氨基酸的分解代谢课件

氨基酸的分解代謝一、蛋白質的降解（一）內源性蛋白質降解的特點

1、有選擇性

2、細胞的營養狀態細胞如何有選擇地降解“過期蛋白”，而不影響細胞的正常功能？內源過期蛋白質水解氨基酸？泛肽識別並在溶酶體中水解（二）蛋白質降解的反應機制泛肽：76個氨基酸的小肽過期蛋白質泛肽複合體溶酶體氨基酸泛肽被標記後的內源蛋白質50~500nm各種水解酶單層膜游離於細胞質中，過於微小難以觀察小分子單元溶酶體白細胞殺菌時被該細菌同樣溶解白細胞殺菌、細胞自溶也與之有關蛋白質降解的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調節亞基去折疊水解E1：泛肽活化酶E2：泛肽載體蛋白

E3：泛肽-蛋白質連接酶（ubiquitin）蛋白質的生理功能

組織細胞重要的組成成分，維持組織、細胞的生長，更新和修補組織

參與多種重要的生理活動(如酶、激素)

氧化供能（17.9KJ/g蛋白質）

可轉化為糖和脂肪等

氨基酸為含氮化合物合成的提供氮源（三）機體對外源蛋白質的需要及消化*總氮平衡：攝入氮=排出氮即蛋白質分解與合成處於平衡，如成人*正氮平衡：攝入氮>排出氮即蛋白質合成量多於分解量，如兒童、孕婦*負氮平衡：攝入氮<排出氮

即蛋白質分解量多於合成量，如饑餓、消耗性疾病

食物攝入氮-(尿氮+糞氮)可反映體內蛋白質合成與分解的動態關係氮平衡揚州大學生物科學與技術學院蛋白質的需要量成人每日最低需要量:

30～50g/d我國營養學會推薦的成人每日需要量:

80g/d

——取決於其含必需氨基酸種類及含量的多少

必需氨基酸：機體不能合成、必需從食物中攝取：賴、纈、異亮、苯丙、蛋、亮、色、蘇氨酸

非必需氨基酸：體內可合成的氨基酸

半必需氨基酸：嬰幼兒時期合成量不能滿足需要

組氨酸和精氨酸蛋白質的營養價值

氮的保留量BV=100%

氮的吸收量蛋白質的互補作用

指營養價值較低的蛋白質若與必需氨基酸互相補充混合食用時則可大大提高營養價值。蛋白質的生理價值（BV）：指食物蛋白的利用率蛋白質營養價值的化學評分

蛋白來源重量%單食時BV混食時BV——————————————————————

豆腐乾426577面筋5867——————————————————————小麥3967

小米135789

牛肉2669

大豆2264

—————————————————混合食物蛋白質的互補作用水解胞外酶氨基酸

吸收入作為氮源和能源進行代謝蛋白質不能儲備外源蛋白質1、蛋白質的消化內肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶（水解蛋白質內部肽鍵）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（從肽鏈兩端開始水解肽鍵）主要的酶類：

據水解肽鍵部位的不同分為兩類：NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機內切酶特定氨基酸間限制性內切酶外切酶—羧肽酶最終產物—氨基酸胃蛋白酶原H+

蛋白質

多肽（主）酶原的啟動水解2、消化過程（1）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶

胰蛋白酶原

腸激酶

糜蛋白酶彈性蛋白酶羧基肽酶（+）

蛋白質

肽

氨基酸內肽酶外肽酶

酶原的啟動

胰蛋白酶水解（2）小腸內消化（主要部位）消化道內幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）（1）

主要部位：小腸A氨基酸運載蛋白鹼性氨基酸運載蛋白酸性氨基酸運載蛋白亞氨基酸運載蛋白B-谷氨酸迴圈（2）

吸收機制中性氨基酸運載蛋白3、氨基酸的吸收氨基酸-穀氨醯基轉移酶穀胱甘肽半胱氨醯甘氨酸-穀氨醯氨基酸-谷氨酸環化酶5-氧脯氨酸氨基酸穀胱甘肽合成酶甘氨酸-穀氨醯半胱氨酸

-穀氨醯半胱氨酸合成酶谷氨酸5-氧脯氨酸酶半胱氨酸肽酶細胞膜細胞內||||||||||||||||||||||細胞外-穀氨醯基迴圈—氨基酸吸收GeneralMetabolismofAminoAcid氨基酸代謝庫(metabolicpool)食物蛋白質消化吸收組織蛋白質分解合成合成脫氨基作用NH3α-

酮酸尿素糖氧化供能酮體脫羧基作用CO2胺類其他含氮化合物(purine,pyrimide)轉變二、氨基酸的分解代謝氨基酸α酮酸1、氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可轉化為G（燃料）的3碳和4碳單位NH4+1、再利用生成AA2、排泄：

NH4+、尿素、尿酸（一）脫氨基作用

(DeaminationofAminoAcid)1、轉氨基作用

氨基轉移酶(aminotransferase)

轉氨酶

(transaminase)(Donoraminoacid)(Newaminoacid)(Newketoacid)(Accepterketoacid)(transaminase)（1）體內比較重要的轉氨基反應：①穀丙轉氨酶(glutamic

pyruvic

transaminase,GPT)

穀草轉氨酶(glutamic

oxaloacetic

transaminase,GOT)

GluPyruvateα-Ketoglutarate(α-KG)AlaGPT②肝細胞中轉氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗若轉氨酶比正常水準偏高則有可能：肝組織受損破裂結合乙肝抗原等指標進一步確定原因查肝功抽血化驗轉氨酶指數（2）轉氨基作用的機制

+磷酸吡哆醛氨基酸–H2O+H2OSchiff’s堿轉氨基作用機制（醛亞胺）磷酸吡哆胺

-酮酸+–H2O+H2O分子重排Schiff’s堿異構體(主要是肌肉)（3）葡萄糖-丙氨酸迴圈各組織細胞脫氨NH3谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸穀氨醯胺血液肝臟脫氨，轉化為排泄形式以Gln、Ala轉運氨經濟性高效（一舉兩得）肌肉劇烈運動丙酮酸NH3丙氨酸糖異生糖原脫氨酵解蛋白質分解產能L-氨基酸氧化酶（活性低，分佈於肝及腎臟，輔基為FMN）

D-氨基酸氧化酶（活性強，但體內D-氨基酸少，輔基為FAD）氨基酸氧化脫氨的主要酶：2、（谷氨酸的）氧化脫氨基L-谷氨酸脫氫酶氨基酸+FAD+H2O

α-酮酸+NH3+FADH2FADH2+O2

FAD+H2O

D或L氨基酸氧化酶L-Glu氧化脫氨基作用

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase）分佈：Liver，Kidney，Brain不需氧脫氫酶，輔酶：NAD+orNADP+(－)：GTP、ATP(＋)：GDP、ADP+H2O_H2O+

NH3

-酮戊二酸L-谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶

NAD+NADH+H+L-谷氨酸氧化脫氨基作用（三）脫醯胺基作用（四）非氧化脫氨基反應主要在微生物中進行1、還原脫氨基2、脫水脫氨基3、裂解脫氨基轉氨基作用轉氨酶種類多、分佈廣、活性高但氨基酸沒有真正脫掉氨基氧化脫氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脫氫酶分佈廣、活性高，但肌肉缺乏——不是體內主要的脫氨基方式最佳脫氨基的方式是？聯合脫氨基=轉氨基+氧化脫氨基①轉氨酶與Glu脫氫酶的聯合脫氨基肝、腦、腎②嘌呤核苷酸迴圈肌肉、腦、腎（五）聯合脫氨基作用α-KG谷氨酸轉氨酶谷氨酸脫氫酶肌肉、肝、腦、腎中的嘌呤核苷酸迴圈產物腺苷酸琥珀酸草醯乙酸嘌呤核苷酸迴圈谷氨酸α-酮戊二酸轉氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸次黃嘌呤核苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸蘋果酸穀-草轉氨酶H2O反應物嘌呤核苷酸迴圈

（purinenucleotidecycle）（六）氨基酸的脫羧基作用1、直接脫羧基PLP2、羥化脫羧基Putrefaction（腐敗）ofProtein胺類(amines)的生成組胺、γ氨基丁酸等生理活性物質氨(ammonia)的生成

其他有害物質的生成苯酚、吲哚、硫化氫等有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨(七)氨的轉運與排泄血氨過高可引起中樞神經系統中毒！1、體內氨的來源AminoAcid脫氨基(Deamination)腸道細菌的腐敗作用與尿素(Urea)的分解腎小管上皮分泌—Gln的分解若外環境NH3大量進入細胞，或細胞內NH3大量積累α酮戊二酸大量轉化NADPH大量消耗TCA迴圈中斷，能量供應受阻，某些敏感器官（如神經、大腦）功能障礙表現：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡三羧酸迴圈丙酮酸α酮戊二酸2、氨中毒的可能機制L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？

血氨正常參考值：5.54～65mol/L

降低血氨的措施：

限制蛋白進食量給於腸道抑菌藥物給予Glu使其與氨結合為Gln3、氨的轉運Gln合成酶γ穀氨醯磷酸Gln合成酶以中性Gln形式轉運肝臟4、氨的排泄水生生物直接擴散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動物排尿素各種生物根據安全、價廉的原則排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越複雜、越耗能？體內水迴圈迅速，NH3濃度低，擴散流失快，毒性小。？體內水迴圈較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉化為較簡單，低毒的尿素形式。鳥類、爬蟲排尿酸均來自轉氨不溶於水毒性很小需更多能量為什麼這類生物如此排氨？水迴圈太慢，保留水分同時不中毒，付出高能量代價。高等植物，以Gln/Asn形式儲存氨，不排氨。1932年HansKrebs提出尿素迴圈(ureacycle)鳥氨酸迴圈(ornithinecycle)5、尿素(urea)的生成實驗：動物切除肝臟，輸入AA後，血氨濃度升高動物保留肝臟、切除腎臟，輸入AA後，血中尿素濃度升高動物肝臟、腎臟同時切除，輸入氨基酸後，血中尿素含量較低，但血氨濃度升高結論：肝臟是合成尿素的主要器官UreaBiosynthesis-1氨基甲醯磷酸(Carbamoylphosphate)CPS-ⅠAGA（1）氨基甲醯磷酸的合成：氨甲醯磷酸合成酶Ⅰ

(carbamoyl

phophate

synthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)(N-acetylglutamaticacid,AGA)反應部位：線粒體蛋白質降解轉氨反應Glu濃度AGA最終促進CPSⅠ活性UreaBiosynthesis-2（2）瓜氨酸的合成(Carbamoylphosphate)(Ornithine)(Citrulline)UreaBiosynthesis-3（3）精氨酸的合成（胞質）(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)UreaBiosynthesis-4（4）精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)尿素生成的要點亞細胞定位：線粒體與細胞質限速酶：氨甲醯磷酸合成酶耗能過程：4ATP/ureaN與C來源：氨基酸脫氨和CO2尿素合成的調節食物蛋白質的影響CPS-Ⅰ的調節尿素合成酶系的調節尿素迴圈部位——肝臟細胞氨基酸（外來的或自身的）α-酮戊二酸（轉氨作用）谷氨酸谷氨酸α酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鳥氨酸瓜氨酸氨甲醯磷酸Pi瓜氨酸轉氨基—氨精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鳥氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量三、氨基酸碳骨架的氧化途徑

生成

non-essentialaminoacid

轉變成Carbohydrate及Lipids生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)

生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)

氧化供能碳骨架的氧化異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋果酸草醯乙酸CoASH三羧酸迴圈乙醯CoAα-酮戊二酸琥珀醯CoA乙醯乙醯CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴氨酸色氨酸丙氨酸蘇氨酸甘氨酸絲氨酸半胱氨酸丙酮酸精氨酸組氨酸穀氨醯胺脯氨酸谷氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬醯胺穀氨醯胺氧化供能或轉變成糖類及脂類生糖氨基酸：甘、絲、丙……等多種氨基酸生酮氨基酸：亮、賴、苯丙、色、酪

生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪

（一）形成乙醯-CoA

丙氨酸色氨酸絲氨酸甘氨酸蘇氨酸絲/蘇氨酸轉羥甲基酶絲氨酸轉羥甲基酶乙醯CoA

絲氨酸半胱氨酸