蛋白质酶促降解与氨基酸代谢

蛋白质酶促降解与氨基酸代谢第一页，共五十七页，编辑于2023年，星期二氨基酸的分解代谢氨基酸的合成代谢蛋白质酶促降解本章讲授提纲氨基酸分解产物的转化第二页，共五十七页，编辑于2023年，星期二一、外源蛋白质的消化和吸收外源蛋白质经消化道酶的作用水解成可被生物体利用的AA，然后吸收入血，游离AA进入血液循环送到肝脏。第一节蛋白质的酶促降解1、胃中的消化2、小肠中的消化胰液：胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶(水解脂肪族AA羧基形成的肽键)内肽酶羧肽酶氨肽酶外肽酶

胃蛋白酶原胃蛋白酶（胃粘膜细胞分泌）(断裂Ala,Tyr,Trp,Leu,Glu,Gln等肽键)自我催化H+第三页，共五十七页，编辑于2023年，星期二第四页，共五十七页，编辑于2023年，星期二二、机体组织内蛋白质的分解机体各组织的蛋白质在蛋白酶的作用下，也不断地分解成为氨基酸。

人和动物组织中也有各种蛋白酶，也能将细胞自身蛋白质水解成氨基酸。这种蛋白酶称为组织蛋白酶。①内肽酶（水解蛋白质内部肽键）②外肽酶（氨肽酶、羧肽酶）（从肽链两端开始水解肽键）蛋白酶据水解肽键部位的不同分为两类：第五页，共五十七页，编辑于2023年，星期二第二节氨基酸的分解代谢一、氨基酸代谢库和代谢概况氨基酸代谢库(metabolicpool)：体内所有游离氨基酸的总称。第六页，共五十七页，编辑于2023年，星期二氨基酸代谢库(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)转变外源内源AA.代谢①②第七页，共五十七页，编辑于2023年，星期二各组织器官在氨基酸代谢上的作用有所不同，其中以肝脏最为重要。肝脏蛋白质的更新速度比较快，氨基酸代谢活跃，大部分氨基酸在肝脏进行分解代谢，同时氨的解毒过程主要也在肝脏进行。食物中蛋白质的含量影响氨基酸的代谢速率。高蛋白饮食可诱导合成与氨基酸代谢有关的酶系，从而使代谢加快。第八页，共五十七页，编辑于2023年，星期二氨基酸一般代谢：构成蛋白质氨基酸都含有α-氨基和α-羧基，因此，各种AA都有共同的代谢途径。个别氨基酸代谢：不同氨基酸侧链基团不同，因此不同氨基酸还有其特殊的代谢途径。(自学)第九页，共五十七页，编辑于2023年，星期二氨基酸的分解代谢（一般代谢）：包括脱氨基作用和脱羧基作用两个方面。脱氨基作用是氨基酸在体内分解的主要方式，比脱羧基更重要、更普遍。第十页，共五十七页，编辑于2023年，星期二二、脱氨基作用脱氨基作用：是指氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成α-酮酸的过程。参与人体蛋白质合成的氨基酸共有20种，它们的结构不同，脱氨基的方式也不同，主要有：①氧化脱氨；②转氨；③联合脱氨；④非氧化脱氨。其中以联合脱氨基最为重要。第十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期二1、氧化脱氨基作用催化氧化脱氨基的酶有：①L-氨基酸氧化酶：需氧脱氢酶,最适PH=10，辅酶FAD或FMN。②D-氨基酸氧化酶（生理pH活性高，但D-AA.很少。）

③L-谷氨酸脱氢酶：不需氧脱氢酶,最适PH近中性，活性强，但专一性高。辅酶NAD+

或NADP+。分布于肝、肾及脑组织。第十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期二①L(D)-氨基酸氧化酶（需氧）第十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期二②L-谷氨酸脱氢酶（不需氧）第十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期二

L-Glu脱氢酶：存在普遍，活性高，专一性强，只作用于L-谷氨酸（脱氢、加水、脱氨）。此酶催化的反应是可逆反应（逆转），真核生物此酶大量分布于线粒体基质中，主要用于Glu的合成。第十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期二2、转氨基作用①定义：在转氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基转移到α-酮酸的酮基碳原子上，结果原来的α-氨基酸生成相应的α-酮酸，而原来的α-酮酸则形成了相应的α-氨基酸，这种作用称为转氨基作用（又叫氨基移换作用）。第十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期二第十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期二谷丙转氨酶(GPT)与谷草转氨酶(GOT)

（肝脏-肝功能异常）（心脏、次肝脏-心肌梗塞）(α-KG)GPT转氨基作用是氨基酸代谢的普遍形式。既是AA.分解的开始，又是AA.合成的起点；同时把Pr.与糖代谢联系起来（α-酮戊二酸、丙酮酸、草酰乙酸）。第十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期二可逆的，K平=1。α-AA与α-酮酸相互转化，是合成非必需AA重要步骤；专一性高，种类多，以谷丙转氨酶(GPT)(急性肝炎患者血清GPT升高)、谷草转氨酶(GOT)最为重要(心肌梗患者血清GOT升高)；辅酶是磷酸吡哆醛，其为维生素B6的磷酸酯；只有氨基的转移，没有氨的生成。生理意义：满足体内对非必需氨基酸的需求。转氨基作用的特点：第十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期二3、联合脱氨基作用⑴转氨和氧化脱氨的联合生物体内存在两种联合脱氨基作用。转氨酶L-谷氨酸脱氢酶L-谷氨酸α-KG第二十页，共五十七页，编辑于2023年，星期二转氨和氧化脱氨联合的特点：

①转氨基与氧化脱氨基作用偶联，即转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联；②产生NH3；③肝、肾、脑中最活跃。第二十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期二骨骼肌和心肌组织中L-谷氨酸脱氢酶的活性很低，因而不能通过上述形式的联合脱氨反应脱氨。

但骨骼肌和心肌中含丰富的腺苷酸脱氨酶(adenylatedeaminase)，能催化腺苷酸加水、脱氨生成次黄嘌呤核苷酸(IMP)。第二十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期二⑵嘌呤核苷酸循环转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联的脱氨基作用。腺苷酸代琥珀酸第二十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期二这一代谢途径不仅把氨基酸代谢与糖代谢、脂代谢联系起来，而且也把氨基酸代谢与核苷酸代谢联系起来。

嘌呤核苷酸循环是骨骼肌和心肌中氨基酸脱氨的主要方式。Johnlowenstein证明此嘌呤核苷酸循环在肌肉组织代谢中具有重要作用。第二十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期二4.酰胺脱氨基作用先经酰胺脱氨酶作用成为相应的氨基酸后，才能通过上述方式进行分解。AsnAspGlnGlu5.非氧化脱氨基作用主要在微生物体内进行，动物体内并不普遍。第二十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期二三、脱羧基作用2、反应：1、概念：氨基酸在氨基酸脱羧酶作用下进行脱羧作用，生成CO2和一级胺类。微生物体内普遍，高等动植物体内也存在，但不是主要的代谢方式。第二十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期二在微生物、动、植物普遍存在；专一性强，一种AA有相应的脱羧酶，且只作用于L-氨基酸;辅酶为磷酸吡哆醛，但His脱羧酶除外；氨基酸脱羧产生相应的一级胺，有的具有特殊生理作用，如激素、维生素和神经递体等。3、特点：第二十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期二①谷氨酸：在谷氨酸脱羧酶催化下形成γ-氨基丁酸，后者为抑制性神经递质，对中枢神经有抑制作用。③酪氨酸：L-酪氨酸脱羧形成酪胺，后者为血管紧缩剂，可升高血压。②组氨酸：L-组氨酸在组氨酸脱羧酶催化下形成组胺，后者为血管舒张剂，可降低血压。4、重要氨基酸的脱羧基作用：第二十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期二L-色氨酸5-羟色胺，可升高血压L-丝氨酸氨基乙醇（合成脑磷脂的有效成分）L-天氨酸β-丙氨酸（泛酸的主要成分）人和动物肠道中的细菌能使食物中的AA.脱羧生成有毒性的尸胺（赖）和腐胺（鸟），这是动物尸体腐烂时发出臭味的主因。第二十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期二RCH(NH2)COOHRCH2-NH2+CO2RCH2-NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH32RCHO+O22RCOOHAA.脱羧酶胺氧化酶

β-氧化

TCACO2+H2O第三十页，共五十七页，编辑于2023年，星期二四、氨基酸分解产物的进一步代谢（一）氨的代谢转变①合成部位：肝脏（肾脏是排脲的器官）。1、尿素的合成（鸟氨酸循环、尿素循环）血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。∴NH3是有毒的，必须及时转变或排出。体内的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒的。分解产物：α-酮酸、NH3、CO2和胺。第三十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期二实验：动物切除肝脏，输入氨基酸后，血氨浓度升高；动物保留肝脏、切除肾脏，输入氨基酸后，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。第三十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期二②尿素的生物合成过程1932,德国学者HansKrebs提出尿素循环(ureacycle)或鸟氨酸循环(ornithinecycle)第三十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期二i.氨基甲酰磷酸的合成部位：线粒体CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-Ⅰ)（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

-PO32-+

2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反应：（激活剂）第三十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期二ⅱ瓜氨酸的合成(Carbamolphosphate)(Ornithine)(Citrulline)第三十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期二ⅲ精氨酸的合成(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)第三十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期二ⅳ精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)第三十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期二尿素循环示意图鸟氨酸氨基甲酰转移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶第三十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期二UreaBiosynthesis（小结）耗能过程：4ATP/ureaN与C的来源：氨基酸脱氨、Asp和CO2第三十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期二鸟氨酸循环的特点：P从Orn开始到Orn结束，形成一循环；2分子NH3与一分子CO2合成脲;NH3来源于NH3（联合脱氨）

AspOrn、Cit、Arg只起催化剂作用；耗能过程，3个ATP，4个～；关键酶：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（变构酶）；精氨酸代琥珀酸合成酶部位涉及线粒体基质和胞液。第四十页，共五十七页，编辑于2023年，星期二③总反应方程式：2NH3+CO2+

3ATP+H2O尿素

+2ADP+AMP+2Pi+PPi④生理意义：体内氨的主要去路，解氨毒的重要途径;形成精氨酸。第四十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期二2、合成酰胺：Gln和Asn是无毒物质，容易透过细胞膜，是氨的主要储存和运输形式，也是解除氨毒害的形式。第四十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期二3、合成非必需氨基酸及含N化合物：L-谷氨酸脱氢酶还原氨基化作用：4、经肾脏以铵盐形式排出第四十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期二（二）α-酮酸的代谢转变1、生成非必需氨基酸①还原氨基化作用L-谷氨酸脱氢酶第四十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期二②转氨基作用第四十五页，共五十七页，编辑于2023年，星期二体内需要能量时，α-酮酸进入TCA循环，氧化成CO2和H2O，产生ATP。2、氧化成CO2和H2O：第四十六页，共五十七页，编辑于2023年，星期二当体内不需要α-酮酸合成AA，体内能量也充足时，可转变成糖和脂肪。3、转变成糖类和脂肪生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸或TCA循环的中间产物的AA均为生糖AA。按糖代谢途径代谢。例：Pro,Arg,Ala,Asp,Met,Ser,Asn,Cys,Thr,Glu,Gly,Gln,Val,His第四十七页，共五十七页，编辑于2023年，星期二生糖兼生酮氨基酸：凡能生成丙酮酸或三羧酸循环中间产物同时能生成乙酰CoA或乙酰乙酰CoA的为生糖兼生酮氨基酸。例：Ile,Trp,Phe,Tyr

生酮氨基酸：凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的AA均

为生酮AA。按脂代谢途径代谢。例：Leu,Lys生糖氨基酸和生酮氨基酸的划分不是很严格的。第四十八页，共五十七页，编辑于2023年，星期二氨基酸、糖及脂肪代谢的联系第四十九页，共五十七页，编辑于2023年，星期二第三节

氨基酸的合成代谢（一）不同生物合成氨基酸的能力不同1、植物和绝大多数微生物能合成全部AA。2、人和动物：①必需AA：自身无法合成，但营养必需，只能由食物供给。有八种：Lys、Trp、Phe、Val、Met、Thr、Leu、Ile。②半必需AA：婴幼儿时期合成量不能满足需要，有两种：Arg、His。③非必需AA：自身能合成（都为生糖AA，与糖的转变是可逆的）。

第五十页，共五十七页，编辑于2023年，星期二（二）转氨基作用（三）还原氨基化作用L-谷氨酸脱氢酶第五十一页，共五十七页，编辑于2023年，星期二1、α-酮戊二酸衍生类型（Glu族）（四）各种氨基酸生物合成不同AA生物合成途径不同，但许多AA的合成都与机体内的几个主要代谢途径相关。因此将这些途径的相关产物，看作AA合成的起始物，并以此划分成六大类型：2、草酰乙酸衍生类型（Asp族）3、丙酮酸衍生类型（Ala族）

4、3-磷酸甘油酸衍生类型（Ser族）5、4-磷酸赤藓糖衍生类型（芳香AA族）6、组氨酸生物合成（了解、自学）第五十二页，共五十七页，编辑于2023年，星期二二十种氨基酸的生物合成概况

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族丝氨酸族His和芳香族第五十三页，共五十七页，编辑于2023年，星期二（五）一碳单位代谢1、一碳单位定义：某些氨基酸代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团（不包括CO2）称为一碳单位。2、一碳单位的形式：体内的一碳单位有：①甲基(－CH3)②亚甲基(-CH2-)，甲烯基③次甲基(-CH＝)，甲炔基④甲酰基(-CHO)⑤亚氨甲基(-CH＝NH)等第五十四页，共五十七页，编辑于2023年，星期二3、一碳单位代谢：（1）概念：物质代谢过程中，常遇到一碳单位从一个化合物转移到另一个化合物分子上，凡属于一碳单位转移和变化的过程，统称一碳单位代谢。（2）酶：一碳单位转移酶

辅酶：FH4，为一碳单位的载体。2-氨