蛋白質(zhì)的降解和氨基酸代謝

關(guān)于蛋白質(zhì)的降解和氨基酸代謝一、蛋白質(zhì)的水解水解胞外酶氨基酸

吸收入作為氮源和能源進(jìn)行代謝。蛋白質(zhì)不能儲(chǔ)備。外源蛋白質(zhì)第2頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞內(nèi)能有選擇的降解“過期蛋白”，而不影響細(xì)胞的正常功能？?jī)?nèi)源過期蛋白質(zhì)水解氨基酸？泛肽識(shí)別并在溶酶體中水解第3頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天泛肽過期蛋白質(zhì)泛肽復(fù)合體溶酶體氨基酸泛肽第4頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天提問：不同蛋白酶之間功能上區(qū)別可能有什么？NH3+—

NH3+—COO-—COO-—外切酶—氨肽酶隨機(jī)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5頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸代謝庫(kù)：食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白質(zhì)降解的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝庫(kù)。生酮氨基酸生糖氨基酸第6頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸？分解NH3、尿素、尿酸CO2、H2O、ATP合成其他合成？四大物質(zhì)、激素等二、氨基酸的共同反應(yīng)第7頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天脫氨酶NH3？OO

α酮酸（一）脫氨基作用定義：氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用。脫氨基作用是氨基酸分解代謝最主要的反應(yīng)。氨基酸脫氨基的主要方式：轉(zhuǎn)氨基（氨基轉(zhuǎn)移）作用氧化脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用

第8頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天L-谷氨酸脫氫酶（專一催化谷氨酸脫氫分解及逆過程）1.氧化脫氨作用脫氨酶——脫氫氧化酶酶——L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶酶2H+H+亞氨基酸不穩(wěn)定H2O+H+水解加氧脫氫NH4+α-酮酸本應(yīng)是L-氧化酶（大多數(shù)氨基酸都是L型），但該酶分布不普遍，活力低（pH=7)，作用小。??？提問：那種酶作用最重要？2定義：

-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同時(shí)消耗氧并產(chǎn)生氨的過程。第9頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天AA氧化酶的種類

L-AA氧化酶：催化L-AA氧化脫氨，體內(nèi)分布不廣泛，最適pH10左右，以FAD或FMN為輔基。在動(dòng)物體內(nèi)僅分布于肝﹑腎，且活性不高，因此作用不大。

D-AA氧化酶：體內(nèi)分布廣泛，以FAD為輔基。但體內(nèi)D-AA不多。

L-谷氨酸脫氫酶：專一性強(qiáng)，分布廣泛（動(dòng)、植、微生物），活力強(qiáng)，以NAD+或NADP+為輔酶。是別構(gòu)酶，別構(gòu)抑制劑：ATP﹑GTP、DADH；別構(gòu)激活劑：ADP﹑GDP+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH--+NAD(P)++H2O谷氨酸脫氫酶CH2-COOHC=O-CH2COOH--體內(nèi)（正）體外（反）第10頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天有毒！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第11頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天若外環(huán)境NH3大量進(jìn)入細(xì)胞，或細(xì)胞內(nèi)NH3大量積累α酮戊二酸大量轉(zhuǎn)化NADPH大量消耗三羧酸循環(huán)中斷，能量供應(yīng)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酮戊二酸氨中毒原理L-谷氨酸脫氫酶NAD++H2ONADH+H++NH4+

α-谷氨酸

α-酮戊二酸第12頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。（在微生物中個(gè)別AA進(jìn)行,但不普遍）2、非氧化脫氨L-絲氨酸CH2COO-C-NH3+=-CH3COO-C=NH2+--COOHCH2OHNH2-C-H--COOHCH3C=O--絲氨酸脫水酶+NH3丙酮酸-H2O+H2Oα-氨基丙烯酸亞氨基丙酸第13頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天由解氨酶催化

CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸

(酪氨酸)反式肉桂酸(反式香豆酸)單寧等次生物輔酶QPAL第14頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.谷氨酰胺和天冬酰胺的脫氨？脫氨H2ONH3谷氨酰胺谷氨酸天冬酰胺與之類似。NH3何處去呢？谷氨酰胺酶上述兩種酶廣泛存在于微生物、動(dòng)物、植物中，有相當(dāng)高的專一性。第15頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.

轉(zhuǎn)氨基作用特點(diǎn)：a.可逆，受平衡影響

b.氨基大多轉(zhuǎn)給了α-酮戊二酸（產(chǎn)物谷氨酸）轉(zhuǎn)氨酶α-氨基酸

α-酮酸

α-氨基酸α-酮酸逆過程交換三羧酸循環(huán)丙酮酸α酮戊二酸提問：為什么多轉(zhuǎn)給α-酮戊二酸？答案：來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產(chǎn)生α-酮戊二酸。指α-AA和酮酸之間氨基的轉(zhuǎn)移作用，α-AA的α-氨基借助轉(zhuǎn)氨酶的催化作用轉(zhuǎn)移到酮酸的酮基上，結(jié)果原來的AA生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸則形成相應(yīng)的氨基酸。第16頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天

轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)/氨基轉(zhuǎn)移酶(aminotransferase)

催化氨基轉(zhuǎn)移的酶，廣泛存在于各組織中，以心肝腦腎含量較高。重要的轉(zhuǎn)氨酶有：

1）.2）.谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamicpyruvictransaminase,GPT）〔或丙氨酶氨基轉(zhuǎn)移酶（alanineaminotransferase,ALT）〕谷草轉(zhuǎn)氨酶（glutamicoxaloacetictransaminase,GOT）〔或天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartateaminotransferase,AST）〕第17頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天

哺乳動(dòng)物細(xì)胞中氨基的集合作用是在細(xì)胞質(zhì)中。起催化作用的酶是細(xì)胞質(zhì)中的天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶，該酶催化的轉(zhuǎn)氨產(chǎn)物是谷氨酸。谷氨酸進(jìn)入線粒體，谷氨酸或直接脫氨，或在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶作用下將α-氨基轉(zhuǎn)移給草酰乙酸又形成天冬氨酸。在線粒體內(nèi)，天冬氨酸是尿素形成時(shí)氨基的直接供給者，又可形成腺苷酸代琥珀酸。第18頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天提示：肝細(xì)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(yàn)若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受損破裂，肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血液。（結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進(jìn)一步確定是什么原因引起的）查肝功為什么要抽血化驗(yàn)轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)呢？轉(zhuǎn)氨基本質(zhì)上沒有真正脫氨。第19頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天葡萄糖-丙氨酸循環(huán)，氨運(yùn)入肝臟

肌肉中的氨基轉(zhuǎn)移酶，可把丙酮酸作為它的

-酮酸的載體。在它們的作用下，產(chǎn)物為丙氨酸，丙氨酸被釋放到血液，經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入肝臟，在肝臟中經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用又產(chǎn)生丙酮酸，通過葡萄糖異生途徑形成葡萄糖，葡萄糖通過血液循環(huán)回到肌肉中，通過糖酵解作用降解為丙酮酸。稱為葡萄糖-丙氨酸循環(huán)第20頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天產(chǎn)物反應(yīng)物5.聯(lián)合脫氨————轉(zhuǎn)氨與氧化脫氨的聯(lián)合谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶NH4+α-氨基酸NAD++H2Oα-酮酸NH32H由于兩種酶活性強(qiáng)，分布廣，動(dòng)物體內(nèi)大部分氨基酸聯(lián)合脫氨。骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要以嘌呤核苷酸脫氨基為主。NADH+H+由于轉(zhuǎn)氨并不能最后脫掉氨基，氧化脫氨中只有谷氨酸脫氫酶活力高，轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨聯(lián)合在一起才能迅速脫氨。(1)轉(zhuǎn)氨酶與谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合脫氨基作用第21頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天第22頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天產(chǎn)物腺苷酸琥珀酸草酰乙酸嘌呤核苷酸聯(lián)合脫氨基谷氨酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶α-氨基酸α-酮酸NH3NH3天冬氨酸次黃苷酸H2ONH3H2ONAD+NADH+H+腺苷酸延胡索酸蘋果酸谷-草轉(zhuǎn)氨酶H2O反應(yīng)物(2)嘌呤核苷酸循環(huán)（肌肉中的聯(lián)合脫氨基方式）第23頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天(二)脫羧基作用

AA胺類化合物脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）R1COOHH-C-NH2--HR2O=C--+AA胺類化合物脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛R1COOHH-C-N=C---H-R2醛亞胺+H2OR1HH-C-N=C---H-R2CO2H2OHR2O=C--+R1HH-C-NH2--專一性強(qiáng)第25頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天谷AAγ-氨基丁酸+CO2天冬AAβ-丙AA+CO2賴AA尸胺+CO2鳥AA腐胺+CO2絲氨酸乙醇胺膽堿卵磷脂色氨酸吲哚丙酮酸吲哚乙醛吲哚乙酸

胺類有一定作用，但有些胺類化合物有害（尤其對(duì)人），應(yīng)維持在一定水平，體內(nèi)胺氧化酶可將多余的胺氧化成醛，進(jìn)一步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2ORCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2RCOOHCO2+H2OAA尿素第26頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1.氨的去路：排氨生物：NH3轉(zhuǎn)變成酰胺（Gln），運(yùn)到排泄部位后再分解。（原生動(dòng)物、線蟲和魚類）以尿酸排出：將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體內(nèi)水分。（陸生爬蟲及鳥類）以尿素排出：經(jīng)尿素循環(huán)（肝臟）將NH3轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩囟懦?。（哺乳?dòng)物）重新利用合成AA：合成酰胺（高等植物中）嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）(三)NH3的代謝去路第27頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.氨的轉(zhuǎn)運(yùn)（向動(dòng)物肝臟的運(yùn)輸）以Gln的形式（氨的主要運(yùn)輸形式）：

NH4++Glu+ATPGln+ADP+Pi+H+Gln+H2OGlu+NH4+以Ala轉(zhuǎn)運(yùn)（葡萄糖-丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)：肌肉）

NH4++

-酮戊二酸+NADPH+H+Glu+NADP++H2OGlu+丙酮酸

-酮戊二酸+AlaAla+

-酮戊二酸Glu+丙酮酸Gln合成酶Gln酶Glu脫氫酶丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶在肌肉在肝臟尿素循環(huán)尿素循環(huán)第28頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.尿素的形成——尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）部位——肝臟細(xì)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29頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天

尿素循環(huán)的詳細(xì)步驟

1.氨基甲酰磷酸的合成（線粒體）

2.瓜氨酸的合成（線粒體）

3.精氨琥珀酸的合成（細(xì)胞質(zhì)）

4.精氨酸的合成（細(xì)胞質(zhì)）

5.精氨酸水解生成尿素（細(xì)胞質(zhì)）

第30頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.氨甲酰磷酸的合成（線粒體）線粒體中的氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ（CPS-Ⅰ）：變構(gòu)酶，變構(gòu)激活劑：N-乙酰谷氨酸（AGA），用氨做氮的供體，參與尿素的合成。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)還有另外一類氨甲酰磷酸合成酶，即氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ（CPS-Ⅱ），用谷氨酸做氮的供給體，參與嘧啶生物合成。HCO3-+第31頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天CO2

＋NH3

＋H2O＋2ATP氨甲酰磷酸＋2ADP＋Pi精氨酸AGA乙酰CoA＋谷氨酸AGA合成酶CPS-Ⅰ（+）（+）第32頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.瓜氨酸的合成（線粒體）第33頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、4.精氨琥珀酸和精氨酸的合成（細(xì)胞質(zhì)）第34頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.精氨酸水解生成尿素（細(xì)胞質(zhì)）第35頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天

尿素的兩個(gè)氨基，一個(gè)來源于氨，另一個(gè)來源于天冬氨酸；一個(gè)碳原子來源于HCO3-，共消耗4個(gè)高能磷酸鍵，是一個(gè)需能過程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應(yīng)生成1分子NADH；延胡索酸經(jīng)草酰乙酸轉(zhuǎn)化為天冬氨酸也形成1分子NADH。兩個(gè)NADH再氧化，可產(chǎn)生5個(gè)ATP?？偡磻?yīng)第36頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天尿素合成的調(diào)節(jié)

1.食物蛋白質(zhì)的影響：高蛋白飲食→尿素合成速度↑

2.CPS-Ⅰ的調(diào)節(jié)：精氨酸↑→尿素合成速度↑

N-乙酰谷氨酸激活該酶

3.尿素合成酶系的調(diào)節(jié)精氨酸代琥珀酸合成酶鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（肝細(xì)胞再生時(shí)，活性↓）

第37頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天高血氨癥正常血氨濃度﹤0.6μmol/L

血氨濃度↑高血氨癥常見原因：肝功能嚴(yán)重?fù)p害尿素合成的酶缺陷

第38頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天鳥類、爬蟲排尿酸均來自轉(zhuǎn)氨不溶于水，毒性很小，合成需要更多的能量。提問：為什么這類生物如此排氨？水循環(huán)太慢，保留水分同時(shí)不中毒得付出高能量代價(jià)。高等植物，以谷氨酰胺或天冬酰胺形式儲(chǔ)存氨，不排氨。第39頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天生酮氨基酸(只能轉(zhuǎn)化為脂肪）（四）α-酮酸的轉(zhuǎn)化(1)合成氨基酸（合成代謝占優(yōu)勢(shì)時(shí)）(2)進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解!(3)轉(zhuǎn)化為糖及脂肪除亮氨酸、賴氨酸外的氨基酸可由？轉(zhuǎn)化為糖。糖異生第40頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天碳骨架的氧化（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第41頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、氨基酸的生物合成概論對(duì)動(dòng)物來說：必需氨基酸—?jiǎng)游矬w內(nèi)不能合成的氨基酸，必須從外界獲得才能維持正常生長(zhǎng)發(fā)育。苯丙氨酸、色氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。非必需氨基酸——凡是動(dòng)物體內(nèi)能合成的氨基酸。對(duì)植物來說：能合成全部所需的氨基酸，可利用氨和硝酸根來合成氨基酸。對(duì)微生物來說：不同微生物合成氨基酸的能力差異很大。第42頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天檸檬酸循環(huán)糖酵解戊糖磷酸途徑氨基酸分解途徑氨基酸合成的碳架來源：氨基酸合成的氨基來源：起始于無機(jī)氮，即無機(jī)氮先轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔?，再轉(zhuǎn)變?yōu)楹袡C(jī)化合物。第43頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸的分族檸檬酸循環(huán)α-酮戊二酸草酰乙酸谷氨酸天冬氨酸脯氨酸精氨酸谷氨酰胺天冬酰胺甲硫氨酸蘇氨酸賴氨酸（天冬氨酸族）（谷氨酸族）第44頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖酵解丙酮酸絲氨酸半胱氨酸甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸甘油-3-磷酸（絲氨酸族）（丙酮酸族）第45頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天糖酵解苯丙氨酸色氨酸酪氨酸組氨酸磷酸烯醇式丙酮酸赤蘚糖-4-磷酸戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑核糖-5-磷酸（芳香族氨基酸）第46頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天無機(jī)界有機(jī)界N2NH3NO3-氨基酸核苷酸葉綠素蛋白質(zhì)DNA、RNA多糖脂類無機(jī)