蛋白质和氨基酸的代谢

第一节蛋白质的降解一.蛋白质的生理功能

1、维持细胞组织的生长、更新和修补；

2、参与多种重要的生理活动酶、多肽激素、抗体、调节蛋白、肌肉收缩、血液凝固、胺类神经递质等；

3、氧化供能：17.19kJ（4.1kCal）/g蛋白质*食物蛋白质的互补作用：

营养价值较低的食物蛋白质合理搭配、混合食用，从而互补必需氨基酸的不足，提高蛋白质营养价值的作用。如：谷类蛋白质：赖氨酸少，色氨酸多豆类蛋白质：赖氨酸多，色氨酸少二.蛋白质的需要量2、氮平衡氮的总平衡：摄入氮=排出氮（正常成人）1、生理需要量成人：分解20g/日 最低需30-50g/日 我国营养学会推荐80g/日氮的负平衡：摄入氮<排出氮(饥饿、消耗性疾病)正氮平衡：摄入氮>排出氮(儿童、孕妇和恢复期病人)第一节蛋白质的降解一、蛋白质降解的特性

1、细胞有选择地降解非正常蛋白质；

2、正常细胞内蛋白质被排除的速度是由它们的特性所决定的；

3、细胞中蛋白质降解的速度还与它的营养及激素状态有关。二、蛋白质降解的反应机制

1.溶酶体降解蛋白质体系溶酶体（lysozyme）含有50多种水解酶，可降解包括膜蛋白、细胞外的蛋白质以及长半寿期的蛋白质。分解方式：

a.自噬泡：将待分解物纳入，将其分解。

b.包吞作用：将细胞外蛋白质引入，再分解。1-2%/总蛋白质/天被降解(degradation)蛋白质T1/2：人血浆蛋白质10天肝蛋白质1-8天结缔组织180天蛋白质降解途径：1.溶酶体外来蛋白质、膜蛋白、长寿命蛋白质2.胞浆异常蛋白质酶短寿命蛋白质

降解泛素ATPMW：8.5x103

76aaATP—依赖性的蛋白质降解体系工作程序a.被选定降解的蛋白质以共价键与泛肽连接“Ubiquitin”在ATP水解推动下与泛肽活化酶（E1）偶联——与泛肽携带蛋白（E2）结合——经泛肽蛋白连接酶（E3）催化，泛肽与宣布无用的蛋白质上的lys的ε氨基形成异肽键。一般情况下是若干个泛肽分子形成的多聚体与那些宣布无用的蛋白质相连接。b.泛肽连接的蛋白质由蛋白水解酶体降解先在复合体上降解为小的肽段、释放——由细胞溶胶中的肽酶水解为氨基酸。肠液中肠激酶的作用和小肠粘膜细胞的消化作用(1).肠激酶(enterokinase)对胰酶的激活(2).小肠粘膜细胞对蛋白质的消化作用

胰蛋白酶原

胰蛋白酶糜蛋白酶原糜蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶（A及B）（A及B）肠激酶3.蛋白质的消化：特异蛋白水解酶作用

胃蛋白酶：色、苯丙、酪、蛋、亮胰蛋白酶：精、赖糜蛋白酶：苯丙、酪、色弹性蛋白酶：脂肪族氨基酸残基氨基肽酶：除脯氨酸外任何氨基酸残基（氨基端）羧基肽酶A：除精、赖、脯外氨基酸残基（羧基端）羧基肽酶B：精、赖（羧基端）

氨基肽酶内肽酶羧基肽酶H2N-CH-CO-NH-CH…NH-CH-CO-NH-CH-CO…NH-CH-CO-NH-CH-COOHR1R2R3R4R5R6

二肽酶

氨基酸+H2N-CH-CO-NH-CH-COOHRR

氨基酸四.蛋白质的腐败(putrefaction)

肠道细菌对蛋白质及其消化产物的作用（三）.其他有害物质的生成:

苯酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氢第二节氨基酸的分解代谢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氨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SO42

-一、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。转氨酶（辅酶：磷酸吡哆醛）R1|H-C-NH2+|COOHR2|H-C-NH2|COOHR2|C=O|COOHR1|C=O+|COOH转氨酶

具有优势的酮酸是α-酮戊二酸，经转氨后形成谷氨酸。转氨作用的意义将不同氨基酸的氨基集中成为谷氨酸的氨基。谷氨酸在生物合成中提供氨基，也可通过排泄系统将氮排出体外。二、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：（肝细胞线粒体中、肾脏细胞中）

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-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H三、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。a.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H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸b.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*-酮酸的代谢

1.生成非必需氨基酸；2.转变成糖和脂类；3.氧化供能四.氨的转运氨在血液中的运输形式：丙氨酸和谷氨酰胺（一）.丙氨酸-葡萄糖循环

意义：使肌肉的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝脏（一）、葡萄糖-丙氨酸循环将氨运入肝脏丙酮酸丙氨酸血液氨基转移酶肌肉中释放肝脏转氨作用丙酮酸葡萄糖糖异生糖酵解氨基酸最后以氨或天冬氨酸告终，产物用于尿素的形成。*氨基酸转移酶肌肉中有，心肌含量丰富。（二）.谷氨酰胺的运氨形式COOH

CONH2||（CH2）2NH3+ATPADP+Pi（CH2）2|谷氨酰胺合成酶

|CHNH2CHNH2|

谷氨酰胺酶

|COOHNH3H2OCOOHL-谷氨酸谷氨酰胺脑，肌肉肝，肾谷氨酰胺：氨的解毒产物，氨的贮存和运输形式形成谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶肝细胞血液无毒物质，容易透过细胞膜。谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶*这是脑组织中氨大的主要排除方式。

生物种属不同氨的排除方式有很大的差异。如微生物利用游离氨进行其他含氮物质的合成，排氮动物、排尿酸动物、排尿素动物等。五、氨的代谢转变血氨：<0.1mg/dl(0.6

mol/L)NH3氨基酸脱氨基作用肠道蛋白质的腐败谷氨酰胺（肾）尿素合成谷氨酰胺合成核苷酸、非必需氨基酸NH4

尿体内氨的来源与去路+1.谷氨酸的重新生成L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸+H2O

-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H

体内氨的来源1.氨基酸脱氨基以及胺、嘌呤、嘧啶的分解胺氧化酶

RCH2NH2

RCHO+

NH32.肠道吸收

碱性NH4

NH3

吸收

酸性+3.肾脏产生

肾小管H+NH4

尿谷氨酰胺谷氨酸+NH3OH-

血+3.尿素的形成——尿素循环a、概念

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。b、总反应和过程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2O

NH2-CO-NH2+2ADP+2+AMP+PPi+延胡索酸酶c、合成部位：肝脏d、合成机理:鸟氨酸循环鸟氨酸瓜氨酸精氨酸尿素+H2O-H2O+-NH2

-H2O+NH3+CO2

图尿素生成的鸟氨酸循环2.瓜氨酸的合成部位：线粒体4、精氨琥珀酸酶的作用部位：细胞溶胶5.尿素生成部位：胞液12345五.尿素循环的调节

a.氨基甲酰磷酸合成酶I对尿素合成的影响乙酰CoA谷氨酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸合成酶精氨酸激活氨基甲酰磷酸合成酶I变构激活b.底物浓度控制尿素循环中的其他酶c.其他物质对尿素合成的调节①物质代谢相互联系的影响②氨代谢的其他途径可影响尿素的合成：如谷氨酰胺和谷氨酸的生成b.底物浓度控制尿素循环中的其他酶

ＧＰＴ谷氨酸＋丙酮酸ａ－酮戊二酸＋丙氨酸

ＧＯＴ谷氨酸＋草酰乙酸ａ－酮戊二酸＋天冬氨酸

谷丙转氨酶：glutamicpyruvictransaminase(GPT)

（丙氨酸转氨酶alaninetransaminase,ALT)谷草转氨酶：glutamicoxaloacetictransaminase(GOT)(天冬氨酸转氨酶aspartatetransaminase,AST)六.氨基酸的脱羧基作用1、概念

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:3、脱羧产物的进一步转化（次生物质代谢）（一）.γ-氨基丁酸γ-氨基丁酸:γ-aminobutyricacid,GABA

抑制性神经递质（二）.牛磺酸

牛磺酸：胆汁酸的组成成分（三）.组胺

组氨酸脱羧酶

HC=C-CH2CHCOOHHC=C-CH2CH2NH2|||CO2||HNNNH2HNNCCHH

L-组氨酸组胺组胺：血管舒张剂（四）.5-羟色胺5羟色胺：抑制性神经递质；收缩血管作用七.高氨血症和氨中毒正常血氨浓度：<0.1mg/dl(0.6mol/L)肝功损伤尿素合成血氨脑a酮戊二酸（与氨生成谷氨酸）肝昏迷脑功能ATP生成三羧酸循环

第三节氨基酸碳骨架的分解代谢一、氨基酸碳骨架的代谢途径（1）再氨基化生成氨基酸（2）转变成糖或脂肪生糖氨基酸和生酮氨基酸（3）氧化成CO2和H2O二、分解部位主要在肝脏，次之在肾脏，肌肉中少见。草酰乙酸磷酸烯醇式酸

-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰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色氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸三、氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径1234⑤⑥四.一碳单位的代谢

1.定义：某些氨基酸代谢过程中所产生的含有一个碳原子基团的总称.包括：甲基(-CH3),甲烯基(-CH2-),甲炔基(-CH=),甲酰基(-CHO),亚氨甲基(-CH=NH)等。2.载体四氢叶酸是携带一碳单位的载体.

二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶叶酸二氢叶酸四氢叶酸

NADPHNADP+NADPHNADP++H++H+

3.来源:

丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸CH2OH|

丝氨酸羟甲基转移酶CHNH2+FH4N5,N10-CH2-FH4+CH2NH2|-H2O|COOHCOOH丝氨酸甘氨酸CH2NH2|甘氨酸裂解酶系COOH+FH4CO2+NH3+N5,N10-CH2-FH4NAD+NADH+H+甘氨酸

N10-CHO-FH4N10甲酰四氢叶酸N5,N10=CH-FH4N5,N10甲炔四氢叶酸N5,N10-CH2-FH4N5,N10甲烯四氢叶酸N5-CH3-FH4N5甲基四氢叶酸+NH3

N5-CH=NH-FH4-NH3

N5亚氨甲基四氢叶酸NADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+H+H2O不可逆4.一碳单位的相互转变5.一碳基团的来源与转变S-腺苷蛋氨酸N5-CH2-FH4N5N10-

CH2-FH4N5，N10=CH-FH4

N10-CHO-FH4N5，

N10-CH2-FH4还原酶N5，

N10-CH2-FH4脱氢酶环水化酶

丝氨酸

组氨酸苷氨酸参与

甲基化反应为胸腺嘧啶合成提供甲基参与嘌呤合成FH4FH4FH4

HCOOHH2ONAD+NDAH+H+NAD+NDAH+H+H+参与嘌呤合成6.氨基酸代谢库(metabolicpool)：体内所有游离氨基酸的总称肌肉50%肝脏10%肾脏4%血浆1-6%五、氨基酸与生物活性物质1.儿茶酚胺与黑色素的合成儿茶酚胺：多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素

酪氨酸Dopa（多巴）多巴胺OHCOOHCOOHCH2NH2

||CO2|CHNH2酪氨酸羟化酶CHNH2CH2|||CH2CH2

||OH

HOHOOH限速酶HOHOOHOH去甲肾上腺素肾上腺素

表氨基酸衍生的重要含氮化合物------------------------------------------------------------------------------------------------

化合物生理功能氨基酸前体------------------------------------------------------------------------------------------------嘌呤碱含氮碱基，核酸合成天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸嘧啶碱含氮碱基，核酸合成天冬氨酸卟啉化合物血红素、细胞色素甘氨酸肌酸、磷酸肌酸能量贮存甘氨酸、精氨酸、蛋氨酸尼克酸维生素