢。生糖兼生酮氨基酸:在体内既能转变为糖，又能转变为酮体的氨基酸（Tyr、Trp、Phe、Lys、Ile）。第三节氨基酸代谢产物的去路三、CO2的去路大部分直接排出细胞外，小部分参与固定反应，如通过丙酮酸羧化支路进入糖异生途径。第三节氨基酸代谢产物的去路四、胺的