1、第九章,蛋白质的酶促降解 及氨基酸的代谢,蛋白质的水解氨基酸的代谢 氨基酸的分解 氨基酸的合成,主要内容,第一节 蛋白质的酶促水解,水解,胞外酶,氨基酸,吸收入,作为氮源和能源进行代谢。,蛋白质不能储备。,外源蛋白质,一、消化： 主要在胃、小肠进行。（一）胃内消化： 1、胃蛋白酶（pepsin): 胃蛋白酶元胃酸( H+) 胃蛋白酶 自激活作用,蛋白质的消化吸收,2、胃酶作用： 蛋白质 小分子肽肠道胃酶作用于：Phe, Tyr, Trp, ( 芳香族） Leu, Glu, Gln。,胃蛋白酶,（二）小肠消化：1、来自胰腺的酶： 1）内肽酶：水解Pr内部肽键。 胰蛋白酶：Lys、Arg羧基端肽键
2、；(碱性） 糜蛋白酶：Phe、Tyr、Trp肽键； (芳香族） 弹性蛋白酶：Val、Leu、Ser、Ala肽键 （脂肪族）,2）外肽酶： 羧肽酶：从C端水解； 羧肽酶A：水解中性aa为C端的肽键； 羧肽酶B：水解碱性aa为C端的肽键；,1）氨肽酶：从N端水解，形成二肽。2）二肽酶：作用于二肽。寡肽的水解主要在小肠粘膜细胞进行。,2、来自小肠粘膜细胞的寡肽酶：,肽 小肽 小肽 氨基酸至此：球蛋白几乎完全分解； 纤维蛋白、角蛋白部分水解。,3、小肠腔的消化：,酶 位点（或底物） 胰蛋白酶 Lys,Arg的羧基端胰凝乳(糜)蛋白酶 Phe,Trp,Tyr 的羧基端胃蛋白酶 Phe,Trp,Tyr的氨
3、基端氨肽酶 肽的氨基端羧肽酶 肽的羧基端二肽酶 二肽弹性蛋白酶 各种脂肪族AA形成的肽,几种常见的蛋白水解酶,细胞内能有选择的降解“过期蛋白”，而不影响细胞的正常功能,内源过期蛋白质,水解,氨基酸,泛肽（泛素）识别并在溶酶体中水解,二、细胞内的蛋白质的酶促降解,泛肽（泛素）：76个氨基酸的小肽,过期蛋白质,泛肽,复合体,溶酶体,泛素化,第二节 氨基酸的分解代谢,氨基酸的分解代谢概况,一、脱氨基作用,氨基酸失去氨基的作用叫脱氨基作用氨基酸主要通过五种方式脱氨基 氧化脱氨基作用 非氧化脱氨基 转氨基作用 联合脱氨基 嘌呤核苷酸循环,L-谷氨酸脱氢酶（专一催化谷氨酸脱氢分解及逆过程）,1.氧化脱氨基
4、作用,脱氨酶脱氢氧化酶,酶L-氨基酸氧化酶（分布少）、D-氨基酸氧化酶（分布广）,亚氨基酸不稳定,H2O+H+,水解加氧,脱氢,NH4+,-酮酸,本应是L-氧化酶（大多数氨基酸都是L型），但该酶分布不普遍，活力低（pH=7)，作用小。,提问：那种酶作用最重要？,定义：-AA在酶的作用下，氧化生成-酮酸，同时消耗氧并产生氨的过程。,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,-谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸氧化脱氨,ATP GTP NADH变构抑制ADP GDP变构激活,谷氨酸脱氢酶：,2.转氨基作用,特点：a. 可逆，受平衡影响 b. 氨基大多转给了-酮戊二酸（产物谷氨酸）,转氨酶,
5、-酮酸,-氨基酸,-酮酸,逆过程,酮戊二酸,提问：为什么多转给-酮戊二酸？答案：来源有保证，谷氨酸可由氧化脱氨迅速降解产生-酮戊二酸。,谷氨酸氧化脱氨,L-谷氨酸脱氢酶,NAD+H2O,NADH+H+NH4+,-谷氨酸,-酮戊二酸,氧化脱氨,转氨基制备谷氨酸,各种转氨酶(transaminase)均以磷酸吡哆醛(胺)为辅酶。除Lys，Gly、Thr、Pro外，均可参加转氨基作用。,谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT)谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT),Glu,Pyruvate,-Ketogluta
6、rate(-KG),Ala,GPT,提示：肝细胞中转氨酶活力比其他组织高出许多，是血液的100倍正常情况下，转氨酶主要存在于细胞内，血清中转氨酶活性很低。抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有可能肝组织受损破裂，肝细胞的转氨酶进入血液。（结合乙肝抗原等指标进一步确定是什么原因引起的）,查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢？,转氨基本质上没有真正脱氨。,3. 联合脱氨基作用 转氨与氧化脱氨的联合,NH4+,-酮酸,由于两种酶活性强，分布广，动物体内大部分氨基酸联合脱氨。,骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要以嘌呤核苷酸脱氨基为主。,组织：肝、肾,4、嘌呤核苷酸循环(purine nucleotide cyc
7、le),组织：骨骼肌和心肌、肝脏和脑组织,腺苷酸琥珀酸,草酰乙酸,嘌呤核苷酸联合脱氨基,NH3,天冬氨酸,次黄苷酸,H2O,NH3,H2O,苹果酸,谷-草转氨酶,反应物,5.非氧化脱氨基反应,（1）还原脱氨基,主要在微生物中进行,（2）脱水脱氨基,（3）裂解脱氨基,二、脱羧基作用,氨基酸脱羧酶,氨基酸,胺类,RCH2NH2,+ CO2,磷酸吡哆醛,由氨基酸脱羧酶(decarboxyase)催化，辅酶为磷酸吡哆醛，产物为CO2和胺。所产生的胺可由胺氧化酶氧化为醛、酸，酸可由尿液排出，也可再氧化为CO2和水。,胺类的来源与功能,三、氨基酸分解产物的转化,（一）胺的转化,氨基酸分解的产物： NH3、
8、-酮酸、胺、CO2。,氨的来源, 氨基酸脱氨基作用产生的氨是血氨主要来源, 胺类的分解也可以产生氨, 肠道吸收的氨, 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺,（二）氨的代谢,（1）排氨生物：NH3转变成酰胺（Gln），运到排泄部位后再分解。（原生动物、线虫和鱼类）（2）以尿酸排出：将NH3转变为溶解度较小的尿酸排出。通过消耗大量能量而保存体内水分。（陆生爬虫及鸟类）（3）以尿素排出：经尿素循环（肝脏）将NH3转变为尿素而排出。（哺乳动物）（4）重新利用合成AA：（5）合成酰胺（高等植物中） (6)嘧啶环的合成（核酸代谢）,1、氨的去路,2、尿素的生成,体内氨的主要代谢去路是用于合成无毒的尿素(
9、urea)。合成尿素的主要器官是肝，但在肾及脑中也可少量合成。尿素合成是经过称为鸟氨酸循环(ornithine cycle)的反应过程来完成的。催化这些反应的酶存在于胞液和线粒体中。,（1）氨基甲酰磷酸的合成此反应在线粒体中进行，由氨基甲酰磷酸合成酶（CPS-）催化，该酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作为变构激活剂，反应不可逆。,尿素生成的鸟氨酸循环,在线粒体内进行，由鸟氨酸氨基甲酰转移酶（OCT）催化，将氨甲酰基转移到鸟氨酸的-氨基上，生成瓜氨酸。,(2) 瓜氨酸的合成,转运至胞液的瓜氨酸在精氨酸代琥珀酸合成酶催化下，消耗能量合成精氨酸代琥珀酸。,(3) 精氨酸代琥珀酸的合成,限速酶,在胞液中由
10、精氨酸代琥珀酸裂解酶(arginino-succinate lyase)催化，将精氨酸代琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。,（4）精氨酸代琥珀酸的裂解,在胞液中由精氨酸酶催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鸟氨酸(ornithine)。鸟氨酸可再转运入线粒体继续进行循环反应。,（5）精氨酸的水解,鸟氨酸循环,线粒体,胞 液,1合成主要在肝细胞的线粒体和胞液中进行； 2合成一分子尿素需消耗4分子ATP； 3精氨酸代琥珀酸合成酶是尿素合成的限速酶； 4尿素分子中的两个氮原子，一个来源于NH3，一个来源于天冬氨酸。,尿素合成的特点,尿素循环的调节,（1）氨基甲酰磷酸合成酶的别构调节N-乙酰谷氨酸（A
11、GA）激活剂氨基酸降解增加谷氨酸浓度增加谷氨酸和乙酰辅酶A合成N-乙酰谷氨酸激活氨基甲酰磷酸合成酶促进尿素的生成（2）鸟氨酸循环中其他酶的调节精氨酸代琥珀酸合成酶高氨血症,高氨血症和氨中毒 正常血氨浓度： 0.1 mg/dl (0.6 mol/L),血氨浓度升高称高氨血症 ，常见于肝功能严重损伤时，尿素合成酶的遗传缺陷也可导致高氨血症。,高氨血症时可引起脑功能障碍，称氨中毒。,若外环境NH3大量进入细胞，或细胞内NH3大量积累,酮戊二酸大量转化NADPH大量消耗TCA循环中断，能量供应受阻，某些敏感器官（如神经、大脑）功能障碍表现：语言障碍、视力模糊、昏迷、死亡,氨中毒的可能机制,血氨正常参考
12、值：5.5465mol/L 降低血氨的措施： 限制蛋白进食量 给于肠道抑菌药物 给予Glu使其与氨结合为Gln,3、氨的转运（1）谷氨酰胺的运氨形式,谷氨酰胺：氨的解毒产物，氨的贮存和运输形式， 在脑、肌肉中存在Gln合成酶。,（2） 丙氨酸-葡萄糖循环 （alanine-giucose cycle）,丙氨酸也是氨的运载体,它把氨从肌肉运送到肝脏, 脱氨后生成的丙酮酸又异生转变成葡萄糖运回到肌肉,（见教材P199）,(主要是肌肉),NH3的转运与排泄,各组织细胞,脱氨,NH3,谷氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸,丙酮酸,丙氨酸,谷氨酰胺,血液,肝脏,脱氨，转化为排泄形式,提问：为什么以谷氨酰胺、丙氨酸
13、转运氨呢？答案：经济性、高效（一举两得）。,肌肉剧烈运动,丙酮酸,NH3,丙氨酸,糖异生,糖原,脱氨,酵解,蛋白质分解产能,再合成AA转变成糖和脂肪 生糖AA：凡能生成丙酮酸、琥珀酸、草酰乙酸和-酮戊二酸的AA。（Ala Thr Gly Ser Cys Asp Asn Arg His Gln Pro Met Val） 凡能生成乙酰CoA和乙酰乙酰CoA的AA均能通过乙酰CoA转变成脂肪。转变成酮体 生酮AA：凡能生成乙酰乙酸、-丁酸的AA（ Leu） 生糖兼生酮AA （ Ile Phe Tyr Lys Trp） 进入TCA循环，进行彻底的氧化分解。,（三）-酮戊二酸的代谢,除亮氨酸、赖氨酸外的
14、氨基酸可由？转化为糖。,糖异生,氧化供能或转变成糖类及脂类,（一）一碳基团的代谢（不包括羧基）,1）亚氨甲基（-CH=NH，formimino-） 2）甲酰基（-CHO，formyl-） 3）羟甲基（-CH2OH，hydroxymethyl-） 4）亚甲基或甲烯基（-CH2-，methylene） 5）甲炔基或次甲基（-CH=，methenyl-） 6）甲基（-CH3- methyl- ）,四、个别氨基酸的代谢,1、一碳单位(OCU)：在氨基酸分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团。,2.一碳基团的的载体-四氢叶酸,FH4是一碳单位的运载体，携带甲基的部位是在N5,N10 位,FH4由叶酸在
15、叶酸还原酶作用下利用NADPH还原得到,一碳基团与四氢叶酸的连接方式,3.一碳单位主要来源：,甲硫氨酸也是一个重要的甲基供体，其活性形式是S-腺苷甲硫氨酸（SAM）,一碳基团的相互转变,与四氢叶酸相连的各类一碳基团可以通过氧化还原过程相互转变,OCU与核苷酸合成,4.一碳单位的生理功能,作为合成嘌呤和嘧啶的原料把氨基酸代谢和核酸代谢联系起来,（二）芳香族氨基酸的代谢,包括 Phe ; Tyr ; Trp,苯丙氨酸的和酪氨酸的代谢,芳香族氨基酸的代谢转变及代谢异常,苯丙氨酸羟化酶缺陷引起苯丙酮酸尿症。婴幼儿可发生智力迟钝，发育不良。黑色素细胞中酪氨酸酶缺陷引起白化病。酪氨酸经酪氨酸羟化酶作用转变
16、成多巴，再进一步转变为儿茶酚胺类激素，如多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素。酪氨酸代谢中间物二羟基苯丙酮酸脱羧酶缺陷引起大量尿黑酸从尿中排除，称为尿黑酸症。,氨基酸的羟化作用,帕金森病(Parkinson disease)患者多巴胺生成减少。在黑色素细胞中，酪氨酸可经酪氨酸酶等催化合成黑色素。人体缺乏酪氨酸酶，黑色素合成障碍，皮肤、毛发等发白，称为白化病(albinism)。,（二）色氨酸代谢,色氨酸,5-羟色胺,一碳单位,尼克酸 + 乙酰乙酰CoA,吲哚乙酸,（三）半胱氨酸和胱氨酸代谢,谷胱甘肽(Glutathion)有还原(GSH)和氧化(GS-SG)两种形式,是动物细胞中抗氧化系统的重要成分
17、,是过氧化物酶的辅酶,也是重要的生物活性肽.对于保持血红蛋白的亚铁离子的还原状态,防止细胞膜受自由基的攻击等有重要作用.它由谷氨酸,半胱氨酸和甘氨酸通过谷氨酰胺循环合成.,必需分解不可逆，缺乏碳骨架供给。,第三节 氨基酸的合成代谢,-酮酸由糖代谢中间产物转化而来。,蛋白质,氨基酸,非必需氨基酸(10种),糖,必需氨基酸(10种),酮体,动物,氨基酸合成过程分为六大类型：,1丙酮酸衍生类型：,23-磷酸甘油酸衍生类型：,3 -酮戊二酸衍生类型：,4草酰乙酸衍生类型：,5赤藓糖-4-磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸衍生类型：,6组氨酸的生物合成：,CO2+H2O,戊糖磷酸途径,葡萄糖,葡糖-6-磷酸,3磷酸-甘油酸,丙酮酸,三羧酸循环乙醛酸循环,核糖-5-磷酸,酵解,组氨酸,色氨酸 苯丙氨酸酪氨酸,丝氨酸 半胱氨酸甘氨酸,亮氨酸 异亮氨酸缬氨酸 丙氨酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,天冬氨酸天冬酰胺甲硫氨酸苏氨酸,微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。,谷氨酸 谷氨酰胺赖氨酸 精氨酸 脯氨酸,本 章 结 束,大家辛苦了！,
