第6章第一節(jié)蛋白質(zhì)降解和氨基酸的分解代謝

1、蛋Metabolism of Amino Acids第 六 章白質(zhì)降解和氨基酸代謝目錄蛋白質(zhì)的主要功能：維持組織細(xì)胞的生長、更新和修補(bǔ)；參與多種重要的生理活動(dòng)；提供能源。 -AA 、L-型COOHH2NC H共同部分R側(cè)鏈COO-CHRH3C+NH3H丙甘氨氨酸酸L-氨基酸的通式氨基酸的分類：（1）脂肪族氨基酸- 非極性蛋餅干、鞋一氨一羧-極性光谷氨酸天冬氨酸谷氨酰胺天冬酰胺一氨二羧及其酰胺極性賴、精氨酸-極性二氨一羧（2）芳香族AA酪氨酸極性苯丙氨酸非極性（3） 雜環(huán)AA組氨酸極性色氨酸非極性（4） 雜環(huán)亞AA脯氨酸非極性必須氨基酸：蘇AA，蛋AAAA，亮AA，色AA，賴AA 纈AA，苯丙A

2、A(組AA，精AA） 以色列 蛋白質(zhì)降解和氨基酸的代謝第30章蛋白質(zhì)降解和氨基酸的分解代謝第31章氨基酸及其重要衍生物的生物第一節(jié)蛋基白酸質(zhì)的降分解解和氨代謝本章內(nèi)容一、蛋白質(zhì)的降解二、氨基酸的分解代謝三、尿素的形成四、氨基酸碳骨架的氧化途徑五、生糖氨基酸和生酮氨基酸六、由氨基酸衍生的其他重要物質(zhì)七、氨基酸代謝缺陷癥一、蛋白質(zhì)的降解（一）蛋白質(zhì)降解的特性有選擇地降解的蛋白質(zhì)正常的胞內(nèi)蛋白質(zhì)被排除的速度是由它們的個(gè)性、營養(yǎng)及激素狀態(tài)所決定的（二）蛋白質(zhì)降解的反應(yīng)機(jī)制真核細(xì)胞二種體系：溶酶體的降解機(jī)制ATP-依賴性的以細(xì)胞溶膠為基礎(chǔ)的機(jī)制1. 溶酶體的降解機(jī)制溶酶體無選擇的降解蛋白質(zhì)2. ATP-

3、依賴性的以細(xì)胞溶膠為基礎(chǔ)的機(jī)制泛肽給選擇降解的蛋白質(zhì)加以標(biāo)記泛肽：是一種參與蛋白質(zhì)降解的小蛋白質(zhì)。OCOCAMP+PPiATP+HS-E1O-SE1OCOCHS-E2HS-E1SE1SE2被降解蛋白質(zhì)E2OCHS-E2OCSNH被降解蛋白質(zhì)E3E1：泛素活化酶E2：泛素?cái)y帶蛋白 泛素化過程 E ：泛素蛋白連接酶3泛素泛素泛素泛素泛素泛素（三）機(jī)體對外源蛋白質(zhì)的需要及其消化作用1.蛋白質(zhì)的主要功能維持組織細(xì)胞的生長、更新和修補(bǔ)；參與催化、和代謝調(diào)節(jié)；提供能源。2. 需要量1）氮平衡：攝入中含氮量之間的的含氮量與排泄物（尿與糞）。氮的總平衡：攝入氮=排出氮，見于正常成年人。氮的正平衡：攝入氮>

4、;排出氮，見于兒童、孕婦及恢復(fù)期。氮的負(fù)平衡：攝入氮<排出氮，見于饑餓或消耗性疾病患者。成人最低蛋白質(zhì)需要量為30-50g， 我國營養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人蛋白質(zhì)需要量為80g。2）必需氨基酸n 概念：須由營養(yǎng)需要，而又不能自身供應(yīng)的氨基酸。，必n 共8種：Val、Ile、 Leu、 Phe、Met、Trp、Thr、Lys。3）蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用n 混合食用營養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充，從而提高營養(yǎng)價(jià)值。3. 外源蛋白質(zhì)的消化（1） 消化部位：胃，小腸（2） 重要的幾種消化蛋白質(zhì)的酶1） 胃蛋白酶鹽酸胃泌素胃蛋白酶原胃蛋白酶2） 胰液中的蛋白酶胰蛋白酶：可水解由賴氨酸、精氨酸的羧基

5、形成的肽鍵。糜蛋白酶：水解含有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等殘基的肽鍵。彈性蛋白酶：能水解纈氨酸、亮氨酸、絲氨酸、丙氨酸等各種脂肪族氨基酸形成的肽鍵。內(nèi)肽酶羧肽酶A：主要水解由各種中性氨基酸為羧基末端的肽鍵。羧肽酶B：主要水解由賴氨酸、精氨酸等堿性氨基酸為羧基末外肽酶端的肽鍵。氨基肽酶：水解氨基末端的肽鍵。3）腸激酶胰蛋白酶原腸激酶胰蛋白酶彈性蛋白酶原糜蛋白酶原糜蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶氨基肽酶內(nèi)肽酶羧基肽酶二肽酶+氨基酸 蛋白水解酶作用示意圖 氨基酸4.氨基酸的吸收吸收部位：主要在小腸吸收形式：氨基酸、寡肽、二肽吸收機(jī)制：耗能的主動(dòng)吸收過程氨基酸吸收載體-谷氨酰基循環(huán)對氨基酸的轉(zhuǎn)肽的吸收用

6、氨基酸吸收載體載體蛋白與氨基酸、Na+組成三聯(lián)體，由ATP供能將氨基酸、Na+ 轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，Na+再由鈉泵排出細(xì)胞。中性氨基酸載體堿性氨基酸載體酸性氨基酸載體亞氨基酸與甘氨酸載體載體類型-谷氨?；h(huán)對氨基酸的轉(zhuǎn)用-谷氨酰基循環(huán)(-glutamyl cycle)過程：谷胱甘肽對氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)谷胱甘肽再COOH細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外氨基酸CHNH2CH2-谷氨酰氨基酸-谷氨酸環(huán)化轉(zhuǎn)移酶CHC O2COOH H2NCHR半胱氨酰甘氨酸(Cys-Gly)-谷氨?；D(zhuǎn)移酶5-氧脯氨酸氨基酸肽酶ATP5-氧脯氨酸酶甘氨酸半胱氨酸ADP+Pi谷氨酸-谷氨酰半胱氨酸酶谷胱甘肽酶ATPADP+PiATP-谷氨酰半胱

7、氨酸ADP+Pi -谷氨?；h(huán)過程谷胱甘肽GSHCOOHNHCH RCOOH H2NCHR肽的吸收l 利用腸粘膜細(xì)胞上的二肽或三肽的轉(zhuǎn)運(yùn)體系l 此種轉(zhuǎn)運(yùn)也是耗能的主動(dòng)吸收過程l 吸收作用在小腸近端較強(qiáng)u細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)及氨基酸的主要代謝尿素NH+4CO2和水，產(chǎn)生ATP轉(zhuǎn)化為糖和脂肪氨基酸a-酮酸-OOC-OOCCH2CH2 CH2天冬氨酸Aspartic acid (Asp)谷氨酸Glutamic acid (Glu)CHCOO-+NH3CHCOO-+NH3二、氨基酸的分解代謝AA共同代謝途徑：+脫氨基作用-酮酸+NH4脫羧基作用胺+CO2以脫氨基為主（一）氨基酸的脫氨基作用氨基酸失去氨基的作

8、用稱為脫氨基作用。氨基（N）-酮酸（C）氨基酸脫氨基方式：1. 氧化脫氨基作用2. 氨基酸的轉(zhuǎn)氨基作用3.脫氨基作用4. 其他脫氨基作用1.氧化脫氨基作用是AA經(jīng)脫氫，生成暫時(shí)的過渡性化合物亞氨基酸，后者立即水解產(chǎn)生-酮酸及NH3 的過程。ATP、GTPADP、GDPCOOH CH2 CH2CHNH2COOH CH2CH2 + NH3COOHCH2+H2OL-谷氨酸脫氫酶CH2-H O2COCNHNADH+H +(NADPH+H +)COOHNAD +COOH -酮戊二酸COOHL-谷氨酸(NADP+)反應(yīng)方程式：谷氨酸 + NAD(P)+ + H2Oa-酮戊二酸 + NH4 + + NAD(

9、P)H + H+ØØ反應(yīng)可逆L-谷氨酸脫氫酶催化此反應(yīng)該酶活力最強(qiáng)輔酶為NAD+或NADP+ 此酶為別構(gòu)酶：GTP、ATP為其抑制劑GDP、ADP為其激活劑2. 氨基酸的轉(zhuǎn)氨基作用 概念：轉(zhuǎn)氨基作用是-氨基酸和-酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用；-氨基酸的-氨基借助酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上，結(jié)果原來的氨基酸生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸。R1R2R1CR2+ CHNH2轉(zhuǎn)氨酶CHNH2 + COOCOOHCOOHCOOHCOOH氨基酸+-酮戊二酸 -酮酸+谷氨酸谷氨酸 +-酮戊二酸 + 天冬氨酸草酰乙酸ØØ轉(zhuǎn)氨酶催化，反應(yīng)可逆轉(zhuǎn)氨酶的輔酶：磷

10、酸吡哆醛（維生素B6的衍生物）Ø大多數(shù)轉(zhuǎn)氨酶需要a-酮戊二酸作為氨基的受體，少部分需要草酰乙酸作為氨基受體丙氨酸-葡萄糖循環(huán)NADH + H+ + NH3 -酮戊二酸 -酮戊二酸AlaAlaAla氨基酸尿素NAD+ + H2O酸谷氨酸酸 -酮酸谷氨酸GGG血液肝肌肉肌肉血液肝葡萄糖肌肉蛋白質(zhì)葡萄糖糖異生酸尿素尿素循環(huán)氨基酸糖酵解途徑NH3NH3谷氨酸谷氨酸丙氨酸-酮戊二酸酸丙氨酸-酮戊二酸 丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖丙氨酸是肌肉與肝之間氨的轉(zhuǎn)運(yùn)形式。意義：即使肌肉中的氨以無毒的Ala形式運(yùn)到肝，肝又為肌肉提供葡萄糖。l 轉(zhuǎn)氨酶正常人各組織GOT及GPT活性 (/克濕組織) 血清轉(zhuǎn)氨酶活

11、性，臨預(yù)后的指標(biāo)之一?？勺鳛榧膊『透?42000440骨骼肌99000480腎91001903.脫氨基作用定義兩種脫氨基方式的作用，使氨基酸脫下-氨基生成-酮酸的過程。類型1）以谷氨酸脫氫酶為中心的脫氨基作用2）嘌呤核苷酸循環(huán)的脫氨基作用1）以谷氨酸脫氫酶為中心的作用脫氨基-氨基酸-酮戊二酸NH3+NAD(P)H+H+轉(zhuǎn)氨酶谷氨酸脫氫酶-酮酸NAD(P)+H2O谷氨酸2）嘌呤核苷酸循環(huán)的NH3H2O脫氨基作用IMPAMP腺苷酸代琥珀酸天冬氨酸-酮戊二酸-氨基酸轉(zhuǎn)氨酶-酮酸延胡索酸谷氨酸草酰乙酸蘋果酸4. 其他脫氨基作用L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶：把FAD作為輔基，而不是NAD(P)+氨

12、基酸 + FAD + H2OFADH2 + O2a-酮酸 + NH3 + FADH2FAD + H2O2（二）氨基酸的脫羧基作用CO2RCHNH2COOHRCH2NH2胺氨基酸脫羧酶氨基酸脫羧酶輔酶為磷酸吡哆醛幾種重要的胺類化合物：1） -氨基丁酸（GABA）Glu2） ?；撬酑ys3） 組胺His4） 5-羥色胺Trp 絕大多數(shù)胺類是對動(dòng)物的。(假神經(jīng)遞質(zhì))胺氧化酶NH2醛氧化酶RCH2胺RCHO醛RCOOH酸（三）氨運(yùn)1. 氨的來源去路：氨基酸脫氨基排泄物Gln氨基酸 及其它含氮物腸道吸收氨腎臟泌氨血氨2. 氨的轉(zhuǎn)運(yùn)：（1）Gln形式谷氨酰胺酶肝外組織：Glu + NH3Gln谷氨酰胺酶肝

13、臟:GlnGlu +NH3（2）Ala形式氨在體內(nèi)主要轉(zhuǎn)運(yùn)形式Gln形式Ala形式3. 氨的排泄（1） 排氨水生（2） 排尿素絕大多數(shù)脊椎（3）排尿酸鳥類、爬行類三、尿素的形成（一）尿素循環(huán)的發(fā)現(xiàn)精氨酸尿素瓜氨酸鳥氨酸實(shí)驗(yàn)根據(jù)如下：+大鼠肝切片與NH4 保溫?cái)?shù)小時(shí)，NH4 ，尿素；加入鳥氨酸、瓜氨酸和Arg后，尿素；上述三種氨基酸結(jié)構(gòu)上彼此相關(guān)；早已證實(shí)肝中有精氨酸酶。（二）尿素循環(huán)1. 氨甲酰磷酸的CO2 + NH3 + H2O + 2ATP氨甲酰磷酸酶（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）OC+ 2ADP + PiO PO32-H2N氨甲酰磷酸2. 瓜氨酸的NH2NHNH2C(CH2)3CH(CH2

14、)3鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶+ONH2CHNH2O PO32-H3PO4COOH鳥氨酸COOH瓜氨酸氨基甲酰磷酸NH2CO3. 精氨琥珀酸的NH2COOHCCNHCOOHNHCHNH2+精氨酸珀酸酶CH2NH(CH )COOH2 3(CH )Mg2+2 3CH2CHNHATPH OAMP+PPi2CHNH22COOHCOOH瓜氨酸COOH精氨酸天冬氨酸珀酸NH2CO4. 精氨酸的NH2NH2COOHCNHCHCNCOOHCH2COOHNHNH精氨酸珀酸裂解酶CH+(CH )(CH )CH2 323CHNH2CHNH2HOOCCOOHCOOH精氨酸珀酸精氨酸延胡索酸5. 精氨酸水解生成尿素尿素鳥氨酸

15、精氨酸NAD(P)H-酮酸-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸CO2 + NH3 + H2O-酮戊二酸2ATP2ADP+PiN-乙酰谷氨酸線粒體氨基甲酰磷酸Pi瓜氨酸鳥氨酸瓜氨酸ATP-酮戊二酸AMP + PPi天冬氨酸鳥氨酸精氨酸代琥珀酸谷氨酸草酰乙酸尿素-酮酸精氨酸延胡索酸NADH 胞液 蘋果酸氨基酸尿素循環(huán)氨基酸中的氮，一個(gè)來自NH3，另一個(gè)來尿素-自Asp；碳原子來自HCO31尿素需消耗3 個(gè)ATP, 4個(gè)P每氨甲酰磷酸酶I為尿素的關(guān)鍵酶，N-乙酰谷氨酸為此酶的變構(gòu)激活劑尿素的生成部位肝細(xì)胞的線粒體和胞液尿素循環(huán)與檸檬酸循環(huán)之間的（三）尿素循環(huán)的調(diào)節(jié) 氨甲酰磷酸酶I關(guān)鍵酶NH3+ + HCO - +

16、 2ATP氨甲酰磷酸酶I3氨甲酰磷酸N-乙酰谷氨酸N-乙酰谷氨酸合酶谷氨酸乙酰-CoACoAAA降解轉(zhuǎn)氨基作用其他酶則是由他們的底物所酶不足（精氨酸酶除外）高血氨癥 ：NAD(P)H + H+影響尿量NAD(P)+谷AANH3 + -酮戊二酸NH3 + 谷AA 消耗-酮戊二酸谷氨酰胺消耗NADPH -氨基丁酸抑制性神經(jīng)遞質(zhì)四、氨基酸碳骨架的氧化途徑非必需氨基酸NH3轉(zhuǎn)變成糖和脂肪-酮酸氨基酸氧化供能（一）形成乙酰-CoA的途徑酸到乙酰-CoA的途徑(圖16)1.經(jīng)2. 經(jīng)乙酰乙酰-CoA到乙酰-CoA的途徑(圖17)3. 直接形成乙酰CoA（二）形成-酮戊二酸途徑(圖23)（三）形成琥珀酰-C

17、oA的途徑(圖27)（四）形成延胡索酸途徑(圖17)（五）形成草酰乙酸途徑(圖31)生成乙酰乙酰-CoA乙酰CoA-酮戊二酸酸草酰乙酸PEP琥珀酰-CoA延胡索酸生糖丙氨酸半胱氨酸絲氨酸 蘇氨酸甘氨酸CO2CO2氨酸 蛋氨酸絲氨酸 蘇氨酸 纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸精氨酸 谷氨酰胺組氨酸 纈氨酸琥珀酰CoA谷氨酸-酮戊二酸延胡索酸T A C天冬氨酸天冬酰胺檸檬酸草酰乙酸亮氨酸 賴氨酸酪氨酸 色氨酸苯丙氨酸乙酰乙酰CoA乙酰CoA氨酸亮氨酸 色氨酸酸PEP脂肪酸-磷酸甘油磷酸丙糖氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系脂肪甘油三酯葡萄糖或糖原糖五、生糖氨基酸和生酮氨基酸 生糖氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成糖的氨基酸。 生酮

18、氨基酸：在體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成有Phe、Tyr、Leu、Trp和Lys。的氨基酸。 生糖兼生酮氨基酸：既能轉(zhuǎn)變成糖也能轉(zhuǎn)變的氨基酸。有Phe、Tyr。成六、由氨基酸衍生的其他重要物質(zhì)（）氨基酸與一碳1. 概念：生物化學(xué)中將具有一個(gè)碳原子的基(one carbon unit)” 。團(tuán)稱為“一碳2.一碳甲基種類：(-CH3)(-CH2-)(-CH=NH)亞氨甲基(-CH=O)甲甲?；渭谆?(=CH-)羥甲基（-CH2OH）3.一碳載體：四氫葉酸（THF或FH4），其功能部位是N5和N10。NADPH(H+)NADPH(H+)NADP+NADP+葉酸二氫葉酸四氫葉酸二氫葉酸還原酶二氫葉酸還原酶4. 一碳來

19、源：主要是甘氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、組氨酸等。絲氨酸N5, N10CH2FH4甘氨酸N5, N10CH2FH4N5CH=NHFH4組氨酸色氨酸N10CHOFH45.一碳功能：1）與氨基酸代謝密切相關(guān)2）參與嘌呤和嘧啶的生物3）參與S-腺苷甲硫氨酸的生物甲硫氨酸循環(huán)(Met循環(huán))ATPFH4(VitB12)N5CH3FH4轉(zhuǎn)甲基酶PPi+PiN5CH3FH4 S-腺苷甲硫氨酸 腺苷 RH H2O RH -CH3 SAM是體內(nèi)最重要的甲基供體S-腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸甲硫氨酸6. 一碳的相互轉(zhuǎn)變次甲基H2ONH3N5,N10 CHN5 CH=NH FH亞氨甲基N10 CHO甲?；鵉H 4FH44NADPH+H+NAPD+NH3H2ON5,N