第十章蛋白質(zhì)降解與氨基酸代謝

1、第十章蛋白質(zhì)降解與氨基酸代謝2外源蛋白質(zhì)的消化與吸收外源蛋白質(zhì)的消化與吸收 小腸：胰蛋白酶小腸：胰蛋白酶（trypsin） ，胰凝乳蛋白酶，胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin） 、彈性蛋白酶、彈性蛋白酶（elastase） 、羧肽酶（羧肽酶（A、B）（carboxypeptidase） 、氨肽、氨肽酶。酶。 胃：胃蛋白酶胃：胃蛋白酶（pepsin） 1 1、消化、消化 是指蛋白質(zhì)在哺乳動物消化道中降是指蛋白質(zhì)在哺乳動物消化道中降解為氨基酸的過程。解為氨基酸的過程。蛋白質(zhì)的消化過程主要是在胃和小腸中由蛋白質(zhì)的消化過程主要是在胃和小腸中由各種蛋白酶催化的酶促水解過程。各種蛋白酶催化的酶促水解過

2、程。一、蛋白質(zhì)的降解一、蛋白質(zhì)的降解 34 ：由賴氨酸、精氨酸的羧基形成的肽鍵；：由賴氨酸、精氨酸的羧基形成的肽鍵； ：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、谷氨酸、谷：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等氨基酸的羧基端肽鍵；氨酰胺等氨基酸的羧基端肽鍵； ：芳香族氨基酸及一些具有大的非極性側(cè)鏈氨基：芳香族氨基酸及一些具有大的非極性側(cè)鏈氨基酸的羧基端肽鍵；酸的羧基端肽鍵； ：纈氨酸、亮氨酸、絲氨酸及丙氨酸等各種脂肪族：纈氨酸、亮氨酸、絲氨酸及丙氨酸等各種脂肪族氨基酸的羧基端肽鍵；氨基酸的羧基端肽鍵； ：芳香族氨基酸，苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的羧基：芳香族氨基酸，苯丙氨酸、酪氨酸、色氨

3、酸的羧基形成的肽鍵形成的肽鍵。各種蛋白酶水解肽鍵的鍵位：各種蛋白酶水解肽鍵的鍵位：5內(nèi)肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、內(nèi)肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、彈性蛋白酶（水解蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鍵）。彈性蛋白酶（水解蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鍵）。外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（從肽鏈兩外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（從肽鏈兩 端開始水解肽鍵）。端開始水解肽鍵）。蛋白質(zhì)經(jīng)各種蛋白酶的協(xié)同作用，全部降解為游離氨基酸。 62 2、吸收、吸收 小腸粘膜細(xì)胞吸收氨基酸是需能耗氧的主動運(yùn)輸過程，由腸粘膜細(xì)胞上的需由腸粘膜細(xì)胞上的需Na+氨基酸載體完成氨基酸載體完成，該載體是一種膜蛋白，其活性受Na+調(diào)節(jié)。不同氨基酸的吸收由不同的載

4、體完成：不同氨基酸的吸收由不同的載體完成： 中性氨基酸載體 堿性氨基酸載體 酸性氨基酸載體 亞氨基酸及甘氨酸載體 1969年，提出谷氨酰循環(huán)（谷氨酰循環(huán)（glutamyl cycle）氨基酸另一吸收機(jī)制）氨基酸另一吸收機(jī)制，由由谷胱甘肽谷胱甘肽結(jié)合結(jié)合氨基酸氨基酸向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移。向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移。7氨氨基基酸酸 - -谷谷氨酰氨?；D(zhuǎn)基轉(zhuǎn)移酶移酶谷胱谷胱甘肽甘肽半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸 - -谷氨谷氨酰酰氨基酸氨基酸 - -谷氨酸谷氨酸環(huán)化酶環(huán)化酶5-5-氧脯氧脯氨酸氨酸氨基酸氨基酸谷胱甘肽谷胱甘肽合成酶合成酶甘氨酸甘氨酸 - -谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸 - -谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸合

5、成酶合成酶谷氨酸谷氨酸5-5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶半胱氨酸半胱氨酸肽酶肽酶細(xì)胞膜細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)|細(xì)細(xì)胞胞外外 - -谷氨酰循環(huán)谷氨酰循環(huán)氨基酸吸收氨基酸吸收8 氨基酸吸收后的去向氨基酸吸收后的去向氨基酸被吸收后：一小部分在肝臟中分氨基酸被吸收后：一小部分在肝臟中分解釋放能量，余下大部分由血液循環(huán)送解釋放能量，余下大部分由血液循環(huán)送到肝外組織參與組織蛋白的更新。到肝外組織參與組織蛋白的更新。9（一）脫氨基作用（一）脫氨基作用 二、氨基酸的分解代謝二、氨基酸的分解代謝 脫氨基、轉(zhuǎn)氨基、脫氨基、轉(zhuǎn)氨基、脫羧基。脫羧基。 氨基酸脫去氨基產(chǎn)生氨和氨基酸脫去氨基產(chǎn)生氨和-酮酸。酮酸。在陸棲哺乳動物中，

6、氨主要在肝中合成尿素，然后排出體外。酮酸可作為碳骨架轉(zhuǎn)化為葡萄糖及脂肪酸，或進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化成CO2和H2O。氨基酸脫氨基作用主要有氧化脫氨基、轉(zhuǎn)氨基、聯(lián)合脫氨基及非氧化脫氨基等方式。 10 L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶 專一性氨基酸氧化酶：專一性氨基酸氧化酶： L-谷氨酸脫氫酶（谷氨酸脫氫酶（L-glutamate dehydrogenase）催化氨基酸氧化脫氨的酶催化氨基酸氧化脫氨的酶: :1. 氧化脫氨基氧化脫氨基 氨基酸在酶的催化下氧化脫去氨基并生成酮酸的過程。通式如下：氨氨11l 分布：真核細(xì)胞的線粒體中分布：真核細(xì)胞的線粒體中 l 不需氧脫氫酶，

7、輔酶：不需氧脫氫酶，輔酶：NAD+ or NADP+ l 別構(gòu)抑制：別構(gòu)抑制： GTP、ATP l 別構(gòu)激活：別構(gòu)激活： GDP、ADPL-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶:是催化氧化脫氨基活性最強(qiáng)的酶是催化氧化脫氨基活性最強(qiáng)的酶,催化催化L谷谷氨酸氧化脫氨基，生成氨和氨酸氧化脫氨基，生成氨和酮戊二酸酮戊二酸 。 12Aa的的-氨基由轉(zhuǎn)氨酶氨基由轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)催化轉(zhuǎn)給催化轉(zhuǎn)給-酮酸的羰酮酸的羰基，酮酸變成相應(yīng)的基，酮酸變成相應(yīng)的-Aa，原氨基酸變成相應(yīng)的，原氨基酸變成相應(yīng)的-酮酸的酮酸的反應(yīng)稱為轉(zhuǎn)氨基作用反應(yīng)稱為轉(zhuǎn)氨基作用(aminotransferation)。轉(zhuǎn)氨酶存在于真核細(xì)

8、胞的線粒體基質(zhì)及細(xì)胞質(zhì)中。參與轉(zhuǎn)氨酶存在于真核細(xì)胞的線粒體基質(zhì)及細(xì)胞質(zhì)中。參與轉(zhuǎn)氨作用的轉(zhuǎn)氨作用的-酮酸主要是酮酸主要是-酮戊二酸，多數(shù)酮戊二酸，多數(shù)Aa可把氨基轉(zhuǎn)可把氨基轉(zhuǎn)給給-酮戊二酸生成酮戊二酸生成Glu和相應(yīng)的和相應(yīng)的-酮酸。酮酸。L-Glu與與-酮酸轉(zhuǎn)酮酸轉(zhuǎn)氨體系是最重要的轉(zhuǎn)氨體系。其次是草酰乙酸。氨體系是最重要的轉(zhuǎn)氨體系。其次是草酰乙酸。2. 轉(zhuǎn)氨基作用（轉(zhuǎn)氨基作用（transamination）轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶R2CCOOHNH2HR1CCOOHOR2CCOOHOR1CCOOHNH2H氨基酸氨基酸-酮酸-酮酸氨基酸氨基酸-酮酸-酮酸13GluPyruvate-Ketoglutarat

9、e (-KG)AlaGPTCOOHCH2CH2CHCOOHNH2COOHCH2CH2COCOOHCH3COCOOHCH3CHNH2COOH谷丙轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT),谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)是最常見、作用最強(qiáng)的兩是最常見、作用最強(qiáng)的兩種轉(zhuǎn)氨酶。種轉(zhuǎn)氨酶。14COOHCH2CH2CHCOOHNH2RCCOOHNH2HRCCOOHOCOOHCH2CH2COCOOHNH3H2ONADHH+NAD+氨氨基基酸酸- -酮酮酸酸3. 聯(lián)合脫氨基聯(lián)合脫氨基 通過轉(zhuǎn)氨和氧化

10、脫氨聯(lián)合作用進(jìn)行脫氨基通過轉(zhuǎn)氨和氧化脫氨聯(lián)合作用進(jìn)行脫氨基-KG谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶*聯(lián)合脫氨基是氨基酸聯(lián)合脫氨基是氨基酸的主要脫氨基方式。的主要脫氨基方式。154.以腺嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基以腺嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基腺苷酸基腺苷酸基 琥珀酸裂合酶琥珀酸裂合酶延胡索酸延胡索酸腺苷酸基腺苷酸基 琥珀酸合成酶琥珀酸合成酶腺苷酸基琥珀酸腺苷酸基琥珀酸AMP+H2ONH3-酮酸酮酸-氨基酸氨基酸Glu-KGAOAAAsp + IMP轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶在在L-Glu脫氫酶含量少、活性低的心脫氫酶含量少、活性低的心肌、骨骼肌等肌肉組織，肌、骨骼肌等肌肉組織，Aa以腺嘌

11、以腺嘌呤核苷酸循環(huán)進(jìn)行聯(lián)合脫氨基。呤核苷酸循環(huán)進(jìn)行聯(lián)合脫氨基。腺苷酸脫氨酶腺苷酸脫氨酶16（二）脫羧基作用（二）脫羧基作用 RCH2NH2胺胺氧氧化化酶酶RCHORCOOH氧氧化化CH2NH2COOH氨氨基基酸酸脫脫羧羧酶酶（PLP）RCH2NH2+ CO2R氨基酸在脫氨基酸在脫羧酶作用下，脫羧產(chǎn)生羧酶作用下，脫羧產(chǎn)生CO2和一級胺的過程。和一級胺的過程。 胺胺腦組織中富含L谷氨酸脫羧酶，可使L谷氨酸脫羧形成-氨基丁酸，后者是重要的神經(jīng)遞質(zhì)。 氨基酸脫羧酶專一性強(qiáng)，一般為一種氨基氨基酸脫羧酶專一性強(qiáng)，一般為一種氨基酸一種脫羧酶，且只對酸一種脫羧酶，且只對L氨基酸起作用。氨基酸起作用。 醛醛 脂

12、肪酸脂肪酸胺胺17（三）氨的代謝去路（三）氨的代謝去路 氨的去路：合成酰胺、合成氨基酸、合成嘌氨的去路：合成酰胺、合成氨基酸、合成嘌呤，合成嘧啶，但絕大部分排到體外。呤，合成嘧啶，但絕大部分排到體外。 18NH4+Uric acidUrea 動物排泄氨有動物排泄氨有3種形式：排氨種形式：排氨多數(shù)水生動物，排泄時(shí)多數(shù)水生動物，排泄時(shí)需要少量的水；排尿酸需要少量的水；排尿酸鳥類和陸生爬行動物；排尿鳥類和陸生爬行動物；排尿素素大多數(shù)陸生脊椎動物。大多數(shù)陸生脊椎動物。 191932,德國學(xué)者德國學(xué)者Hans Krebs提出尿素形成的提出尿素形成的循環(huán)代謝機(jī)制循環(huán)代謝機(jī)制 尿素循環(huán)尿素循環(huán)(urea c

13、ycle)或或稱鳥氨酸循環(huán)稱鳥氨酸循環(huán)(ornithine cycle)。尿素合成（尿素合成（Urea Biosynthesis）NH2(CH2)3HCCOOHNH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CONH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2鳥鳥氨氨酸酸瓜瓜氨氨酸酸精精氨氨酸酸NH2CONH2尿尿素素精精氨氨酸酸尿尿素素鳥鳥氨氨酸酸瓜瓜氨氨酸酸NH3 + CO2H2OH2ONH3H2O(Arg)(Orn)201. 氨甲酰磷酸的氨甲酰磷酸的合成合成2. 瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成 3. 由瓜氨酸合成由瓜氨酸合成精氨琥珀酸精氨琥珀酸 4. 生成生成Arg 5. Arg水解成尿素水解成尿

14、素和鳥氨酸和鳥氨酸尿素循環(huán)（尿素循環(huán)（urea cycle）反應(yīng)先在肝）反應(yīng)先在肝細(xì)胞的線粒體中進(jìn)細(xì)胞的線粒體中進(jìn)行，再轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)行，再轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。中進(jìn)行。 線粒體線粒體細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)1.氨甲酰磷氨甲酰磷酸合成酶酸合成酶I 2.2.鳥氨酸氨甲鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶?；D(zhuǎn)移酶 3.3.精氨琥珀酸合成酶精氨琥珀酸合成酶 4.4.精氨琥珀酸裂解酶精氨琥珀酸裂解酶 5.5.精氨酸酶精氨酸酶 21尿素循環(huán)總結(jié)尿素循環(huán)總結(jié) 總方程式：總方程式： 2NH3+CO2+3ATP+H2O+2ADP+AMP+4PiCNH2NH2O尿素循環(huán)的調(diào)控：尿素循環(huán)的調(diào)控： 氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶 I 其余酶受底物

15、濃度的調(diào)控其余酶受底物濃度的調(diào)控22（四）酮酸的代謝去路（四）酮酸的代謝去路 1. -1. -酮酸合成新氨基酸酮酸合成新氨基酸當(dāng)機(jī)體需要氨基酸時(shí)，-酮酸的氨基化作用增強(qiáng)。-酮酸的還原氨基化和轉(zhuǎn)氨作用是生成氨基酸的重要途徑。由L谷氨酸脫氫酶催化酮戊二酸還原氨基化作用在所有氨基酸合成中均重要，它是生物同化氨，固定氮的重要反應(yīng)。 -酮酸酮酸+NH3 -氨基酸氨基酸232. -酮酸酮酸轉(zhuǎn)變成糖和脂肪轉(zhuǎn)變成糖和脂肪生糖氨基酸（生糖氨基酸（glucogenic amino acid） 14種種：丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、組氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、

16、異亮氨酸。生糖氨基酸的-酮酸直接或間接地生成酵解、三羧酸循環(huán)中的丙酮酸、酮戊二酸、草酰乙酸等，經(jīng)糖異生作用轉(zhuǎn)變?yōu)樘恰?24生糖兼生酮氨基酸（生糖兼生酮氨基酸（ Glucogenic and ketogenic amino acids）5種：種：酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、異亮氨酸。 這些氨基酸產(chǎn)生的酮酸既能轉(zhuǎn)變成糖又能轉(zhuǎn)變成酮體。例如： 酪氨酸酪氨酸 乙酰乙酸乙酰乙酸 + + 延胡索酸延胡索酸只生酮氨基酸（只生酮氨基酸（ketogenic amino acid）1種：種：亮氨酸 。 亮氨酸亮氨酸 乙酰乙酸乙酰乙酸 + 乙酰乙酰CoA253. 直接氧化成直接氧化成H2O和和CO2 -酮酸可直接或間接通過TCA氧化?？芍苯舆M(jìn)入TCA的有：丙酮酸、草酰乙酸、-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸等。26糖、脂糖、脂肪和氨肪和氨基酸基酸（蛋白（蛋白質(zhì)）三質(zhì)）三大物質(zhì)大物質(zhì)代謝緊代謝緊密相關(guān)，密相關(guān)，它們通它們通過一定過一定中間物中間物質(zhì)相互質(zhì)相互聯(lián)系。聯(lián)系。 27四、氨基酸的生物合成四、氨基酸的生物合成 合成氨基酸的主要途徑：合成氨基酸的主要途徑： 1. 酮酸的還原氨基化酮酸的還原氨基化 2. 轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用 3. 氨基酸的相互轉(zhuǎn)化氨基酸的相互轉(zhuǎn)化 28在氨基酸的生物合成中，各種氨基酸碳骨架的形成，源于代謝的幾條“主要干