生物化學-第30章-蛋白質解和氨基酸分解代謝課件

氮總平衡：攝入氮=排出氮（正常成人）氮正平衡：攝入氮>排出氮（兒童、孕婦等）氮負平衡：攝入氮<排出氮（饑餓、消耗性疾病患者）氮平衡的意義：可以反映體內蛋白質代謝的慨況。

1、氮平衡

體內需要但不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸。包括8種：異亮氨酸（Ile）、甲硫氨酸（Met）、纈氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蘇氨酸（Thr）、賴氨酸（Lys）?！艟彼?、組氨酸，人體能合成，但量少，長期缺乏，導致氮負平衡。

2、營養(yǎng)必需氨基酸

一、蛋白質的降解（二）蛋白質的酶解和氨基酸的吸收動物的蛋白水解酶，又稱肽酶，其作用在于使肽鍵破壞。肽酶有肽鏈內切酶（endopeptidase）、肽鏈外切酶（exopeptidase）和二肽酶3類。這些肽酶對不同氨基酸形成的肽鍵有專一性氨基肽酶內肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶蛋白水解酶作用示意圖一、蛋白質的降解（二）蛋白質的酶解和氨基酸的吸收一、蛋白質的降解（二）蛋白質的酶解和氨基酸的吸收一、蛋白質的降解（二）蛋白質的酶解和氨基酸的吸收氨基酸被小腸粘膜吸收后即通過粘膜的微血管進入血液運到肝臟及其他器官進行代謝，也有少量氨基酸由淋巴系統(tǒng)進入血液。PepsinChymotrypsin，trypsin,andexopeptidases二、氨基酸分解代謝

吸收到體內的氨基酸可部分地在機體（可以是細胞、組織或個體）中累積起來形成氨基酸代謝庫供必要時動用。食物蛋白

消化吸收

體內合成（非必需氨基酸）

蛋白質（主）合成

酮體氧化供能糖

脫羧胺類轉變其它含氮化合物

經(jīng)腎排出(1g/d)

氨基酸代謝庫

分解

脫氨

-酮酸（生成尿素）

組織蛋白質分解

一般在下列3種代謝狀況下，氨基酸才氧化降解：①細胞的蛋白質進行正常的合成和降解時，蛋白質合成并不需要蛋白質降解釋放出的某些氨基酸，這些氨基酸會進行氧化分解。②食品富含蛋白質，消化產(chǎn)生的氨基酸超過了蛋白質合成的需要，由于氨基酸不能在體內儲存，過量的氨基酸在體內被氧化降解。③機體處于饑餓狀態(tài)或未控制的糖尿病狀態(tài)時，機體不能利用或不能合適地利用糖作為能源，細胞的蛋白質被用做重要的能源。二、氨基酸分解代謝氨基酸代謝去路（1）經(jīng)生物合成形成蛋白質；（2）進行分解代謝：先脫去氨基，形成的碳骨架——α-酮戊二酸進入糖代謝途徑，徹底氧化或轉變?yōu)樘呛椭?；?）以酰胺形式儲存起來，或轉變?yōu)槠渌镔|。

二、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。氨基酸失去氨基的作用稱為脫氨基作用，分為氧化脫氨基作用（動、植物）和非氧化脫氨基作用（微生物）二、氨基酸分解代謝（一）氨基酸的脫氨基作用1、氧化脫氨基作用氨基酸的氧化脫氨是由氨基酸氧化酶催化。反應分兩個步驟進行。第一步脫氫，第二步加水和脫氨1、氧化脫氨基作用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+

L-谷氨酸脫氫酶亞谷氨酸2、非氧化脫氨基作用氨基酸的非氧化脫氨基作用主要在某些微生物中常見，如還原脫氨、水解脫氨等。還原脫氨：RCHNH2COOH+2H→RCH2COOH+NH3水解脫氨：RCHNH2COOH+H2O→RCHOH-COOH+NH3

二、氨基酸分解代謝（一）氨基酸的脫氨基作用1、*轉氨酶與轉氨基作用

轉氨基作用：在轉氨酶的催化下，某一氨基酸的-氨基轉移到另一種-酮酸的酮基上，生成相應的氨基酸；原來的氨基酸則轉變成-酮酸。（二）氨基轉移反應二、氨基酸分解代謝谷丙轉氨酶（glutamicpyruvictransaminase,GPT，又稱ALT)谷草轉氨酶（glutamicoxaloacetictransminase,GOT，又稱AST）

轉氨酶

正常人各組織GOT及GPT活性(單位/克濕組織)血清轉氨酶活性，臨床上可作為疾病診斷和預后的指標之一。2、*轉氨基作用特點轉氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛轉氨酶催化的反應沒有游離氨的釋放轉氨酶催化反應是可逆反應氨基的受體：丙酮酸、草酰乙酸、-酮戊二酸B6吡哆醛：R=-CHO吡哆胺：R=-CH2NH2吡哆醇：R=-CH2OHCH2OHRH3CHONP磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺生化作用：氨基酸轉移酶的輔酶，起遞氨基作用3、轉氨基作用的機制轉氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛，起傳遞氨基的作用二、氨基酸分解代謝（三）聯(lián)合脫氨基作用——是體內氨基酸脫氨基的主要方式定義形式二、氨基酸分解代謝（三）聯(lián)合脫氨基作用1、什么是聯(lián)合脫氨基作用α-氨基酸先與α-酮戊二酸起轉氨基作用，形成谷氨酸，谷氨酸再脫氨。生物體采用轉氨作用和氧化脫氨作用聯(lián)合進行的方法，即可迅速地使各種不同的氨基酸脫掉氨基，叫聯(lián)合脫氨基作用。二、氨基酸分解代謝（三）聯(lián)合脫氨基作用①以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用2、聯(lián)合脫氨基作用的形式②以嘌呤核苷酸的聯(lián)合脫氨基作用①以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用◆主要在肝、腎等組織內進行，參與的酶是轉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途徑◆體內合成非必需氨基酸的主要途徑

②以嘌呤核苷酸的聯(lián)合脫氨基作用主要在骨骼肌、心肌內進行。肌肉中L-谷氨酸脫氫酶活性不高二、氨基酸分解代謝（四）氨基酸脫羧基作用

一種氨基酸脫羧酶一般只對一種L-型氨基酸或其衍生物起脫羧作用。氨基酸脫羧酶中除組氨酸脫羧酶不需任何輔酶外，其余各氨基酸脫羧酶皆需要磷酸吡哆醛為輔酶。

（四）氨基酸脫羧基作用磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛的作用：以其醛基與氨基酸的氨基結合成中間產(chǎn)物醛亞胺，醛亞胺經(jīng)脫羧、水解生成一級胺。胺二、氨基酸分解代謝腸道細菌使氨基酸脫羧基產(chǎn)生胺類蛋白質

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（四）氨基酸脫羧基作用二、氨基酸分解代謝（五）氨的代謝去路

二、氨基酸分解代謝氨的毒性：損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)如：NH4++α-酮戊二酸+NADPH+H+谷氨酸+NADP+

+H2O（五）氨的代謝去路

二、氨基酸分解代謝1、氨的轉運谷氨酰胺是氨運輸?shù)闹饕问襟w內有毒性的氨有３個來源1.氨基酸脫氨基作用和胺類的分解均可以產(chǎn)生氨RCH2NH2RCHO+NH3胺氧化酶2.腸道細菌腐敗作用產(chǎn)生氨氨基酸在腸道細菌作用下產(chǎn)生的氨尿素經(jīng)腸道細菌尿素酶水解產(chǎn)生的氨3.腎小管上皮細胞分泌的氨主要來自谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸+NH3谷氨酰胺酶

氨中毒是致命的氨是機體正常代謝產(chǎn)物，具有毒性。體內的氨主要在肝合成尿素(urea)而解毒。正常人血氨濃度一般不超過60μmol/L。二、氨基酸分解代謝（五）氨的代謝去路

2、氨的排泄①排氨動物（如魚類），以谷氨酰胺形式運送至排泄部位，經(jīng)谷氨酰胺酶作用產(chǎn)生氨，擴散排除。②尿素形成——尿素循環(huán)(ureacycle):肝臟中進行（陸棲高等動物和兩棲類）③排尿酸動物（如陸生爬蟲類和鳥類）——尿酸的形成三、尿素循環(huán)(ureacycle鳥氨酸循環(huán))1、尿素循環(huán)的發(fā)現(xiàn)310頁最早發(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胞中進行。三、尿素循環(huán)(ureacycle鳥氨酸循環(huán))

尿素的生物合成需要NH3、CO2（或H2CO3）、鳥氨酸、天冬氨酸、ATP、Mg2+和一系列的酶參加作用。2NH3+CO2H2N-C-NH2+H2OO鳥氨酸循環(huán)1).鳥氨酸與氨、CO2結合生成瓜氨酸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)，重新生成鳥氨酸三、尿素循環(huán)(ureacycle鳥氨酸循環(huán))

2、尿素循環(huán)的過程NH3+CO2

+H2O氨基甲酰磷酸精氨琥珀酸2ATP

2ADP+Pi

N-乙酰谷氨酸鳥氨酸Pi

瓜氨酸瓜氨酸尿素

鳥氨酸H2OATPAMP+PPi天冬氨酸精氨酸延胡索酸蘋果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸aa-酮酸線粒體胞液鳥氨酸循環(huán)的全過程鳥氨酸瓜氨酸精氨酸(ornithine)(citrulline)(arginine)氨甲酰基脒基3、鳥氨酸循環(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（反應部位：線粒體）

氨基甲酰磷酸~PO32-

N-乙酰谷氨酸是CPS-?的變構激活劑反應不可逆2）瓜氨酸的合成反應部位：線粒體鳥氨酸氨基甲酰轉移酶H3PO4+氨基甲酰磷酸由鳥氨酸氨基甲酰轉移酶(ornithinecarbamoyltransferase,OCT)催化，OCT常與CPS-Ⅰ構成復合體。反應在線粒體中進行，瓜氨酸生成后進入胞液。2）瓜氨酸的合成精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMP+PPiH2OMg2++天冬氨酸精氨酸代琥珀酸3）精氨酸的合成－１（反應部位：胞液）

3）精氨酸的合成－２（反應部位：胞液）

精氨酸延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸代琥珀酸4）精氨酸水解為尿素 鳥氨酸循環(huán)2ADP+PiCO2+NH3

+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-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三、尿素循環(huán)(ureacycle鳥氨酸循環(huán))4、尿素循環(huán)的總結（看圖311頁）（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個高能磷酸鍵（3）前兩步驟是在肝細胞的線粒體中完成的，而后三個步驟都是在胞液中完成的。（4）產(chǎn)生二個非蛋白質氨基酸：鳥氨酸、瓜氨酸*要點

部位：肝細胞線粒體、胞液

原料：NH3

、

CO2、ATP、

天冬氨酸

2個氮原子，1個來自氨，1個來自天冬氨酸

涉及的氨基酸及其衍生物：

6種鳥氨酸、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ATP；4個高能磷酸鍵與三羧酸循環(huán)的聯(lián)系物質：延胡索酸*意義

解除氨毒以保持血氨的低濃度水平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，毒性大，不消耗能量。轉化為排氨形式越復雜，越安全，但越耗能。？體內水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴散流失快，毒性小。？體內水循環(huán)較慢，NH3濃度較高，需要消耗能量使其轉化為較簡單，低毒的尿素形式。5、高血氨與氨中毒◆高血氨癥：肝功能嚴重損傷，尿素合成障礙◆肝昏迷：氨與腦中的-酮戊二酸結合生成谷氨酸，氨再與谷氨酸結合生成谷氨酰胺。腦中氨的增加使腦中-酮戊二酸減少，導致三羧酸循環(huán)減弱，從而使腦組織中的ATP生成減少，引起大腦功能障礙，嚴重時發(fā)生肝昏迷。◆降血氨的常用方法：給予谷氨酸、精氨酸；腸道抑菌藥；酸性鹽水灌腸；限制蛋白質進食量。TAC↓

腦供能不足α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酰胺NH3NH3腦內α-酮戊二酸↓氨中毒的可能機制四、氨基酸碳骨架的氧化途徑氨基酸脫氨后產(chǎn)生的酮酸可有下列3種代謝途徑：

①合成新氨基酸

②轉變成糖及脂肪

③直接氧化成水及CO2

四、氨基酸碳骨架的氧化途徑

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）而進入TCA循環(huán)，最后氧化成CO2和H2O。314-328頁碳骨架的氧化（肝臟中）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五、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為生糖氨基酸；2、生酮氨基酸：凡能轉變成乙酰乙酰COA的氨基酸都稱為生酮氨基酸；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PheTyr。六、由氨基酸衍生的其他重要物質1、氨基酸與一碳單位（329頁）生物化學中將具有一個碳原子的基團稱為“一碳單位”。種類：

*甲基（-CH3）*亞甲基（-CH2-甲烯基）*次甲基（=CH-甲炔基）*甲?；?CHO）*亞氨甲基（-CH=NH）*羥甲基（-CH2OH）六、由氨基酸衍生的其他重要物質1、氨基酸與一碳單位特點：不能游離存在，以四氫葉酸為載體參與反應。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是一碳單位轉移酶的輔酶，起著傳遞“一碳”單位的作用2.一碳單位與四氫葉酸

FH4攜帶一碳單位的形式（一碳單位通常是結合在FH4分子的N5、N10位上）N5—CH3—FH4N5、N10—CH2—FH4N5、N10=