生物化學(xué)蛋白質(zhì)的分解代謝課件

第9章蛋白質(zhì)的分解代謝

MetabolismofProteins第一節(jié)概述第二節(jié)氨基酸的分解代謝第三節(jié)個(gè)別氨基酸的代謝第四節(jié)糖、脂肪、氨基酸在代謝的聯(lián)系第一節(jié)

概述

食物蛋白質(zhì)

消化

酶氨基酸

分子大結(jié)構(gòu)復(fù)雜難分解有特異性

分子小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易分解無(wú)特異性

一、蛋白質(zhì)的消化口腔：（-）胃：

胃蛋白酶原胃蛋白酶

自身激活

蛋白質(zhì)

H+

多肽及未消化的蛋白質(zhì)

腸：圖9-1圖9-2消化產(chǎn)物：氨基酸，少量的小肽

1、概念：未被消化的蛋白質(zhì)未被吸收的氨基酸及肽大腸化學(xué)變化（無(wú)氧分解）大腸桿菌三、腐?、?/p>

腸中氨的來(lái)源

a、腐敗作用經(jīng)還原脫氨后產(chǎn)生

b、尿素的腸肝循環(huán)腐敗產(chǎn)物糞排腸道吸收入肝處理第二節(jié)

氨基酸的分解代謝

吸收到體內(nèi)的氨基酸可部分地在機(jī)體（可以是細(xì)胞、組織或個(gè)體）中累積起來(lái)形成氨基酸代謝庫(kù)供必要時(shí)動(dòng)用。氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白

消化吸收

體內(nèi)合成（非必需氨基酸）

蛋白質(zhì)（主）合成

酮體氧化供能糖

脫羧胺類(lèi)轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

經(jīng)腎排出

(1g/d)

氨基酸代謝庫(kù)

分解

脫氨

-酮酸（生成尿素）

組織蛋白質(zhì)分解

氨基酸代謝概況食物蛋白質(zhì)氨基酸特殊途徑-酮酸糖及其代謝中間產(chǎn)物脂肪及其代謝中間產(chǎn)物TCA鳥(niǎo)氨酸循環(huán)NH4+NH4+NH3CO2H2O體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還原（次生物質(zhì)代謝）CO2胺氨基酸分解代謝氨基酸分解第一步為脫氨，脫氨后產(chǎn)生酮酸和氨。在代謝中有的酮酸具有產(chǎn)生糖，有的具有產(chǎn)生酮的潛力，因此，在代謝上氨基酸可分為生糖與生酮分類(lèi)。氨基酸失去氨基的作用稱(chēng)為脫氨基作用，分為氧化脫氨基作用（動(dòng)、植物）和非氧化脫氨基作用（微生物）氨基酸分解代謝學(xué)習(xí)主線(xiàn)氨基酸脫氨基作用氨酮酸如何代謝如何代謝

體內(nèi)最重要的氧化脫氨基酶是

L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸脫氫酶：肝、腎、腦組織廣泛存在，是一種不需氧脫氫酶，催化L-谷氨酸氧化脫氨生成-酮戊二酸，輔酶是NAD+或NADP+

氧化脫氨基作用

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-谷氨酸脫氫酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamicpyruvictransaminase,GPT，又稱(chēng)ALT)谷草轉(zhuǎn)氨酶（glutamicoxaloacetictransminase,GOT，又稱(chēng)AST）ALT為肝細(xì)胞內(nèi)酶，肝損傷時(shí)升高。AST為心肌細(xì)胞內(nèi)酶，心肌損傷時(shí)升高。轉(zhuǎn)氨基作用特點(diǎn)轉(zhuǎn)氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛轉(zhuǎn)氨酶催化的反應(yīng)沒(méi)有游離氨的釋放轉(zhuǎn)氨酶催化反應(yīng)是可逆反應(yīng)氨基的受體：丙酮酸、草酰乙酸、-酮戊二酸是轉(zhuǎn)氨基作用和谷氨酸的氧化脫氨基作用的偶聯(lián)的過(guò)程，是體內(nèi)主要的脫氨基方式，反應(yīng)可逆，是體內(nèi)合成非必需氨基酸的重要途徑。

（三）聯(lián)合脫氨基作用概念：轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸◆主要在肝、腎等組織內(nèi)進(jìn)行，參與的酶是轉(zhuǎn)氨酶與谷氨酸脫氫酶。該途徑是聯(lián)合脫氨基作用的主要反應(yīng)途徑◆體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要途徑

①以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用

②以嘌呤核苷酸的聯(lián)合脫氨基作用主要在骨骼肌、心肌內(nèi)進(jìn)行。肌肉中L-谷氨酸脫氫酶活性不高1、脫水脫氨基2、直接脫氨基非氧化脫氨基作用1.各組織氨基酸脫氨基2.谷氨酰胺水解:3.腸道吸收的氨:腐敗+尿素?cái)U(kuò)散腎小管NH4+H+堿性尿時(shí)：吸收入血（來(lái)源）（去路）（肝、腎）二、氨的代謝（一）

氨的來(lái)源二、氨的代謝

氨的毒性：損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)如：NH4++α-酮戊二酸+NADPH+H+谷氨酸+NADP+

+H2O（二）

氨的去路1、氨的轉(zhuǎn)運(yùn)谷氨酰胺是氨運(yùn)輸?shù)闹饕问剑ǘ?/p>

氨的去路葡萄糖-丙氨酸循環(huán)---NH3的另一種運(yùn)輸形式和暫時(shí)儲(chǔ)存形式2、氨的排泄①排氨動(dòng)物（如魚(yú)類(lèi)），以谷氨酰胺形式運(yùn)送至排泄部位，經(jīng)谷氨酰胺酶作用產(chǎn)生氨，擴(kuò)散排除。②尿素形成——尿素循環(huán)(ureacycle):肝臟中進(jìn)行（陸棲高等動(dòng)物和兩棲類(lèi)）③排尿酸動(dòng)物（如陸生爬蟲(chóng)類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)）——尿酸的形成（二）

氨的去路尿素循環(huán)的發(fā)現(xiàn)最早發(fā)現(xiàn)的代謝循環(huán)，1932年HansA.Krebs提出尿素的形成主要在肝細(xì)胞中進(jìn)行。尿素循環(huán)(ureacycle鳥(niǎo)氨酸循環(huán))

尿素的生物合成需要NH3、CO2（或H2CO3）、鳥(niǎo)氨酸、天冬氨酸、ATP、Mg2+和一系列的酶參加作用。

2NH3+CO2H2N-C-NH2+H2OO鳥(niǎo)氨酸循環(huán)氨最主要的去路1).鳥(niǎo)氨酸與氨、CO2結(jié)合生成瓜氨酸2).

瓜氨酸接受一分子氨生成精氨酸3).

精氨酸水解產(chǎn)生尿素(urea)，重新生成鳥(niǎo)氨酸尿素循環(huán)的過(guò)程鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸精氨酸(ornithine)

(citrulline)(arginine)氨甲?；呋?、鳥(niǎo)氨酸循環(huán)的具體步驟1).氨基甲酰磷酸的合成2).

瓜氨酸的合成3).精氨酸的合成4).精氨酸水解生成尿素CO2+

NH3

+H2O氨甲酰磷酸合成酶I（CPS-?）

N-乙酰谷氨酸

Mg2+

2ATP

2ADP+Pi

1）氨甲酰磷酸的合成（反應(yīng)部位：線(xiàn)粒體）

氨基甲酰磷酸~PO32-

N-乙酰谷氨酸是CPS-?的變構(gòu)激活劑反應(yīng)不可逆2）瓜氨酸的合成

鳥(niǎo)氨酸

鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶+

H3PO4瓜氨酸

反應(yīng)部位：線(xiàn)粒體

+

氨基甲酰磷酸~PO32-3）精氨酸的合成-1（反應(yīng)部位：胞液）

瓜氨酸

+

可由轉(zhuǎn)氨基作用提供*天冬氨酸精氨琥珀酸合成酶,Mg2+ATPAMP+PPi

精氨琥珀酸3）精氨酸的合成-2精氨琥珀酸裂解酶精氨酸+

延胡索酸4）精氨酸水解為尿素 精氨酸酶

鳥(niǎo)氨酸

+

尿素

+H2O

精氨酸NH3+CO2

+H2O氨基甲酰磷酸精氨琥珀酸2ATP

2ADP+Pi

N-乙酰谷氨酸鳥(niǎo)氨酸Pi

瓜氨酸瓜氨酸尿素

鳥(niǎo)氨酸H2OATPAMP+PPi天冬氨酸精氨酸延胡索酸蘋(píng)果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸aa-酮酸線(xiàn)粒體胞液鳥(niǎo)氨酸循環(huán)的全過(guò)程

4、尿素循環(huán)的總結(jié)（1）形成1分子尿素可清除兩分子氨基氮及1分子CO2（2）形成1分子尿素需消耗4個(gè)高能磷酸鍵（3）前兩步驟是在肝細(xì)胞的線(xiàn)粒體中完成的，而后三個(gè)步驟都是在胞液中完成的。（4）產(chǎn)生二個(gè)非蛋白質(zhì)氨基酸：鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸尿素循環(huán)*要點(diǎn)

部位：肝細(xì)胞線(xiàn)粒體、胞液原料：NH3

、

CO2、ATP、

天冬氨酸

2個(gè)氮原子，1個(gè)來(lái)自氨，1個(gè)來(lái)自天冬氨酸涉及的氨基酸及其衍生物：

6種鳥(niǎo)氨酸、精氨酸、瓜氨酸、天冬氨酸、精氨琥珀酸、N-乙酰谷氨酸耗能：3個(gè)ATP；4個(gè)高能磷酸鍵與三羧酸循環(huán)的聯(lián)系物質(zhì)：延胡索酸*意義

解除氨毒以保持血氨的低濃度水平5、高血氨與氨中毒◆高血氨癥：肝功能?chē)?yán)重?fù)p傷，尿素合成障礙◆肝昏迷：氨與腦中的-酮戊二酸結(jié)合生成谷氨酸，氨再與谷氨酸結(jié)合生成谷氨酰胺。腦中氨的增加使腦中-酮戊二酸減少，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)減弱，從而使腦組織中的ATP生成減少，引起大腦功能障礙，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生肝昏迷?！艚笛钡某Ｓ梅椒ǎ航o予谷氨酸、精氨酸；腸道抑菌藥；酸性鹽水灌腸；限制蛋白質(zhì)進(jìn)食量。血氨正常參考值：20－60mol/L12122313

氨基酸脫氨后產(chǎn)生的α-酮酸可有下列3種代謝途徑：

①合成新氨基酸

②轉(zhuǎn)變成糖及脂肪

③直接氧化成水及CO2

三、α-酮酸的代謝生糖氨基酸和生酮氨基酸1、生糖氨基酸：凡能形成丙酮酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和草酰乙酸的氨基酸都稱(chēng)為生糖氨基酸；如Ala、Arg、Asp等（共13種）2、生酮氨基酸：凡能轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰COA的氨基酸都稱(chēng)為生酮氨基酸；如Leu,Lys(共2種)3、生糖和生酮氨基酸：既可生成酮體又可生成糖的氨基酸。如Ile、Phe、Trp、tyr(共4種)，

20種氨基酸分解途徑各異，但它們都集中形成5種產(chǎn)物（乙酰CoA、α-酮戊二酸、琥珀酰CoA、延胡索酸和草酰乙酸）而進(jìn)入TCA循環(huán)，最后氧化成CO2和H2O。碳骨架的氧化（肝臟中）異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋(píng)果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoA

α-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴(lài)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谷氨酰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酰胺谷氨酰胺三羧酸循環(huán)—焚燒爐1、氨基酸與一碳單位

生物化學(xué)中將具有一個(gè)碳原子的基團(tuán)稱(chēng)為“一碳單位”。種類(lèi)：

*甲基（-CH3）*亞甲基（-CH2-甲烯基）*次甲基（=CH-甲炔基）*甲酰基（-CHO）*亞氨甲基（-CH=NH）*羥甲基（-CH2OH）第三節(jié)個(gè)別氨基酸的代謝

一、一碳單位的代謝特點(diǎn)：不能游離存在，以四氫葉酸為載體參與反應(yīng)。1、氨基酸與一碳單位葉酸NN5678葉酸FH2還原酶二氫葉酸（7，8）NN5678FH2還原酶NADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+四氫葉酸（5，6，7，8）NN5678生化作用：FH4是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶，起著傳遞“一碳”單位的作用N5N10-亞甲基四氫葉酸（N5，N10-CH2-FH4）

510N5-甲基四氫葉酸（N5-CH3-FH4）

（R）２.一碳單位與四氫葉酸N5N10-次甲基四氫葉酸（N5，N10=CH-FH4）N10-甲酰四氫葉酸（N10-CHO-FH4）一碳單位與四氫葉酸的結(jié)合形式：*參與嘌呤、嘧啶核苷酸及蛋氨酸等的合成。將氨基酸與核苷酸代謝密切相連。*一碳單位代謝障礙會(huì)影響DNA、蛋白質(zhì)的合成，引起巨幼紅細(xì)胞性貧血。*磺胺類(lèi)藥及氨甲喋呤等是通過(guò)影響一碳單位代謝及核苷酸合成而發(fā)揮藥理作用。*參與許多物質(zhì)的甲基化過(guò)程。3、一碳單位的生理功用（1）γ-氨基丁酸（γ-aminobutyricacidGABA）

a.生成

b.Glu脫羧酶腦組織中活性最高

c.GABA的作用-抑制性神經(jīng)傳遞介質(zhì)

d.臨床給嘔吐病人服B6之機(jī)理

幾種氨基酸脫羧基作用后生成的重要物質(zhì)二、個(gè)別氨基酸的代謝

（一）氨基酸的脫羧基作用(2)5-羥色胺（5-hydroxytrptamineorserotonin）a.生成:trp5-羥色胺交感節(jié)前神經(jīng)元發(fā)生興奮

付交感節(jié)前神經(jīng)元發(fā)生抑制

強(qiáng)烈縮血管作用

b.

(3)組胺（histamine）a.

生成：His

b.

擴(kuò)血管作用刺激胃酸分泌(4)多胺（polyamine）a.

概念：一類(lèi)具有3個(gè)或3個(gè)以上氨基的化合物。

b.

生成：鳥(niǎo)氨酸的代謝產(chǎn)物c.產(chǎn)物：精胺、精脒*促進(jìn)細(xì)胞增殖是促進(jìn)核酸與蛋白質(zhì)

的合成三種：Met、Cys和胱氨酸

Met是必需氨基酸

（二）含硫氨基酸的代謝作用1、Met和轉(zhuǎn)甲基作用1）、Met需以S-腺苷蛋氨酸的形式提供甲基

2）、S-腺苷蛋氨酸的結(jié)構(gòu)

3）、S-腺苷蛋氨酸的作用

A、修飾蛋白質(zhì)和核酸，影響功能

B、消除活性或毒性，參與生物轉(zhuǎn)化

活性甲基

C、作為活潑甲基的供體，參與多種物質(zhì)的生物合成（去甲腎素---腎上腺素）（乙醇胺—膽堿）（胍乙酸—肌酸）

D、

蛋氨酸循環(huán)---補(bǔ)充蛋氨酸*蛋氨酸循環(huán)的生理意義補(bǔ)充蛋氨酸維生素B12與蛋氨酸循環(huán)及巨幼細(xì)胞性貧血

2、半胱氨酸與胱氨酸代謝氧化（1）2半胱氨酸胱氨酸

還原（2）半胱氨酸含有巰基--巰基酶活性胱氨酸含有二硫鍵—維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)

３、氧化脫羧半胱氨酸牛磺酸--結(jié)合膽汁酸的組成４、谷胱甘肽（glutathione,GSH）

-2H2GSHGSSG還原型+2H氧化型谷胱甘肽的生理功用：*作為抗氧化劑，維持酶-SH的還原性和膜的完整性2GSH++H2O2GSSG+2H2O2GSH+2Hb-Fe3GSSG+2Hb-Fe2+2H2O*參與生物轉(zhuǎn)化*參與氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)1.種類(lèi)Phe、Trp、Tyr（生酮兼生糖氨基酸）肝內(nèi)代謝2.Phe和Tyr的代謝3.缺乏癥：缺乏------缺乏------缺乏----

（三）芳香