1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 * 1 第八章蛋白质降解和氨基酸代谢 第一节蛋白质降解 n 蛋白酶种类 肽酶、蛋白酶（内肽酶） 蛋白酶种类及酶切位点 胰蛋白酶： Lys- 、 Arg-羧基形成的肽键 糜蛋白酶： PheTyrTrp等氨基酸羧基形成的肽键 弹性蛋白酶： ValLeuSerAla等各种脂肪族氨基酸形成 的肽键 肽酶种类 氨肽酶 羧肽酶 二肽酶 第二节、氨基酸的分解 1、脱氨基 ( Deamination) 2、 脱羧基 (Decarboxylase) 脱羧基作用 羟基化作用 3、氨的去向 -尿素循环 (Urea Cycle) 4、 碳骨架的去向 (Metabo
2、lic Fate of Carbon Skeleton of ) 氨基酸 代谢库 食物蛋白质 消化吸收 组织 蛋白质 分解 体内合成氨基酸 (非必需氨基酸 ) 氨基酸代谢概况 -酮酸 脱氨基作用 酮 体 氧化供能 糖 胺 类 脱羧基作用 氨 尿素 代谢转变 其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等 ) 合成 1、脱氨基 转氨基作用 脱氨基作用 氧化脱氨基 非氧化脱氨基 联合脱氨基 脱酰氨基作用 （谷氨酰胺酶、天冬酰胺酶） 转氨基作用 n 在转氨酶 (transaminase)的作用下，某一 氨基酸去掉 -氨基生成相应的 -酮酸，而 另一种 -酮酸得到此氨基生成相应的氨基 酸的过程。 n 体内较为重要的转
3、氨酶有： 丙氨酸氨基转移酶（ alanine trans- aminase,ALT），又称为谷丙转氨酶（ GPT ）。催化丙氨酸与 - 酮戊二酸之间的氨基 移换反应，为可逆反应。该酶在肝脏中活 性较高，在肝脏疾病时，可引起血清中 ALT 活性明显升高。 ALT 丙氨酸 + - 酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸 天冬氨酸氨基转移酶（ aspartate transaminase,AST），又称为谷草转氨酶 （ GOT）。催化天冬氨酸与 - 酮戊二酸之 间的氨基移换反应，为可逆反应。该酶在 心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清 中 AST活性明显升高。 AST 天冬氨酸 + - 酮戊二酸 草酰乙酸 +
4、 谷氨酸 转氨基作用的机制 n 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要 方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径 。 通过此种方式并未产生游离的氨。 氨基酸 磷酸吡哆醛 -酮酸 磷酸吡哆胺 谷氨酸 -酮戊二酸 转氨酶 氧化脱氨基 谷氨酸脱氢酶 非氧化脱氨基 n 脱水脱氨基 n 还原脱氨基 n 水解脱氨基 n 脱硫氢基脱氨基 n 直接脱氨基 脱水脱氨基 还原脱氨基 水解脱氨基 脱硫氢基脱氨基 直接脱氨基 氨基酸酶 羧 酸 联合脱氨基 1. 定义 n 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下 -氨基生成 -酮酸的过程。 联合脱氨基作用可在大多数组织细胞中 进行，是体内主
5、要的脱氨基的方式。 2. 类型 转氨基偶联氧化脱氨基作用 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 转氨基偶联氧化脱氨基作用 n 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成 非必需氨基酸的主要方式。 n 主要在肝、肾组织进行。 氨基酸 谷氨酸 -酮酸 -酮戊二酸 H2O+NAD+ 转氨酶 NH3+NADH+H+ L-谷氨酸脱氢酶 转氨基偶联嘌呤核苷酸循环 苹果酸 腺苷酸 代琥珀酸 次黄嘌呤 核苷酸 (IMP) 腺苷酸代琥 珀酸合成酶-酮戊 二酸 氨 基 酸 谷氨酸 -酮酸 转 氨 酶 1 草酰乙酸 天冬氨酸 转 氨 酶 2 此种方式主要在肌肉组织进行。 腺苷酸 脱氢酶 H2O NH3 延胡索酸 腺嘌呤
6、核苷酸 (AMP) 三、 - 酮酸的代谢 （一）经氨基化生成非必需氨基酸 （二）转变成糖及脂类 氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类 甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸 类别 氨 基 酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸 甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸 类别 氨 基 酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、
7、苯丙氨酸、酪氨酸、 甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、 羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、 天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸 类别 氨 基 酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色 类别 氨 基 酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸 亮氨酸、赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸 异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、 苏氨酸 20种 aa的碳架可转化成 7种物质： 丙酮酸、乙酰 CoA、 乙酰乙酰 CoA、 - 酮戊二酸、琥珀酰 CoA、 延胡索酸、草酰 乙酸。 最后集中为 5种物质进入 TCA： 乙酰 CoA、 - 酮戊二酸、琥珀酰 CoA、 延胡 索
8、酸、草酰乙酸。 氨基酸 简 称 共同中 间 代 谢产 物 生糖或生 酮 天 草 酰 乙酸 生糖 丝 、甘、丙、 羟 、脯、半胱、胱 、 丙 酮 酸 生糖 苏 丙 酮 酸、琥珀 酰辅 酶 A 生糖 色 丙 酮 酸、乙 酰 乙酸 生糖兼生 酮 谷、 组 、 鸟 、精、瓜、脯 -酮 戊二酸 生糖 蛋、 缬 琥珀 酰辅 酶 A 生糖 异亮 琥珀 酰辅 酶 A、 乙 酰辅 酶 A 生糖兼生 酮 酪、苯丙 乙 酰 乙酸、延胡索酸 生糖兼生 酮 亮 乙 酰 乙酸 生 酮 赖 乙 酰辅 酶 A、 -酮 戊二酸 生糖兼生 酮 琥珀酰 CoA 延胡索酸 草酰乙酸 -酮戊二酸 柠檬酸 乙酰 CoA 丙酮酸 PEP
9、磷酸丙糖 葡萄糖或糖原糖 -磷酸甘油 脂肪酸 脂肪甘油三酯 乙酰乙酰 CoA 丙氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 色氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸 丝氨酸 苏氨酸 缬氨酸 酮体 亮氨酸 赖氨酸 酪氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 缬氨酸 CO2 CO2 氨基酸、糖及脂肪代谢的联系 T C A 四 、 氨基酸脱羧基作用 脱羧基作用 (decarboxylation) 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
10、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。 生物体内大部分氨基酸可进行脱羧作用，生成相应 的一级胺。 氨基酸脱羧酶专一性很强，每一种氨基酸都有一种 脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。 氨基酸脱羧反应广泛存在于动、植物和微生物中， 有些产物具有重要生理功能，如脑组织中 L-Glu脱 羧生成 r-氨基丁酸 ，是重要的神经介质。 His脱羧 生成 组胺 （又称组织胺），有降低血压的作用。 Tyr脱羧生成 酪胺 ，有升高血压的作用。 但大多数胺类对动物有毒，体内有胺氧化酶，能将 胺氧化为醛和氨。 （一） - 氨基丁酸 (-aminobuty
11、ric acid, GABA) L-谷氨酸 GABA CO2 L- 谷氨酸脱酶 GABA是抑制性神经递质，对中枢神经有抑制 作用。 （二）牛磺酸 (taurine) 牛磺酸是结合胆汁酸的组成成分。 L-半胱氨酸 磺酸丙氨酸 牛磺酸 磺酸丙氨酸脱羧酶 CO2 （三）组胺 (histamine) L-组氨酸 组胺组氨酸脱羧酶 CO2 组胺是强烈的血管舒张剂，可增加毛细血管的 通透性，还可刺激胃蛋白酶及胃酸的分泌。 （四） 5-羟色胺 (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 色氨酸 5-羟色氨酸 5-HT色氨酸羟化酶 5-羟色氨酸脱羧酶 CO2 5-HT在脑内作为神经递质，起抑制作用
12、； 在外周组织有收缩血管的作用。 （五）多胺 (polyamines) 鸟氨酸 腐胺 S-腺苷甲硫氨酸 (SAM ) 脱羧基 SAM 鸟氨酸脱羧酶 CO2 SAM脱羧酶 CO2 精脒 (spermidine) 丙胺转移酶 5-甲基 -硫 -腺苷 丙胺转移酶 精胺 (spermine) 多胺是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的 组织（如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高， 其限速酶 鸟氨酸脱羧酶 活性较强。 氨是机体正常代谢产物，具有毒性。 体内的氨主要在肝合成尿素 (urea)而解毒。 正常人血氨浓度一般不超过 0.6mol/L。 五、氨的代谢去路 （一）血氨的来源与去路 1. 氨的来源 氨基
13、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 RCH2NH2 RCHO + NH3胺氧化酶 肠道吸收的氨 氨基酸在肠道细菌作用下产生的氨 尿素经肠道细菌尿素酶水解产生的氨 肾小管上皮细胞分泌的氨主要来自谷氨酰胺 谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3谷氨酰胺酶 2. 氨的去路 在肝内合成尿素，这是最主要的去路 合成非必需氨基酸及其它含氮化合物 合成谷氨酰胺 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶 ATP ADP+Pi 生成尿酸 肾小管泌氨 分泌的 NH3在酸性条件下生成 NH4+， 随尿排出。 （二）氨的转运 1. 丙氨酸 -葡萄糖循环 (alanine-glucose cycl
14、e) 生理意义 肌肉中氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝。 肝为肌肉提供葡萄糖。 丙 氨 酸 葡 萄 糖 肌肉 蛋白质 氨基酸 NH3 谷氨酸 -酮戊 二酸 丙酮酸 糖酵解途径 肌肉 丙 氨 酸 血液 丙氨酸 葡萄糖 -酮戊二酸 谷氨酸丙酮酸 NH3 尿素 尿素循环糖 异 生 肝 丙氨酸 -葡萄糖循环 葡 萄 糖 反应过程 2. 谷氨酰胺的 运输和贮存 作用 反应过程 谷氨酸 + NH3 谷氨酰胺 谷氨酰胺合成酶ATP ADP+Pi 谷氨酰胺酶 在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾 后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。 生理意义 谷氨酰胺是氨的解毒产物，也是氨的储 存及运输形式。 （三）尿素的生成
15、1.生成部位 主要在肝细胞的线粒体及胞液中。 2.生成过程 尿素生成的过程由 Hans Krebs 和 Kurt Henseleit 1932年年 提出，称为鸟氨酸循环 (orinithine cycle)， 又称尿素循环 (urea cycle) 或 Krebs- Henseleit循环。 （ 1） 氨甲酰磷酸的合成 CO2 + NH3 + H2O + 2ATP 氨基甲酰磷酸合成酶 （ N-乙酰谷氨酸 ， Mg2+） C O H2N O PO32- + 2ADP + Pi 氨基甲酰磷酸 反应在线粒体中进行 反应由氨基甲酰磷酸合成酶 (carbamoyl phosphate synthetas
16、e , CPS- )催化。 N-乙酰谷氨酸为其激活剂，反应消耗 2分子 ATP。 N-乙酰谷氨酸 (AGA) （ 2) 瓜氨酸的合成 鸟氨酸氨甲酰基转移酶 H3PO4 + 氨基甲酰磷酸 反应在线粒体中进行， 瓜氨酸生成后进入胞液。 (3) 精氨酸的合成 反应在 胞液 中进行。 精氨酸代琥珀酸合成酶 ATP AMP+PPiH2O Mg2+ + 天冬氨酸 精氨酸代琥珀酸 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) 精氨酸水解生成尿素 反应在胞液中进行 尿素 鸟氨酸精氨酸 H2O 鸟 氨 酸 循 环 2ADP+Pi CO2 + NH3 + H2O 氨甲酰磷酸 2ATP N-乙酰
17、谷氨酸 Pi 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨酸 延胡索酸 氨基酸 草酰乙酸 苹果酸 -酮戊 二酸 谷氨酸 -酮酸 精氨酸代 琥珀酸 瓜氨酸 天冬氨酸 ATP AMP + PPi 鸟氨酸 尿素 线粒体 胞 液 3.反应小结 原料： 2 分子氨，一个来自于游离氨，另一个 来自天冬氨酸。 过程：先在线粒体中进行，再在胞液中进行。 耗能： 3 个 ATP， 4 个高能磷酸键。 4.尿素生成的调节 (1） 食物蛋白质的影响 高蛋白膳食 合成 低蛋白膳食 合成 （ 2） CPS- 的调节： AGA、 精氨酸为其激活剂 （ 3） 尿素生成酶系的调节： 5.高氨血症和氨中毒 血氨浓度升高称 高氨血症 ( hyperam
18、monemia)， 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 (ammonia poisoning)。 TCA 脑供能不足 -酮戊二酸 谷氨酸 谷氨酰胺 NH3 NH3 脑内 -酮戊二酸 氨中毒的可能机制 （一）提供一碳基团（单位）氨基酸的代谢 一碳基团的定义 1.概述 某些氨基酸代谢过程中产生的 只 含有一个碳原子 的基团，称为 一碳单 位 (one carbon unit)。 六、个别氨基酸的代谢 种类 甲基 (methyl) -CH3 甲烯基 (methylene) -CH2- 甲炔基 (methenyl) -CH= 甲酰
19、基 (formyl) -CHO 亚 氨 甲基 (formimino) -CH=NH 2.四氢叶酸是一碳单位的载体 FH4的生成 F FH2 FH4 FH2还原酶 FH2还原酶 NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ NADP+ FH4携带一碳单位的形式 （ 一碳单位通常是结合在 FH4分子的 N5、 N10位上） N5 CH3FH 4 N5、 N10 CH2FH 4 N5、 N10=CHFH 4 N10 CHOFH 4 N5 CH=NHFH 4 一碳单位主要来源于氨基酸代谢 丝氨酸 N5, N10CH 2FH 4 甘氨酸 N5, N10CH 2FH 4 组氨酸 N5CH=NHFH 4
20、色氨酸 N10CHOFH 4 3.一碳单位与氨基酸代谢 4.一碳单位的互相转变 N10CHOFH 4 N5, N10=CHFH 4 N5, N10CH 2FH 4 N5CH 3FH 4 N5CH=NHFH 4 H+ H2O NADPH+H+ NADP+ NADH+H+ NAD+ NH3 5.一碳单位的生理功能 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 芳香族氨基酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 1.苯丙氨酸和酪氨酸的代谢 苯丙氨酸 + O2 酪氨酸 + H2O苯丙氨酸羟化酶 四氢生物蝶呤 二氢生物蝶呤 NADPH+H+NADP+ 此反应为苯丙氨酸的主要代
21、谢途径。 (1)儿茶酚胺 (catecholamine)与黑色素 (melanin)的合成 l帕金森病 (Parkinson disease)患者多巴胺生 成减少。 l在黑色素细胞中，酪氨酸可经 酪氨酸酶 等 催化合成黑色素。 l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)。 (2)酪氨酸的分解代谢 体内代谢尿黑酸的酶先天缺陷时，尿黑酸分解 受阻，可出现尿黑酸症。 (3)苯酮酸尿症 (phenyl keronuria, PKU) 体内苯丙氨酸羟化酶缺陷，苯丙氨酸不能正常 转变为酪氨酸，苯丙氨酸经转氨基作用生成苯丙酮 酸、苯乙酸等，并从尿中排出的一
22、种遗传代谢病。 2.色氨酸代谢 色氨酸 5-羟色胺 一碳单位 丙酮酸 + 乙酰乙酰 CoA 维生素 PP (三 )含硫氨基酸的代谢 胱氨酸 甲硫氨酸半胱氨酸 含硫氨基酸 1.甲硫氨酸的代谢 (1) 甲硫氨酸与转甲基作用 腺苷转移酶 PPi+Pi + 甲硫氨酸 ATP S 腺苷甲硫氨酸 (SAM) 甲基转移酶 RH RH CH3 腺苷 SAM S 腺苷同型 半胱氨酸 同型半胱氨酸 SAM为体内甲基的直接供体 (2)甲硫氨酸循环 (methionine cycle) 甲硫氨酸 S-腺苷同型 半胱氨酸 S-腺苷甲硫氨酸同型半胱氨酸 FH4 N5CH 3FH 4 N5CH 3FH 4 转甲基酶 (Vi
23、tB12) H2O 腺苷 RH ATP PPi+Pi RH -CH3 从蛋氨酸形成的 S-腺苷蛋氨酸，在 提供甲基以后转变为同型半胱氨酸 ，然后再反方向重新合成蛋氨酸， 这一循环反应过程称为 S-腺苷蛋氨 酸循环或活性甲基循环 。 (3)肌酸的合成 肌酸 (creatine)和磷酸肌酸 (creatine phosphate) 是能量储存、利用的重要化合物。 肝是合成肌酸的主要器官。 肌酸以甘氨酸为骨架，由精氨酸提供脒基， SAM提供甲基而合成。 肌酸在肌酸激酶的作用下，转变为磷酸肌酸。 肌酸和磷酸肌酸代谢的终产物为肌酸酐 (creatinine)。 H2O + 2.半胱氨酸与胱氨酸的代谢 (1)半胱氨酸与胱氨酸的互变 -2H +2H CH2SH CHNH2 COOH CH2 CHNH2 COOH CH2 CHNH2 COOH S S 2 (2)硫酸根的代谢 含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸 是主要来源。 SO42- + ATP AMP - SO3- (腺苷 -5-磷酸硫酸 ) 3-PO3H2-AMP-SO3- （ 3-磷酸腺苷 -5-磷酸硫酸， PAPS） PAPS为活性硫酸， 是体内硫酸基的供体 (四 )支链氨基酸的代谢 支链氨基酸 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 氨基酸的重要含氮衍生物
