蛋白質(zhì)及氨基酸代謝

本章著重討論蛋白質(zhì)在機體內(nèi)的降解，以及氨基酸的分解和合成的共同代謝途徑。節(jié)

蛋白質(zhì)的酶促降解第二節(jié)

氨基酸的分解與轉(zhuǎn)化第三節(jié)

氨的同化及氨基酸的生物合成

第十一章蛋白質(zhì)及氨基酸代謝蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!

節(jié)蛋白質(zhì)的降解一、蛋白質(zhì)降解的特性細胞可以有選擇的降解蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的存活期與其對細胞的代謝需求、營養(yǎng)狀態(tài)和激素的作用相關(guān)。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!二、蛋白質(zhì)降解的反應機制

真核細胞降解蛋白質(zhì)有兩種體系，溶酶體無選擇的降解蛋白質(zhì)，而泛肽給選擇降解蛋白質(zhì)加以標記，這一過程需要消耗ATP,有關(guān)的機制將在蛋白質(zhì)生物合成一章介紹。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!蛋白質(zhì)降解的泛肽途徑E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶體20S蛋白酶體ATP19S調(diào)節(jié)亞基去折疊水解E1：泛肽激活酶E2：泛肽載體蛋白

E3：泛肽-蛋白質(zhì)連接酶（ubiquitin）蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!酶水解位置對鍵的要求肽鏈內(nèi)切酶胃蛋白酶芳香族氨基酸和其它氨基酸形成的肽鍵胰凝乳蛋白酶COOH端芳香族氨基酸的羧基形成的肽鍵彈性蛋白酶COOH端丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸等短脂肪鏈的氨基酸形成肽鍵胰蛋白酶COOH端堿性氨基酸羧基形成的肽鍵肽鏈外切酶羧肽酶ACOOH端中性氨基酸形成的肽鍵羧肽酶BCOOH端堿性氨基酸形成的肽鍵氨肽酶NH2端二肽酶要求相鄰兩個氨基酸上的α-氨基和α-羧基同時存在蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!氨基酸代謝庫蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!氧化脫氨基作用

氨基酸在酶的催化下脫去氨基生成相應的α-酮酸的過程稱為氧化脫氨基作用。主要有以下兩種類型：

α-氨基酸

氨基酸氧化酶（FAD、FMN）α-酮酸

R-CH-COO-

NH+3

|

R-C-COO-+NH3O||H2O+O2H2O2

L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸+H2O-酮戊二酸+NH3NAD（P）+NAD（P）H蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!轉(zhuǎn)氨基作用

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)氨酶的催化下，α-氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到α-酮酸的酮基碳原子上，結(jié)果原來的α-氨基酸生成相應的α-酮酸，而原來的α-酮酸則形成了相應的α-氨基酸，這種作用稱為轉(zhuǎn)氨基作用或氨基移換作用。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!3、聯(lián)合脫氨基作用

（1）概念（2）舉例轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基作用和氧化脫氨基作用聯(lián)合進行的脫氨基作用方式。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!二、氨基酸的脫羧基作用

概念

氨基酸在脫羧酶的作用下脫掉羧基生成相應的一級胺類化合物的作用。脫羧酶的輔酶為磷酸吡哆醛。氨基酸脫羧酶伯胺+CO2蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!三、氨基酸分解產(chǎn)物的排泄氨基酸脫羧基作用胺：隨尿排除或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)CO2：脫氨基作用α-酮酸：？氨：？由肺呼出蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!（一）、氨的排泄方式水生動物直接排出鳥類、爬行類尿酸人、哺乳類尿素蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!B）谷氨酰胺(glutamine)的運氨作用：肝外組織，如腦、骨骼肌、心肌在谷氨酰胺合成酶（glutaminesynthetase)的催化下，合成谷氨酰胺，以谷氨酰胺的形式將氨基經(jīng)血液循環(huán)帶到肝臟，再由谷氨酰胺酶將其分解，產(chǎn)生的氨即可用于合成尿素。因此，谷氨酰胺對氨具有運輸、貯存和解毒作用。

蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!NH3+CO2NH3尿素鳥氨酸瓜氨酸精氨酸從鳥氨酸合成瓜氨酸從瓜氨酸合成精氨酸精氨酸水解生成尿素和鳥氨酸蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!2．瓜氨酸的合成：在線粒體內(nèi)進行，由鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶（ornithinecarbamoyltrans-ferase,OCT）催化（該酶需生物素作輔基），將氨基甲?；D(zhuǎn)移到鳥氨酸的γ-氨基上，生成瓜氨酸。

OCTH2NCOOPO3H2+H2N（CH2）3CH（NH2）COOHH2NCOHN（CH2）3CH（NH2）COOH+Pi

蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!4．精氨酸琥珀酸的裂解：

在胞液中由精氨酸琥珀酸裂解酶(argininosuccinatelyase)催化，將精氨酸琥珀酸裂解生成精氨酸和延胡索酸。

HOOCCHCH2COOH

｜

N=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH

HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH+HOOCCH=CHCOOH精氨酸琥珀酸裂解酶蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!鳥氨酸循環(huán)氨基酸谷氨酸谷氨酸氨甲酰磷酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸鳥氨酸精氨酸延胡索酸草酰乙酸氨基酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸ATPAMP+PPiH2O2ATP+CO2+NH3+H2O2ADP+Pi基質(zhì)線粒體胞液NH2-C-NH2O尿素蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!尿素循環(huán)的總結(jié)

1、總反應和過程NH3+CO2+3ATP+天冬氨酸+2H2ONH2-CO-NH2+

2ADP+2+

AMP+PPi+延胡索酸2、合成尿素的主要器官是肝臟，但在腎及腦中也可少量合成。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!（四）、酰胺的生成(五）、其它代謝途徑四、α-酮酸的代謝轉(zhuǎn)變再合成氨基酸轉(zhuǎn)變成糖和脂肪氧化成CO2和H2O（生糖、生酮氨基酸）蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!草酰乙酸磷酸烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰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谷氨酸谷氨酰胺精氨酸組氨酸脯氨酸異亮氨酸亮氨酸纈氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸異亮氨酸甲硫氨酸纈氨酸葡萄糖檸檬酸蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!谷氨酰胺的生成和利用+NH2+H2OATPADP+Pi谷氨酰胺合成酶Mg2++2H谷氨酸合成酶蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!一碳單位（onecarbonunit)通常由其載體攜帶，常見的載體有四氫葉酸（FH4）和S-腺苷同型半胱氨酸，有時也可為VitB12。常見的一碳單位的四氫葉酸衍生物有：

1．N10-甲酰四氫葉酸（N10-CHOFH4）。

2．N5-亞氨甲基四氫葉酸（N5-CH=NHFH4）。

3．N5,N10-亞甲基四氫葉酸（N5,N10-CH2-FH4）。

4．N5,N10-次甲基四氫葉酸（N5,N10=CH-FH4）。

5．N5-甲基四氫葉酸（N5-CH3FH4）。

蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!L-谷氨酸脫氫酶(L-glutamatedehydro-genase)是一種不需氧脫氫酶，以NAD+或NADP+為輔酶，生成的NADH或NADPH可進入呼吸鏈進行氧化磷酸化。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。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!

丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alaninetrans-aminase,ALT），又稱為谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）。催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。該酶在肝臟中活性較高，在肝臟疾病時，可引起血清中ALT活性明顯升高。

谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸GPT蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!三、機體對外源蛋白質(zhì)的需要及消化作用

外源蛋白質(zhì)在哺乳動物的消化道被分解為氨基酸才能吸收，一個70kg的人每天大約有400g的蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)，其中約1/4被降解或轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，需要外源蛋白質(zhì)補充，其余3/4在體內(nèi)再循環(huán)。細胞內(nèi)不同的蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)速度差別很大。

蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!消化道內(nèi)幾種蛋白酶的專一性（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）蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!第二節(jié)氨基酸的分解代謝一、脫氨基作用1、氧化脫氨基作用蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!酶L-氨基酸氧化酶D-氨基酸氧化酶氧化專一氨基酸的酶：如L-谷氨酸脫氫酶2、轉(zhuǎn)氨基作用蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!轉(zhuǎn)氨酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOP）*轉(zhuǎn)氨酶的輔酶只有一種：磷酸吡哆醛蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!轉(zhuǎn)氨酶與L-谷氨酸脫氫酶作用相偶聯(lián)

轉(zhuǎn)氨酶L-谷氨酸脫氫酶H20+NAD+NH3+NADHα-酮酸α-氨基酸α-酮戊二酸L-谷氨酸蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!氨基酸脫羧基生成的胺類有不少是生理活性物質(zhì)，如γ-氨基丁酸是重要的神經(jīng)遞質(zhì)，組胺有降血壓作用，酪胺有升血壓作用。過多的胺類有毒，可以被氧化成醛類和氨，醛類氧化成脂肪酸，氨生成尿素。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!血氨氨基酸脫氨腸道吸收腎小管分泌合成尿素合成合成氨基酸等含氮化合物銨鹽生成排出合成谷氨酰胺高血氨癥與肝昏迷氨中毒氨的代謝轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!（二）、氨的轉(zhuǎn)運

A）丙氨酸-葡萄糖循環(huán)(alanine-glucosecycle)：肌肉中的氨基酸將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸生成丙氨酸，后者經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肝臟再脫氨基，生成的丙酮酸經(jīng)糖異生合成葡萄糖后再經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運至肌肉重新分解產(chǎn)生丙酮酸，通過這一循環(huán)反應過程即可將肌肉中氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到肝臟進行處理。這一循環(huán)反應過程就稱為丙氨酸-葡萄糖循環(huán)。

蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!（三）、尿素的生成1、尿素循環(huán)的發(fā)現(xiàn)

1932年德國學者HansKrebs等發(fā)現(xiàn)在肝臟切片懸浮液中加入鳥氨酸，瓜氨酸和精氨酸可以促進尿素生成,早就知道精氨酸可以分解生成鳥氨酸和尿素，尿素循環(huán)因此提出。蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!2、鳥氨酸循環(huán)（ornithinecycle)的主要反應過程為：

1．氨基甲酰磷酸的合成：此反應在線粒體中進行，由氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ（carbamoylphosphatesynthetase-Ⅰ,CPS-Ⅰ）催化，該酶需N-乙酰谷氨酸（AGA）作為變構(gòu)激活劑，反應不可逆。

氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ(AGA，Mg2+)NH3+CO2+H2O+2ATPH2NCOOPO3H2+2ADP+Pi

蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!

3．精氨酸琥珀酸的合成：轉(zhuǎn)運至胞液的瓜氨酸在精氨酸琥珀酸合成酶(argininosuccinatesynthetase)催化下，消耗能量合成精氨酸琥珀酸。精氨酸琥珀酸合成酶是尿素合成的關(guān)鍵酶。

H2NCOHN（CH2）3CH（NH2）COOH+HOOCCH2CH（NH2）COOH+ATP

HOOCCHCH2COOH精氨琥珀酸合成酶

N=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH+AMP+PPi+H2O蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!5．精氨酸的水解：

在胞液中由精氨酸酶的催化，精氨酸水解生成尿素(urea)和鳥氨酸(ornithine)。鳥氨酸可再轉(zhuǎn)運入線粒體繼續(xù)進行循環(huán)反應。

精氨酸酶HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH+H2O

H2NCONH2+H2N（CH2）3CH（NH2）COOH

蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸尿素

H2O

精氨酸琥珀酸精氨酸琥珀酸天冬氨酸（NH3）

-ATPE瓜氨酸磷酸NH3+CO2+H2O氨基甲酰磷酸2ATP2ADP+Pi氨甲酰磷酸合成酶（N-乙酰谷氨酸、Mg2+）線粒體鳥氨酸循環(huán)每合成一分子尿素——共解除了2分子的氨毒

一分子來自于AA的脫氨基作用

另一分子來自于天冬氨酸關(guān)鍵酶——精氨酸琥珀酸合成酶鳥氨酸循環(huán)蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!3、尿素合成是經(jīng)稱為鳥氨酸循環(huán)的反應過程來完成的。催化這些反應的酶存在于胞液和線粒體中。4、耗能過程：4ATP/urea5、尿素分子中的兩個氮原子，一個來源于NH3，一個來源于天冬氨酸。6、意義：是體內(nèi)解除氨毒的最主要方式,也是氨在體內(nèi)的主要代謝去路蛋白質(zhì)及氨基酸代謝共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是