蛋白質(zhì)分解代謝 (生物化學(xué)課件)

氨基酸的一般代謝生物化學(xué)一、氨基酸代謝概況氧化供能氨基酸代謝庫(kù)食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸(非必需氨基酸)α-酮酸脫氨基作用酮體糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其他含氮化合物(嘌呤、嘧啶等)合成二、氨基酸的脫氨基作用氧化脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基嘌呤核苷酸循環(huán)

方式脫氨基作用是指氨基酸脫去氨基生成相應(yīng)α-酮酸的過(guò)程。(一)氧化脫氨基作用2.其輔酶為NAD+或NADP+。3.GTP、ATP為其抑制劑；GDP、ADP為其激活劑。1.L-谷氨酸脫氫酶廣泛存在于肝、腦、腎等組織中。L-谷氨酸α-酮戊二酸亞谷氨酸NH3H2O2CHCOOHNHCHNHCCOOHCCOOHOCCOOHCCOOH+NAD(P)+NAD(P)H+H+CH2COOHCH2CH2COOHCH2CH2COOHCH2(二)轉(zhuǎn)氨基作用(transamination)1.定義在轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)的作用下，某一氨基酸脫掉α-氨基生成相應(yīng)的α-酮酸，而另一種α-酮酸得到此氨基生成相應(yīng)的氨基酸的過(guò)程。3.反應(yīng)式2.除甘氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、脯氨酸外，絕大多數(shù)氨基酸均可參與轉(zhuǎn)氨基作用。轉(zhuǎn)氨基作用并未產(chǎn)生游離的氨。COOHCOOHNH2CCOOHR1HNH2+CCOOHR2OCR1O+CHR2轉(zhuǎn)氨酶4.轉(zhuǎn)氨基作用的機(jī)制氨基酸磷酸吡哆醛α-酮酸磷酸吡哆胺谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶(1)轉(zhuǎn)氨基作用的過(guò)程是轉(zhuǎn)氨酶的輔酶磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺的互變傳遞氨基。(2)轉(zhuǎn)氨酶的種類多，專一性強(qiáng)，分布廣。如肝細(xì)胞含量最高的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)，以及心肌細(xì)胞含量較高的天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)。5.轉(zhuǎn)氨酶正常人各組織ALT及AST活性(單位/克濕組織)測(cè)定血清轉(zhuǎn)氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和判斷預(yù)后的主要指標(biāo)之一。組織(GOT)(GPT)心1560007100骼肌990004800腎9100019000胰腺脾肺血清280002000140001200100007002016ALTAST組織(GOT)(GPT)ALTAST(三)聯(lián)合脫氨基作用2.聯(lián)合脫氨基作用1.定義兩種脫氨基方式的聯(lián)合作用，使氨基酸脫下α-氨基生成α-酮酸的過(guò)程。氨基酸谷氨酸α-酮酸α-酮戊二酸H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶3.此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎組織進(jìn)行。蘋果酸腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶2腺苷酸脫氨酶H2ONH3延胡索酸(四)嘌呤核苷酸循環(huán)此種方式主要在肌肉組織進(jìn)行。R-5’-P次黃嘌呤核苷酸(IMP)NNNHNONNNNR-5’-PHNHCCH2COOHHOOC腺苷酸代琥珀酸NNNNR-5’-PHN2腺嘌呤核苷酸(AMP)腺苷酸代琥珀酸裂解酶（一）血氨的來(lái)源1.氨基酸脫氨基作用產(chǎn)生的氨是血氨主要來(lái)源,胺類的分解也可以產(chǎn)生氨。2.腸道吸收的氨氨基酸在腸道細(xì)菌作用下產(chǎn)生的氨。尿素經(jīng)腸道細(xì)菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨。3.腎小管上皮細(xì)胞分泌的氨主要來(lái)自谷氨酰胺。谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶正常人血氨濃度一般不超過(guò)60μmol/L。三、氨的代謝（二）氨的轉(zhuǎn)運(yùn)2、丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)肌肉中氨以無(wú)毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁?，脫氨后生成丙酮酸異生為糖，為肌肉提供葡萄糖?、谷氨酰胺的運(yùn)氨作用谷氨酸+NH3谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi谷氨酰胺酶（1）氨和谷氨酸在腦、肌肉合成谷氨酰胺，運(yùn)輸?shù)礁魏湍I后再分解，從而進(jìn)行解毒。（2）谷氨酰胺是氨的解毒產(chǎn)物，也是氨的儲(chǔ)存及運(yùn)輸形式。丙氨酸葡萄糖肌肉蛋白質(zhì)氨基酸NH3谷氨酸α-酮戊二酸丙酮酸糖酵解途徑肌肉丙氨酸血液丙氨酸葡萄糖α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸NH3尿素尿素循環(huán)糖異生肝丙氨酸-葡萄糖循環(huán)葡萄糖（三）血氨的去路在肝內(nèi)合成尿素，這是最主要的去路。合成谷氨酰胺合成非必需氨基酸及其他含氮化合物。。去路1、鳥氨酸循環(huán)--尿素的生成（1）生成部位主要是在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中進(jìn)行，腎和腦中也可合成極少量的尿素。切除動(dòng)物肝，動(dòng)物的血、尿中幾乎檢測(cè)不到尿素。(2)尿素生成的過(guò)程由Krebs和Henseleit于1932年提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。(1)氨基甲酰磷酸的合成

CO2+NH3+H2O+2ATP氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（N-乙酰谷氨酸，Mg2+）COH2NO~PO32-+2ADP+Pi氨基甲酰磷酸①反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行。②氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(carbamoylphosphatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)催化的反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。2.生成過(guò)程③N-乙酰谷氨酸(AGA)為其激活劑，反應(yīng)消耗2分子ATP。(2)瓜氨酸的合成鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸②由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常與CPS-Ⅰ構(gòu)成復(fù)合體，為不可逆反應(yīng)。①反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行，瓜氨酸生成后進(jìn)入胞液。NHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3NH2(CH2)3CHCOOHNH2NH2(CH2)3CHCOOHNH2鳥氨酸NH2COO~PO32-NH2COO~PO32-(3)精氨酸的合成①反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。②精氨酸代琥珀酸合成酶是限速酶。③此反應(yīng)消耗1分子ATP，2個(gè)高能鍵能量。精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHCOOHCHH2NCH2COOHNHCHCOOHNH2NH2CO瓜氨酸(CH2)3④此反應(yīng)在胞液中進(jìn)行，由精氨酸代琥珀酸裂解酶催化。精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸COOHCHCHHOOC+NH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOHNH(CH2)3CHCOOHNH2NH2CNCOOHCHCH2COOH(4)精氨酸水解生成尿素①反應(yīng)在胞液中進(jìn)行。②精氨酸酶為肝中特有的酶。尿素鳥氨酸精氨酸C(CH2)3COOHNH2CHNHNH2NH精氨酸酶CNH2NH2O+(CH2)3COOHNH2CHNH2H2O鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPCPS-I(N-乙酰谷氨酸)Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液精氨酸代琥珀酸合成酶H2O(四)高氨血癥與肝性腦病1.血氨濃度升高稱高氨血癥，此時(shí)可引起腦功能障礙，稱氨中毒。常見于肝功能嚴(yán)重?fù)p傷、尿素合成酶系的遺傳缺陷。2.肝性腦病的可能機(jī)制TCA循環(huán)↓腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3腦內(nèi)α-酮戊二酸↓NH3NADH+H+ATPNAD+NADH+H+NAD+ATPADPADP四、α-酮酸代謝(一)α-酮酸經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸。(三)α-酮酸可通過(guò)TCA循環(huán)和氧化磷酸化徹底氧化為H2O和CO2，生成ATP。(二)α-酮酸轉(zhuǎn)變成糖及脂類。甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸類別生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸生糖及生酮氨基酸蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用生物化學(xué)蛋白質(zhì)是表達(dá)生物遺傳信息、體現(xiàn)生命特征最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)分解代謝的中心內(nèi)容是氨基酸的代謝。

一、蛋白質(zhì)的生理功能1.維持細(xì)胞、組織的生長(zhǎng)、更新和修補(bǔ)2.參與多種重要的生理活動(dòng)催化（酶）、免疫（抗原及抗體）、細(xì)胞識(shí)別（受體）等。3.氧化供能人體每日18%能量由蛋白質(zhì)提供。機(jī)體各種組織細(xì)胞的基本的成分，含量可占干重的45%二、蛋白質(zhì)需要量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值1.氮平衡(nitrogenbalance)實(shí)驗(yàn)：攝入氮=排出氮（正常成人）：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦等）：攝入氮<排出氮（消耗性疾病患者）攝入食物的含氮量（攝入氮）與排泄物（尿與糞）中含氮量（排出氮）之間的關(guān)系?？偟胶庹胶庳?fù)氮平衡2.生理需要量成人每日最低蛋白質(zhì)需要量為30～50g，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦成人每日蛋白質(zhì)需要量為80g。3.蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值①必需氨基酸(essentialaminoacid)指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有8種：Val、Ile、Leu、Thr、Met、Lys、Phe、Trp②蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(nutritionvalue)取決于必需氨基酸的數(shù)量、種類。③蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用指營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。如：由小麥、玉米及大豆三種植物蛋白質(zhì)混合組成的膳食，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于牛肉。三、蛋白質(zhì)的消化、吸收與腐?。ㄒ唬┑鞍踪|(zhì)的消化：胃、小腸；蛋白酶、外肽酶。（二）氨基酸的吸收：主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)吸收、γ-谷氨酰循環(huán)吸收。

(三)蛋白質(zhì)的腐敗作用1.是指腸道細(xì)菌對(duì)未被消化和吸收的蛋白質(zhì)及其消化產(chǎn)物所起的作用。2.腐敗作用的產(chǎn)物大多有害，如胺、氨、苯酚、吲哚、硫化氫等；也可產(chǎn)生少量的脂肪酸及維生素等可被機(jī)體利用的物質(zhì)。3.蛋白質(zhì)的攝入不宜過(guò)量，否則將加重消化器官負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致腸中腐敗作用增加。1.胺類(amines)的生成蛋白質(zhì)氨基酸胺類蛋白酶脫羧基作用組氨酸組胺賴氨酸尸胺色氨酸色胺酪氨酸酪胺苯丙氨酸苯乙胺當(dāng)肝功能下降時(shí)，酪胺和苯乙胺不能在肝臟進(jìn)行解毒而進(jìn)入腦組織，則可分別經(jīng)羥化生成-羥酪胺和苯乙醇胺。-羥酪胺和苯乙醇胺它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)與兒茶酚胺類似，稱為假性神經(jīng)遞質(zhì)。假性神經(jīng)遞質(zhì)增多，可以取代正常的神經(jīng)遞質(zhì)兒茶酚胺，但它們不能傳遞神經(jīng)沖動(dòng)，可使大腦發(fā)生抑制，這可能與肝昏迷的發(fā)生有關(guān)。個(gè)別氨基酸的代謝生物化學(xué)一、氨基酸脫羧基作用(decarboxylation)氨基酸脫羧酶氨基酸胺類RCH2NH2+CO2磷酸吡哆醛CCOOHNH2HR(一)組胺(histamine)L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2組胺是強(qiáng)烈的血管舒張劑，可增加毛細(xì)血管的通透性，還可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。(二)5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)色氨酸5-羥色氨酸5-HT色氨酸羥化酶5-羥色氨酸脫羧酶CO25-HT在腦內(nèi)作為神經(jīng)遞質(zhì)，起抑制作用；在外周組織有收縮血管的作用。L-組氨酸組胺組氨酸脫羧酶CO2(三)γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)L-谷氨酸GABACO2L-谷氨酸脫羧酶GABA是抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)有抑制作用。(四)?；撬?taurine)?；撬崾墙Y(jié)合膽汁酸的組成成分。L-半胱氨酸磺酸丙氨酸?；撬峄撬岜彼崦擊让窩O2(五)多胺(polyamines)鳥氨酸腐胺S-腺苷蛋氨酸(SAM)脫羧基SAM鳥氨酸脫羧酶CO2SAM脫羧酶CO2精脒(spermidine)5'-甲基-硫-腺苷丙胺轉(zhuǎn)移酶精胺(spermine)多胺是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的重要物質(zhì)。在生長(zhǎng)旺盛的組織（如胚胎、再生肝、腫瘤組織）含量較高，其限速酶鳥氨酸脫羧酶活性較強(qiáng)。丙胺轉(zhuǎn)移酶二、一碳單位代謝(一)定義某些氨基酸代謝過(guò)程中產(chǎn)生的只含有一個(gè)碳原子的基團(tuán)，稱為一碳單位(onecarbonunit)。(二)種類甲基(methyl)-CH3甲烯基(methylene)-CH2-甲炔基(methenyl)-CH=甲?；?formyl)-CHO亞胺甲基(formimino)-CH=NH(三)一碳單位的載體5,6,7,8-四氫葉酸(FH4)CNCNCOHH2N-CCH2NCH-CH2-NH-HNH-C-NH-CH-CH2-CH2-COOHOCOOH10987635一碳單位通常是結(jié)合在FH4分子的N5、N10位上。N5—CH=NH—FH4N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=CH—FH4N10—CHO—FH4一碳單位主要來(lái)源于氨基酸代謝。絲氨酸N5,N10—CH2—FH4甘氨酸N5,N10—CH2—FH4組氨酸N5—CH=NH—FH4色氨酸N10—CHO—FH4(四)一碳單位的來(lái)源(五)一碳單位的互相轉(zhuǎn)變N10—CHO—FH4N5,N10=CH—FH4N5,N10—CH2—FH4N5—CH3—FH4N5—CH=NH—FH4H+H2ONADPH+H+NADP+NADH+H+NAD+NH3(六)一碳單位的功能1.作為合成嘌呤和嘧啶的原料。2.把氨基酸代謝和核酸代謝聯(lián)系起來(lái)。三、含硫氨基酸的代謝含硫氨基酸胱氨酸蛋氨酸半胱氨酸CH2SHCHNH2COOHCHCHNHCOOHCH2CHNH2COOH2CHNH2COOHSSCHCHNHCOOHCHCHNHCOOHSSSCH3CH2CHNH2COOHCH2SCHCHCHNHCOOHCH(一)蛋氨酸的代謝1.蛋氨酸與轉(zhuǎn)甲基作用腺苷轉(zhuǎn)移酶PPi+Pi蛋氨酸ATPS—腺苷蛋氨酸(SAM)+S-CH3CH2CH2COOHCHNH2CH2OH~PP~POOH腺嘌呤CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH22.SAM為體內(nèi)甲基的直接供體甲基轉(zhuǎn)移酶R—CH3腺苷SAMS—腺苷同型半胱氨酸同型半胱氨酸RHH+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH2CH3+CH2CHNH2OHOOH腺嘌呤COOHCH2SCH2SHCH2CH2COOHCHNH23.蛋氨酸循環(huán)(methioninecycle)蛋氨酸S-腺苷同型半胱氨酸S-腺苷蛋氨酸同型半胱氨酸FH4N5—CH3—FH4N5—CH3—FH4轉(zhuǎn)甲基酶(VitB12)H2O腺苷RHATPPPi+PiRH-CH3(二)半胱氨酸與胱氨酸的代謝1.半胱氨酸與胱氨酸的互變-2H+2HCH2SHCHNH2COOHCH2CHNH2COOHCH2CHNH2COOHSS2×半胱氨酸胱氨酸2.硫酸根的代謝CH2HOOOPO3H2腺嘌呤OPOSO3-OOH含硫氨基酸分解可產(chǎn)生硫酸根，半胱氨酸是主要來(lái)源。PAPS為活性硫酸，是體內(nèi)硫酸基的供體。PAPSSO42-+ATPAMP-SO3-(腺苷-5′-磷酸硫酸)3′-PO3H2-AMP-SO3-(3′-磷酸腺苷-5′-磷酸硫酸，PAPS)四、芳香族氨基酸的代謝芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸CHNH2COOHCH2OHCHNH2COOHCH2HCHNH2COOHCH2N(一)苯丙氨酸的代謝苯丙酮酸尿癥(PKU)苯丙氨酸羥化酶缺陷時(shí)，苯丙氨酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?，生成苯丙酮酸、苯乙酸等從尿排出的一種遺傳代謝病。苯丙氨酸+O2酪氨酸+H2O苯丙氨酸羥化酶2H+CHNH2COOHCH2苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(正常時(shí)很少)CCOOHCH2OCOOHCH2苯丙氨酸