蛋白質降解與氨基酸分解代謝

1、蛋白質降解與氨基酸分解代謝蛋白質的水解蛋白質的水解氨基酸的代謝氨基酸的代謝氨基酸的分解氨基酸的分解氨基酸的合成氨基酸的合成* *總氮平衡：攝入氮總氮平衡：攝入氮= =排出氮排出氮 即蛋白質分解與合成處于平衡，如成人即蛋白質分解與合成處于平衡，如成人* *正氮平衡：攝入氮正氮平衡：攝入氮 排出氮排出氮 即蛋白質合成量多于分解量，如兒童、孕婦即蛋白質合成量多于分解量，如兒童、孕婦* *負氮平衡：攝入氮負氮平衡：攝入氮 排出氮排出氮 即蛋白質分解量多于合成量，如饑餓、消耗性疾病即蛋白質分解量多于合成量，如饑餓、消耗性疾病 食物攝入氮食物攝入氮-(-(尿氮尿氮+ +糞氮糞氮) )可反映體內蛋白質合成與

2、分解的動態(tài)關系可反映體內蛋白質合成與分解的動態(tài)關系氮平衡氮平衡蛋白質的需要量蛋白質的需要量成人每日最低需要量成人每日最低需要量: 30: 3050g/d50g/d我國營養(yǎng)學會推薦的我國營養(yǎng)學會推薦的成人每日需要量成人每日需要量: 80g/d : 80g/d 取決于其含必需氨基酸種類及含量的多少取決于其含必需氨基酸種類及含量的多少 必需氨基酸：機體不能合成、必需從食物中攝?。罕匦璋被幔簷C體不能合成、必需從食物中攝取： 賴、纈、異亮、苯丙、蛋、亮、賴、纈、異亮、苯丙、蛋、亮、 色、蘇氨酸色、蘇氨酸 非必需氨基酸：體內可合成的氨基酸非必需氨基酸：體內可合成的氨基酸 半必需氨基酸：嬰幼兒時期合成量不

3、能滿足需要半必需氨基酸：嬰幼兒時期合成量不能滿足需要 組氨酸和精氨酸組氨酸和精氨酸蛋白質的營養(yǎng)價值蛋白質的營養(yǎng)價值 氮的保留量氮的保留量BV= BV= 100%100% 氮的吸收量氮的吸收量蛋白質的互補作用蛋白質的互補作用 指營養(yǎng)價值較低的蛋白質若與必需氨基酸指營養(yǎng)價值較低的蛋白質若與必需氨基酸互相補充混合食用時則可大大提高營養(yǎng)價值。互相補充混合食用時則可大大提高營養(yǎng)價值。蛋白質的生理價值（蛋白質的生理價值（BVBV）：）： 指食物蛋白的利用率指食物蛋白的利用率蛋白質營養(yǎng)價值的化學評分蛋白質營養(yǎng)價值的化學評分 蛋白來源蛋白來源 重量重量% 單食時單食時BV 混食時混食時BV 豆腐干豆腐干 42

4、 65 77 面面 筋筋 58 67 小小 麥麥 39 67 小小 米米 13 57 89 牛牛 肉肉 26 69 大大 豆豆 2 2 64 混合食物蛋白質的互補作用混合食物蛋白質的互補作用蛋白質的消化和吸收蛋白質的消化和吸收 蛋白質的酶促降解：開始于胃，由胃蛋白蛋白質的酶促降解：開始于胃，由胃蛋白酶催化。在小腸內主要被胰腺分泌的蛋白酶催化。在小腸內主要被胰腺分泌的蛋白酶消化水解成寡肽。再在小腸的酶消化水解成寡肽。再在小腸的 刷狀緣刷狀緣上，被各種肽酶水解更小的小肽和游離的上，被各種肽酶水解更小的小肽和游離的氨基酸。氨基酸。氨基酸、二肽和三肽的吸收：氨基酸被小氨基酸、二肽和三肽的吸收：氨基酸被

5、小腸細胞吸收的機制與單糖的吸收機制極為腸細胞吸收的機制與單糖的吸收機制極為相似，二肽和三肽的吸收不需要相似，二肽和三肽的吸收不需要NaNa+ +。一、一、 蛋白質的水解蛋白質的水解水解胞外酶胞外酶氨基酸氨基酸 吸收入作為氮源和能源進行代謝作為氮源和能源進行代謝。蛋白質不能儲備。蛋白質不能儲備。泛肽識別并在溶酶體中水解泛肽識別并在溶酶體中水解細胞內能有選擇的降解細胞內能有選擇的降解“過期蛋白過期蛋白”，而，而不影響細胞的正常功能？不影響細胞的正常功能？水解氨基酸氨基酸泛肽泛肽溶酶體溶酶體氨基酸氨基酸氨基酸代謝庫氨基酸代謝庫：食物蛋白經消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）：食物蛋白經消化吸收的氨基酸（

6、外源性氨基酸）與體內組織蛋白質降解的氨基酸（內源性氨基酸）混在一起，分布與體內組織蛋白質降解的氨基酸（內源性氨基酸）混在一起，分布于體內各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。于體內各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。General Metabolism of Amino Acid氨基酸代謝庫氨基酸代謝庫(metabolic pool)食物蛋白質食物蛋白質消化吸收消化吸收組織蛋白質組織蛋白質分解分解合成合成合成合成脫氨基作用脫氨基作用NH3- 酮酸酮酸尿素尿素糖糖氧化供能氧化供能酮體酮體脫羧基作用脫羧基作用CO2胺類胺類其他含氮化合物其他含氮化合物(purine,pyrimide)轉變轉變蛋蛋白白質質

7、的的胞胞外外水水解解和和吸吸收收 1、蛋白質的消化、蛋白質的消化內肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、內肽酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、 糜蛋白酶、糜蛋白酶、 彈性蛋白酶彈性蛋白酶 （水解蛋白質內部肽鍵）（水解蛋白質內部肽鍵）外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶外肽酶：氨基肽酶、羧基肽酶 （從肽鏈兩端開始水解肽鍵）（從肽鏈兩端開始水解肽鍵）主要的酶類：主要的酶類： 據水解肽鍵部位的不同分為兩類：據水解肽鍵部位的不同分為兩類：NH3+ NH3+ COO- COO-外切酶外切酶氨肽酶氨肽酶隨機內切酶內切酶特定氨基酸間限制性內切酶限制性內切酶外切酶外切酶羧肽酶羧肽酶最終產物最終產物氨基酸氨基酸胃蛋白酶原胃蛋白酶原H H+ +

8、 蛋白質蛋白質 多肽（主）多肽（主）酶原的激活酶原的激活水解水解2 2、消化過程、消化過程（1 1）胃中消化）胃中消化胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶 胰蛋白酶原胰蛋白酶原 腸激酶腸激酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 彈性蛋白酶彈性蛋白酶 羧基肽酶羧基肽酶（+） 蛋白質蛋白質 肽肽 氨基酸氨基酸內肽酶內肽酶外肽酶外肽酶 酶原的激活酶原的激活 胰蛋白酶胰蛋白酶水解水解（2 2）小腸內消化（主要部位）小腸內消化（主要部位）消化道內幾種蛋白酶的專一性消化道內幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰

9、蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe. Trp）（1 1） 主要部位：小腸主要部位：小腸A A 氨基酸運載蛋白氨基酸運載蛋白堿性氨基酸運載蛋白堿性氨基酸運載蛋白酸性氨基酸運載蛋白酸性氨基酸運載蛋白亞氨基酸運載蛋白亞氨基酸運載蛋白B B - -谷氨酸循環(huán)谷氨酸循環(huán)（2 2） 吸收機制吸收機制中性氨基酸運載蛋白中性氨基酸運載蛋白3 3、氨基酸的吸收、氨基酸的吸收氨氨基基酸酸 -谷谷氨酰氨?；D基轉移酶移酶谷胱谷胱甘肽甘肽半胱氨酰甘氨酸半胱氨酰甘氨酸 -谷氨酰谷氨酰氨基酸氨基酸 -谷氨酸谷氨酸環(huán)化酶環(huán)化酶5-氧脯氧脯氨酸氨酸氨基酸氨基酸谷胱甘肽谷胱甘肽合成酶合成酶甘氨酸甘氨酸 -谷氨酰谷氨

10、酰半胱氨酸半胱氨酸 -谷氨酰谷氨酰半胱氨酸半胱氨酸合成酶合成酶谷氨酸谷氨酸5-氧脯氧脯氨酸酶氨酸酶半胱氨酸半胱氨酸肽酶肽酶細胞膜細胞膜細胞內細胞內|細細胞胞外外-谷氨?；h(huán)氨基酸吸收二、氨基酸的分解代謝二、氨基酸的分解代謝氨基酸氨基酸 酮酸酮酸1、氧化：、氧化：CO2、H2O、ATP2、提供可轉化為、提供可轉化為G（燃料）（燃料） 的的3碳和碳和4碳單位碳單位NH4 + 1、再利用生成再利用生成AA2、排泄：排泄： NH4+ 、尿素、尿酸、尿素、尿酸氨基酸氨基酸RCHNH2COOH？分解分解NH3、尿素、尿酸、尿素、尿酸 CO2、H2O、ATP合成其他合成其他合成合成？四大物質、激素等四大物

11、質、激素等氨基酸的分解一般分三步：氨基酸的分解一般分三步：第一步：脫氨基作用，脫下來的氨基或轉變?yōu)榘保ǖ谝徊剑好摪被饔?，脫下來的氨基或轉變?yōu)榘保∟HNH3 3），），或轉化為天冬氨酸或谷氨酸的氨基?；蜣D化為天冬氨酸或谷氨酸的氨基。第二步：氨與天冬氨酸的氮原子結合，成為尿素并被釋放。第二步：氨與天冬氨酸的氮原子結合，成為尿素并被釋放。第三步：氨基酸的碳骨架轉化為一般的代謝中間體。第三步：氨基酸的碳骨架轉化為一般的代謝中間體。（一）脫氨基作用（一）脫氨基作用RCHNH2COOH脫氨酶脫氨酶NH3？RCHNH2COOHOO 定義：氨基酸失去氨基的作用叫定義：氨基酸失去氨基的作用叫脫氨基作用。脫氨基

12、作用。脫氨基作用脫氨基作用是氨基酸分解代謝最主要的反應。是氨基酸分解代謝最主要的反應。氨基酸脫氨基的主要方式：氨基酸脫氨基的主要方式： 轉氨基（氨基轉移）作用轉氨基（氨基轉移）作用 氧化脫氨基作用氧化脫氨基作用 聯(lián)合脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用 1.1.轉氨基作用轉氨基作用特點特點：a. a. 可逆，受平衡影響可逆，受平衡影響 b. b. 氨基大多轉給了氨基大多轉給了-酮戊二酸（產物谷氨酸）酮戊二酸（產物谷氨酸）轉氨酶轉氨酶CHR1NH3COO+- -氨基酸氨基酸CHR2OCOO- -酮酸酮酸CHR2NH3COO+-CHR1OCOO- -氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸逆過程逆過程交換交換三羧酸三羧酸循環(huán)

13、循環(huán)丙酮酸丙酮酸酮戊二酸提問：為什么多轉給提問：為什么多轉給-酮戊二酸酮戊二酸？答案：來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產生答案：來源有保證，谷氨酸可由氧化脫氨迅速降解產生-酮戊二酸酮戊二酸。指指-AA-AA和酮酸之間氨基的轉移作用，和酮酸之間氨基的轉移作用， -AA-AA的的-氨基借助氨基借助轉氨酶的催化作用轉移到酮酸的酮基上，結果原來的轉氨酶的催化作用轉移到酮酸的酮基上，結果原來的AAAA生成生成相應的酮酸，而原來的酮酸則形成相應的氨基酸。相應的酮酸，而原來的酮酸則形成相應的氨基酸。轉氨基作用舉例轉氨基作用舉例谷氨酸谷氨酸 + 丙酮酸丙酮酸-酮戊二酸酮戊二酸 + 丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天

14、冬氨酸 + -酮戊二酸酮戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 +谷氨酸谷氨酸CH2-COO-CH+NH3COO-CH2-COO-CH2-C=OCOO-CH2-COO-C=OCOO-CH2-COO-CH2-CH+NH3COO-+轉氨基作用的機制：轉氨基作用的機制： 轉氨酶的輔酶：轉氨酶的輔酶：迄今發(fā)現(xiàn)的轉氨酶都以磷酸吡哆迄今發(fā)現(xiàn)的轉氨酶都以磷酸吡哆醛（醛（PLP）為輔基，它與酶蛋白以牢固的共價鍵形式）為輔基，它與酶蛋白以牢固的共價鍵形式結合。結合。轉氨酶轉氨酶(transaminase)/(transaminase)/氨基轉移酶氨基轉移酶(aminotransferase)(aminotransferase

15、)催化氨基轉移的酶，廣泛存在于各組織，以心肝腦腎含量較高。催化氨基轉移的酶，廣泛存在于各組織，以心肝腦腎含量較高。重要的轉氨酶有：重要的轉氨酶有：1 1） 2 2） 谷丙轉氨酶（谷丙轉氨酶（glutamic pyruvic transaminase, GPTglutamic pyruvic transaminase, GPT） 或丙氨酶氨基轉移酶（或丙氨酶氨基轉移酶（alanine aminotransferase, alanine aminotransferase, ALTALT）谷草轉氨酶（谷草轉氨酶（glutamic oxaloacetic transaminase, glutamic

16、oxaloacetic transaminase, GOTGOT）或或 天冬氨酸氨基轉移酶（天冬氨酸氨基轉移酶（aspartate aspartate aminotransferase, ASTaminotransferase, AST）u哺乳動物細胞中氨基的集合作用是在細胞質中。哺乳動物細胞中氨基的集合作用是在細胞質中。起催化作用的酶是細胞質中的天冬氨酸轉氨酶，起催化作用的酶是細胞質中的天冬氨酸轉氨酶，該酶催化的轉氨產物是谷氨酸。該酶催化的轉氨產物是谷氨酸。u谷氨酸進入線粒體，谷氨酸或直接脫氨，或在谷氨酸進入線粒體，谷氨酸或直接脫氨，或在天冬氨酸轉氨酶作用下將天冬氨酸轉氨酶作用下將-氨基轉移

17、給草酰乙酸氨基轉移給草酰乙酸又形成天冬氨酸。又形成天冬氨酸。u在線粒體內，在線粒體內，天冬氨酸是尿素形成時氨基的直天冬氨酸是尿素形成時氨基的直接供給者接供給者，又可形成腺苷酸代琥珀酸。，又可形成腺苷酸代琥珀酸。提示：肝細胞中轉氨酶活力比其他組織高出許多，是提示：肝細胞中轉氨酶活力比其他組織高出許多，是血液的血液的100100倍倍抽血化驗若轉氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受抽血化驗若轉氨酶比正常水平偏高則有可能肝組織受損破裂，肝細胞的轉氨酶進入血液損破裂，肝細胞的轉氨酶進入血液。（結合乙肝抗原等指。（結合乙肝抗原等指標進一步確定是什么原因引起的）標進一步確定是什么原因引起的）查肝功為什么要抽血

18、化驗轉氨酶指數(shù)呢？查肝功為什么要抽血化驗轉氨酶指數(shù)呢？轉氨基本質上沒有真正脫氨。轉氨基本質上沒有真正脫氨。葡萄糖葡萄糖- -丙氨酸循環(huán)，氨運入肝臟丙氨酸循環(huán)，氨運入肝臟 肌肉中的氨基轉移酶，可把丙酮酸作為它肌肉中的氨基轉移酶，可把丙酮酸作為它的的 - -酮酸的載體。在它們的作用下，產物為丙酮酸的載體。在它們的作用下，產物為丙氨酸，丙氨酸被釋放到血液，經血液循環(huán)進入氨酸，丙氨酸被釋放到血液，經血液循環(huán)進入肝臟，在肝臟中經轉氨作用又產生丙酮酸，通肝臟，在肝臟中經轉氨作用又產生丙酮酸，通過葡萄糖異生途徑形成葡萄糖，葡萄糖通過血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

19、解為丙液循環(huán)回到肌肉中，通過糖酵解作用降解為丙酮酸。稱為酮酸。稱為葡萄糖葡萄糖- -丙氨酸循環(huán)丙氨酸循環(huán)L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶（專一催化谷氨酸脫氫分解及逆過程）（專一催化谷氨酸脫氫分解及逆過程）2.2.氧化脫氨作用氧化脫氨作用脫氨酶脫氨酶脫氫氧化酶脫氫氧化酶酶酶L-氨基酸氧化酶、氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶氨基酸氧化酶CHRNH3COO+-CNHRCOO酶酶2H+H+亞氨基酸不穩(wěn)定亞氨基酸不穩(wěn)定H2O+H+水解加氧水解加氧脫氫脫氫NH4+-CORCOO -酮酮酸酸本應是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？提問：那

20、種酶作用最重要？2n定義：定義： -AA-AA在酶的作用下，氧化生成在酶的作用下，氧化生成 - -酮酸，同酮酸，同時消耗氧并產生氨的過程。時消耗氧并產生氨的過程。AAAA氧化酶的種類氧化酶的種類 L-AAL-AA氧化酶：氧化酶：催化催化L-AAL-AA氧化脫氨，體內分布不廣泛，最適氧化脫氨，體內分布不廣泛，最適pH10pH10左右，以左右，以FADFAD或或FMNFMN為輔基。在動物體內僅分布于肝為輔基。在動物體內僅分布于肝腎，且活性腎，且活性不高，因此作用不大。不高，因此作用不大。 D-AAD-AA氧化酶：氧化酶：體內分布廣泛，以體內分布廣泛，以FADFAD為輔基。但體內為輔基。但體內D-A

21、AD-AA不多。不多。 L-L-谷氨酸脫氫酶：谷氨酸脫氫酶：專一性強，分布廣泛（動、植、微生物），專一性強，分布廣泛（動、植、微生物），活力強，以活力強，以NAD+NAD+或或NADP+NADP+為輔酶。為輔酶。是別構酶，別構抑制劑：是別構酶，別構抑制劑：ATPATPGTPGTP、DADHDADH；別構激活劑：；別構激活劑：ADPADPGDPGDP+NAD(P)H+NH3CH2-COOHCHNH2-CH2COOH-+NAD(P)+H2O谷氨酸谷氨酸脫氫酶脫氫酶CH2-COOHC=O-CH2COOH-體內（正）體內（正）體外（反）體外（反）有毒！有毒！L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NAD+H2

22、OCOO(CH2)2OCCOONADH+H+NH4+ - -谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸COO(CH2)2CHNH3COO+谷氨酸氧化脫氨谷氨酸氧化脫氨若外環(huán)境若外環(huán)境NHNH3 3大量進入細胞，或細胞內大量進入細胞，或細胞內NHNH3 3大量積累大量積累酮戊二酸大量轉酮戊二酸大量轉化化NADPHNADPH大量消耗大量消耗三羧酸循環(huán)中斷，能量供三羧酸循環(huán)中斷，能量供應受阻，某些敏感器官應受阻，某些敏感器官（如神經、大腦）功能障（如神經、大腦）功能障礙。礙。表現(xiàn)：語言障礙、視力模表現(xiàn)：語言障礙、視力模糊、昏迷、死亡。糊、昏迷、死亡。三羧酸三羧酸循環(huán)循環(huán)丙酮酸丙酮酸酮戊二酸氨中毒原理氨中毒

23、原理L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶NAD+H2OCOO(CH2)2OCCOONADH+H+NH4+ -谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸COO(CH2)2CHNH3COO+ 血氨正常參考值：血氨正常參考值：6565 mol/Lmol/L 降低血氨的措施：降低血氨的措施： 限制蛋白進食量限制蛋白進食量 給于腸道抑菌藥物給于腸道抑菌藥物 給予給予GluGlu使其與氨結合為使其與氨結合為GlnGln產物反應物3. 聯(lián)合脫氨聯(lián)合脫氨轉氨與氧化脫氨的聯(lián)合轉氨與氧化脫氨的聯(lián)合谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 -酮戊二酸酮戊二酸轉氨酶轉氨酶NH4+ -氨基酸氨基酸NAD+H2O -酮酸酮酸NH32H

24、由于兩種酶活性強，分布廣，動物體內大部分氨基酸由于兩種酶活性強，分布廣，動物體內大部分氨基酸聯(lián)聯(lián)合脫氨。合脫氨。骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要以骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要以為主。為主。NADH+H+由于轉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由于轉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，轉氨基和氧化脫氨聯(lián)合在一起才能迅速脫氨。高，轉氨基和氧化脫氨聯(lián)合在一起才能迅速脫氨。1. 轉氨酶與谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合脫氨基作用轉氨酶與谷氨酸脫氫酶的聯(lián)合脫氨基作用產物-NNNNRNHCHCH2COOCOO5P-腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸COOCOCH2COO-草酰乙酸草酰乙酸谷氨

25、酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸轉氨酶轉氨酶-氨基氨基酸酸 - 酮酸酮酸NH3NH3COCOOHCHNH3CH2COO-+天冬氨酸天冬氨酸NNNNROH5P次黃苷酸次黃苷酸NAD+NADH+H+NNNNRNH25P腺苷酸腺苷酸COOCHCHCOO延胡索酸延胡索酸COOCHOHCOOCH2蘋果酸蘋果酸HH谷谷-草轉草轉氨酶氨酶反應物2 .2 .嘌呤核苷酸循環(huán)（肌肉嘌呤核苷酸循環(huán)（肌肉中的聯(lián)合脫氨基方式）中的聯(lián)合脫氨基方式）還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。還原脫氨基、脫水脫氨基、水解脫氨基、脫硫氫基脫氨基等。 （在微生物中個別在微生物中個別AAAA進行進行, ,但不普遍）但不普遍

26、）4、非氧化脫氨非氧化脫氨L-絲氨酸絲氨酸 CH2 COO- C-NH3+=- CH3 COO- C=NH2+- COOH CH2OHNH2-C-H- COOH CH3 C=O-絲氨酸脫水絲氨酸脫水酶酶+NH3丙酮酸丙酮酸-H2O+H2O-氨基丙烯氨基丙烯酸酸亞氨基丙酸亞氨基丙酸由解氨酶催化由解氨酶催化CH2-CHNH2-COOH(OH)CH=CH-COOH(OH)+NH3L-苯丙氨酸苯丙氨酸 (酪氨酸酪氨酸)反式肉桂酸反式肉桂酸(反式香豆酸反式香豆酸)單寧等次生物單寧等次生物輔酶輔酶QPAL5.5.谷氨酰胺和天冬酰胺的脫氨谷氨酰胺和天冬酰胺的脫氨？脫氨脫氨H2OCOO(CH2)2CHNH3C

27、OO+(CH2)2CHNH3COOCONH2+谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺酶谷氨酰胺酶上述兩種酶廣泛存在于微生物、動物、植物中，有相當高的專一性。上述兩種酶廣泛存在于微生物、動物、植物中，有相當高的專一性。6 6、脫、脫 羧羧 基基 作作 用用AA胺類化合物胺類化合物脫羧酶脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）（輔酶為磷酸吡哆醛） R1 COOH H-C-NH2- H R2O=C-+AA胺類化合物胺類化合物脫羧酶脫羧酶（輔酶為磷酸吡哆醛）（輔酶為磷酸吡哆醛）磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 R1 COOH H-C-N= C-H- R2醛亞胺醛亞胺+H2O R1 H H-C-N= C-H- R2CO2H2O H

28、 R2O=C-+ R1 H H-C-NH2-專一性強專一性強谷谷AA -AA -氨基丁酸氨基丁酸+CO+CO2 2天冬天冬AA -AA -丙丙AA+COAA+CO2 2賴賴AA AA 尸胺尸胺+ CO+ CO2 2鳥鳥AA AA 腐胺腐胺+ CO+ CO2 2絲氨酸絲氨酸 乙醇胺乙醇胺 膽堿膽堿 卵磷脂卵磷脂色氨酸色氨酸 吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸 吲哚乙醛吲哚乙醛 吲哚乙酸吲哚乙酸 胺類有一定作用，但有些胺類化合物有害（尤其對人），應胺類有一定作用，但有些胺類化合物有害（尤其對人），應維持在一定水平，體內胺氧化酶可將多余的胺氧化成醛，進一維持在一定水平，體內胺氧化酶可將多余的胺氧化成醛，進一步氧化

29、成脂肪酸。步氧化成脂肪酸。RCH2NH2+O2+H2O RCHO+H2O2+NH3RCHO+1/2O2 RCOOH CO2+H2OAA尿素尿素（1 1）氨的去路：）氨的去路：排氨生物：排氨生物：NHNH3 3轉變成酰胺（轉變成酰胺（GlnGln），運），運到排泄部位后再分解。（原生動物、線到排泄部位后再分解。（原生動物、線蟲和魚類）蟲和魚類）以尿酸排出：將以尿酸排出：將NHNH3 3轉變?yōu)槿芙舛容^小的轉變?yōu)槿芙舛容^小的尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體尿酸排出。通過消耗大量能量而保存體內水分。（陸生爬蟲及鳥類）內水分。（陸生爬蟲及鳥類）以尿素排出：經尿素循環(huán)（肝臟）將以尿素排出：經尿素循環(huán)（肝

30、臟）將NHNH3 3轉變?yōu)槟蛩囟懦觥＃ú溉閯游铮┺D變?yōu)槟蛩囟懦觥＃ú溉閯游铮┲匦吕煤铣芍匦吕煤铣葾AAA：合成酰胺（高等植物中）合成酰胺（高等植物中）嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）嘧啶環(huán)的合成（核酸代謝）3的轉運與排泄的轉運與排泄水生生物直接擴散脫氨（水生生物直接擴散脫氨（NH3）哺乳、兩棲動物排尿素哺乳、兩棲動物排尿素各種生物根據安全、價廉的原則排氨各種生物根據安全、價廉的原則排氨直接排氨，不消耗能量；排氨形式越復雜、越耗能？體內水循環(huán)迅速，體內水循環(huán)迅速，NHNH3 3濃度低，擴散流失快，濃度低，擴散流失快，毒性小。毒性小。CONH2NH2？體內水循環(huán)較慢，體內水循環(huán)較慢，NHNH3 3

31、濃度較高，需要消耗濃度較高，需要消耗能量使其轉化為較簡能量使其轉化為較簡單，低毒的尿素形式。單，低毒的尿素形式。NNNNOOO-鳥類、爬蟲排尿酸鳥類、爬蟲排尿酸均來自轉氨均來自轉氨不溶于水不溶于水毒性很小毒性很小需更多能量需更多能量為什么這類生物如此排氨？為什么這類生物如此排氨？水循環(huán)太慢，水循環(huán)太慢，保留水分同時不中毒，付出高能量代價保留水分同時不中毒，付出高能量代價。高等植物，高等植物，以以Gln/Asn形式儲存氨形式儲存氨，不排氨。，不排氨。（2 2）氨的轉運）氨的轉運（向動物肝臟的運輸）（向動物肝臟的運輸）以以GlnGln的形式（氨的主要運輸形式）：的形式（氨的主要運輸形式）： NHN

32、H4 4+ + + Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ Glu+ ATP Gln+ADP+Pi+H+ + Gln+H Gln+H2 2O Glu + NHO Glu + NH4 4+ + 以以AlaAla轉運（葡萄糖轉運（葡萄糖- -丙氨酸轉運：肌肉）丙氨酸轉運：肌肉） NHNH4 4+ + + - -酮戊二酸酮戊二酸+NADPH+H+NADPH+H+ + Glu+NADP Glu+NADP+ +H+H2 2O OGlu+Glu+丙酮酸丙酮酸 - -酮戊二酸酮戊二酸+Ala+AlaAla+ Ala+ - -酮戊二酸酮戊二酸 Glu+Glu+丙酮酸丙酮酸 GlnGln合成酶合成酶Gln

33、 Gln 酶酶Glu脫氫酶 丙酮酸轉氨酶丙酮酸轉氨酶在肌肉在肌肉在肝臟在肝臟尿素循環(huán)尿素循環(huán)尿素循環(huán)尿素循環(huán)19321932年年Hans KrebsHans Krebs提出尿素循環(huán)提出尿素循環(huán)(urea cycle)(urea cycle)鳥氨酸循環(huán)鳥氨酸循環(huán)(ornithine cycle)(ornithine cycle)NH2(CH2)3HCCOOHNH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CONH2NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2鳥氨酸瓜氨酸精氨酸NH2CONH2尿素鳥氨酸瓜氨酸 精氨酸NH3CO2NH3+尿素H2OH2OH2O尿素尿素( (urea)urea)的生成的生成

34、實驗：實驗：動物切除肝臟，輸入動物切除肝臟，輸入AAAA后，血氨濃度升高后，血氨濃度升高動物保留肝臟、切除腎臟，輸入動物保留肝臟、切除腎臟，輸入AAAA后，血中后，血中尿素濃度升高尿素濃度升高動物肝臟、腎臟同時切除，輸入氨基酸后，動物肝臟、腎臟同時切除，輸入氨基酸后，血中尿素含量較低，但血氨濃度升高血中尿素含量較低，但血氨濃度升高結論：肝臟是合成尿素的主要器官結論：肝臟是合成尿素的主要器官（3 3）尿素的形成）尿素的形成尿素循環(huán)（尿素循環(huán)（鳥氨酸循環(huán)）鳥氨酸循環(huán)）部位肝臟細胞氨基酸氨基酸（外來的或自身的）（外來的或自身的） -酮戊二酸酮戊二酸（轉氨作用）（轉氨作用）谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸酮戊

35、二酸酮戊二酸NH4+CO22ADP+Pi+H+2ATPPi鳥氨酸鳥氨酸瓜瓜氨氨酸酸氨氨甲甲酰酰磷磷酸酸Pi瓜氨酸瓜氨酸轉氨基轉氨基氨氨精氨琥珀酸精氨琥珀酸ATPAMP+PPi延延胡胡索索酸酸鳥氨酸鳥氨酸精氨酸精氨酸H2OCONH2NH2（三）（三） 尿素循環(huán)的詳細步驟尿素循環(huán)的詳細步驟 1. 氨基甲酰磷酸的合成（線粒體）氨基甲酰磷酸的合成（線粒體） 2. 瓜氨酸的合成（線粒體）瓜氨酸的合成（線粒體） 3. 精氨琥珀酸的合成（細胞質）精氨琥珀酸的合成（細胞質） 4. 精氨酸的合成（細胞質）精氨酸的合成（細胞質） 5. 精氨酸水解生成尿素（細胞質）精氨酸水解生成尿素（細胞質） Urea Biosy

36、nthesis -1+CO2NH3H2O2ATP+H2NCOOP+2ADPPi氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸(Carbamoyl phosphate)CPS-AGA（1）氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸的合成：氨甲酰磷酸合成酶 (carbamoyl phophate synthetase,CPS-) AGA）AGA）（N-乙酰谷氨酸N-乙酰谷氨酸CH3CONHCHCOOHCH2CH2COOH(N-acetyl glutamatic acid,AGA)反應部位：線粒體蛋白質降解蛋白質降解 轉氨反應轉氨反應 Glu濃度濃度 AGA最終促進最終促進CPSCPS活性活性Urea Biosyn

37、thesis -2（2 2）瓜氨酸的合成瓜氨酸的合成(Carbamoyl phosphate)(Ornithine)(Citrulline)Urea Biosynthesis -3（3 3）精氨酸的合成（胞質）精氨酸的合成（胞質）NH(CH2)3HCCOOHNH2CONH2瓜氨酸+COOHC HH2NCH2COOHNH(CH2)3HCCOOHNH2CNNH2精氨酸代琥珀酸CHCOOHCH2COOH精氨酸代琥珀酸合成酶ATPAMPPPiH2O天冬氨酸精氨酸代琥珀酸裂解酶NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2精氨酸+HCCHCOOHHOOC延胡索酸(Citrulline)(Asp)(Arg

38、ininosuccinate)(Argininosuccinate)(Arginine) (Fumarate)Urea Biosynthesis -4（4 4）精氨酸水解生成尿素）精氨酸水解生成尿素精氨酸酶NH(CH2)3HCCOOHNH2CNHNH2精氨酸+NH2CONH2尿素NH2(CH2)3HCCOOHNH2鳥氨酸+H2O(Arginine)(Urea)(Ornithine)尿素生成的要點尿素生成的要點亞細胞定位：線粒體與細胞質亞細胞定位：線粒體與細胞質限速酶：氨甲酰磷酸合成酶限速酶：氨甲酰磷酸合成酶耗能過程：耗能過程：4 4ATP/ureaATP/ureaN N與與C C來源：氨基酸脫

39、氨和來源：氨基酸脫氨和COCO2 2尿素合成的調節(jié)尿素合成的調節(jié)食物蛋白質的影響食物蛋白質的影響CPS-CPS-的調節(jié)的調節(jié)尿素合成酶系的調節(jié)尿素合成酶系的調節(jié)尿素的兩個氨基，一個來源于氨，另一個來源于天冬氨尿素的兩個氨基，一個來源于氨，另一個來源于天冬氨酸；一個碳原子來源于酸；一個碳原子來源于HCO3-，共消耗，共消耗4個高能磷酸鍵，個高能磷酸鍵，是一個需能過程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應生成是一個需能過程，但谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸反應生成1分子分子NADH；延胡索酸經草酰乙酸轉化為天冬氨酸也形；延胡索酸經草酰乙酸轉化為天冬氨酸也形成成1分子分子NADH。兩個。兩個NADH再氧化，可產生再

40、氧化，可產生5個個ATP?？偡磻偡磻蛩睾铣傻恼{節(jié)尿素合成的調節(jié) 1. 食物蛋白質的影響食物蛋白質的影響 ： 高蛋白飲食高蛋白飲食尿素合成速度尿素合成速度 2. CPS-的調節(jié)：的調節(jié)： 精氨酸精氨酸尿素合成速度尿素合成速度 N-乙酰谷氨酸激活該酶乙酰谷氨酸激活該酶 3. 尿素合成酶系的調節(jié)尿素合成酶系的調節(jié) 精氨酸代琥珀酸合成酶精氨酸代琥珀酸合成酶 鳥氨酸氨基甲酰轉移酶（肝細胞再生時，活性鳥氨酸氨基甲酰轉移酶（肝細胞再生時，活性） 高血氨癥高血氨癥 正常血氨濃度正常血氨濃度0.6 mol / L 血氨濃度血氨濃度 高血氨癥高血氨癥 常見原因：肝功能嚴重損害常見原因：肝功能嚴重損害 尿素合成

41、的酶缺陷尿素合成的酶缺陷 三、氨基酸碳骨架的氧化途徑 生成生成 non-essential amino acidnon-essential amino acid 轉變成轉變成CarbohydrateCarbohydrate及及LipidsLipids生糖氨基酸生糖氨基酸(glucogenic amino acid)(glucogenic amino acid)生酮氨基酸生酮氨基酸(ketogenic amino acid) (ketogenic amino acid) 生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸(glucogenic and ketogenic amino (glucogenic and ketogenic amino acid)acid) 氧化供能氧化供能生酮氨基酸生酮氨基酸6. -6. -酮酸的轉化酮酸的轉化(1)(1)合成氨基酸合成氨基酸（合成代謝占優(yōu)勢時）（合成代謝占優(yōu)勢時）(2)(2)進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解! !(3)轉化為糖及脂肪轉化為糖及脂肪異檸檬酸異檸檬酸檸檬酸檸檬酸延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)乙酰乙酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸賴氨酸賴氨酸色氨酸色氨酸丙氨