蛋白质分解代谢

2026/4/20生物化学第6章生物氧化1第一节蛋白质的消化和吸收第二节氨基酸的分解第三节氨基酸分解产物的转化第四节氨基酸的生物合成目录本章着重讨论蛋白质在机体内的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代谢途径。第1页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化2蛋白质消化吸收哺乳动物的胃、小肠中含有胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等。经上述酶的作用，蛋白质水解成游离氨基酸，在小肠被吸收。被吸收的氨基酸（与糖、脂一样）一般不能直接排出体外，需经历各种代谢途径。第2页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化3第一节

蛋白质的消化和吸收蛋白质的水解酶类/蛋白质的消化过程第3页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化4蛋白质的水解酶类编号名称作用特征-氨酰肽水解酶(-aminoacylpeptidehydrolase)作用于多肽链的N-末端-羧肽水解酶(-carboxylpeptidehydrolase)作用于多肽链的C-末端二羧肽水解酶(depeptidehydrolase)水解二肽第4页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化5编号名称作用特征实例丝氨酸蛋白酶类(serinepritelnase)活性中心含Ser硫醇蛋白酶类(Thiolpritelnase)活性中心含Cys羧基（酸性）蛋白酶类[carboxyl(asid)pritelnase]活性中心含Asp,最适pH在5以下金属蛋白酶类(metallopritelnase)活性中心含有Zn2+

、

Mg2+等金属胰凝乳蛋白酶胰蛋白酶凝血酶木瓜蛋白酶无花果蛋白酶菠萝酶胃蛋白酶凝乳酶枯草杆菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶第5页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化6第6页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化7（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）糜蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Glu）消化道内几种蛋白酶的专一性胃蛋白酶弹性蛋白酶第7页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化8蛋白质的消化过程第8页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化9第二节氨基酸的分解一、氨基酸代谢概况三、氨基酸的脱羧基作用二、氨基酸的脱氨基作用第9页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化10一、氨基酸代谢概况食物蛋白质氨基酸特殊途径-酮酸糖及其代谢中间产物脂肪及其代谢中间产物TCA鸟氨酸循环NH4+NH4+NH3CO2H2O体蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰胺衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤生物固氮硝酸还原（次生物质代谢）CO2胺第10页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化11二、氨基酸的脱氨基作用4、非氧化脱氨基作用1、氧化脱氨基作用

2、转氨基作用3、联合脱氨基作用第11页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化121、氧化脱氨基作用氨基酸在酶的催化下脱去氨基生成相应的α-酮酸的过程称为氧化脱氨基作用。主要有以下两种类型：

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脱氢酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH第12页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化132、转氨基作用在转氨酶的催化下，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或氨基移换作用。第13页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化14

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2

R2-CH-COO-

NH+3

|α-氨基酸2转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）第14页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化15-氨基酸磷酸吡哆醛醛亚胺酮亚胺磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛的作用机理-酮酸互变异构第15页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化16大多数转氨酶，优先利用α-酮戊二酸作为氨基的受体，生成Glu。如丙氨酸转氨酶，可生成Glu，叫谷丙转氨酶（GPT）。肝细胞受损后，血中此酶含量大增，活性高。肝细胞正常，血中此酶含量很低。动物组织中，Asp转氨酶的活性最大。在大多数细胞中含量高，Asp是合成尿素时氮的供体，通过转氨作用解决氨的去向。第16页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化17谷丙转氨酶和谷草转氨酶谷丙转氨酶（GPT）谷草转氨酶(GOT)第17页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化183、联合脱氨基作用

（1）概念（2）类型a、转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联b、转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联转氨基作用和氧化脱氨基作用联合进行的脱氨基作用方式。第18页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化19单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有Glu脱氢酶活力最高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。机体借助联合脱氨基作用可以迅速脱去氨基

。第19页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化20转氨酶与L-谷氨酸脱氢酶作用相偶联

转氨酶L-谷氨酸脱氢酶H2O+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸第20页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化21转氨基作用与嘌呤核苷酸循环相偶联

α-氨基酸α-酮酸α-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸天冬氨酸腺苷酰琥珀酸苹果酸延胡索酸腺苷酸次黄苷酸（骨骼肌、心肌、肝脏、脑都是以嘌呤核苷酸循环的方式为主）第21页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化224、非氧化脱氨基作用（1）脱水脱氨（2）脱硫化氢脱氨（3）直接脱氨（4）还原脱氨（5）氧化还原脱氨（6）脱酰胺第22页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化23L-丝氨酸和L-苏氨酸的脱氨基是利用脱水方式完成。脱水脱氨第23页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化24L-半胱氨酸的脱氨作用是由脱硫氢基酶催化的。脱硫化氢脱氨第24页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化25直接脱氨天冬氨酸酶第25页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化26在严格无氧的条件下，某些含有氢化酶的微生物，能用还原脱氨基方式使氨基酸脱去氨基。还原脱氨基作用第26页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化27两个氨基酸互相发生氧化-还原反应，分别形成有机酸、酮酸和氨。氧化-还原脱氨基以上的反应中，一个氨基酸是氢的供体，另一个氨基酸是氨的受体。第27页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化28谷氨酸胺和天冬酰胺可在谷氨酰胺酶和天冬酰胺酶的作用下，分别发生脱酰胺基作用而形成相应的氨基酸。脱酰胺基第28页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化29三、氨基酸的脱羧基作用

1、概念3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）

氨基酸在脱羧酶的作用下脱掉羧基生成相应的一级胺类化合物的作用。脱羧酶的辅酶为磷酸吡哆醛。直接脱羧胺羟化脱羧羟胺

2、类型:第29页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化30a.a脱羧酶专一性很强，每一种a.a都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。a.a脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中，有些产物具有重要生理功能，如脑组织中L-Glu脱羧生成γ-氨基丁酸，是重要的神经介质。His脱羧生成组胺（又称组织胺），有降低血压的作用。Tyr脱羧生成酪胺，有升高血压的作用。但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将胺氧化为醛和氨。第30页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化31第31页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化32γ－氨基丁酸是谷氨酸经谷氨酸脱羧酶催化脱羧的产物，它对中枢神经系统的传导有抑制作用。第32页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化33天冬氨酸脱羧酶促使天冬氨酸脱羧形成β-丙氨酸，它是维生素泛酸的组成成分。第33页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化34组胺可使血管舒张、降低血压，而酪胺则使血压升高。第34页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化35如果体内生成大量胺类，能引起神经或心血管等系统的功能紊乱，但体内的胺氧化酶能催化胺类氧化成醛，继而醛氧化成脂肪酸，再分解成二氧化碳和水。第35页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化36第三节氨基酸分解产物的转化一、氨的去路二、氨基酸碳骨架的转化途径三、氨基酸与一碳基团第36页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化37一、氨的去路1、氨的排泄方式2、氨的转运（1）谷氨酰胺形式（2）丙氨酸形式3、尿素的生成——尿素循环4、合成其他含N物质第37页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化38氨的毒性血液中1%的氨就可引起中枢神经系统中毒。其机理是：高浓度的氨使TCA中间产物α-酮戊二酸转变成L-Glu，使大脑内α-酮戊二酸大量减少，甚至缺乏，而导致TCA无法运转，ATP生成受到严重的阻碍，引起脑功能受损。以上反应还使NADPH大量消耗，严重地影响需要还原力(NADPH+H+)反应的正常进行。因此动物体内游离氨形成后需立即进行代谢第38页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化39不同动物排泄氨的方式

动物方式水生动物氨爬虫类尿酸鸟类尿酸两栖类尿素哺乳类尿素第39页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化40谷氨酸+NH3+ATP谷氨酰氨+ADP谷胺酰氨合成酶（1）谷氨酸形式转运氨第40页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化41（2）丙氨酸形式转运氨第41页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化423、尿素的生成（1）尿素循环在排尿动物体内由NH3合成尿素是在肝脏中通过一个循环机制完成的，这一个循环称为尿素循环（鸟氨酸循环）。第42页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化43尿素的合成部位：合成在肝脏的线粒体及胞液中，尿素是中性、无毒、水溶性很强的物质。由血液运输至肾，从尿中排出。第43页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化44(1)氨甲酰磷酸的合成CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

~

PO32-+2ADP+Pi氨甲酰磷酸反应在线粒体中进行尿素循环分步反应第44页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化45(2)瓜氨酸的合成鸟氨酸氨基甲酰转移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸第45页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化46(3)精氨酸的合成反应在胞液中进行。

精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸第46页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化47精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸第47页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化48(4)精氨酸水解生成尿素尿素鸟氨酸精氨酸第48页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化49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瓜氨酸天冬氨酸精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鸟氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量第49页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化50尿素循环示意图第50页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化51（2）总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+

2ADP+2Pi+

AMP+PPi+延胡索酸循环实质：尿素分子中的两个氮原子，一个来自氨，另一个则来自天冬氨酸，而Asp又由其它aa通过转氨基作用而生成，因此，尿素分子中两个N的来源都直接或间接来自各种aa。第51页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化52二、氨基酸碳骨架的转化途径1、再氨基化生成氨基酸2、转变成糖或脂肪

生糖氨基酸

生酮氨基酸生酮兼生糖氨基酸3、氧化供能生成CO2和H2O第52页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化53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氨酸天冬酰胺第53页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化54

丙氨酸色氨酸（一）形成乙酰-CoA第54页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化55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第55页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化56

丝氨酸半胱氨酸第56页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化57精氨酸谷氨酸脯氨酸（二）形成α-酮戊二酸谷氨酸γ半醛鸟氨酸第57页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化58组氨酸α-酮戊二酸谷氨酰胺谷氨酸第58页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化59同型/高半胱氨酸甲硫氨酸苏氨酸（三）形成琥珀酸-CoAα-酮丁酸第59页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化60琥珀酸-CoA苏氨酸缬氨酸异亮氨酸第60页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化61（4）形成延胡索酸苯丙氨酸酪氨酸对羟苯丙酮酸尿黑酸乙酰乙酸延胡索酸第61页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化62（5）形成草酰乙酸天冬酰胺天冬氨酸草酰乙酸第62页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化63生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸、草酰乙酸的aa都称为生糖aa，它们都能生成Glc。如Asp、Asn、Ser、Gly、Thr、Ala、Cys、Glu、Gln、His、Arg、Pro、Met。生酮氨基酸：Leu、Lys。在分解过程中转变为乙酰乙酰CoA，后者在动物肝脏中可生成乙酰乙酸和β-羟丁酸。Phe、Tyr、Ile、Trp是生酮兼生糖aa。第63页/共69页2026/4/20生物化学第6章生物氧化64一碳基团在代谢过程中，某些化合物（如氨基酸）可以分解产生具有一个碳原子的基团（不包括CO2），称为一碳基团，一碳基团的转移除了和许多氨基酸的代谢直接有关外，还参与嘌呤和胸腺嘧啶及磷脂的生物合成。

一碳基团的转移由相应的一碳基团转移酶催化，其辅酶为FH4

一碳基团和氨基酸代谢-CH=NH亚氨甲基H-CO-甲酰基-CH2OH甲醇基-CH=次甲基-CH2-亚甲基-CH3