蛋白質(zhì)酶促降解及氨基酸代謝

關(guān)于蛋白質(zhì)酶促降解及氨基酸代謝揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院水解胞外酶氨基酸

吸收入作為氮源和能源進(jìn)行代謝蛋白質(zhì)不能儲備外源蛋白質(zhì)第2頁,共52頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)蛋白質(zhì)的酶促降解一、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)作用(1)維持組織的生長、更新和修復(fù)(2)合成生物活性物質(zhì)，如酶、激素、抗體、神經(jīng)遞質(zhì)等。(3)氧化供能(17KJ/gpr)第3頁,共52頁，2024年2月25日，星期天二、蛋白質(zhì)的需要量和營養(yǎng)價值*總氮平衡：攝入氮=排出氮（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（蛋白質(zhì)合成量多于分解量）如兒童、孕婦、

病后恢復(fù)期*負(fù)氮平衡：攝入氮<排出氮（蛋白質(zhì)分解量多于合成量）如饑餓、消耗性疾病（一）氮平衡第4頁,共52頁，2024年2月25日，星期天每天最低分解量20g/d；成人每日最低需要量約為30-50g/d；營養(yǎng)學(xué)會推薦成人每天的需要量為80g/d。（二）生理需要量第5頁,共52頁，2024年2月25日，星期天評價蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值的依據(jù)是食物中蛋白質(zhì)的必需氨基酸的質(zhì)和量的多少。（三）蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值：必需氨基酸：？第6頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

營養(yǎng)價值較低的蛋白質(zhì)混合食用，其必需氨基酸可以互相補(bǔ)充，提高營養(yǎng)價值，稱為蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用。谷類蛋白：Lys較少，Trp較多；豆類蛋白：Lys較多，Trp較少；素什錦:豆制品、蘑菇、木耳、花生、杏仁；臘八粥:大米、小米、紅豆、綠豆、栗子、花生、棗等.

蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用：第7頁,共52頁，2024年2月25日，星期天三、蛋白質(zhì)的消化、吸收（一）胃中的消化1、HCl的作用胃酸使蛋白變性，有利于蛋白酶發(fā)揮作用。2、胃蛋白酶：以胃蛋白酶原形式分泌，在

H+

條件下被激活成為胃蛋白酶。蛋白質(zhì)

多肽（主）胃蛋白酶第8頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（二）小腸中的消化：內(nèi)肽酶:水解蛋白質(zhì)內(nèi)部肽鍵胰蛋白酶,糜蛋白酶,彈性蛋白酶外肽酶:（從肽鍵兩端開始水解）羧基肽酶A和羧基肽酶B

氨基肽酶

第9頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

蛋白水解酶作用示意圖氨基肽酶內(nèi)肽酶羧基肽酶氨基酸

+氨基酸二肽酶第10頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（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11頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

氨基酸進(jìn)入組織細(xì)胞的需鈉主動轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制ADP+PiATPK+K+Na+Na+Na+氨基酸Na+氨基酸外膜內(nèi)K+-ATP酶載體蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的吸收第12頁,共52頁，2024年2月25日，星期天食物蛋白消化吸收體內(nèi)合成（非必需氨基酸）蛋白質(zhì)（主）合成酮體氧化供能糖脫羧胺類轉(zhuǎn)變其它含氮化合物經(jīng)腎排出(1g/d)第二節(jié)氨基酸的一般代謝氨基酸代謝庫氨基酸代謝概況分解脫氨

-酮酸（生成尿素）組織蛋白質(zhì)分解第13頁,共52頁，2024年2月25日，星期天一、氨基酸的脫氨基作用

氨基酸主要通過三種方式脫氨基:

氧化脫氨基轉(zhuǎn)氨基作用聯(lián)合脫氨基第14頁,共52頁，2024年2月25日，星期天1、概念：氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應(yīng)的α-酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。氨基酸的氧化脫氨基反應(yīng)由L-氨基酸氧化酶、L-谷氨酸脫氫酶和D-氨基酸氧化酶所催化。（一）氧化脫氨基第15頁,共52頁，2024年2月25日，星期天是一種需氧脫氫酶，以FAD或FMN為輔基，脫下的氫原子交給O2，生成H2O2。該酶活性不高，在各組織器官中分布局限，因此作用不大。

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

2R-CH-COO-

NH3+|

2R-C-COO-+2NH3O||H2O+O2H2O21.

L-氨基酸氧化酶O2：氨：α-酮酸=1：2：2第16頁,共52頁，2024年2月25日，星期天是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶。該酶活性高，分布廣泛，因而作用較大。該酶屬于變構(gòu)酶，其活性受ATP，GTP的抑制，受ADP，GDP的激活。

L-谷氨酸脫氫酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH2.L-谷氨酸脫氫酶第17頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

α-氨基酸1

R1-CH-COO-

NH+3

|α-酮酸1

R1-C-COO-O||

R2-C-COO-O||α-酮酸2

R2-CH-COO-

NH+3

|α-氨基酸2轉(zhuǎn)氨酶（輔酶：磷酸吡哆醛）

在轉(zhuǎn)氨酶催化，將α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到α-酮酸上，生成相應(yīng)的α-氨基酸和相應(yīng)的α-酮酸。這種作用稱為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。（二）.轉(zhuǎn)氨基作用第18頁,共52頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨酶(transaminase)以磷酸吡哆醛(胺)為輔酶。⑴谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT），肝臟中活性較高；⑵谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT），心肌中活性較高；谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）谷草轉(zhuǎn)氨酶

(GOT)第19頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的100倍抽血化驗若轉(zhuǎn)氨酶比正常水平偏高則有可能：肝組織受損破裂結(jié)合乙肝抗原等指標(biāo)進(jìn)一步確定原因查肝功抽血化驗轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)第20頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（三）聯(lián)合脫氨基作用-主要作用1）、轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)2）、轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)類型概念

轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫氨基作用的聯(lián)合第21頁,共52頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)氨酶

-酮戊二酸+NAD+谷氨酸脫氫酶+NADH+H+氨基酸

-酮酸谷氨酸1.轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)第22頁,共52頁，2024年2月25日，星期天2.轉(zhuǎn)氨基作用與嘌呤核苷酸循環(huán)相偶聯(lián)

這是存在于骨骼肌、心肌、肝臟、腦組織中的一種特殊的聯(lián)合脫氨基作用方式。在這些組織中，由于谷氨酸脫氫酶的活性較低，而腺苷酸脫氨酶的活性較高，故采用此方式進(jìn)行脫氨基。

第23頁,共52頁，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(yīng)物第24頁,共52頁，2024年2月25日，星期天二、氨基酸的脫羧基作用1、概念

氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應(yīng)的一級胺類化合物的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。直接脫羧胺羥化脫羧羥胺

2、類型:第25頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

3、脫羧作用脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛/胺）

Glu→氨基丁酸（GABA）……抑制性神經(jīng)遞質(zhì)

His→組胺……………血管舒張劑、胃酸刺激劑

Trp→5羥色胺…..抑制性神經(jīng)遞質(zhì)、血管收縮劑

cys→牛磺酸……..…結(jié)合膽汁酸組分

orn→多胺(腐胺、精脒、精胺)…..細(xì)胞生長調(diào)節(jié)劑第26頁,共52頁，2024年2月25日，星期天三、氨基酸分解產(chǎn)物的代謝

R-CH-NH3+COO-脫氨基作用R-C=OCOO-糖代謝、合成Aa、轉(zhuǎn)化成糖、脂肪NH4+水生動物：直接排氨鳥類、陸生爬蟲類：排尿酸兩棲類、哺乳動物、人：排尿素脫羧基作用胺類化合物：在酶催化下生成其他物質(zhì)CO2：由肺呼出第27頁,共52頁，2024年2月25日，星期天一、氨的代謝轉(zhuǎn)變：1.合成尿素排出（主）

尿素合成的主要器官：肝臟尿素合成機(jī)制：尿素循環(huán)或鳥氨酸循環(huán)1932年HansKrebs提出尿素循環(huán)(ureacycle)第28頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

、尿素的生成瓜氨酸精氨酸酶尿素鳥氨酸NH3+CO2精氨酸NH32分子氨與1分子CO2結(jié)合生成1分子尿素及1分子水第29頁,共52頁，2024年2月25日，星期天鳥氨酸循環(huán)的詳細(xì)步驟CO2

+

NH3

+H2O氨基甲酰磷酸合成酶2ADP+Pi第一階段：氨基甲酰磷酸的合成（線粒體）2ATP

~PO32-鳥氨酸鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶瓜氨酸+Pi+尿素中第一個N原子的獲?。篘H3;2分子ATP水解第30頁,共52頁，2024年2月25日，星期天瓜氨酸

+第二個N原子來源*天冬氨酸精氨酸代琥珀酸合成酶,Mg2+ATPAMP+

PPi精氨酸代琥珀酸第二階段：瓜氨酸精氨酸（胞液）第31頁,共52頁，2024年2月25日，星期天精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸+延胡索酸第32頁,共52頁，2024年2月25日，星期天精氨酸酶

鳥氨酸+尿素+H2O精氨酸第二階段：精氨酸尿素（胞液）第33頁,共52頁，2024年2月25日，星期天NH3+CO2+H2O氨基甲酰磷酸精氨酸代琥珀酸2ATP2ADP+PiN-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的全過程第34頁,共52頁，2024年2月25日，星期天尿素合成小結(jié)?主要器官：肝臟

CO2

2NH3（其中1分子來自于天冬氨酸*）

3分子ATP，4個高能磷酸鍵?生理意義：體內(nèi)氨的主要去路,解氨毒的重要途徑?？偡磻?yīng)方程式：尿素+2ADP+AMP+2Pi+PPi?原料：合成1分子尿素需：2NH3+CO2+3ATP+H2O限速酶：精氨酸代琥珀酸合成酶第35頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院氨在血液中的運(yùn)輸形式：丙氨酸-葡萄糖循環(huán)意義：使肌肉的氨以無毒的丙氨酸形式運(yùn)輸?shù)礁蔚?6頁,共52頁，2024年2月25日，星期天高血氨癥與肝昏迷*血氨正常參考值：5.54-65

mol/L*引起高血氨癥主要原因：

肝功能嚴(yán)重?fù)p傷，尿素合成障礙肝昏迷的機(jī)制血氨升高→NH3進(jìn)入腦→腦將氨轉(zhuǎn)化為Gln,使Glu量降低中→腦將α酮戊二酸轉(zhuǎn)變?yōu)镚lu，補(bǔ)充Glu，使α酮戊二酸的量降低→三羧酸循環(huán)不能正常進(jìn)行→ATP生成下降→腦內(nèi)供能不足→昏迷第37頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

先天性的高氨血癥是由于尿素循環(huán)中酶的遺傳性缺陷引起的。尿素循環(huán)過程中任何一步的完全阻斷都可能是致死性的，因此這些嬰兒往往一出生就會昏迷甚至不久后就死亡。而這些酶的部分缺陷則可以引起精神障礙、昏睡和中樞性的嘔吐。先天性高氨血癥第38頁,共52頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院水生生物直接擴(kuò)散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動物排尿素直接排氨，不消耗能量；排氨形式越復(fù)雜、越耗能？體內(nèi)水循環(huán)迅速，NH3濃度低，擴(kuò)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。2、氨的排泄第40頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院鳥類、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41頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院3.酰胺的合成

Gln的形成及代謝動物的腦、肝臟、肌肉等組織的Gln合成酶催化Glu作用生成Gln

Asn的形成及代謝植物體的儲氨機(jī)制，Asn合成酶催化Asp作用生成Asn4.合成嘧啶環(huán)第42頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院谷氨酰胺的運(yùn)氨作用L-谷氨酸谷氨酰胺NH3

+ATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶(腦、肌肉)H2ONH3谷氨酰酶(肝、腎)尿素、銨鹽等臨床上用谷氨酸鹽降低血氨第43頁,共52頁，2024年2月25日，星期天生糖氨基酸：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、酪二、

-酮酸的代謝2.經(jīng)三羧酸循環(huán)氧化供能1.經(jīng)氨基化生成非必需氨基酸3.轉(zhuǎn)變?yōu)樘羌爸惖?4頁,共52頁，2024年2月25日，星期天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CoA

α-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45頁,共52頁，2024年2月25日，星期天揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類--------------------------------------------------------------------------------類別氨基酸--------------------------------------------------------------------------------生糖氨基酸

甘、絲、纈、精、半胱、脯、羥脯、丙、組、谷、谷氨酰胺、天冬、天冬酰胺、蛋生酮氨基酸亮、賴生糖兼生酮氨基酸異亮、苯丙、酪、蘇、色--------------------------