第九章-蛋白质的降解和氨基酸代谢课件

第九章蛋白质的降解和氨基酸代谢人体内蛋白质处于不断降解与合成的动态平衡中。成人每天约有1%-2%的体内蛋白质被降解。食物的消化过程基因突变、生物合成误差、自发诱变和疾病等可导致反常蛋白产生具有重要生理功能的酶蛋白，寿命短。维持体内AA代谢库防御机制组成部分蛋白质前体的裂解加工3、蛋白质降解的意义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真核细胞中存在两条不同的降解途径：1.不依赖ATP的降解途径：在溶酶体内进行，主要降解外源性蛋白质、膜蛋白和长寿命的胞内蛋白质。（酸性系统）在胞液中进行，主要降解异常蛋白质和短寿命的蛋白质。需ATP和泛素参与。泛肽(ubiquitin)是一种小分子蛋白质，普遍存在于真核细胞中。2.依赖ATP和泛肽的降解途径：泛素化是指泛素分子在一系列特殊的酶作用下，将细胞内的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异性修饰的过程.泛素化参与了细胞周期、增殖、凋亡、分化、转移、基因表达、转录调节、信号传递、损伤修复、炎症免疫等几乎一切生命活动的调控。泛素化与肿瘤、心血管等疾病的发病密切相关。因此，作为近年来生物化学研究的一个重大成果，它已然成为研究、开发新药物的新靶点。⑴蛋白质的泛素化(ubiquitination)：泛素与被降解的蛋白质形成共价连接，从而使后者活化。泛素介导的蛋白质降解过程蛋白质的泛素化过程E1：泛素活化酶E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶⑵蛋白酶体的降解：泛素化的蛋白质与多种蛋白质构成蛋白酶体(proteasome)，使蛋白质降解。氨基酸代谢库的来源与去路氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收组织细胞蛋白质分解非必需氨基酸合成合成蛋白质和多肽脱氨基作用脱羧基作用转变为其他含氮物第二节氨基酸的分解代谢脱氨基作用尿酸或尿囊素氨基酸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、尿酸一、氨基酸的分解代谢

（一）、氨基酸的脱氨基作用1、氧化脱氨基作用谷氨酸脱氢酶

L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamatdehydrogenase)：是一种不需氧脱氢酶，以NAD+或NADP+为辅酶，生成的NADH或NADPH可进入呼吸链经氧化磷酸化产生ATP。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ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。HNH2R-C-COOH--+H2O2+NH3AA氧化酶+O2+H2OR-C-COOHOL-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)：是一种需氧脱氢酶，以FAD或FMN为辅基，脱下的氢原子交给O2，生成H2O2。该酶活性不高，在各组织器官中分布局限，因此作用不大。2、转氨基作用氨基酸＋α—酮戊二酸α—

酮酸＋谷氨酸转氨酶谷丙转氨酶转氨基作用(transamination)可以在各种氨基酸与-酮酸之间普遍进行。除Lys，Pro外，均可参加转氨基作用。

各种转氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。R’-CH-COOHR”-C-COOH

NH2

OR’-C-COOHR”-CH-COOH

O

NH2转氨酶

转氨基作用机制转氨酶⑴丙氨酸氨基转移酶（alaninetransaminase,ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。ALT在肝中活性较高，在肝的疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。重要的转氨酶丙氨酸+-酮戊二酸

ALT丙酮酸+谷氨酸⑵天冬氨酸氨基转移酶（aspartate

transaminase,AST），又称为谷草转氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。AST在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。天冬氨酸+-酮戊二酸草酰乙酸+谷氨酸AST3、联合脱氨基作用

转氨基作用与氧化脱氨基作用联合进行，从而使氨基酸脱去氨基并氧化为-酮酸(-ketoacid)的过程，称为联合脱氨基作用。联合脱氨基作用可在肝、肾等大多数组织细胞中进行，是体内主要的脱氨基的方式。

联合脱氨基作用嘌呤核苷酸循环

嘌呤核苷酸循环（purinenucleotidecycle,PNC）是存在于骨骼肌和心肌中的一种特殊的联合脱氨基作用方式。在骨骼肌和心肌中，由于谷氨酸脱氢酶的活性较低，而腺苷酸脱氨酶(adenylatedeaminase)的活性较高，故采用此方式进行脱氨基。

腺苷酸脱氨酶(adenylatedeaminase)可催化AMP脱氨基，此反应与转氨基反应联系，即构成嘌呤核苷酸循环(PNC)的脱氨基作用。

腺苷酸脱氨酶+NH3腺嘌呤核苷酸（AMP）次黄嘌呤核苷酸（IMP）+H2OIMP腺苷酸代琥珀酸氨基酸-酮酸NH3H2O-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸AMP延胡索酸苹果酸嘌呤核苷酸循环次黄嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸腺苷酸脱氢酶（二）、氨基酸的脱羧基作用二、氨在血中的转运

肌肉中的氨基酸将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，后者经血液循环转运至肝再脱氨基，生成的丙酮酸异生为葡萄糖后再经血液循环转运至肌肉重新分解产生丙酮酸，这一循环反应过程就称为丙氨酸-葡萄糖循环(alanine-glucosecycle)。

（一）丙氨酸-葡萄糖循环肝liver血液blood骨骼肌muscleGGGpyruvateNH3analine

analine

pyruvateNH3analine

丙氨酸-葡萄糖循环（二）谷氨酰胺的运氨作用肝外组织，如脑、骨骼肌、心肌，氨在谷氨酰胺合成酶（glutaminesynthetase)的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式将氨基经血液循环转运到肝，再由谷氨酰胺酶将其分解，产生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺(glutamine)对氨具有运输、贮存和解毒作用。

ATP+NH3ADP+PiglutaminesynthetaseglutamicacidglutamineglutaminaseNH3

H2O肝外组织细胞肝细胞血液谷氨酰胺的运氨作用（三）、氨的命运鸟氨酸循环氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鸟氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基质线粒体胞液NH2-C-NH2O尿素尿素的生成

体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素(urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经称为鸟氨酸循环(ornithinecycle)的反应过程来完成的。1．氨基甲酰磷酸的合成：在线粒体中进行。由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，需N-乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂。反应不可逆。尿素生成的鸟氨酸循环NH3+CO2

H2O+2ATP2ADP+Pi氨基甲酰磷酸合成酶ⅠAGA，Mg2+NH2O~PO32-CO氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸的合成2．瓜氨酸的合成：在线粒体内进行。反应由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。NH2O~PO32-CO(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+H3PO4+氨基甲酰磷酸鸟氨酸瓜氨酸鸟氨酸氨基甲酰转移酶瓜氨酸的合成3．精氨酸代琥珀酸的合成：在胞液中进行。瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶(arginino-succinatesynthetase)催化下，消耗ATP合成精氨酸代琥珀酸。精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶。

CO(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPi

+H2OCH2-CHCOOHCOOHH2NCH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2+瓜氨酸天冬氨酸精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸的合成4．精氨酸代琥珀酸的裂解：在胞液中进行。反应由精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinatelyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

精氨酸代琥珀酸裂解酶CH2-CHCOOHCOOHCN(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸代琥珀酸CHCHCOOHCOOH+CNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸的裂解5．精氨酸的水解：在胞液中进行。反应由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。(CH2)3NH2H2N-CHCOOHCNH(CH2)3NHH2N-CHCOOHNH2精氨酸-NH2H2N-OC+鸟氨酸尿素精氨酸酶H2O精氨酸的水解胞液线粒体2ATP+CO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸①2ADP+Pi瓜氨酸精氨酸代琥珀酸③ATP+AspAMP+PPiNH3

草酰乙酸苹果酸鸟氨酸②瓜氨酸Pi延