蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢.ppt

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1、蛋白质代谢蛋白质代谢？Metabolism of Amino acids&Proteins Metabolism of Amino acids&ProteinsChapter 10 Chapter 10 蛋白质降解和蛋白质降解和 氨基酸的分解代谢氨基酸的分解代谢12/17/20221第一节 蛋白质的营养价值与蛋白质的消化及吸收必需氨基酸：必需氨基酸：体内需要但自身不能合成，必须由食物供应的氨基酸体内需要但自身不能合成，必须由食物供应的氨基酸一、蛋白质的营养价值一、蛋白质的营养价值 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr Met Trp Lys Val Ile Leu P

2、he Thr “假假 设设 来来 借借 一一 两两 本本 书书”甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸异亮氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸苯丙氨酸、苏氨酸12/17/20222蛋白质的营养价值蛋白质的营养价值必需必需AAAA种类种类必需必需AAAA含量含量必需必需AAAA的比例的比例具有与人体需求相符的具有与人体需求相符的AAAA组成，其被消化后组成，其被消化后在体内被利用的程度越高，营养价值越高。在体内被利用的程度越高，营养价值越高。12/17/20223 将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，互相补将几种营养价值较低的食物蛋白质混合后食用，互相

3、补充必需氨基酸的种类和数量，以提高其营养价值的作用充必需氨基酸的种类和数量，以提高其营养价值的作用食物蛋白质的互补作用食物蛋白质的互补作用必需氨基酸相互补充必需氨基酸相互补充12/17/20224二、蛋白质的消化二、蛋白质的消化蛋白质具有种属特异蛋白质具有种属特异性，消化可以消除。性，消化可以消除。蛋白酶：一般为无活性酶原，需蛋白酶：一般为无活性酶原，需HClHCl、蛋白酶或肠激酶、蛋白酶或肠激酶激活激活蛋白酶：水解肽键，专一性不同蛋白酶：水解肽键，专一性不同各种蛋白酶协同作用，生成各种蛋白酶协同作用，生成AAAA、二肽，吸收、二肽，吸收12/17/2022512/17/20226 NH NH

4、3 3+COO COO-外肽酶外肽酶氨肽酶氨肽酶特定氨基酸间特定氨基酸间限制性内肽酶限制性内肽酶外肽酶外肽酶羧肽酶羧肽酶最终产物：最终产物：氨基酸、寡肽氨基酸、寡肽12/17/2022712/17/20228三、肽和氨基酸的吸收三、肽和氨基酸的吸收（小肠粘膜）（小肠粘膜）主动转运（耗能）主动转运（耗能）肠粘膜上皮细胞膜载体肠粘膜上皮细胞膜载体粘膜微粘膜微血管血管血液血液肝脏及其他器官；肝脏及其他器官；-谷氨酰胺循环：在细胞膜上的谷氨酰胺循环：在细胞膜上的-谷氨酰胺转移酶作用谷氨酰胺转移酶作用下，通过与谷胱甘肽作用而转运入细胞。每转运下，通过与谷胱甘肽作用而转运入细胞。每转运1 1分子分子氨基酸

5、消耗氨基酸消耗3 3分子分子ATPATP。12/17/2022912/17/202210蛋白质的腐败作用蛋白质的腐败作用（putrefactionputrefaction）肠道细菌对消化过程中不被消化、吸收部分蛋白质及肠道细菌对消化过程中不被消化、吸收部分蛋白质及其消化产物所起的作用。无氧分解，涉及脱羧、脱氨、氧其消化产物所起的作用。无氧分解，涉及脱羧、脱氨、氧化、还原、水解反应。大部分产物对人体有害。化、还原、水解反应。大部分产物对人体有害。12/17/202211第二节 细胞内蛋白质的降解外源性蛋白降解：消化道内，不需要能量，蛋白酶参与。内源性蛋白质降解：细胞内，衰老蛋白质，需要能量，高效

6、率、指向性强。人及动物体内蛋白质处于不断人及动物体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡降解和合成的动态平衡成人：每天有成人：每天有1%1%2%2%总蛋白被降总蛋白被降解、更新解、更新蛋白半寿期蛋白半寿期（t t1/21/2）人血浆蛋白质：人血浆蛋白质：1010天天肝脏蛋白质：肝脏蛋白质：1 18 8天天结缔组织蛋白：结缔组织蛋白：180180天天关键性的调节酶：很短关键性的调节酶：很短12/17/202212一 细胞内蛋白质降解的重要物质泛素，与目标蛋白质结合，被蛋白酶体识别。酶E1（泛素活化酶）激活泛素酶E2（泛素结合酶）将泛素与蛋白质绑定酶E3（泛素蛋白连接酶）辨认蛋白质蛋白酶体，降解蛋白

7、质19S20S12/17/202213二、降解过程12/17/202214三、泛素-蛋白酶体系统的生物学意义对新合成的蛋白质进行质量检查清除衰老蛋白质参与细胞周期调控，细胞周期蛋白经泛素-蛋白酶体途径降解导致细胞退出有丝分裂泛素-蛋白酶体系统与癌症和多种疾病的发生有密切关系。12/17/202215第三节第三节 氨基酸分解代谢氨基酸分解代谢 吸收到体内的吸收到体内的AAAA可部分合成蛋白质，另一部分则被分解。可部分合成蛋白质，另一部分则被分解。3 3）酰胺）酰胺形式形式储存储存，或转变为其他含氮物，或转变为其他含氮物 1 1）生物合成蛋白质）生物合成蛋白质2 2）分解）分解脱氨基脱氨基-酮戊二

8、酸酮戊二酸糖代谢糖代谢彻底氧化或转变为糖和脂肪彻底氧化或转变为糖和脂肪12/17/202216氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况氨基酸氨基酸代谢库代谢库食物蛋白质食物蛋白质消化吸收消化吸收 组织组织蛋白质蛋白质分解分解 体内合成氨基酸体内合成氨基酸(非必需氨基酸非必需氨基酸)-酮酸酮酸 脱氨基作用脱氨基作用 酮体酮体氧化供能氧化供能糖糖胺类胺类脱羧基作用脱羧基作用氨氨 尿素尿素代谢转变代谢转变其它含氮化合物其它含氮化合物(嘌呤、嘧啶等嘌呤、嘧啶等)合成合成 12/17/20221712/17/202218一、氨基酸的转氨基作用一、氨基酸的转氨基作用 一种氨基酸的一种氨基酸的-氨基经转氨酶催化转移给氨

9、基经转氨酶催化转移给-酮酸的作酮酸的作用；原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相用；原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。催化转氨基作用的酶为应的氨基酸。催化转氨基作用的酶为转氨酶转氨酶。12/17/2022192 2、转氨酶（氨基转移酶）的特点、转氨酶（氨基转移酶）的特点1 1）大多数需）大多数需-酮戊二酸作为氨基的受体，而对另一个底物则酮戊二酸作为氨基的受体，而对另一个底物则 无严格的专一性（除甘氨酸、赖氨酸和组氨酸外）无严格的专一性（除甘氨酸、赖氨酸和组氨酸外）2 2）一般只催化）一般只催化L-AAL-AA氨基酸和氨基酸和-酮戊二酸的转氨作用酮戊二酸的转氨

10、作用3 3）催化反应可逆）催化反应可逆4 4）所有的转氨酶辅酶都是磷酸吡哆醛）所有的转氨酶辅酶都是磷酸吡哆醛重要的酶：谷丙转氨酶（重要的酶：谷丙转氨酶（GPTGPT）、谷草转氨酶（）、谷草转氨酶（GOTGOT）12/17/2022203 3、转氨酶的辅酶及其作用机制、转氨酶的辅酶及其作用机制12/17/202221多数氨基酸脱氨的方式机体合成非必需氨基酸的途径临床疾病诊断和治疗时必要的参考指标 正常情况下，转氨酶分布在细胞内，特别是肝脏和心脏，血清中活性最低。疾病可导致细胞膜通透性增加，组织坏死或细胞破裂，大量的转氨酶从细胞释放入血。心肌梗死血清GOT异常升高，急性传染性肝炎血清GPT和GOT

11、皆异常升高。4 4、转氨作用的机制、转氨作用的机制12/17/202222二、二、AAAA的脱氨基作用的脱氨基作用氧化脱氨基作用（动、植物）氧化脱氨基作用（动、植物）非氧化脱氨基作用（微生物）非氧化脱氨基作用（微生物）12/17/202223L-L-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶第一步：脱氢第一步：脱氢第二步：加水、脱氨第二步：加水、脱氨 （一）氧化脱氨基作用（一）氧化脱氨基作用氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶甘氨酸氧化酶甘氨酸氧化酶L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶H2O212/17/202224L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶12/17/202225L-L-氨基酸氧化酶（氨基酸氧化酶（L-amino ac

12、id oxidase)L-amino acid oxidase)：需氧脱氢酶，辅基需氧脱氢酶，辅基FADFAD脱下的脱下的HOHO2 2HH2 2O O2 2酶活性不高，组织器官分布局限，作用不大酶活性不高，组织器官分布局限，作用不大L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶 (L-glutamate dehydro-genase)(L-glutamate dehydro-genase)不需氧脱氢酶，辅酶不需氧脱氢酶，辅酶NADNAD+或或NADPNADP+NADHNADH进入呼吸链进行氧化磷酸化进入呼吸链进行氧化磷酸化酶活性高，特异性高，只能催化酶活性高，特异性高，只能催化L-L-谷氨酸，分布广谷氨酸

13、，分布广泛，作用较大泛，作用较大12/17/202226（二）联合脱氨基作用（二）联合脱氨基作用1 1 转氨作用偶联氧化脱氨作用转氨作用偶联氧化脱氨作用间接脱氨间接脱氨先转氨，再氧化脱氢；因为转氨作用的氨基受体为先转氨，再氧化脱氢；因为转氨作用的氨基受体为-酮酮戊二酸，生成谷氨酸，而戊二酸，生成谷氨酸，而L-L-谷氨酸脱氢酶的活性高特异谷氨酸脱氢酶的活性高特异性强，脱出游离氨。肝、脑、肾性强，脱出游离氨。肝、脑、肾氨基传递体此反应的逆反应为合成非必需氨基酸的重要途径12/17/2022272 2、转氨偶联、转氨偶联AMPAMP循环脱氨作用循环脱氨作用存在于骨骼肌、心肌、肝脏、脑组织存在于骨骼肌

14、、心肌、肝脏、脑组织-氨基氨基酸酸-酮戊酮戊二酸二酸-酮酮酸酸L-L-谷氨谷氨酸酸天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸AMPAMPIMPIMPNHNH3 312/17/202228三三 氨的转运氨的转运氨的毒性：损害中枢神经系统，在体内必须以氨的毒性：损害中枢神经系统，在体内必须以无毒的形式转运无毒的形式转运氨的来源：氨的来源：氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内氨基酸脱氨基作用产生的氨是体内案的主要来源。案的主要来源。氨的去路：氨的去路：尿素的合成、谷氨酰胺的生成、参尿素的合成、谷氨酰胺的生成、参与合成含氮化合物、铵盐形式由尿排出与合成含氮化合物、铵盐形式由

15、尿排出12/17/20222912/17/202230谷氨酰胺合成酶广泛存在谷氨酰胺合成酶广泛存在谷氨酰胺向肝肾运输无毒的氨谷氨酰胺向肝肾运输无毒的氨谷氨酰胺也是合成反应的氨基供体谷氨酰胺也是合成反应的氨基供体（一）谷氨酰胺（一）谷氨酰胺12/17/202231（二）丙氨酸（二）丙氨酸-葡萄糖循环葡萄糖循环12/17/202232四、尿素的合成四、尿素的合成(urea cycle(urea cycle 鸟氨酸循环鸟氨酸循环)最早发现的代谢循环，最早发现的代谢循环，19321932年年Hans A.KrebsHans A.Krebs提出提出原料：原料：NHNH3 3、COCO2 2（或（或H H

16、2 2COCO3 3）、鸟氨酸、）、鸟氨酸、AspAsp、ATPATP、MgMg2+2+、酶、酶合成部位：合成部位：肝细胞肝细胞尿素是氨基酸分解代谢的最终无毒产物尿素是氨基酸分解代谢的最终无毒产物12/17/2022333 3个阶段：个阶段：CO CO2 2、NHNH3 3与鸟氨酸作用合成瓜氨酸与鸟氨酸作用合成瓜氨酸瓜氨酸与瓜氨酸与AspAsp作用产生作用产生ArgArg（精氨酸）（精氨酸）ArgArg被被ArgArg水解酶水解后放出尿素，并形成鸟氨酸循环水解酶水解后放出尿素，并形成鸟氨酸循环鸟氨酸循环，又称尿素循环，鸟氨酸循环，又称尿素循环，通过一次循环，通过一次循环，消耗消耗2 2分子氨（

17、分子氨（1 1分子氨，分子氨，1 1分子天冬氨酸所代氨）分子天冬氨酸所代氨），3 3分子分子ATPATP，生成，生成1 1分子尿素。分子尿素。12/17/202234尿素循环的过程尿素循环的过程氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶鸟氨酸转氨甲酰酶鸟氨酸转氨甲酰酶精氨酸代琥珀酸缩合酶精氨酸代琥珀酸缩合酶精氨酸琥珀酸裂解酶精氨酸琥珀酸裂解酶精氨酸酶精氨酸酶线粒体线粒体胞质胞质精氨酸代琥珀酸精氨酸代琥珀酸12/17/202235总结总结（1 1）形成）形成1 1分子尿素可清除两分子氨基氮及分子尿素可清除两分子氨基氮及1 1分子分子COCO2 2，一个一个氨基来自游离氨基来自游离NHNH3 3，一个来自天

18、冬氨酸，一个来自天冬氨酸（2 2）形成）形成1 1分子尿素需消耗分子尿素需消耗4 4个高能磷酸键个高能磷酸键（3 3）前两步骤是在肝细胞的线粒体中完成的，而后三个步）前两步骤是在肝细胞的线粒体中完成的，而后三个步 骤都是在胞液中完成的骤都是在胞液中完成的（4 4）氨甲酰磷酸合成酶氨甲酰磷酸合成酶是合成尿素的限速酶是合成尿素的限速酶（5 5）肝脏功能受损时，尿素合成受阻，导致氨中毒）肝脏功能受损时，尿素合成受阻，导致氨中毒（6 6）摄入蛋白增多，尿素合成随之增多）摄入蛋白增多，尿素合成随之增多12/17/202236合成尿素总反应式12/17/202237延胡索酸：进入延胡索酸：进入TCATCA

19、苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸延胡索酸：延胡索酸：鸟氨酸循环与鸟氨酸循环与TCATCA之间的连接物之间的连接物草酰乙酸草酰乙酸+乙酰乙酰CoACoA柠檬酸柠檬酸转氨转氨AspAsp糖异生糖异生GG12/17/202238五、五、氨基酸碳骨架的降解氨基酸碳骨架的降解1 1、合成非必需氨基酸、合成非必需氨基酸2 2、转变为糖及脂类：生糖、转变为糖及脂类：生糖AAAA、生酮、生酮AAAA、生糖和生酮、生糖和生酮AAAA3 3、氧化产生能量：生成乙酰、氧化产生能量：生成乙酰CoACoA、-酮戊二酸、延胡酮戊二酸、延胡索酸、草酰乙酸、丙酮酸进入三羧酸循环索酸、草酰乙酸、丙酮酸进入三羧酸循环12/17/20

20、223912/17/202240第四节第四节 个别氨基酸代谢个别氨基酸代谢一、氨基酸的脱羧作用一、氨基酸的脱羧作用GluGlu-氨基丁酸（氨基丁酸（GluGlu脱羧酶）脱羧酶）-氨基丁酸是神经系统的主要抑制性递质氨基丁酸是神经系统的主要抑制性递质组氨酸组氨酸组胺（组胺（组氨酸脱氢酶组氨酸脱氢酶）组胺：扩血管、降血压、促平滑肌收缩和胃液分泌组胺：扩血管、降血压、促平滑肌收缩和胃液分泌鸟氨酸鸟氨酸精胺（精胺（鸟氨酸鸟氨酸脱羧酶）脱羧酶）精胺、精脒调节细胞生长精胺、精脒调节细胞生长色氨酸色氨酸5-羟色氨酸（色氨酸羟化酶）羟色氨酸（色氨酸羟化酶）5-HT：神经递质，与睡眠、镇痛和体温调节有关：神经递质

21、，与睡眠、镇痛和体温调节有关12/17/202241二、氨基酸与一碳基团二、氨基酸与一碳基团某些氨基酸代谢过程中产生的具有一个碳原子的某些氨基酸代谢过程中产生的具有一个碳原子的基团基团-CH=NH-CH=NH、-CHO-CHO、-CH-CH2 2OHOH；-CH-CH2 2-、-CH-CH3 3、-CH=-CH=等等四氢叶酸（四氢叶酸（FHFH4 4）是）是一碳基团的转移载体，一碳基一碳基团的转移载体，一碳基团不能单独存在团不能单独存在主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸代主要来源于丝氨酸、甘氨酸、组氨酸、色氨酸代谢，参与体内许多重要化合物的合成谢，参与体内许多重要化合物的合成12/17/

22、20224212/17/202243一碳基团的来源一碳基团的来源甘氨酸12/17/20224412/17/20224512/17/202246合成胆碱、肌酸、肾上腺素等12/17/202247生理意义：生理意义：1 1）与与AAAA代谢密切相关代谢密切相关2 2）参与嘌呤和嘧啶的生物合成）参与嘌呤和嘧啶的生物合成3 3）生物体各种化合物甲基化的甲基来源）生物体各种化合物甲基化的甲基来源4 4）新药设计）新药设计12/17/202248芳香族氨基酸的代谢芳香族氨基酸的代谢苯丙氨酸苯丙氨酸（必需氨基酸）（必需氨基酸）酪氨酸酪氨酸 酪氨酸可以合成甲状腺素、肾上腺素等酪氨酸可以合成甲状腺素、肾上腺素等色氨酸色氨酸（必需氨基酸）（必需氨基酸），生成生成5-羟色胺（神经递质）和尼羟色胺（神经递质）和尼克酸（克酸（NAD、NADP的原料）的原料）12/17/202249