蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢课件

蛋白质代谢？MetabolismofAminoacids&ProteinsChapter10蛋白质降解和氨基酸的分解代谢1/6/20241第一节蛋白质的营养价值与蛋白质的消化及吸收必需氨基酸：体内需要但自身不能合成，必须由食物供应的氨基酸一、蛋白质的营养价值MetTrpLysValIleLeuPheThr

“假设来借一两本书”甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸1/6/20242蛋白质的营养价值～必需AA种类必需AA含量必需AA的比例具有与人体需求相符的AA组成，其被消化后在体内被利用的程度越高，营养价值越高。1/6/20243将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，互相补充必需氨基酸的种类和数量，以提高其营养价值的作用食物蛋白质的互补作用必需氨基酸相互补充1/6/20244二、蛋白质的消化蛋白质具有种属特异性，消化可以消除。蛋白酶：一般为无活性酶原，需HCl、蛋白酶或肠激酶激活蛋白酶：水解肽键，专一性不同各种蛋白酶协同作用，生成AA、二肽，吸收1/6/202451/6/20246三、肽和氨基酸的吸收（小肠粘膜）主动转运（耗能）→肠粘膜上皮细胞膜载体→粘膜微血管→血液→肝脏及其他器官；-谷氨酰胺循环：在细胞膜上的-谷氨酰胺转移酶作用下，通过与谷胱甘肽作用而转运入细胞。每转运1分子氨基酸消耗3分子ATP。1/6/202491/6/202410蛋白质的腐败作用（putrefaction）肠道细菌对消化过程中不被消化、吸收部分蛋白质及其消化产物所起的作用。无氧分解，涉及脱羧、脱氨、氧化、还原、水解反应。大部分产物对人体有害。1/6/202411第二节细胞内蛋白质的降解外源性蛋白降解：消化道内，不需要能量，蛋白酶参与。内源性蛋白质降解：细胞内，衰老蛋白质，需要能量，高效率、指向性强。人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡成人：每天有1%～2%总蛋白被降解、更新蛋白半寿期（t1/2）人血浆蛋白质：10天肝脏蛋白质：1～8天结缔组织蛋白：180天关键性的调节酶：很短1/6/202412一细胞内蛋白质降解的重要物质泛素，与目标蛋白质结合，被蛋白酶体识别。酶E1（泛素活化酶）激活泛素酶E2（泛素结合酶）将泛素与蛋白质绑定酶E3（泛素蛋白连接酶）辨认蛋白质蛋白酶体，降解蛋白质19S20S1/6/202413二、降解过程1/6/202414三、泛素-蛋白酶体系统的生物学意义对新合成的蛋白质进行质量检查清除衰老蛋白质参与细胞周期调控，细胞周期蛋白经泛素-蛋白酶体途径降解导致细胞退出有丝分裂泛素-蛋白酶体系统与癌症和多种疾病的发生有密切关系。1/6/202415第三节氨基酸分解代谢吸收到体内的AA可部分合成蛋白质，另一部分则被分解。3）酰胺形式储存，或转变为其他含氮物1）生物合成蛋白质2）分解脱氨基→α-酮戊二酸→糖代谢彻底氧化或转变为糖和脂肪1/6/202416氨基酸代谢概况氨基酸代谢库食物蛋白质消化吸收组织蛋白质分解体内合成氨基酸(非必需氨基酸)α-酮酸脱氨基作用酮体氧化供能糖胺类脱羧基作用氨尿素代谢转变其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成1/6/2024171/6/202418一、氨基酸的转氨基作用一种氨基酸的α-氨基经转氨酶催化转移给α-酮酸的作用；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。催化转氨基作用的酶为转氨酶。1/6/2024192、转氨酶（氨基转移酶）的特点1）大多数需α-酮戊二酸作为氨基的受体，而对另一个底物则无严格的专一性（除甘氨酸、赖氨酸和组氨酸外）2）一般只催化L-AA氨基酸和α-酮戊二酸的转氨作用3）催化反应可逆4）所有的转氨酶辅酶都是磷酸吡哆醛重要的酶：谷丙转氨酶（GPT）、谷草转氨酶（GOT）1/6/2024203、转氨酶的辅酶及其作用机制1/6/202421多数氨基酸脱氨的方式机体合成非必需氨基酸的途径临床疾病诊断和治疗时必要的参考指标

正常情况下，转氨酶分布在细胞内，特别是肝脏和心脏，血清中活性最低。疾病可导致细胞膜通透性增加，组织坏死或细胞破裂，大量的转氨酶从细胞释放入血。心肌梗死血清GOT异常升高，急性传染性肝炎血清GPT和GOT皆异常升高。4、转氨作用的机制1/6/202422二、AA的脱氨基作用氧化脱氨基作用（动、植物）非氧化脱氨基作用（微生物）1/6/202423L-氨基酸氧化酶第一步：脱氢第二步：加水、脱氨（一）氧化脱氨基作用氨基酸氧化酶甘氨酸氧化酶L-谷氨酸脱氢酶H2O21/6/202424L-谷氨酸脱氢酶1/6/202425L-氨基酸氧化酶（L-aminoacidoxidase)：需氧脱氢酶，辅基FAD脱下的H→O2→H2O2酶活性不高，组织器官分布局限，作用不大L-谷氨酸脱氢酶(L-glutamatedehydro-genase)不需氧脱氢酶，辅酶NAD+或NADP+NADH进入呼吸链进行氧化磷酸化酶活性高，特异性高，只能催化L-谷氨酸，分布广泛，作用较大1/6/202426（二）联合脱氨基作用1转氨作用偶联氧化脱氨作用间接脱氨先转氨，再氧化脱氢；因为转氨作用的氨基受体为α-酮戊二酸，生成谷氨酸，而L-谷氨酸脱氢酶的活性高特异性强，脱出游离氨。肝、脑、肾氨基传递体此反应的逆反应为合成非必需氨基酸的重要途径1/6/2024272、转氨偶联AMP循环脱氨作用存在于骨骼肌、心肌、肝脏、脑组织α-氨基酸α-酮戊二酸α-酮酸L-谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸腺苷酸代琥珀酸延胡索酸AMPIMPNH31/6/202428三氨的转运氨的毒性：损害中枢神经系统，在体内必须以无毒的形式转运氨的来源：氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内案的主要来源。氨的去路：尿素的合成、谷氨酰胺的生成、参与合成含氮化合物、铵盐形式由尿排出1/6/2024291/6/202430谷氨酰胺合成酶广泛存在谷氨酰胺向肝肾运输无毒的氨谷氨酰胺也是合成反应的氨基供体（一）谷氨酰胺1/6/202431（二）丙氨酸-葡萄糖循环1/6/202432四、尿素的合成(ureacycle鸟氨酸循环)最早发现的代谢循环，1932年HansA.Krebs提出原料：NH3、CO2（或H2CO3）、鸟氨酸、Asp、ATP、Mg2+、酶合成部位：肝细胞尿素是氨基酸分解代谢的最终无毒产物1/6/2024333个阶段：①CO2、NH3与鸟氨酸作用合成瓜氨酸②瓜氨酸与Asp作用产生Arg（精氨酸）③Arg被Arg水解酶水解后放出尿素，并形成鸟氨酸循环鸟氨酸循环，又称尿素循环，通过一次循环，消耗2分子氨（1分子氨，1分子天冬氨酸所代氨），3分子ATP，生成1分子尿素。1/6/202434尿素循环的过程氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ鸟氨酸转氨甲酰酶精氨酸代琥珀酸缩合酶精氨酸琥珀酸裂解酶精氨酸酶线粒体胞质精氨酸代琥珀酸1/6/202435总结（1）形成1分子尿素可清除两分子氨基氮及1分子CO2，一个氨基来自游离NH3，一个来自天冬氨酸（2）形成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键（3）前两步骤是在肝细胞的线粒体中完成的，而后三个步骤都是在胞液中完成的（4）氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ是合成尿素的限速酶（5）肝脏功能受损时，尿素合成受阻，导致氨中毒（6）摄入蛋白增多，尿素合成随之增多1/6/202436合成尿素总反应式1/6/202437延胡索酸：进入TCA→苹果酸→草酰乙酸

延胡索酸：鸟氨酸循环与TCA之间的连接物草酰乙酸+乙酰CoA→柠檬酸转氨→Asp糖异生→G1/6/202438五、氨基酸碳骨架的降解1、合成非必需氨基酸2、转变为糖及脂类：生糖AA、生酮AA、生糖和生酮AA3、氧化产生能量：生成乙酰CoA、α-酮戊二酸、延胡索酸、草酰乙酸、丙酮酸进入三羧酸循环1/6/2024391/6/202440第四节个别氨基酸代谢一、氨基酸的脱羧作用Glu→γ-氨基丁酸（Glu脱羧酶）γ-氨基丁酸是神经系统的主要抑制性递质组氨酸→组胺（组氨酸脱氢酶）组胺：扩血管、降血压、促平滑肌收缩和胃液分泌鸟氨酸→精胺（鸟氨酸脱羧酶）精胺、精脒调节细胞生长色氨酸→5-羟色氨酸（色氨酸羟化酶）5-HT：神经递质，与睡眠、镇痛和体温调节有关1/6/202441二、氨基酸与一碳基团某些氨基酸代谢过程中产生的具有一个碳原子的基团-CH=NH、-CHO、-CH2OH；-CH2-、-CH3、-CH=等四氢叶酸（FH4）是一碳基团的转移载体，一碳基团不能单独存在主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸代谢，参与体内许多重要化合物的合成1/6/2024421/6/202443一碳基团的来源甘氨酸1/6/2024441/6/2024451/