蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝

蛋白質(zhì)降解和氨基酸分解代謝第1頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第三十章

氨基酸的分解代謝第2頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月一、蛋白質(zhì)的降解（一）內(nèi)源性蛋白質(zhì)降解的特點

1、有選擇性

2、細胞的營養(yǎng)狀態(tài)第3頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月每天都有一定量的細胞內(nèi)蛋白被降解：—被異常修飾的非正常蛋白、突變蛋白—需及時滅活的具調(diào)節(jié)活性的蛋白（如關鍵酶）當aa豐富時，蛋白降解加速—食物蛋白供應充足或過量—饑餓或糖尿病時無法獲得充足的糖做燃料第4頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月細胞如何有選擇地降解“過期蛋白”，而不影響細胞的正常功能？內(nèi)源過期蛋白質(zhì)水解氨基酸？泛肽識別并在溶酶體中水解（二）蛋白質(zhì)降解的反應機制第5頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月泛肽：76個氨基酸的小肽過期蛋白質(zhì)泛肽復合體溶酶體氨基酸泛肽第6頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月被標記后的內(nèi)源蛋白質(zhì)50~500nm各種水解酶單層膜游離于細胞質(zhì)中，過于微小難以觀察小分子單元溶酶體白細胞殺菌時被該細菌同樣溶解白細胞殺菌、細胞自溶也與之有關第7頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基去折疊水解E1：泛肽活化酶E2：泛肽載體蛋白

E3：泛肽-蛋白質(zhì)連接酶（ubiquitin）第8頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)的生理功能

組織細胞重要的組成成分，維持組織、細胞的生長，更新和修補組織

參與多種重要的生理活動(如酶、激素)

氧化供能（17.9KJ/g蛋白質(zhì)）

可轉(zhuǎn)化為糖和脂肪等

氨基酸為含氮化合物合成的提供氮源（三）機體對外源蛋白質(zhì)的需要及消化第12頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月*總氮平衡：攝入氮=排出氮即蛋白質(zhì)分解與合成處于平衡，如成人*正氮平衡：攝入氮>排出氮即蛋白質(zhì)合成量多于分解量，如兒童、孕婦*負氮平衡：攝入氮<排出氮

即蛋白質(zhì)分解量多于合成量，如饑餓、消耗性疾病

食物攝入氮-(尿氮+糞氮)可反映體內(nèi)蛋白質(zhì)合成與分解的動態(tài)關系氮平衡第13頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)的需要量成人每日最低需要量:

30～50g/d我國營養(yǎng)學會推薦的成人每日需要量:

80g/d第14頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

——取決于其含必需氨基酸種類及含量的多少

必需氨基酸：機體不能合成、必需從食物中攝?。嘿嚒⒗i、異亮、苯丙、蛋、亮、色、蘇氨酸

非必需氨基酸：體內(nèi)可合成的氨基酸

半必需氨基酸：嬰幼兒時期合成量不能滿足需要

組氨酸和精氨酸蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值第15頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

氮的保留量BV=100%

氮的吸收量蛋白質(zhì)的互補作用

指營養(yǎng)價值較低的蛋白質(zhì)若與必需氨基酸互相補充混合食用時則可大大提高營養(yǎng)價值。蛋白質(zhì)的生理價值（BV）：指食物蛋白的利用率蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的化學評分第16頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

蛋白來源重量%單食時BV混食時BV——————————————————————豆腐干426577面筋5867——————————————————————小麥3967

小米135789

牛肉2669

大豆2264

—————————————————混合食物蛋白質(zhì)的互補作用第17頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月水解胞外酶氨基酸

吸收入作為氮源和能源進行代謝蛋白質(zhì)不能儲備外源蛋白質(zhì)第18頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月1、蛋白質(zhì)的消化內(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）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶（從肽鏈兩端開始水解肽鍵）主要的酶類：

據(jù)水解肽鍵部位的不同分為兩類：第20頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機內(nèi)切酶特定氨基酸間限制性內(nèi)切酶外切酶—羧肽酶最終產(chǎn)物—氨基酸第21頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月胃蛋白酶原H+

蛋白質(zhì)

多肽（主）酶原的激活水解2、消化過程（1）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶第22頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

胰蛋白酶原

腸激酶

糜蛋白酶彈性蛋白酶羧基肽酶（+）

蛋白質(zhì)

肽

氨基酸內(nèi)肽酶外肽酶

酶原的激活

胰蛋白酶水解（2）小腸內(nèi)消化（主要部位）第23頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）第24頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）

主要部位：小腸A氨基酸運載蛋白堿性氨基酸運載蛋白酸性氨基酸運載蛋白亞氨基酸運載蛋白B-谷氨酸循環(huán)（2）

吸收機制中性氨基酸運載蛋白3、氨基酸的吸收第25頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸-谷氨?；D(zhuǎn)移酶谷胱甘肽半胱氨酰甘氨酸-谷氨酰氨基酸-谷氨酸環(huán)化酶5-氧脯氨酸氨基酸谷胱甘肽合成酶甘氨酸-谷氨酰半胱氨酸-谷氨酰半胱氨酸合成酶谷氨酸5-氧脯氨酸酶半胱氨酸肽酶細胞膜細胞內(nèi)||||||||||||||||||||||細胞外-谷氨?；h(huán)—氨基酸吸收第26頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月GeneralMetabolismofAminoAcid氨基酸代謝庫(metabolicpool)食物蛋白質(zhì)消化吸收組織蛋白質(zhì)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(zhuǎn)變第27頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氨基酸的分解代謝第28頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸α酮酸1、氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可轉(zhuǎn)化為G（燃料）的3碳和4碳單位NH4+1、再利用生成AA2、排泄：

NH4+、尿素、尿酸第29頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）脫氨基作用

(DeaminationofAminoAcid)第30頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月1、轉(zhuǎn)氨基作用

氨基轉(zhuǎn)移酶(aminotransferase)

轉(zhuǎn)氨酶

(transaminase)(Donoraminoacid)(Newaminoacid)(Newketoacid)(Accepterketoacid)(transaminase)第31頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）體內(nèi)比較重要的轉(zhuǎn)氨基反應：①第32頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamicpyruvictransaminase,GPT)

谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamicoxaloacetictransaminase,GOT)

GluPyruvateα-Ketoglutarate(α-KG)AlaGPT②第33頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月肝細胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能：肝組織受損破裂結合乙肝抗原等指標進一步確定原因查肝功抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)第34頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）轉(zhuǎn)氨基作用的機制第36頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

+磷酸吡哆醛氨基酸–H2O+H2OSchiff’s堿轉(zhuǎn)氨基作用機制（醛亞胺）第40頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸吡哆胺-酮酸+–H2O+H2O分子重排Schiff’s堿異構體第41頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月(主要是肌肉)（3）葡萄糖-丙氨酸循環(huán)各組織細胞脫氨NH3谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸丙酮酸丙氨酸谷氨酰胺血液肝臟脫氨，轉(zhuǎn)化為排泄形式以Gln、Ala轉(zhuǎn)運氨經(jīng)濟性高效（一舉兩得）肌肉劇烈運動丙酮酸NH3丙氨酸糖異生糖原脫氨酵解蛋白質(zhì)分解產(chǎn)能第42頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月L-氨基酸氧化酶（活性低，分布于肝及腎臟，輔基為FMN）D-氨基酸氧化酶（活性強，但體內(nèi)D-氨基酸少，輔基為FAD）氨基酸氧化脫氨的主要酶：2、（谷氨酸的）氧化脫氨基L-谷氨酸脫氫酶第44頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸+FAD+H2O

α-酮酸+NH3+FADH2FADH2+O2

FAD+H2O

D或L氨基酸氧化酶第45頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月L-Glu氧化脫氨基作用

L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydrogenase）分布：Liver，Kidney，Brain不需氧脫氫酶，輔酶：NAD+orNADP+(－)：GTP、ATP(＋)：GDP、ADP第46頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月+H2O_H2O+

NH3-酮戊二酸L-谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶

NAD+NADH+H+L-谷氨酸氧化脫氨基作用第48頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）脫酰胺基作用第49頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）非氧化脫氨基反應主要在微生物中進行1、還原脫氨基第50頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月2、脫水脫氨基第51頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月3、裂解脫氨基第52頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨酶種類多、分布廣、活性高但氨基酸沒有真正脫掉氨基氧化脫氨基作用氨基酸氧化酶只有Glu脫氫酶分布廣、活性高，但肌肉缺乏——不是體內(nèi)主要的脫氨基方式第53頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月最佳脫氨基的方式是？聯(lián)合脫氨基=轉(zhuǎn)氨基+氧化脫氨基①轉(zhuǎn)氨酶與Glu脫氫酶的聯(lián)合脫氨基肝、腦、腎②嘌呤核苷酸循環(huán)肌肉、腦、腎第54頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）聯(lián)合脫氨基作用α-KG谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶谷氨酸脫氫酶第55頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月肌肉、肝、腦、腎中的嘌呤核苷酸循環(huán)第56頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸嘌呤核苷酸循環(huán)谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸次黃嘌呤核苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸蘋果酸谷-草轉(zhuǎn)氨酶H2O反應物第57頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月嘌呤核苷酸循環(huán)

（purinenucleotidecycle）第58頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）氨基酸的脫羧基作用1、直接脫羧基PLP第59頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月2、羥化脫羧基第60頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月Putrefaction（腐?。﹐fProtein胺類(amines)的生成組胺、γ氨基丁酸等生理活性物質(zhì)氨(ammonia)的生成

其它有害物質(zhì)的生成苯酚、吲哚、硫化氫等第61頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第62頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第63頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月有毒！L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+α-谷氨酸α-酮戊二酸谷氨酸氧化脫氨(七)氨的轉(zhuǎn)運與排泄血氨過高可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒！第64頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月1、體內(nèi)氨的來源AminoAcid脫氨基(Deamination)腸道細菌的腐敗作用與尿素(Urea)的分解腎小管上皮分泌—Gln的分解第65頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月若外環(huán)境NH3大量進入細胞，或細胞內(nèi)NH3大量積累α酮戊二酸大量轉(zhuǎn)化NADPH大量消耗TCA循環(huán)中斷，能量供應受阻，某些敏感器官（如神經(jīng)、大腦）功能障礙表現(xiàn)：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸2、氨中毒的可能機制L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸？第66頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第67頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

血氨正常參考值：5.54～65mol/L

降低血氨的措施：

限制蛋白進食量給于腸道抑菌藥物給予Glu使其與氨結合為Gln第68頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月3、氨的轉(zhuǎn)運Gln合成酶γ谷氨酰磷酸Gln合成酶以中性Gln形式轉(zhuǎn)運肝臟第69頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第70頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月4、氨的排泄第71頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月水生生物直接擴散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動物排尿素各種生物根據(jù)安全、價廉的原則排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越復雜、越耗能？體內(nèi)水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴散流失快，毒性小。？體內(nèi)水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉(zhuǎn)化為較簡單，低毒的尿素形式。第72頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月鳥類、爬蟲排尿酸均來自轉(zhuǎn)氨不溶于水毒性很小需更多能量為什么這類生物如此排氨？水循環(huán)太慢，保留水分同時不中毒，付出高能量代價。高等植物，以Gln/Asn形式儲存氨，不排氨。第73頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月1932年HansKrebs提出尿素循環(huán)(ureacycle)鳥氨酸循環(huán)(ornithinecycle)5、尿素(urea)的生成第74頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗：動物切除肝臟，輸入AA后，血氨濃度升高動物保留肝臟、切除腎臟，輸入AA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75頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第76頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第77頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月UreaBiosynthesis-1氨基甲酰磷酸(Carbamoylphosphate)CPS-ⅠAGA（1）氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ

(carbamoylphophatesynthetaseⅠ,CPS-Ⅰ)(N-acetylglutamaticacid,AGA)第78頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月反應部位：線粒體蛋白質(zhì)降解轉(zhuǎn)氨反應Glu濃度AGA最終促進CPSⅠ活性第79頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第80頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月UreaBiosynthesis-2（2）瓜氨酸的合成(Carbamoylphosphate)(Ornithine)(Citrulline)第81頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月UreaBiosynthesis-3（3）精氨酸的合成（胞質(zhì)）(Citrulline)(Asp)(Argininosuccinate)(Argininosuccinate)(Arginine)(Fumarate)第82頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第83頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第84頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月UreaBiosynthesis-4（4）精氨酸水解生成尿素(Arginine)(Urea)(Ornithine)第85頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第86頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第87頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第88頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月尿素生成的要點亞細胞定位：線粒體與細胞質(zhì)限速酶：氨甲酰磷酸合成酶耗能過程：4ATP/ureaN與C來源：氨基酸脫氨和CO2尿素合成的調(diào)節(jié)食物蛋白質(zhì)的影響CPS-Ⅰ的調(diào)節(jié)尿素合成酶系的調(diào)節(jié)第89頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第90頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月尿素循環(huán)部位——肝臟細胞氨基酸（外來的或自身的）α-酮戊二酸（轉(zhuǎn)氨作用）谷氨酸谷氨酸α酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鳥氨酸瓜氨酸氨甲酰磷酸Pi瓜氨酸轉(zhuǎn)氨基—氨精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延胡索酸鳥氨酸精氨酸H2O尿素消耗4ATP能量第91頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月三、氨基酸碳骨架的氧化途徑

生成

non-essentialaminoacid

轉(zhuǎn)變成Carbohydrate及Lipids生糖氨基酸(glucogenicaminoacid)生酮氨基酸(ketogenicaminoacid)

生糖兼生酮氨基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)

氧化供能第92頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月碳骨架的氧化異檸檬酸檸檬酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)乙酰CoAα-酮戊二酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸賴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第93頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月第94頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月氧化供能或轉(zhuǎn)變成糖類及脂類第95頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月生糖氨基酸：甘、絲、丙……等多種氨基酸生酮氨基酸：亮、賴、苯丙、色、酪

生酮兼生糖氨基酸：苯丙、酪第96頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

（一）形成乙酰-CoA

丙氨酸色氨酸第97頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月絲氨酸甘氨酸蘇氨酸絲/蘇氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶絲氨酸轉(zhuǎn)羥甲基酶乙酰CoA第98頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

絲氨酸半胱氨酸第99頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月精氨酸谷氨酸脯氨酸（二）形成α酮戊二酸谷氨酸γ半醛第100頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月組氨酸α酮戊二酸谷氨酰胺谷氨酸第101頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月同型/高半胱氨酸甲硫氨酸蘇氨酸（三）形成琥珀酸-CoAα羥丁酸第102頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月琥珀酸-CoA蘇氨酸纈氨酸異亮氨酸第103頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月纈氨酸

亮氨酸

異亮氨酸轉(zhuǎn)氨基作用相應的-酮酸氧化脫羧基作用相應的脂肪酰CoA纈氨酸琥珀酸單酰CoA亮氨酸乙酰輔酶A及乙酰乙酰輔酶A異亮氨酸乙酰輔酶A及琥珀酸單酰輔酶A支鏈氨基酸的代謝第104頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月

（4）形成延胡索酸

乙酰乙酸兩條路徑進入第105頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）形成草酰乙酸第106頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）一碳單位(onecarbonunit,OCU)代謝概念：含一個碳原子的基團四、由氨基酸產(chǎn)生的其他重要物質(zhì)methylmethylenemethenylformylformimino第107頁，課件共141頁，創(chuàng)作于2023年2月葉酸、碟酰谷氨酸2-氨基-4-羥基-6-亞甲基蝶呤對氨基苯甲酸谷氨酸葉酸—