蛋白質酶促降解與氨基酸代謝

蛋白質酶促降解與氨基酸代謝第一頁，共五十七頁，2022年，8月28日氨基酸的分解代謝氨基酸的合成代謝蛋白質酶促降解本章講授提綱氨基酸分解產(chǎn)物的轉化第二頁，共五十七頁，2022年，8月28日一、外源蛋白質的消化和吸收外源蛋白質經(jīng)消化道酶的作用水解成可被生物體利用的AA，然后吸收入血，游離AA進入血液循環(huán)送到肝臟。第一節(jié)蛋白質的酶促降解1、胃中的消化2、小腸中的消化胰液：胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶(水解脂肪族AA羧基形成的肽鍵)內肽酶羧肽酶氨肽酶外肽酶

胃蛋白酶原胃蛋白酶（胃粘膜細胞分泌）(斷裂Ala,Tyr,Trp,Leu,Glu,Gln等肽鍵)自我催化H+第三頁，共五十七頁，2022年，8月28日第四頁，共五十七頁，2022年，8月28日二、機體組織內蛋白質的分解機體各組織的蛋白質在蛋白酶的作用下，也不斷地分解成為氨基酸。

人和動物組織中也有各種蛋白酶，也能將細胞自身蛋白質水解成氨基酸。這種蛋白酶稱為組織蛋白酶。①內肽酶（水解蛋白質內部肽鍵）②外肽酶（氨肽酶、羧肽酶）（從肽鏈兩端開始水解肽鍵）蛋白酶據(jù)水解肽鍵部位的不同分為兩類：第五頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)氨基酸的分解代謝一、氨基酸代謝庫和代謝概況氨基酸代謝庫(metabolicpool)：體內所有游離氨基酸的總稱。第六頁，共五十七頁，2022年，8月28日氨基酸代謝庫(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)轉變外源內源AA.代謝①②第七頁，共五十七頁，2022年，8月28日各組織器官在氨基酸代謝上的作用有所不同，其中以肝臟最為重要。肝臟蛋白質的更新速度比較快，氨基酸代謝活躍，大部分氨基酸在肝臟進行分解代謝，同時氨的解毒過程主要也在肝臟進行。食物中蛋白質的含量影響氨基酸的代謝速率。高蛋白飲食可誘導合成與氨基酸代謝有關的酶系，從而使代謝加快。第八頁，共五十七頁，2022年，8月28日氨基酸一般代謝：構成蛋白質氨基酸都含有α-氨基和α-羧基，因此，各種AA都有共同的代謝途徑。個別氨基酸代謝：不同氨基酸側鏈基團不同，因此不同氨基酸還有其特殊的代謝途徑。(自學)第九頁，共五十七頁，2022年，8月28日氨基酸的分解代謝（一般代謝）：包括脫氨基作用和脫羧基作用兩個方面。脫氨基作用是氨基酸在體內分解的主要方式，比脫羧基更重要、更普遍。第十頁，共五十七頁，2022年，8月28日二、脫氨基作用脫氨基作用：是指氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成α-酮酸的過程。參與人體蛋白質合成的氨基酸共有20種，它們的結構不同，脫氨基的方式也不同，主要有：①氧化脫氨；②轉氨；③聯(lián)合脫氨；④非氧化脫氨。其中以聯(lián)合脫氨基最為重要。第十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日1、氧化脫氨基作用催化氧化脫氨基的酶有：①L-氨基酸氧化酶：需氧脫氫酶,最適PH=10，輔酶FAD或FMN。②D-氨基酸氧化酶（生理pH活性高，但D-AA.很少。）

③L-谷氨酸脫氫酶：不需氧脫氫酶,最適PH近中性，活性強，但專一性高。輔酶NAD+

或NADP+。分布于肝、腎及腦組織。第十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日①L(D)-氨基酸氧化酶（需氧）第十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日②L-谷氨酸脫氫酶（不需氧）第十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日

L-Glu脫氫酶：存在普遍，活性高，專一性強，只作用于L-谷氨酸（脫氫、加水、脫氨）。此酶催化的反應是可逆反應（逆轉），真核生物此酶大量分布于線粒體基質中，主要用于Glu的合成。第十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日2、轉氨基作用①定義：在轉氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基轉移到α-酮酸的酮基碳原子上，結果原來的α-氨基酸生成相應的α-酮酸，而原來的α-酮酸則形成了相應的α-氨基酸，這種作用稱為轉氨基作用（又叫氨基移換作用）。第十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日第十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日谷丙轉氨酶(GPT)與谷草轉氨酶(GOT)

（肝臟-肝功能異常）（心臟、次肝臟-心肌梗塞）(α-KG)GPT轉氨基作用是氨基酸代謝的普遍形式。既是AA.分解的開始，又是AA.合成的起點；同時把Pr.與糖代謝聯(lián)系起來（α-酮戊二酸、丙酮酸、草酰乙酸）。第十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日可逆的，K平=1。α-AA與α-酮酸相互轉化，是合成非必需AA重要步驟；專一性高，種類多，以谷丙轉氨酶(GPT)(急性肝炎患者血清GPT升高)、谷草轉氨酶(GOT)最為重要(心肌梗患者血清GOT升高)；輔酶是磷酸吡哆醛，其為維生素B6的磷酸酯；只有氨基的轉移，沒有氨的生成。生理意義：滿足體內對非必需氨基酸的需求。轉氨基作用的特點：第十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日3、聯(lián)合脫氨基作用⑴轉氨和氧化脫氨的聯(lián)合生物體內存在兩種聯(lián)合脫氨基作用。轉氨酶L-谷氨酸脫氫酶L-谷氨酸α-KG第二十頁，共五十七頁，2022年，8月28日轉氨和氧化脫氨聯(lián)合的特點：

①轉氨基與氧化脫氨基作用偶聯(lián)，即轉氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)；②產(chǎn)生NH3；③肝、腎、腦中最活躍。第二十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日骨骼肌和心肌組織中L-谷氨酸脫氫酶的活性很低，因而不能通過上述形式的聯(lián)合脫氨反應脫氨。

但骨骼肌和心肌中含豐富的腺苷酸脫氨酶(adenylatedeaminase)，能催化腺苷酸加水、脫氨生成次黃嘌呤核苷酸(IMP)。第二十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日⑵嘌呤核苷酸循環(huán)轉氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)的脫氨基作用。腺苷酸代琥珀酸第二十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日這一代謝途徑不僅把氨基酸代謝與糖代謝、脂代謝聯(lián)系起來，而且也把氨基酸代謝與核苷酸代謝聯(lián)系起來。

嘌呤核苷酸循環(huán)是骨骼肌和心肌中氨基酸脫氨的主要方式。Johnlowenstein證明此嘌呤核苷酸循環(huán)在肌肉組織代謝中具有重要作用。第二十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日4.酰胺脫氨基作用先經(jīng)酰胺脫氨酶作用成為相應的氨基酸后，才能通過上述方式進行分解。AsnAspGlnGlu5.非氧化脫氨基作用主要在微生物體內進行，動物體內并不普遍。第二十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日三、脫羧基作用2、反應：1、概念：氨基酸在氨基酸脫羧酶作用下進行脫羧作用，生成CO2和一級胺類。微生物體內普遍，高等動植物體內也存在，但不是主要的代謝方式。第二十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日在微生物、動、植物普遍存在；專一性強，一種AA有相應的脫羧酶，且只作用于L-氨基酸;輔酶為磷酸吡哆醛，但His脫羧酶除外；氨基酸脫羧產(chǎn)生相應的一級胺，有的具有特殊生理作用，如激素、維生素和神經(jīng)遞體等。3、特點：第二十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日①谷氨酸：在谷氨酸脫羧酶催化下形成γ-氨基丁酸，后者為抑制性神經(jīng)遞質，對中樞神經(jīng)有抑制作用。③酪氨酸：L-酪氨酸脫羧形成酪胺，后者為血管緊縮劑，可升高血壓。②組氨酸：L-組氨酸在組氨酸脫羧酶催化下形成組胺，后者為血管舒張劑，可降低血壓。4、重要氨基酸的脫羧基作用：第二十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日L-色氨酸5-羥色胺，可升高血壓L-絲氨酸氨基乙醇（合成腦磷脂的有效成分）L-天氨酸β-丙氨酸（泛酸的主要成分）人和動物腸道中的細菌能使食物中的AA.脫羧生成有毒性的尸胺（賴）和腐胺（鳥），這是動物尸體腐爛時發(fā)出臭味的主因。第二十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日RCH(NH2)COOHRCH2-NH2+CO2RCH2-NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH32RCHO+O22RCOOHAA.脫羧酶胺氧化酶

β-氧化

TCACO2+H2O第三十頁，共五十七頁，2022年，8月28日四、氨基酸分解產(chǎn)物的進一步代謝（一）氨的代謝轉變①合成部位：肝臟（腎臟是排脲的器官）。1、尿素的合成（鳥氨酸循環(huán)、尿素循環(huán)）血液中1%的氨就可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒。∴NH3是有毒的，必須及時轉變或排出。體內的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒的。分解產(chǎn)物：α-酮酸、NH3、CO2和胺。第三十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日實驗：動物切除肝臟，輸入氨基酸后，血氨濃度升高；動物保留肝臟、切除腎臟，輸入氨基酸后，血中尿素濃度升高；動物肝臟、腎臟同時切除，輸入氨基酸后，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。第三十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日②尿素的生物合成過程1932,德國學者HansKrebs提出尿素循環(huán)(ureacycle)或鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)第三十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日i.氨基甲酰磷酸的合成部位：線粒體CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(CPS-Ⅰ)（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO

-PO32-+

2ADP+Pi氨基甲酰磷酸反應：（激活劑）第三十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日ⅱ瓜氨酸的合成(Carbamolphosphate)(Ornithine)(Citrulline)第三十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日ⅲ精氨酸的合成(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)第三十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日ⅳ精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)第三十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日尿素循環(huán)示意圖鳥氨酸氨基甲酰轉移酶精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸酶第三十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日UreaBiosynthesis（小結）耗能過程：4ATP/ureaN與C的來源：氨基酸脫氨、Asp和CO2第三十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日鳥氨酸循環(huán)的特點：P從Orn開始到Orn結束，形成一循環(huán)；2分子NH3與一分子CO2合成脲;NH3來源于NH3（聯(lián)合脫氨）

AspOrn、Cit、Arg只起催化劑作用；耗能過程，3個ATP，4個～；關鍵酶：氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（變構酶）；精氨酸代琥珀酸合成酶部位涉及線粒體基質和胞液。第四十頁，共五十七頁，2022年，8月28日③總反應方程式：2NH3+CO2+

3ATP+H2O尿素

+2ADP+AMP+2Pi+PPi④生理意義：體內氨的主要去路，解氨毒的重要途徑;形成精氨酸。第四十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日2、合成酰胺：Gln和Asn是無毒物質，容易透過細胞膜，是氨的主要儲存和運輸形式，也是解除氨毒害的形式。第四十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日3、合成非必需氨基酸及含N化合物：L-谷氨酸脫氫酶還原氨基化作用：4、經(jīng)腎臟以銨鹽形式排出第四十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日（二）α-酮酸的代謝轉變1、生成非必需氨基酸①還原氨基化作用L-谷氨酸脫氫酶第四十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日②轉氨基作用第四十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日體內需要能量時，α-酮酸進入TCA循環(huán)，氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生ATP。2、氧化成CO2和H2O：第四十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日當體內不需要α-酮酸合成AA，體內能量也充足時，可轉變成糖和脂肪。3、轉變成糖類和脂肪生糖氨基酸：凡能生成丙酮酸或TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物的AA均為生糖AA。按糖代謝途徑代謝。例：Pro,Arg,Ala,Asp,Met,Ser,Asn,Cys,Thr,Glu,Gly,Gln,Val,His第四十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日生糖兼生酮氨基酸：凡能生成丙酮酸或三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物同時能生成乙酰CoA或乙酰乙酰CoA的為生糖兼生酮氨基酸。例：Ile,Trp,Phe,Tyr

生酮氨基酸：凡能生成乙酰CoA或乙酰乙酸的AA均

為生酮AA。按脂代謝途徑代謝。例：Leu,Lys生糖氨基酸和生酮氨基酸的劃分不是很嚴格的。第四十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日氨基酸、糖及脂肪代謝的聯(lián)系第四十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)

氨基酸的合成代謝（一）不同生物合成氨基酸的能力不同1、植物和絕大多數(shù)微生物能合成全部AA。2、人和動物：①必需AA：自身無法合成，但營養(yǎng)必需，只能由食物供給。有八種：Lys、Trp、Phe、Val、Met、Thr、Leu、Ile。②半必需AA：嬰幼兒時期合成量不能滿足需要，有兩種：Arg、His。③非必需AA：自身能合成（都為生糖AA，與糖的轉變是可逆的）。

第五十頁，共五十七頁，2022年，8月28日（二）轉氨基作用（三）還原氨基化作用L-谷氨酸脫氫酶第五十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日1、α-酮戊二酸衍生類型（Glu族）（四）各種氨基酸生物合成不同AA生物合成途徑不同，但許多AA的合成都與機體內的幾個主要代謝途徑相關。因此將這些途徑的相關產(chǎn)物，看作AA合成的起始物，并以此劃分成六大類型：2、草酰乙酸衍生類型（Asp族）3、丙酮酸衍生類型（Ala族）

4、3-磷酸甘油酸衍生類型（Ser族）5、4-磷酸赤蘚糖衍生類型（芳香AA族）6、組氨酸生物合成（了解、自學）第五十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日二十種氨基酸的生物合成概況

谷氨酸族天冬氨酸族丙氨酸族絲氨酸族His和芳香族第五十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日（五）一碳單位代謝1、一碳單位定義：某些氨基酸代謝過程中產(chǎn)生的含有一個碳原子的基團（不包括CO2）稱為一碳單位。2、一碳單位的形式：體內的一碳單位有：①甲基(－CH3)②亞甲基(-CH2-)，甲烯基③次甲基(-CH＝)，甲炔基④甲?；?-CHO)⑤亞氨甲基(-CH＝NH)等第五十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日3、一碳單位代謝：（1）概念：物質代謝過程中，常遇到一碳單位從一個化合物轉移到另一個化合物分子上，凡屬于一碳單位轉移和變化的過程，統(tǒng)稱一碳單位代謝。（2）酶：一碳單位轉移酶

輔酶：FH4，為一碳單位的載體。2-氨基-